塔机计算书模板.pdf
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1、百度文库-让每个人平等地提升自我 1 1.设计原则和参数 设计计算原则 工作级别 起重机的工作级别 1、载荷状态 Q2 名义载荷谱系数 Kf=2、利用等级 U5 总的工作循环次数 N=5105 3、起重机的工作级别 A5 结构的工作级 1、应力状态 S2 2、名义应力谱系数 Ks=应力循环等级 N4 总的工作应力循环次数 N4=105 3、结构的工作级 B4 机构工作级别 1、载荷状态 起升机构 L2 回转机构 L3 变幅机构 L2 顶升机构 L2 2、利用等级 起升机构 T4 回转机构 T4 车变幅机构 T3 顶升机构 T1 3、工作级别 起升机构 M5 回转机构 M5 车变幅机构 M4 顶
2、升机构 M1 总的设计寿命 h=6300 载荷及其组合 计算载荷 1、自重载荷:Fq考虑起升冲击系数1=2、起升载荷:FQ考虑起升载荷的动载系数2.3、卸载冲击载荷:F=mm5.11 4、运行冲击载荷:当1 m/s 4=百度文库-让每个人平等地提升自我 2 5、传动机构加减速载荷:F=FF51 6、离心力:Ff=Rm2 7、风载荷:Fw (1)工作状态的风载荷按下式计算:Fwi=APCwiw (N/m2)(2)非工作状态风载荷按下式计算:Fwi3=APCww3 (N/m2)(3)安装状态风载荷按下式计算:Fw=APCw (N/m2)以上各式中:Cw 风力系数 (塔式起重机设计规范)A垂直于风向
3、的迎风面积 (m2)Pwi、Pw3、Pw安计算风压 (N/m2)Pwi=150(N/m2)正常工作状态计算风压 Pwi=250(N/m2)工作状态最大计算风压 Pwi=1100(N/m2)非工作状态计算风压 Pwi=100(N/m2)安装架设计算风压 8、坡度载荷:计算起重机抗倾覆稳定时取=1 钢结构计算不考虑 9、试验载荷:动态试验载荷 Fdt值取额定载荷的 110%与动载系数 6=5.021 静态试验载荷 Fst值取额定载荷的 125%试验载荷应作用在起重机最不利位置上 10、碰撞载荷 Fc 11、突然停机引起的载荷 12、安装载荷 载荷分类 1、基本载荷 基本载荷是始终和经常作用在起重机
4、结构上的载荷。它们是自重载荷 Fq,起升载荷 FQ,以及由于 机构的起(制)动等引起的水平载荷 Fh。2、附加载荷 附加载荷是起重机在正常工作状态下结构所受到的非经常性作用的载荷,它们是最大工作状态的风载荷 Pw等。3、特殊载荷 百度文库-让每个人平等地提升自我 3 特殊载荷是起重机处于非工作状态时结构所受到的最大载荷,或在工作状态正点偶然受到的不利载荷。例如:非工作状态的风载荷或碰撞载荷等。除以上考虑的载荷,起重机结构计算时,还应根据具体情况,考虑其他一些载荷。载荷组合:上述三种载荷按 GB/T13752-92 P17表 18 进行组合:组合 A:只考虑基本载荷,该组合除选择电动机外,一般不
5、考虑风载荷影响。组合 B:考虑基本载荷和附加载荷,该类组合是指起重机在使用权期内工作可能出现的最大载荷。组合 C:考虑基本载荷和特殊载荷,或三种载荷都有考虑,该组合是指起重机处于非工作状态可能出现的最大载荷。以上三类载荷组合中,每一类组合又分若干组合方式,计算时应根据具体工况,计算目的选取对所计算的结构最不利的组合方式。原则上,对机构、结构件的强度,稳定性计算和抗倾覆稳定性计算必须同时满足载荷组合 A、B、C 情况下的规定值。疲劳、磨损、发热只按载荷组合 A 计算。材料及其许用应力 结构材料及许用应力 结构材料,Q235B、Q345B、20、45、40Cr、20Cr、35 基本许用应力见表 1
6、 表 1 金属 材料 组合 组合 组合 安全 系数 许用抗压 弯 应 力 许用剪切应力 许用端面承压应 力 安全 系数 许用抗压 弯 应 力 许用剪切应力 许用端面承压应 力 安全 系数 许用抗压 弯 应 力 许用剪切应力 许用端面承压应 力 Q235B 228 Q345B 20 45 288 40Cr 20Cr 482 连接件材料及许用应力 连接件材料及许用应力见表 2、表 3 表 2、焊缝的许用应力 焊缝型式 拉、压、应w 剪切应力w 对接焊缝 质量分级 /2 3 /2 角焊缝 自动焊-/2 手工焊-/2 百度文库-让每个人平等地提升自我 4 表 3、螺栓和销轴连接的许用应力 接头种类应力
7、状态 材 料 精制螺栓连接(级)普通螺栓连接(C 级)销轴连接 抗伸 t 剪切 承压 c 抗伸 t 剪切 承压 c 弯曲s 剪切 承压c 连接件钢 号 40Cr 45 结构件钢 号 Q235-B Q345B 注:当销轴在工作中可能产生微动时,承压许用应力降低 50%。符号说明 重力.力 F重量 Fqi自重 FQ吊重 Fh惯性力 N轴向力 M力矩 Mx对 X-X 轴的弯矩 My对 y-y 轴的弯矩 Mz对 z-z 轴的弯矩 M稳稳定力矩 M倾倾翻力矩 FWi工作状态的风载荷 FW3非工作状态的风载荷 Fw 安安装状态的风载荷 Pw1正常工作状态的计算风压值 Fw2工作状态的计算风压值 Fw3非工
8、作状态的计算风压值 FWc安装状态的计算风压值 钢丝绳拉(牵引)力 几何参数 l、L长度 d、D直径 r、R半径 b、B宽度 e偏心 J转动惯量 百度文库-让每个人平等地提升自我 5 I截面惯矩 W构件截面模量 A面积、截面面积 t螺纹螺距、绳槽节距 厚度 V容积 I构件截面的回转半径 参数 H、h高度 V速度 Fh惯性载荷 Fg总重、自重 A齿轮传动中心距 M模数 I传动比 N转数 系数 n安全系数 u磨擦系数、长度系数.系数 Cw风力系数 W结构充实率 挡风折减系数 轴心变压结构件稳定系数 1起升冲击系数 2起升动载系数 3卸载冲击系数 4运行冲击系数 5.6动载系数 Knr钢丝绳的安全系
9、数 Kz系数 轴压稳定修正系数 稳定系数 偏心率 刚度系数、长细比 结构的挡风系数、机械效率 x应力循环特性 验算的限定值 计算拉应力 材料的许用应力 百度文库-让每个人平等地提升自我 6 s材料的屈服点 b材料的抗拉强度 c计算的压应力 材料的许用压应力 bc材料的抗压强度 计算剪切应力 材料的剪切许用应力 E结构的弹发生模量 结构件的许用长细比 其它 a加速度 t时间 N功率 z数目、起动次数 n数目 主要参考资料(1)塔式起重机设计规范 中华人民共和国国家标准(2)起重机设计规范 中华人民共和国国家标准(3)钢结构设计手册 钢结构设计手册编写组(4)工程起重机第二版 高等学校工程机械专业
10、教材(5)钢结构第二版 高等学校建筑机械专业教材(6)机械零件设计手册修定版 国防工业出版社出版(7)机械设计手册第二版 机械设计手册联合编写(8)机械零件设计手册第二版 东北工学院机械零件设计手册编写组(9)机械设计手册第卷 机械工业出版社出版(10)起重机设计手册 起重机设计手册编写组编写 本塔式起重机参数 整机外形图 3-1 塔机外形图 百度文库-让每个人平等地提升自我 7 起重性能表 50 米 二倍率 幅 度m 3 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 起重量Kg 2500 2406 2302 2205 2115 2031 1953 1879 1811
11、 1746 1686 1629 1575 幅 度m 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 起重量Kg 1523 1475 1429 1385 1344 1304 1267 1231 1196 1164 1132 1102 1073 幅 度m 50 起重量Kg 1045 50 米 四倍率 幅 度m 3 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 起重量Kg 5000 4968 4589 4260 3972 3718 3493 3291 3109 2944 2795 2658 2533 幅 度m 25 26 27 28 29 30
12、 31 32 33 34 35 36 37 起重量Kg 2418 2312 2213 2122 2037 1958 1883 1814 1748 1687 1629 1574 1522 幅 度m 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 起重量Kg 1473 1426 1382 1340 1300 1261 1225 1190 1157 1125 1094 1065 1036 起重特性曲线 四倍率起重特性曲线 百度文库-让每个人平等地提升自我 8 二倍率起重特性曲线 技术性能 表一 技术性能表 最大工作幅度 m 50 44 38 额定起重力矩 570 600
13、 630 最大起重量 T 5 最小工作幅度 m 3 最大幅度起重量 T a=2 a=4 a=2 a=4 a=2 a=4 最大起重量幅度 m a=2 a=4 a=2 a=4 a=2 a=4 起升高度 独立式 m 附着式 a=2 119 a=4 60 整 机 外 形 尺 寸 基 础 M 整机 高度 独立式 附着式 起重臂端头至回转中心 平衡臂尾部至回转中心 整机自重 独立式(无配重)T 附着式(无配重)T 配 重 T 其 它 电机总功率 KW 最大安装高度处风速 m/s 工作时 20 顶升操作时 12 允许工作温度 0C-20+40 主要技术数据 配套机构明细表 机构载荷率 起升机构 JC 40%
14、回转机构 JC 40%变幅机构 JC 40%变 幅 机 构 电动机 型号 YDEJ112-4/8 转速 r/min 1440 940 功率 KW 减速机 型号 WCJ120 传动比 39 钢丝绳 规格 6甲镀右交 线速度 m/min 34/17 百度文库-让每个人平等地提升自我 9 变幅速度 m/min 34/17 起 升 机 构 电动机 型号 YZTDE180M-2/4/16 转速 r/min 2800 1400 300 功率 KW 18 18 减速机 中心距 Mm 460 传动比 I 卷筒 直径 Mm 380X500 绕绳层数 层 5 容绳量 M 275/300 制动器 型号 YWZ-25
15、0/45-10 制动力 N 355 钢丝绳 牵引力 N 12500 规格 6甲镀右交 起升速度 m/min 68/34 34/17 额定起重量 T 5 5 最低稳定下降速度 m/min 总重量 T 回 转 机 构 电动机 型号 YZR160M1-6 转速 r/min 930 功率 KW 减速机 型号 TX130 传动比 I 147 输出扭矩 Nm 12000 小齿轮 模数 M 10 齿数 Z 15 变位系数 X+液力偶合器 型号 YOX280A 配套回转支承 型号 回转速度 r/min 液压顶升系统 液压泵站 工作压力 Mpa 25 功 率 KW 4 顶升油缸 额定压力 Mpa 25 缸径 M
16、m 140 杆径 Mm 90 行程 Mm 1600 安装距离 mm 2048 顶升速度 m/min 最大项升力 t 30 百度文库-让每个人平等地提升自我 10 2.钢结构计算 吊臂、拉索及连接件的计算 吊臂结构形式 本塔式起重机为小车变幅式塔式起重机,吊臂兼作小车轨道用,承受拉杆、变幅钢丝绳、起升绳的拉力、风载荷,吊重、变幅机构、吊臂自重及产生的惯性载荷;属双向压弯构件,采用格构式等腰三角形截面形式,腹杆的结构布置如下述简图:垂直平面腹杆布置形式 水平面腹杆布置图 拉索的结构形式 双吊点吊臂采用两根吊臂拉索,分别称为内拉索和外拉索,两根吊臂拉索的材料性质和截面面积与吊臂的受力息息相关,本塔机
17、采用圆钢做拉杆,通过耳板、销轴连接构成拉索。计算简图及工况、计算简图 该吊臂在起升平面内为一次超静定结构,属于外伸连续梁,在回转平面内为静定悬臂结构;在确定回转平面内计算长度时,应考虑非保向力的影响,计算简如图 a,b 图 a 图 b、计算工况(1)工况 1 风力垂直吊臂.幅度 x1=50000mm 吊重 P=1011kg(2)工况 2 风力垂直吊臂.幅度 x1=26060mm 吊重 P=2257kg(3)工况 3,风力垂直吊臂.幅度 x1=12240mm 吊重 P=5000kg(4)工况 4:风力垂直吊臂.幅度 x1=7140mm 百度文库-让每个人平等地提升自我 11 吊重 P=5000k
18、g 吊臂及拉索的计算 计算所需部分数据 变幅机构重量 G4=180kg 小车重量 Gxc=155kg 吊钩重量 Gdg=132kg 吊臂自重 G=3244kg 变幅机构位置 X4=4946mm 第一吊点位置 X2=13480mm 第二吊点位置 X3=38640mm 吊臂总长 l=50160mm 吊臂宽 Wdb=960mm 吊臂高 hdb=890mm 节距 Lfgj=1160mm 吊臂倾角 db=截面几何特性计算:截面形式如图所示:吊臂截面 1 的截面特性计算 上弦的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:83x8 圆钢管截面参数:A-sx=4242121hbdd=Ix_sx=642644141hbdd=
19、Iy_sx=Ix=Wx_sx=21dIx=Wy_sx=Wx=ix_sx=AIx=iy_sx=ix=下弦的截面形式为方管:已知方管型号:80X8 方管截面参数:A1、Ix1、Wx1、z0 Ix_sx=Iy_sx=Ix=Wx_sx=百度文库-让每个人平等地提升自我 12 Wy_sx=Wx=ix_sx=xIA=iy_sx=ix=A-sx2152mm2 水平直腹杆的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:32x3 圆钢管截面参数:A-spzfg=4242121hbdd=Ix_spzfg=642644141hbdd=Iy_spzfg=Ix=Wx_spzfg=21dIx=Wy_spzfg=Wx=ix_spzfg=A
20、Ix=iy_spzfg=ix=水平斜腹杆的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:32x3 圆钢管截面参数:A-spxfg=4242121hbdd=Ix_spxfg=642644141hbdd=Iy_spxfg=Ix=Wx_spxfg=21dIx=Wy_spxfg=Wx=ix_spxfg=AIx=iy_spxfg=ix=百度文库-让每个人平等地提升自我 13 垂直直腹杆的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:32x3 圆钢管截面参数:A-czzfg=4242121hbdd=Ix_czzfg=642644141hbdd=Iy_czzfg=Ix=Wx_czzfg=21dIx=Wy_czzfg=Wx=ix_czzfg
21、=AIx=iy_czzfg=ix=垂直斜腹杆的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:42x3 圆钢管截面参数:A-czxfg=4242121hbdd=Ix_czxfg=642644141hbdd=Iy_czxfg=Ix=Wx_czxfg=21dIx=Wy_czxfg=Wx=ix_czxfg=AIx=iy_czxfg=ix=吊臂截面 1 整个截面的截面特性:截面面积:A_db=_xx_sxA2A=百度文库-让每个人平等地提升自我 14 重心距 yc01=AAAxxsxdbsxH2_=Ix_db=2c01_xxx_xx2c01db_sxx_sxyA2I2)y-(HAI=Wx_db1=yICxh0101=W
22、x_db2=yICx0101=Iy_db=4WAI2I2db_xxy_xxy_sx=Wy01=2dbyxdbWI=ix_db=dbdbxAxI_=iy_db=dbdbAyI_=吊臂截面 2 的截面特性计算 上弦的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:83X8 圆钢管截面参数:A-sx=4242121hbdd=Ix_sx=642644141hbdd=Iy_sx=Ix=Wx_sx=21dIx=Wy_sx=Wx=百度文库-让每个人平等地提升自我 15 ix_sx=AIx=iy_sx=ix=下弦的截面形式为等边角钢:等边角钢型号:80X80X8 等边角钢截面参数:Ix_xx=Iy_xx=Wx_xx=Wy_xx
23、=ix_xx=iy_xx=A-xx=水平直腹杆的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:32x3 圆钢管截面参数:A-spzfg=4242121hbdd=Ix_spzfg=642644141hbdd=Iy_spzfg=Ix=Wx_spzfg=21dIx=Wy_spzfg=Wx=ix_spzfg=AIx=iy_spzfg=ix=水平斜腹杆的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:32x3 圆钢管截面参数:A-spxfg=4242121hbdd=Ix_spxfg=642644141hbdd=Iy_spxfg=Ix=百度文库-让每个人平等地提升自我 16 Wx_spxfg=21dIx=Wy_spxfg=Wx=ix_sp
24、xfg=AIx=iy_spxfg=ix=垂直直腹杆的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:32x3 圆钢管截面参数:A-czzfg=4242121hbdd=Ix_czzfg=642644141hbdd=Iy_czzfg=Ix=Wx_czzfg=21dIx=Wy_czzfg=Wx=ix_czzfg=AIx=iy_czzfg=ix=垂直斜腹杆的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:42x3 圆钢管截面参数:A-czxfg=4242121hbdd=Ix_czxfg=642644141hbdd=Iy_czxfg=Ix=Wx_czxfg=21dIx=Wy_czxfg=Wx=百度文库-让每个人平等地提升自我 17 ix_
25、czxfg=AIx=iy_czxfg=ix=吊臂截面 2 整个截面的截面特性:截面面积:A_db=_xx_sxA2A=重心距 yc01=AAAxxsxdbsxH2_=Ix_db=2c01_xxx_xx2c01db_sxx_sxyA2I2)y-(HAI=Wx_db1=yICxh0101=Wx_db2=yICx0101=Iy_db=4WAI2I2db_xxy_xxy_sx=Wy01=2dbyxdbWI=ix_db=dbdbxAxI_=iy_db=dbdbAyI_=吊臂截面 3 的截面特性计算 上弦的截面形式为圆钢管:圆钢管型号:83X8 圆钢管截面参数:A-sx=4242121hbdd=百度文库-
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