1、 電 動 單 梁 起 重 機 設計計算書 編 制： 審 批： 日 期：2015年5月 綿陽龍廣實業有限公司一，LD20t-22.5電動單梁結構特點2二，LD20-22.5主要技術參數：3三主梁截面幾何尺寸43.1 主梁截面面積：43.2 主梁斷面水平型心軸xx位置43.3 主梁慣性矩53.3.1.垂直慣性矩計算：53.3.1水平慣性矩計算5四，主梁強度校核64.1.垂直載荷在下翼緣引起的彎曲正應力64.2.主梁工字鋼下翼緣局部彎曲計算7五.剛度計算105.1.垂直靜剛度計算105.2.水平靜剛度計算10六，穩定性計算126.1主梁整體穩定性計算126.2主梁腹板的局部穩定性126.3受壓翼緣板

2、局部穩定性12七，端梁計算137.1 輪距的確定137.2端梁斷面尺寸137.2.1.斷面總面積147.2.2.形心位置147.2.3.斷面慣性矩147.2.4斷面模量147.2.5起重機最大輪壓147.3起重機最大輪壓的計算15八，最大歪斜側向力16九，端梁中央斷面合成應力17十主、端梁連接計算1810.1 主. 端梁 連接形式及受力分析1810.2螺栓拉力的計算1810.3.歪斜側向力矩對螺栓拉力的計算；1810.4. 起重機支反力對螺栓的作用力矩1910.5.支反力矩對螺栓的拉力1910.5.1. 螺栓承受的總拉力N02010.5.2.驗算螺栓強度20一，LD20t-22.5電動單梁結構

3、特點電動單梁起重機是一種有軌運行的輕小型起重機，它實用于起重量1-20噸，適用跨度7.5-22.5米，工作環境溫度-35C35C范圍內，常用于機械制造，裝配，倉庫等場所。它的主梁結構由上翼緣板,兩側腹板,斜蓋板.工字鋼等焊接組成箱形實腹板梁.橫梁用鋼板壓延成U形槽鋼,再組焊成箱形橫梁.主.橫梁之間用高強度螺栓連接而成.起升機構與小車運行機構采用電動葫蘆.大車運行機構采用分別驅動形式. 驅制動靠錐形制動電機來完成LD20t-22.5電動單梁橋式起重機外形圖如圖1-1所示： 1.主梁 2.端梁裝置 3. 機電連接裝置 4.地面操縱電氣安裝 5.噸位牌裝置 6.銘 牌裝置 7.螺栓 8.螺母 9.彈

4、性墊圈 電動單梁橋式起重機外形圖1.1二，LD20-22.5主要技術參數：起重量Q=20噸; 跨度L=22.5米; 大車運行速度V運= 20 米/分;工作級別：A3 電動小車采用20噸電動葫蘆. 葫蘆最大輪壓Pmax= 葫蘆起升高度=9米;小車運行速度V =20 米/分; 電動葫蘆自重G=2450公斤; 地操. 20噸電動單梁起重機基本技術參數序號名 稱型號/單位參數值備注1起重量噸202操縱形式/地操3運行機構運行速度V運米/分204電機型號/ZDY1-100L-45功率N千瓦23.06轉速n轉/分13807起升機構電動葫蘆型號HC208起升速度V起米/分3.59起升高度H米910工作級別/

5、A311電源/380V12車輪直徑mm37013軌道面寬mm7014跨度Lm22.515起重機最大輪壓t15.116起重機總重kg893017基本參數H1mm127518H2mm105019H3mm150020C1mm183021C2mm123022Kmm350023Bmm3000三主梁截面幾何尺寸根據實際設計出LD20t-22.5電動單梁主梁實際尺寸，查機械設計手冊，得40b普通工字鋼（GB706-1998）的尺寸參數：=400；=144；=16.5；=73.8/m； =94.1cm； =22780cm；=692cm。LDA20t-22.5電動單梁截面尺寸，如圖3-1； 主梁截面3-13.1

6、 主梁截面面積： F=651950.6237.60.6294.111.41.230.62 =339 cm3.2 主梁斷面水平型心軸xx位置 = 式中，各部分面積行心對x-x的 靜距之和（cm）;主梁斷面的總面積;=651（1501.20.5)950.6(150.2952)294.121.211.41.20.62【37.60.6（cos4337.6241.2）】 = =76=1501.276 =75.23.3 主梁慣性矩3.3.1.垂直慣性矩計算：= =650.122950.6222278011.41.2 =9866703.3.1水平慣性矩計算= =22950.62=222780 =141766

7、四，主梁強度校核 根據這種結構形式的起重機之特點，可以不考慮水平慣性矩對主梁造成的應力，以其水平平面內載荷對主梁的扭轉作用也可忽略不計。 主梁強度計算按第類載荷進行組合。對活動載荷由于小車輪距很小，可近似按集中載荷計算。驗算主梁跨中斷面彎曲正應力和跨端斷面剪切力。 跨中斷面彎曲正應力包括梁的整體彎曲應力和小車輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應力兩部分，合成后進行強度校核。 梁的整體彎曲在垂直平面內按簡支計算，在水平平面內按鋼接框架計算。如圖4-1主梁受力按簡支分析 圖4-14.1.垂直載荷在下翼緣引起的彎曲正應力 = ()(/)式中；P=其中 Q額定起重量 Q=20000kg;電動葫蘆自重，=

8、2450kg;動力系數， 對于中級工作類型 =1.2;沖擊系數，對操縱室操縱時 =1.1;主梁下表面距斷面形心軸X-X的距離，=76cm;主梁跨中斷面對軸x-x的慣性矩，=986670;主梁單位長度重量 ，（kg/m）=1000+，式中F-主梁斷面的總面積；=0.0339材料比重，對鋼板 =7.85/主梁橫加筋板重量所產生的均布載荷 =0.107 kg/=10000.03397.850.107=2.768kg/= () =() =1229/4.2.主梁工字鋼下翼緣局部彎曲計算(1) 計算輪壓作用點位置i及系數i=a+c-e式中；i-輪壓作用點與腹板表面的距離 （cm）c-輪緣同工字鋼翼緣邊緣之

9、間的間隙；取c=0.4 cm =6.575 , 對普通工字鋼GB706-65，翼緣表面斜度為1/6R-電動葫蘆走輪踏面曲率半徑；可從電動葫蘆樣本查得；=17.2cm=0.16417.2=2.82i =6.575+0.4-2.82=4.12 = i/a= 4.24 6.575=0.64 (2) 工字鋼下翼緣局部彎曲應力計算； = -翼緣結構系數，貼補強板時取=0.9=局部彎曲系數，查局部彎曲系數圖，得=1.9其中，t工字鋼翼緣平均厚度；t=1.65-補強板厚度，=1.2=2.85-正常工作起重機車輪的輪壓-車輪的許用輪壓-車輪或滾輪的踏面直徑-車輪或滾輪與軌道承壓面的有效接觸寬度-計算系數 查3

10、811-2008車輪與滾輪的許用比壓，根據車輪材料為45號鋼，抗拉強度為600N/，得，=5. = 0.63=2.66 =1.071.09=1.67根據3811-2208車輪轉速系數和車輪直徑、運行速度與轉速系數，查的；=803= = 169/（3）局部彎曲應力2由下式計算= K2-局部彎曲系數；查部彎曲系數圖得K2=0.6= =53/（4）K3-局部彎曲系數；查部彎曲系數圖得K3=0.4; -翼緣結構形式系數；貼補強板時取=1.5 = = =59/ 3.主梁跨中斷面當量應力計算當量應力1由下式計算= =1206/=1700/當量應力，由下式計算；= =122953 =1282/=1700/綜

11、上可知；主梁強度滿足條件。五.剛度計算單梁橋式起重機應對主梁的垂直靜剛度和水平靜剛度進行驗算，并必須符合要求。而對動剛度一般可不驗算，只有在使用上提出特殊要求時，如高速運行或精確安裝的起重機，尚需驗算動剛度。5.1.垂直靜剛度計算式中；-主梁垂直靜撓度 （cm） -靜載荷 （kg）跨度 =2250cm-主梁跨中斷面垂直慣性矩 ()- 許用垂直靜撓度（cm）；取= L/700=2250/700=3.21 cm =2.5=3.21 cm，滿足要求；5.2.水平靜剛度計算式中；-主梁水平靜撓度 （cm）- 水平慣性力（kg）= P/20=22450/20=1122.5kg-主梁跨中斷面水平慣性矩,=

12、141766 -許用水平靜撓度（）；取= L/2000=1650/2000=0.83cm =0.87,符合要求；5.3. 動剛度計算在垂直方向上的自振周期式中；T-自振周期 (秒)-起重機和葫蘆的換算質量， =1/g(0.5gLk+G) 式中；g-重力加速度， g=980cm/秒； -主梁均布載荷， =2.66kg/cm；-跨度，=2250cm； G-電動葫蘆自重，=2450kg； = =5.5/ =2561/=0.29六，穩定性計算6.1主梁整體穩定性計算穩定性計算包括主梁整體穩定性計算和腹板，受壓翼緣板局部穩定性計算。由于本產品主梁水平剛度較大，故可不進行整體穩定性計算6.2主梁腹板的局部

13、穩定性由于葫蘆小車的輪壓作用在梁的受拉區，所以，主梁腹板的局部穩定性不予計算。6.3受壓翼緣板局部穩定性 由于本產品主梁是箱形組焊結構，通過每隔一米間距的橫向加筋板及斜側板同工字鋼組焊成一體，上蓋板與腹板角焊縫都將大大加強上翼緣板穩定性。所以，受壓翼緣板局部穩定性可不計算。七，端梁計算 本產品的端梁結構采用鋼板冷壓成U行槽，再組焊成箱形端梁。端梁通過車輪將主梁支承在軌道上。端梁同車輪的連接形式是將車輪通過心軸安裝在端梁端部腹板上。 端梁應驗算中央斷面（支承主梁處斷面）的彎曲應力和支承在車輪處斷面的剪應力；還應驗算車輪軸對腹板的擠壓應力。如圖7.1端梁示意圖7.17.1 輪距的確定 ,即(),K

14、取3米。7.2端梁斷面尺寸根據系列產品設計資料，初步給出端梁斷面尺寸，如圖7.2 中央斷面圖7.27.2.1.斷面總面積 F=260.82（45-1.6）20.6=93.687.2.2.形心位置 =22.545-22.5=22.5cm7.2.3.斷面慣性矩 = =260.82260.8 =28495= =2243.60.62 =84207.2.4斷面模量=1266=7.2.5起重機最大輪壓1.一般單梁起重機是由四個車輪支承的，起重機的載荷通過這些支承點傳到軌道上。起重機支撐反力作用圖7.37.3起重機最大輪壓的計算帶額定載荷小車分別移動到左、右兩端極限位置時，按第類載荷計算最大輪壓。當載荷移動

15、到左端極限位置時， = =13828.9 =2236 =2109 =15012.5其中 Q額定起重量 Q=20000kg;電動葫蘆自重，=2450kg;動力系數， 對于中級工作類型 =1.2;沖擊系數，對操縱室操縱時 =1.1;端梁重量. =308 Kg主動車輪裝置重量， =95 Kg-從動車輪裝置重量， =70 Kg-驅動裝置重量， =55 Kg-主梁單位長度重量， =2.66Kg/cm-跨度, L=2250-輪距,L=300K1=25cmL=100cm (2) 操縱室操縱，當載荷移動到右端極限位置時， = =4609.9 =8544 =8485 =5004.2電動單梁起重機對操縱室操縱，它

16、的最大輪壓是在當載荷移動到左端極限位置時的從動輪D上，即ND為最大輪壓。Nmax= 15012.5 Kg八，最大歪斜側向力 起重機運行時，由于各種原因會出現跑偏歪斜現象，此時車輪輪緣與軌道側面的接觸并產生與運動方向垂直的S。如圖8.1。當載荷移動到左端極限位置時，操縱室操縱時，最大輪壓ND=13828.9Kg，并認為NA=ND ，這時最大側向力SD=N式中N-最大輪壓, N=13828.9Kg 側壓系數。對于輪距K同跨度L比例關系在K/L=1/51/7之間時，可取=0.1。 SD=0.113828.9 = 1382.89Kg 當載荷移動到右端極限位置時，最大輪壓為NB=15012.5 Kg并認

17、為NC=NB ，這時最大側向力SB=NB=0.115012.5=1501.25 Kg九，端梁中央斷面合成應力當載荷移動到右端極限位置時，最大側向力在輪D上，即SB=1501.25.Kg 式中K-輪距,K=300cmWX， WY-端面模數 WX=1266 cm3 WY=1266cm3 -許用應力，由于端梁受力較復雜，一般只計算垂直載荷和歪斜側向力，所以許用應力對Q235B鋼取=1700 Kg/cm2 = =1067/ =1700 Kg/cm2 符合要求；十主、端梁連接計算10.1 主. 端梁 連接形式及受力分析本產品主. 端梁 連接是采用座板和螺栓緊固的結構形式.見圖9.1,主梁兩端同端梁之間各

18、用8條M20螺栓緊固(45鋼)連接.座板和螺栓緊固的結構形式圖10.1 受力分析; 這種連接型式，可以認為在主. 端梁之間，垂直載荷由座板承受，座板將承受擠壓力。此情況下，螺栓主要承受由起重機運行時的歪斜側向力和起重機之承反力所造成的拉力。一般水平慣性力對螺栓的影響可忽略不計。 10.2螺栓拉力的計算 已知參數：起重量Q=20000 Kg，跨度L2250 cm，起重機運行速度V=20米/分。1.起重機歪斜側向力矩的計算； 起重機歪斜側向力矩為 -歪斜側向力；由前節計算得= SB=1501.25.Kg -軌矩,K=3米31501.25=4503.75Kgm10.3.歪斜側向力矩對螺栓拉力的計算；對螺栓拉力 =2.5 / ,式中系數2.5是考慮螺栓預緊力及載荷不均性的影響;-歪斜側向力矩; =4503.