MQE80+80/10-38通用门式起重机设计计算书南京南京登峰起重设备制造有限公司2008年10月1、设计依据1.1《钢结构设计规范》（GBJ17-88）1.2《起重机设计规范》（GB3811-83）1.3《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-90）2、总体设计方案：主梁采用单主梁桁架结构；支腿采用无缝钢管焊接；采用两刚性支腿设计；支腿均衡梁设置在离大车轨道高5.2m处，满足运梁炮车从支腿端面运梁；两侧支腿均满足运梁跑车的通过；起重系统采用2台80t吊重小车，每台吊重小车上设置2台卷扬机，卷扬机在主梁两侧下绳；配铁路2201“T”梁专用吊具；每台龙门吊设一台10t电动葫芦副钩，电动葫芦满足单边有效悬臂3.5m的要求，电动葫芦轨道采用法兰与下平联槽钢连接；起重机设置Z字型爬梯上下司机室；设置电动葫芦检修平台。

详细方案见图MQE16038-00-00-0003、主要性能参数3.1额定起重量：80t+80t3.1.1当两小车在距跨中各15处，两小车抬吊160t，小车定点起吊，不运行；3.1.2当两小车在距跨中各11处，两小车抬吊120t，小车定点起吊，不运行；3.1.3当两小车在距跨中各9处，两小车抬吊90t，小车定点起吊，不运行；3.1.4当一台小车在跨中处，最大起重量50t，小车可运行；3.2大车走行轨距：38m3.3吊梁起落速度：0.9m/min3.4起升高度：14m3.5吊梁小车运行速度： 6.7m/min3.6 整机运行速度：0-10m/min（重载）；0-20m/min（空载）；3.7 适应坡度：±1%3.8 电葫芦额定起重量：10t3.9 电葫芦起升高度：18m3.10电葫芦运行速度：20m/min3.11电葫芦起升速度：7m/min3.12整机运行轨道：单轨P504、起重机结构组成4.1 吊梁行车总成：2台（四门定滑轮，五门动滑轮）4.2 主动台车：4套4.3 左侧支腿：1套4.4 右侧支腿：1套4.5 副支腿托架：1套4.6 主支腿托架：2套4.7 隅支撑托架：1套4.8 主横梁总成：1组4.9 电葫芦走行轨：1套4.10 10t电动葫芦：1台4.11 司机室：1套4.12 电葫芦检修平台：1套4.13 操作平台：1套4.14 扶梯总成：1套4.15 电缆卷筒：1套4.16 电器系统：1套5、龙门吊结构设计计算5.1吊梁行车5.1.1主要性能参数额定起重量80t运行轨距 2.0m轴距 1.2m卷扬起落速度0.9m/min运行速度 6.7m/min驱动方式2驱动吊梁行车总重（含吊具）G小车=10t吊具重量：W吊具=3t5.1.2起升机构计算已知：起重能力Q静= Q+W吊具=80+3=83t粗选：双卷扬，倍率m=10 滚动轴承滑轮组，效率η=0.92。

见《起重机设计手册》表3-2-11，P223，则钢丝绳自由端静拉力S：S=Q J静/（η*m）=83/2（0.92*10）=4.5t选择JM5t卷扬机。

钢丝绳破断拉力总和∑t：∑t=S*n/k=4.5*4.5/0.82=24.7t，选择钢丝绳：6*19-20-170-特-光-右交，GB1102-74。

《起重机设计手册》P1985.1.3运行结构5.1.3.1车轮直径《起重机设计手册》P355已知Q=80t、G小车=10t、2驱动则Pmax=（Q+G小车）/4=22.5t，P min= G小车/4=2.5t，P c=（2Pmax+ P min）/3=15.8t车轮和轨道线接触，L=70mm，车轮材料ZG40Mn2，则D≥Pc/（K1*L*1C*C2）=15.8*104/（7.2*70*1.17*1.00）=268mm式中：K1——常数7.2N/mm2L——踏面宽C1——转速系数1.17C2——工作级别系数1.00选择φ360mm轮组5.1.3.2运行静阻力（重载运行）摩擦阻力F m=（Q+G小车）*w=（80+10）*0.015=1.35t坡道阻力Fp=（Q+G小车）*I=（80+10）*0.0015=0.135t （f=1/700）风阻力Fw=C*K h*q*A =1.6*1.0*（0.6*150）*（32*2.8）/20000=0.65t式中C—风力系数 1.6 表1-3-11K h—高度系数1.00 表1-3-10Q —计算风压0.6*150N/mm 2 表1-3-9 A —迎风面积32*2.8m 232m T 梁运行静阻力F j =F m +Fp+Fw=1.35+0.135+0.65=2.135t=21350N5.1.3.3电机选择静功率P J =F J *V O /（1000*m*η）=21350*6.7/（60*1000*0.9*2）=1.32Kw 式中V O —运行速度6.7m/min m —电机个数2个粗选P=K*d*P J =（1.1~1.3）*1.32=1.5~1.7Kw分散驱动m=2 YEZ112S-4-3.0kw/1400rpm 《机械零件设计手册》下册冶金P830 5.1.3.4 摆针减速机选择：（1） 牵引电机转速：n=1400rpm（2） 大车车轮转速：n 0= n 轮=V O /（π*D ）=6.7/（3.14*0.36）=5.927rpm （3） 总传动比：i=1400/5.927=236.2 （4） 减速机：BLN27-87-3kw5.1.3.5主从动轮传动比：i 2=i/87=2.71 （Z 1=46，Z 2=16） 5.1.4吊具计算吊具受力示意图如下：吊具截面图如下： 吊具性能参数：截面惯性矩： I =72901cm 4 型心高度：y=20cm 截面抗弯模量：W =yI=3645cm 3 吊具最大计算弯矩： M max =PL=1.25*40*0.2=10t.m 主横梁整体强度验算：σ上=WM max =364510104=27Mpa ＜[σ]=265Mpa 上弦材料Q345B28002400200P=40tP=40t600121414400结论：吊具强度通过计算5.2大车走行计算：5.2.1主要性能参数额定起重量80t整机总重量76t适应坡度：±1%整机运行速度：0-10m/min（重载）；0-20m/min（空载）大车走行轮数量：8轮驱动方式：4驱动整机运行轨道：单轨P505.2.2大车车轮轮压计算：P max=(Q+G小车)/4+G/8=90/4+66/8=30.75tP min=74/8=9.3tP c=3minmax2PP=23.6t5.2.3 车轮选择计算：D≥P c/（K1*L*1C*C2）=23.6*104/7.4*70*1.17*1.12=347.7mm选φ460轮组5.2.4整机牵引力计算：5.2.4.1 整机运行静阻力（重载）（1）摩阻：F m=（Q+G）ω=（80+76）×0.015=2.34t（2）坡阻：F p=（Q+G）i=（80+76）×1％=1.56t（3）风阻：Fω=CK h QA=1.6×1.23×150×1.0×（1.8×1.6）×2+1.6×1.23×150×0.6×（43.5×3.6）+1.6×1×150×0.4×（3×15÷2）+1.6×1×150×0.4 ×（32×2.8）=4.0t(4) 运行静阻力：F j= F m + F p + Fω=7.9t(5) 驱动功率计算P j =F j V重载/1000ηm=79000*101000*0.9*60*4=3.66wP=KαP j =（1.1～1.3）×3.66=4.0～4.76kw5.2.4.2 整机运行静阻力（空载）（1）摩阻：F m=Gω=76×0.015=1.14t（2）坡阻：F p=Gi=76×1％=0.76t（3）风阻：Fω=CK h QA=1.6×1.23×150×1.0×（1.8×1.6）×2+1.6×1.23×150×0.6×（43.5×3.6）+1.6×1×150×0.4×（3×15÷2）=3.2t（4）运行静阻力：F j= F m + F p + Fω=5.1t（5）驱动功率计算P j =F j V空载/1000ηm=51000*201000*0.9*60*4=4.7wP=KαP j =（1.1～1.3）×4.7=5.2～6.1kw （6）选驱动电机：YEJ132M-4-5.5kw 1400rpm5.2.4.3 摆针减速机选择： （1） 牵引电机转速：n=1400rpm（2） 大车车轮转速：n 0= n 轮=V 空载/（π*D ）=20/（3.14*0.46）=13.85rpm （3） 总传动比： i 总=1400/13.85=101.1（4） 大小齿轮传动比：i 齿轮=59/17=3.47 （Z 1=59，Z 2=17） （5） 减速机传动比：i 减=i 总/ i 齿轮=101.1/3.47=29（6）选驱动减速机：BL Y27-35-5.5kw （电源重载时为30HZ ；空载时为60HZ ）5.3主横梁计算：5.3.1对各种工况下吊重对主梁的分析（1）吊32mT 梁时工况受力分析如下图：（当两小车在距跨中各15处，两小车抬吊160t ）R 2P 1=80tP 2=80t30m 4m4m R 138mP 1=P 2=Q+G 小车=80t+10t=90t R 1=R 2=P+G 自重/2=90t+76/2=128tM P =（80×1.1+10）×4=392 t·m M q =ql 2/8=1.1×0.7×382/8=139t·m 主梁承受的最大弯距M= M P + M q =392+139=531t·m主梁支座承受的最大反力Q 反=P+G 小车+G 主梁/2=80+10+30/2=105t（2）吊24mT 梁时工况受力分析如下图：（当两小车在距跨中各11处，两小车抬吊120t ）P 1=60tP 2=60t22m8m8m38mR 1R 2P 1=P 2=Q+G 小车=60t+10t=70t R 1=R 2=P+G 自重/2=70t+76/2=108tM P =（60×1.1+10）×8=608 t·m M q =ql 2/8=1.1×0.7×382/8=139t·m 主梁承受的最大弯距M= M P + M q =608+139=747t·m主梁支座承受的最大反力Q 反=P+G 小车+G 主梁/2=60+10+30/2=85t（3）吊20mT 梁时工况受力分析如下图：（当两小车在距跨中各9m 处，两小车抬吊90t ）10m18m10mP 1=45t P2=45tR1R238mP1=P2=Q+G小车=45t+10t=55tR1=R2=P+G自重/2=55t+76/2=93tM P =（45×1.1+10）×10=595 t·mM q =ql2/8=1.1×0.7×382/8=139t·m主梁承受的最大弯距M= M P + M q=595+139=734t·m主梁支座承受的最大反力Q反=P+G小车+G主梁/2=45+10+30/2=70t（4）当一台小车在跨中时，最大起重量为50t；R1R238mP=50tP=Q+G小车=50t+10t=60tR1=R2=P+G自重/2=60t+76/2=98tM P =（50×1.1+10）×38÷4=618 t·mM q =ql2/8=1.1×0.7×382/8=139t·m主梁承受的最大弯距M= M P + M q=618+139=757t·m主梁支座承受的最大反力Q反=P+G小车+G主梁/2=50+10+30/2=75t综合比较上述4种工况：1、龙门吊吊梁在第4种工况主梁承受最大弯距Mmax=757t·m；2、龙门吊支座及小车受力处腹杆按第1种工况时所承受的剪力计算；3、龙门吊支腿及支座在第1种工况时所承载的反力最大Q反=105t；5.3.2结构计算5.3.2.1 垂直荷载引起的主梁内力主梁跨中最大弯距Mmax=757t·m支座处剪力Q max=105t5.3.2.2 水平载荷引起的主梁内力(1)大车制动主梁惯性力P H =φ5ma=1.5×210×1000×0.064=20160N=2.02t 式中φ5——系数，平均取1.5m ——运行部分质量，m=160t+2×10t+30t=210ta ——起动（制动）加速度 《起重机设计手册》P14（2）风载荷引起的主梁内力P w =CK h QA=1.6×1.23×150×1.0×（1.8×1.6）×2+1.6×1.23×150×0.6×（43.5×3.6）+1.6×1×150×0.4×（3×15÷2）=3.2t主梁所受水平力 P 水平= P H + P w =2.02+3.2=5.22t 5.3.2.3 选择主横梁截面及桁高根据经验，试选桁高h=2.7m 弦杆轴力N=M max /h=757/2.7=280.4t5.3.2.3.1上弦杆计算和选取：（压杆）面积A=N/φ[σ]=280.4×103/（0.9×1700）=183cm 2初选截面：4[25b+ 2×70×35方钢+2×8×245 材料采用Q235B 槽钢与Q235B 钢板焊接 A=A j =4x39.91+2×7×3.5+2×0.8x24.5 =247.84cm 2计算长度：L x =L y =1.76m=176cm（1）计算X 向性能参数：截面惯性矩： I x =12236 cm 4 截面抗压抗弯模量： W x =xxy I =18.1312236=928.4cm 3 压杆截面的惯性半径：122369.94123.92x x I r cm A === 压杆的柔度（长细比）：λx =x x r L =94.9176=17.7 压杆的折减系数： φx =0.985查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122 （2）计算Y 向性能参数：截面惯性矩： I y =3769cm 4 截面抗弯模量： W y =yy y I =4.83769=448.7cm 3 压杆截面的惯性半径： 37695.51123.92y y I r cm A===压杆的柔度（长细比）：λy =yy r L =51.5176=31.9 压杆的折减系数： φy =0.953131.8153.282503570168上弦杆查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122（3）节间力学计算：（该起重机是工程专用吊梁起重机，起重机共有4种工作工况，前3种都是定点起吊，小车不运行，并且小车在吊梁时车轮均不在节间中间，故节间力学计算按第4种工况计算） 已知：Q=50t ，G 1=10t ，m=4，偏载系数ψ=1.1 轮压：P 轮=m G Q 小+ψ=410501.1+⨯=16.25 t 节间弯距：M j =6j L P 轮=676.125.16⨯=4.8t.m ， L j =1.76m 《起重机设计手册》P650节点弯距：M d=12j L P 轮=127.125.16⨯=2.4tm（4）上弦杆性能校核计算：N 上=27.2x M =27.2757x =140.2t 强度校核：σ=xj W M A N +上=4.928108.412392102.14044⨯+⨯=113.1+51.7=164.8Mpa σ＜[σ]=170 Mpa 强度校核通过检算 刚度校核：λ=m inγL=51.5176=31.9＜[λ]=100 刚度校核通过检算 稳定性校核:σx =x j x W M A N +φ上=4.928108.412392985.0102.14044⨯+⨯⨯=114.8+51.7=166.5MPa σx <[σ]=170 Mpa 稳定性校核通过检算5.3.2.3.2下弦杆计算和选取：（拉杆）计算轴向力：(单根下弦计算) N 上=N 下=h M max =27.2757x =140.2t 计算下弦杆所需最小截面积： 面积A ≥N/φ[σ]=140.2×103/（0.9×1700）=91.6cm 2初选截面：4[25b+ 2×8×245 材料采用Q235B 槽钢与Q235B 钢板焊接 A=A j =2x39.91+0.8x24.5 =99.42cm 2 计算长度：L x =L y =1.76m=176cm （1）计算X 向性能参数：截面惯性矩： I x =8219 cm 4 截面抗拉压弯模量： W x =xx y I =5.128219=657.5 cm 3 8250168下弦杆压杆截面的惯性半径： r x =AI x =42.998219=9.1 cm压杆的柔度（长细比）：λx =x x r L =1.9176=19.34 压杆的折减系数： φx =0.982查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122 （2）计算Y 向性能参数：截面惯性矩： I y =3668 cm 4 截面抗弯模量： W y =yy y I =4.83668=436.7 cm 3 压杆截面的惯性半径： r y =AIy =42.993668=6.1 cm压杆的柔度（长细比）：λy =yy r L =1.6176=28.9 压杆的折减系数： φy =0.961查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122 （3）下弦杆性能校核计算：强度校核：σ=jA N 下=9942102.1404⨯=141 Mpaσ＜[σ]=170Mpa 强度校核通过检算 刚度校核：λ=m inγL=1.6176=28.9＜[λ]=100 刚度校核通过检算 稳定性校核:σx =j A N φ下=9942961.0102.1404⨯⨯=146.7MPaσx <[σ]=170Mpa 稳定性校核通过检算 5.3.2.3.3腹杆计算和选取（以支座处最大剪力计算）主梁在支座处第1种工况时所承载的反力最大，支反力Q 反=105t 计算腹杆集中载荷：已知：已知：Q 反=105t L=38m单侧腹杆所受最大剪力为N= Q 反/2=105/2=52.5t 计算斜腹杆轴向力:N 1=26.60sin N =26.60sin 5.52=60t计算腹杆所需最小截面积A ≥][1σϕN =1708.010604⨯⨯=4412mm 2初选腹杆截面：2[14a 对扣加6mm 补板 腹杆面积为：A=2*18.51+2*12*0.6=51.4cm 2 计算腹杆截面性能参数： 节间有效长度：L=282.2 cm ⑴ 计算X 向性能参数：截面惯性矩： I x =1262cm 4 压杆截面的惯性半径： r x =AI x =4.511262=4.955cm压杆的柔度（长细比）：λx =x x r L =955.42.282=56.95 压杆的折减系数： φx =0.823查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122 ⑵ 计算Y 向性能参数：截面惯性矩： I y =1300cm 4 压杆截面的惯性半径： r y =AIy =4.511300=5.03cm压杆的柔度（长细比）：λy =yy r L =03.52.282=56.1 6120140支座处腹杆截面2700200060.26°27002821.81760腹杆连接形式压杆的折减系数： φy =0.828查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122 腹杆性能校核计算：⑴强度校核：σ=AN 1=514010604⨯=116.7Mpaσ＜[σ]=170 Mpa 强度通过检算 ⑵刚度校核：λ=m inγL=955.42.282=57＜[λ]=100 刚度通过检算 ⑶稳定性校核:σx =A NX φ=5140823.010604⨯⨯=141.8MPaσx <[σ]=170 Mpa 稳定性通过检算σy =A N y φ=5140828.010604⨯⨯=141MPaσy <[σ]=170 Mpa 稳定性通过检算5.3.2.3.4上下平联杆计算和选取该起重机主梁为四桁架单主梁结构，主要受力构件是上下弦杆和腹杆，上下平联杆作为连接构件，起中体稳定性作用，不作主要受力构件计算。