t-m箱型單主梁龍門(mén)起重機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

《t-m箱型單主梁龍門(mén)起重機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《t-m箱型單主梁龍門(mén)起重機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（57頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、16t/22m箱型單主梁龍門(mén)起重機(jī)設(shè)計(jì) 摘要：門(mén)式起重機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)門(mén)機(jī))是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的設(shè)備。本文為了滿(mǎn)足鐵路搬運(yùn)物品的需要，設(shè)計(jì)了這臺(tái)16t/22m的箱型單主梁門(mén)式起重機(jī)，并通過(guò)合理選型設(shè)計(jì)，使其具有結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單實(shí)用，使用操作方便，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。根據(jù)門(mén)式起重機(jī)的設(shè)計(jì)方法，主要對(duì)起重機(jī)的主梁、支腿、端梁、小車(chē)及運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。 關(guān)鍵詞：箱型，單主梁，門(mén)機(jī) 16t/22m single box girder gantry crane design Abstract Gnarty crnae is absolutely necessarily equipment in

2、 our national development of economy. In order to meet the need of railway handling items, design the 16t / 22m box -single-main-girder of gnarty cranes, and through the reasonable selection of the design, make its structure is simple and practical, use convenient operation and maintenance, etc. Acc

3、ording to the gnarty crane design method,had been design and calculationmain point to the crane girders, leg, cars and operation mechanism. Keywords:box, single-main-girder, gnarty cranes 目 錄 1 緒論1 1.1 門(mén)式起重機(jī)的應(yīng)用1 1.2 門(mén)式起重機(jī)的分類(lèi)1 1.3 起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及我國(guó)起重機(jī)發(fā)展水平2 1.4 本課題使用的設(shè)計(jì)方法2 2設(shè)計(jì)參數(shù)的確定4 2.1 已知參數(shù)4 2

4、.2 其它參數(shù)的確定4 3起重小車(chē)的設(shè)計(jì)計(jì)算7 3.1 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7 3.2 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)22 4門(mén)架的設(shè)計(jì)計(jì)算32 4.1 確定門(mén)架主要尺寸32 4.2門(mén)架的計(jì)算載荷35 4.3 門(mén)架的內(nèi)力計(jì)算38 4.4 門(mén)架的強(qiáng)度驗(yàn)算52 4.5 門(mén)架的剛度驗(yàn)算55 4.6 門(mén)架的穩(wěn)定性驗(yàn)算56 5大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算59 5.1 大車(chē)輪壓的計(jì)算59 5.2 車(chē)輪與軌道的選擇與計(jì)算 62 5.3 運(yùn)行阻力的計(jì)算 62 5.4選擇電動(dòng)機(jī) 64 5.5 選擇減速器 64 5.6 選擇聯(lián)軸器 65 5.7 電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算 65 5.8 減速器的驗(yàn)算 67 5.

5、9 選擇制動(dòng)器 67 5.10 啟動(dòng)和制動(dòng)打滑驗(yàn)算 68 參考文獻(xiàn)69 謝 辭70 附錄71 1 緒論 1.1 門(mén)式起重機(jī)的應(yīng)用 門(mén)式起重機(jī)又稱(chēng)龍門(mén)起重機(jī)，是露天物料搬運(yùn)廣泛采用的大型裝卸機(jī)械，它與其它類(lèi)型起重機(jī)相比，具有起重量大，作業(yè)空間大，貨場(chǎng)面積利用率高，裝卸效率高，基建投資少，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，門(mén)式起重機(jī)廣泛運(yùn)用于各個(gè)行業(yè)之中，例如在電力場(chǎng)設(shè)備的地面組合、設(shè)備的制作加工配合、水泥框架的預(yù)制、物件的吊裝等；在港口碼頭裝卸集裝箱；在工廠內(nèi)部起吊和搬運(yùn)笨重的物件；在建筑安裝工地進(jìn)行施工作業(yè)；在儲(chǔ)木場(chǎng)堆積木材等場(chǎng)合。同時(shí)，門(mén)式起重機(jī)也是與連續(xù)輸送機(jī)械組成機(jī)械化裝卸系統(tǒng)的

6、理論機(jī)種，在國(guó)外工業(yè)先進(jìn)國(guó)家，不僅機(jī)械作業(yè)比重大而且機(jī)械作業(yè)已實(shí)現(xiàn)體系化、專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化，所以門(mén)式起重機(jī)已被列為改擴(kuò)建綜合性貨場(chǎng)、集裝箱貨場(chǎng)和散料貨場(chǎng)的主要配套機(jī)種，應(yīng)用前景寬廣。 1.2 門(mén)式起重機(jī)的分類(lèi) 門(mén)式起重機(jī)的形式很多，根據(jù)不同的分類(lèi)方法，可以概括為以下幾種： ①依據(jù)主梁數(shù)目不同，可分為單主梁和雙主梁門(mén)式起重機(jī)； ②依據(jù)取物裝置不同，可分為吊鉤式、抓斗式、電磁吸盤(pán)式等起重機(jī)； ③依據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，可分為桁架式、箱型梁式、管型梁式、混合結(jié)構(gòu)式等起重機(jī)； ④依據(jù)支腳結(jié)構(gòu)形式不同，可分為L(zhǎng)型、C型單主梁門(mén)式起重機(jī)和八字形、O型、半門(mén)型等雙梁門(mén)式起重機(jī)； ⑤依據(jù)支腳與主梁的連接

7、方式不同，可分為兩個(gè)剛性支腳、一個(gè)剛性支腳與一個(gè)柔性支腳兩種結(jié)構(gòu)形式的門(mén)式起重機(jī)，柔性支腳與主梁之間可采用螺栓、球鉸鏈和柱形鉸連接或其它方式連接； ⑥依據(jù)用途不同，可分為一般用途門(mén)式起重機(jī)、造船用門(mén)式起重機(jī)、水電站用門(mén)式起重機(jī)、集裝箱用門(mén)式起重機(jī)以及裝卸用門(mén)式起重機(jī)等。 此外，還可分為單懸臂、雙懸臂或無(wú)懸臂，軌道式或輪胎式等。 1.3 起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及我國(guó)起重機(jī)發(fā)展水平 隨著科技的日新月異，當(dāng)今國(guó)際起重運(yùn)輸機(jī)械朝著大型化、液壓化、多用途、高效率的方向發(fā)展。這在不同程度上擴(kuò)大了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，參數(shù)、尺寸規(guī)格化和零部件通用化的范圍，為起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械制造的機(jī)械化和自動(dòng)化提供了方便的條件，對(duì)實(shí)現(xiàn)

8、自動(dòng)化設(shè)計(jì)、加強(qiáng)流水作業(yè)生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低產(chǎn)品成本和材料消耗，改進(jìn)工藝流程，增強(qiáng)和提高企業(yè)管理水平都具有很大意義。有的企業(yè)已基本上實(shí)現(xiàn)了鋼構(gòu)件的連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)用光電系統(tǒng)、數(shù)字程序控制系統(tǒng)及激光器切割下料，并從搬運(yùn)、平料到組裝等形成了生產(chǎn)的自動(dòng)控制和系統(tǒng)管理。 當(dāng)今起重機(jī)的發(fā)展方向如下： ①向大型化、高效和節(jié)能方向發(fā)展； ②向自動(dòng)化、智能化、集成化和信息化發(fā)展； ③向成套化、系統(tǒng)化、綜合化和規(guī)?；l(fā)展； ④向模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展； ⑤向小型化、輕型化、簡(jiǎn)易化和多樣化發(fā)展； ⑥采用新理論、新方法、新技術(shù)和新手段提高質(zhì)量； ⑦采用新結(jié)構(gòu)、新部件、新材料和新工藝提高

9、產(chǎn)品性能。 由于我國(guó)起重機(jī)機(jī)械行業(yè)起步較晚，雖然在技術(shù)水平上有了很大的發(fā)展與進(jìn)步，但是與國(guó)際水平相比，還存在著一定差距。 ①產(chǎn)品性能一般； ②產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力較弱； ③制造工藝水平較低； ④產(chǎn)品檢測(cè)水平不高； ⑤配套件供應(yīng)和質(zhì)量問(wèn)題影響較大； ⑥產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新滯后、實(shí)施乏力。 1.4 本課題使用的設(shè)計(jì)方法 本課題采用以經(jīng)典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的半理論、半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和模擬法、直覺(jué)法等傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。 2設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 2.1 已知參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)課題“16t/22m箱形單主梁門(mén)機(jī)的整體設(shè)計(jì)”可知：起重機(jī)的最大起重量為16噸，跨度為22米。 2.2 其它參數(shù)的確定 2.2.1

10、起重量的確定 當(dāng)龍門(mén)起重機(jī)起重量等于或大于15噸時(shí)，起重小車(chē)應(yīng)設(shè)置兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)，其中起重量大的稱(chēng)為主鉤，即本課題中主鉤起重量為16噸，起重量小的為副鉤，根據(jù)門(mén)式重機(jī)的起重系列選取副鉤起重量為3噸。則本課題所設(shè)計(jì)起重機(jī)的起重量為16/3噸。 2.2.2懸臂長(zhǎng)度的確定 首先確定起重機(jī)的懸臂類(lèi)型為雙懸臂。設(shè)計(jì)起重機(jī)懸臂長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)支腿處的彎矩在當(dāng)小車(chē)位于懸臂端時(shí)和當(dāng)小車(chē)位于跨度中點(diǎn)附近時(shí)相等，這一條件設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的上部主梁是最經(jīng)濟(jì)的。因此，根據(jù)這一條件并參照同類(lèi)起重機(jī)的懸臂長(zhǎng)度，選定本課題所設(shè)計(jì)起重機(jī)的懸臂長(zhǎng)度。 2.2.3 起升高度的確定 起重機(jī)的起升高度是指當(dāng)?shù)蹉^升至最高位置時(shí)，

11、大車(chē)運(yùn)行軌面到吊鉤中心的垂直距離。參照同類(lèi)起重機(jī)的起升高度，選定本課題所設(shè)計(jì)起重機(jī)的起升高度，主鉤為12米，副鉤為14米。 2.2.4 工作速度的確定 工作速度包括起升速度和運(yùn)行速度。工作速度的選擇應(yīng)與工作行程相適應(yīng)。 1) 起升速度 起升速度指吊鉤的上升速度。在確定起升速度時(shí)，主起升機(jī)構(gòu)的速度較慢，副起升機(jī)構(gòu)的速度較快。初步確定主起升機(jī)構(gòu)的速度為7.8米/分，副起升機(jī)構(gòu)的速度為22米/分。 2) 運(yùn)行速度 運(yùn)行速度指龍門(mén)起重機(jī)大車(chē)和起重小車(chē)的行走速度。一般小車(chē)行走速度在35~45米/分之間，大車(chē)行走速度在30~80米/分之間。初步確定大車(chē)的行走速度為40米/分，小車(chē)的行走速度為3

12、7.5米/分。 2.2.5工作類(lèi)型的確定 為使設(shè)計(jì)的起重機(jī)安全可靠在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮由起重機(jī)的載荷特性和工作繁忙程度所確定的工作類(lèi)型。因課題沒(méi)有做特別要求，自定工作類(lèi)型為中級(jí)，從而起重機(jī)的工作級(jí)別為機(jī)構(gòu)負(fù)載持續(xù)率。 綜上所述得起重機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表2.1。 表2.1 起重機(jī)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)表 參數(shù) 參數(shù)大小 名稱(chēng) 符號(hào) 起重量 主鉤 Q（t） 16 副鉤 3 跨度 L（m） 22 懸臂長(zhǎng)度 L1（m） 7.5 起升高度 主鉤 H(m) 12 副鉤 14 起升速度 主鉤 (m/min) 7.8 副鉤 22 運(yùn)行速度 大車(chē) (

13、m/min) 40 小車(chē) (m/min) 37.5 工作類(lèi)型 工作級(jí)別 A4 機(jī)構(gòu)負(fù)載持續(xù)率 JC 25% 3 起重小車(chē)的設(shè)計(jì)計(jì)算 起重小車(chē)主要包括起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車(chē)架三部分。各部分具體設(shè)計(jì)如下所示。 3.1 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 起升機(jī)構(gòu)用來(lái)實(shí)現(xiàn)物料垂直升降，是任何起重機(jī)不可缺少的部分，因而是起重機(jī)最主要、也是最基本的機(jī)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊的原理，采用如圖3.1所示的起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。 其工作原理為：電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸與減速器的高速軸相連，減速器的低速軸帶動(dòng)卷筒，吊鉤等取物裝置與卷繞在卷筒上的省力鋼絲繩滑輪組連接起來(lái)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)傳遞給

14、卷筒時(shí)，通過(guò)卷筒不同方向的旋轉(zhuǎn)將鋼絲繩卷入或放出，從而使吊鉤與吊掛在其上的物料實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，這樣，將電動(dòng)機(jī)輸入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為吊鉤的垂直上下的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。常閉式制動(dòng)器在通電時(shí)松閘，使機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；在失電情況下制動(dòng)，使吊鉤連同貨物停止升降，并在指定位置上保持靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)滑輪組升到最高極限位置時(shí)，上升極限位置限制器被觸碰面動(dòng)作，使吊鉤停止上升。 1-電動(dòng)機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-傳動(dòng)軸 4-制動(dòng)器 5-制動(dòng)輪 6-減速器 7-卷筒 8-滑輪組 9-鋼絲繩 10-吊鉤 圖3.1 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 3.1.1 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1) 鋼絲繩的計(jì)算 鋼絲繩一般采用靜力計(jì)算法，即鋼絲繩

15、的最大靜拉力必須小于或等于鋼絲繩的許用拉力。 a鋼絲繩的最大拉力計(jì)算 根據(jù)起重機(jī)的額定起重量Q＝16噸，查表，選取滑輪組倍率，起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩纏繞系統(tǒng)如圖3.2所示。查表，選取短鉤形16噸吊鉤組。 鋼絲松承受的最大拉力由下式計(jì)算： （2.1） 式中 ——額定起重量，＝16000公斤； ——品鉤組重量，=322公斤； ——滑輪組倍率，＝3； 圖3.2 起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩纏繞系統(tǒng) ——滑輪組效率，查表，?。?.98。 ∴ b鋼絲繩的選擇 所選擇的鋼絲繩破斷拉力應(yīng)滿(mǎn)足下式:

16、 （3.2） 而 （3.3） 式中 ——鋼絲繩的破斷拉力； ——鋼絲繩破斷拉力總和； a——折減系數(shù)，對(duì)于繩6×19的鋼絲繩a＝0.85； ——鋼絲繩安全系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類(lèi)型=5.5。 由上式可得 查表，選擇鋼絲繩6×19，其公稱(chēng)強(qiáng)度為1700MPa，直徑為17mm，其允許破斷拉力總和為184000N。 選用鋼絲繩標(biāo)記如下：鋼絲繩6×19-17.0-1700-I-光-右交GB1102-74。 2) 滑輪、卷筒

17、的計(jì)算 a 滑輪、卷筒最小直徑的確定 為確保鋼絲繩具有一定的安全使用壽命，滑輪、卷筒名義直徑(鋼絲繩卷繞直徑)應(yīng)滿(mǎn)足下式： （3.4） 式中 e——系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類(lèi)型的龍門(mén)起重機(jī)取e=25。 所以，。 取滑輪、卷筒的名義直徑＝500mm。 b 卷筒長(zhǎng)度的確定 根據(jù)圖3.3，可知卷筒的長(zhǎng)度可由下式計(jì)算： 圖3.3 卷筒尺寸 （3.5）

18、 （3.6） 式中 ——最大起升高度，＝12米； n——鋼絲繩安全圈數(shù)，取n=2； t——繩槽節(jié)距， mm，取t=20mm； ——根據(jù)結(jié)構(gòu)確定卷筒空余部分，?。?t＝60mm； ——固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度、取入＝3t＝60mm； ——根據(jù)鋼絲繩允許偏斜角確定, , ，?。?20mm； ——卷繞部分長(zhǎng)度 ，取=500mm。 則卷筒長(zhǎng)度 取卷筒長(zhǎng)度L=1500mm。 c 卷筒壁厚的計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，卷筒的壁厚： （3.7） 取卷筒壁厚。

19、 d 卷筒軸上的扭矩計(jì)算 卷筒軸上的扭矩計(jì)算公式： （3.8） 式中 ——卷筒效率，取=0.98。 則扭矩 。 e 卷筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算 （3.9） 式中 ——起升速度，=7.8m/min。 則卷筒的轉(zhuǎn)速。 3) 選擇電動(dòng)機(jī) 在起重機(jī)械中，電動(dòng)機(jī)選用YZR、JZR系列冶金起重用繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，其具有較高的過(guò)載能力和機(jī)械強(qiáng)度，適應(yīng)于短時(shí)或斷續(xù)周期性工作制，頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)，及有顯著的震動(dòng)或沖擊的設(shè)備。具體選擇電動(dòng)機(jī)

20、時(shí)根據(jù)起升機(jī)構(gòu)起升載荷、額定起升速度及機(jī)構(gòu)效率計(jì)算出機(jī)構(gòu)的靜功率和接電持續(xù)率來(lái)選擇。 電機(jī)所需靜功率計(jì)算： （3.10） 式中 ——機(jī)構(gòu)總效率，取=0.85。 則 。 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率： （3.11） 式中 ——起升機(jī)構(gòu)按靜功率初選電動(dòng)機(jī)的系數(shù)，JC＝40%的電動(dòng)機(jī)的=0.8。 則 由表選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)如下： YZR225M-8,S3工作制，JC=40%，CZ=6次

21、，，轉(zhuǎn)速=715r/min,飛輪矩為。 4) 選擇減速器 根據(jù)傳動(dòng)比和所需輸入功率選擇減速器。 減速器的理論傳動(dòng)比： （3.12） 由表,根據(jù)傳動(dòng)比=43.18，電機(jī)功率。選擇減速器為：ZQ650,實(shí)際傳動(dòng)比=40.17，輸入功率為26Kw。 5)選擇制動(dòng)器 起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)滿(mǎn)足下式： （3.13） 式中 ——制動(dòng)安全系數(shù)，由表對(duì)于中級(jí)工作類(lèi)型＝1.5； ——滿(mǎn)載時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩， 則 由表，

22、選擇制動(dòng)器型號(hào)為，制動(dòng)力矩，，制動(dòng)器質(zhì)量。 6) 選擇聯(lián)軸器 聯(lián)軸器計(jì)算力矩應(yīng)滿(mǎn)足下式要求： （3.14） 而 （3.15） 式中 ——聯(lián)袖器的計(jì)算扭矩； ——聯(lián)軸器的最大允許扭短； n——安全系數(shù)，取n=1.5； ——?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)，取=1.5； ——電動(dòng)機(jī)軸上的額定扭矩 則 由表查得，電動(dòng)機(jī)YZR225M-8的軸端直徑為65mm，軸伸為140mm。根據(jù)以上條件，由

23、表選得聯(lián)軸器號(hào)數(shù)為，其圖號(hào)為S139，最大允許扭矩為，飛輪矩為，質(zhì)量。從而，浮動(dòng)軸直徑d=45mm。 再由表選一個(gè)帶制動(dòng)輪直徑為315mm的半齒輪聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S215，，飛輪矩為，質(zhì)量。 7) 電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算 a電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力驗(yàn)算 過(guò)載能力校驗(yàn)是驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)克服機(jī)構(gòu)在短時(shí)間內(nèi)可能出現(xiàn)的較大工作載荷的能力。當(dāng)電機(jī)在基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，其額定功率應(yīng)滿(mǎn)足下式： （3.16） 式中 ——系數(shù)，取=2.1； ——電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)，m=1； ——允許過(guò)載倍率，取=2.4； 由上可知，，過(guò)載驗(yàn)算通過(guò)。 b電動(dòng)機(jī)發(fā)

24、熱校核 根據(jù)等效功率法，驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)不過(guò)熱的條件為： （3.17） 式中 ——電動(dòng)機(jī)在JC=40%時(shí)的額定功率，=22Kw； ——滿(mǎn)載靜功率，； ——系數(shù)，取=0.8； ——系數(shù)，取=0.95。 則 。 由上可知電動(dòng)機(jī)不會(huì)過(guò)熱。 c啟動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間按下式計(jì)算： （3.18） 式中 ——平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，； ——系數(shù)，取=1.15； ——飛輪矩， ； ——靜阻力矩，。 則。 由起重機(jī)的允許啟動(dòng)時(shí)間

25、，可知啟動(dòng)時(shí)間滿(mǎn)足啟動(dòng)條件。 d制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算 電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)時(shí)間按下式計(jì)算： （3.19） 式中 ——電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩， 則 由上可知制動(dòng)時(shí)間太短，型制動(dòng)器的制動(dòng)力矩可調(diào)，將制動(dòng)器的制動(dòng)力矩調(diào)至?xí)r，代入上式，制動(dòng)時(shí)間為0.96s，仍太短，可將制動(dòng)器制動(dòng)力矩調(diào)至，此時(shí)的制動(dòng)時(shí)間為1.15s，可滿(mǎn)足制動(dòng)要求。 綜上所述，電動(dòng)機(jī)驗(yàn)算通過(guò)。 8) 減速器的驗(yàn)算 減速器主要承受的外力有卷筒、軸及重物產(chǎn)生的徑向力和扭矩。因此減速器的驗(yàn)算主要包括最大徑向力、最大扭矩驗(yàn)算，另外還需對(duì)減速器進(jìn)行功率驗(yàn)算及速度誤差驗(yàn)算。 a速度誤差驗(yàn)算

26、實(shí)際起升速度： （3.20） 速度誤差：,所以減速器速度誤差驗(yàn)算通過(guò)。 b功率驗(yàn)算 實(shí)際所需功率： （3.21） 則 因，所以減速器功率驗(yàn)算通過(guò)。 c減速器輸出軸最大徑向力 減速器輸出軸最大徑向力可由下式計(jì)算： （3.22） 式中 ——繞到卷筒上的繩段數(shù)目,=2； ——卷筒及軸的質(zhì)量，參照同類(lèi)產(chǎn)品，初步取定； ——減速器輸出軸允許最大徑

27、向力，=98000N。 則,所以滿(mǎn)足此條件。 d減速器輸出軸最大扭矩 減速器輸出軸最大扭矩可由下式計(jì)算： （3.23） 式中 ——電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù)，取=2.8； ——減速器效率，取=0.95； ——減速器輸出軸上的最大短暫容許扭矩，。 則，所以滿(mǎn)足此條件。 綜上所述，減速器驗(yàn)算通過(guò)。 3.1.2 副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 參照主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案如下： 1) 鋼絲繩的計(jì)算 a鋼絲繩的最大拉力計(jì)算 根據(jù)起重機(jī)的額定起重量Q＝3噸，查表，選取滑輪組倍率。查表，選取短鉤形3噸吊鉤組，吊鉤

28、組質(zhì)量。 鋼絲繩的最大拉力： 式中 ——滑輪組效率，＝0.99。 b鋼絲繩的選擇 所選擇的鋼絲繩破斷拉力應(yīng)滿(mǎn)足下式: 而 由上可得 查表，選擇鋼絲繩6×19，其公稱(chēng)強(qiáng)度為1550MPa，直徑為14mm，其允許破斷拉力總和為112000N。 選用鋼絲繩標(biāo)記如下：鋼絲繩6×19-14.0-1550-I-光-右交GB1102-74。 2) 滑輪、卷筒的計(jì)算 a滑輪、卷筒最小直徑的確定 為確保鋼絲繩具有一定的安全使用壽命，滑輪、卷筒名義直徑應(yīng)滿(mǎn)足下式： 式中 e——系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類(lèi)型的龍門(mén)起重機(jī)取e=25。 取滑輪、卷筒的名義直徑＝400mm。 b卷筒

29、長(zhǎng)度的確定 根據(jù)圖2.3，可知卷筒的長(zhǎng)度可由下式計(jì)算： ，取=300mm； 式中 ——最大起升高度，＝14m； n——鋼絲繩安全圈數(shù)，取n=2； t——繩槽節(jié)距，取t=18mm； ——根據(jù)結(jié)構(gòu)確定卷筒空余部分，?。?t＝54mm； ——固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度、取＝3t＝54mm； ——根據(jù)鋼絲繩允許偏斜角確定，取＝100mm。 則卷筒長(zhǎng)度 取卷筒長(zhǎng)度L=1000mm。 c卷筒壁厚的計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，卷筒的壁厚： 取卷筒壁厚。 d卷筒軸上的扭矩計(jì)算 卷筒軸上的扭矩計(jì)算公式：。 e卷筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算 式中 ——起升速度，=22m/min。 3) 選擇電動(dòng)機(jī)

30、 根據(jù)起升機(jī)構(gòu)起升載荷、額定起升速度及機(jī)構(gòu)效率計(jì)算出機(jī)構(gòu)的靜功率和接電持續(xù)率選擇電動(dòng)機(jī)。 靜功率計(jì)算： 式中 ——機(jī)構(gòu)總效率，取=0.9。 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率： 式中 ——起升機(jī)構(gòu)按靜功率初選電動(dòng)機(jī)的系數(shù)，JC＝40%的電動(dòng)機(jī)的=0.8。 由表選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)如下： YZR180L-8,S3工作制，JC=40%，CZ=6次，，轉(zhuǎn)速=715r/min,飛輪矩為。 4) 選擇減速器 減速器的理論傳動(dòng)比： 由表,根據(jù)傳動(dòng)比=40.81，電機(jī)功率。選擇減速器為：ZQ500,實(shí)際傳動(dòng)比=40.17，輸入功率為12Kw。 5)選擇制動(dòng)器 起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)滿(mǎn)足下式： 式

31、中 ——制動(dòng)安全系數(shù)，由表對(duì)于中級(jí)工作類(lèi)型＝1.5； ——滿(mǎn)載時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩， 由表，選擇制動(dòng)器型號(hào)為，制動(dòng)力矩，，制動(dòng)器質(zhì)量。 6)選擇聯(lián)軸器 聯(lián)軸器應(yīng)滿(mǎn)足下式要求： 而 式中 ——聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩； ——聯(lián)軸器的最大允許扭短； n——安全系數(shù)，取n=1.5； ——?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)，取=1.5； ——電動(dòng)機(jī)軸上的額定扭矩 由表查得，電動(dòng)機(jī)YZR180L-8的軸端直徑為55mm，軸伸為110mm。根據(jù)以上條件，從表選得聯(lián)軸器號(hào)數(shù)為，其圖號(hào)為S241，最大允許扭矩為，飛輪矩為，質(zhì)量。從而，浮動(dòng)軸直徑d=45mm。 再由表選一個(gè)帶制動(dòng)輪直徑為250mm的半齒輪聯(lián)軸器，其

32、圖號(hào)為S120，，飛輪矩為，質(zhì)量。 7) 電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算 a電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力驗(yàn)算 過(guò)載能力校驗(yàn)是驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)克服機(jī)構(gòu)在短時(shí)間內(nèi)可能出現(xiàn)的較大工作載荷的能力。當(dāng)電機(jī)在基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，其額定功率應(yīng)滿(mǎn)足下式： 。 式中 ——系數(shù)，取=2.1； ——電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)，m=1； ——允許過(guò)載倍率，取=2.4； 由上可知，，過(guò)載驗(yàn)算通過(guò)。 b電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核 根據(jù)等效功率法，驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)不過(guò)熱的條件為： 式中 ——電動(dòng)機(jī)在JC=40%時(shí)的額定功率，=11Kw； ——滿(mǎn)載靜功率，； ——系數(shù)，取=0.8； ——系數(shù)，取=0.95。 則 。 由上可知電動(dòng)機(jī)不會(huì)過(guò)熱。 8) 減速器的

33、驗(yàn)算 a速度誤差的驗(yàn)算 實(shí)際起升速度： 速度誤差：,所以符合要求。 b功率驗(yàn)算 實(shí)際所需功率： 則 因，所以符合要求。 3.2 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用立式圓錐減速器形式的垂直反滾輪式小車(chē)。其中兩水平輪都為主動(dòng)輪，這樣可以有效地的防止小車(chē)車(chē)輪啃道，提高小車(chē)運(yùn)行的靈活性。 3.2.1 輪壓計(jì)算 本起重機(jī)小車(chē)為垂直反滾輪式起重小車(chē)，參考同類(lèi)型，規(guī)格相近的起重機(jī)，估計(jì)小車(chē)架總重量及其重心至主軌道中心線(xiàn)的距離。小車(chē)受力簡(jiǎn)圖如圖3.4。根據(jù)起重小車(chē)架的平衡條件，求出主動(dòng)輪輪壓和垂直反滾輪輪壓。 a滿(mǎn)載時(shí)輪壓計(jì)算 由小車(chē)垂直反滾輪處力矩：

34、 （3.24） 得： 從而，滿(mǎn)載時(shí)主動(dòng)輪輪壓。 參考同類(lèi)型、規(guī)格相近的單主梁小車(chē)，估計(jì)小車(chē)自重，及相關(guān)尺寸。 式中 ——兩車(chē)輪輪壓之和； ——小車(chē)上機(jī)械部分質(zhì)量，； ——吊重及吊具重量之和，； ——小車(chē)架重量，； ——小車(chē)軌距，； ——小車(chē)重心至主軌道中心線(xiàn)的距離，； ——吊重及吊具重心至主軌道中心線(xiàn)的距離，； ——小車(chē)架重心至主軌道中心線(xiàn)的距離，。 由垂直方向受力平衡： （3.25） 得,從而求得滿(mǎn)載時(shí)垂直反滾輪輪壓。 b空載時(shí)輪壓計(jì)算 按輪壓計(jì)算方法得： 主

35、動(dòng)輪之和：； 主動(dòng)輪輪壓：； 垂直反滾輪輪壓：。 圖3.4 垂直反滾輪式小車(chē)受力簡(jiǎn)圖 3.2.2 選擇車(chē)輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 a車(chē)輪與軌道的選擇 根據(jù)滿(mǎn)載時(shí)車(chē)輪輪壓，由表，選擇直徑為400mm的小車(chē)車(chē)輪，車(chē)輪的踏面為圓柱形。 中小型起重機(jī)小車(chē)的軌道采用P型鐵路鋼軌，根據(jù)車(chē)輪直徑，配套選用鋼軌型號(hào)為P38。 b驗(yàn)算車(chē)輪與軌道強(qiáng)度 車(chē)輪踏面疲勞計(jì)算載荷由下式計(jì)算得： 。 （3.26） 式中 ——載荷變化系數(shù)，由表有，從而有=0.8； ——沖擊載荷，由表有=1。 因?yàn)檐壍烙卸d頂，故車(chē)

36、輪與軌道為點(diǎn)接觸。對(duì)于型號(hào)為P38的鋼軌，其軌頂曲率半徑R=300mm。 點(diǎn)接觸的接觸應(yīng)力由下式計(jì)算得： （3.27） 選用車(chē)輪材料為，其。 3.2.3 運(yùn)行阻力的計(jì)算 1)滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)靜阻力計(jì)算 a運(yùn)行摩擦阻力 對(duì)于帶垂直反滾輪式小車(chē)的單主梁龍門(mén)起重機(jī),由下式有小車(chē)滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力為： （3.28） 式中 ——滾動(dòng)摩擦系數(shù)，由表有=0.06； ——軸承摩擦系數(shù)，由表有=0.015； ——附加摩擦阻力系數(shù)，由表有=1.2； ——車(chē)輪直徑，=40cm； ——軸承內(nèi)徑，d＝10cm； ——垂直反滾

37、輪直徑，?。?5cm； ——垂直反滾輪軸承內(nèi)徑，=6cm。 則小車(chē)滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力為： 。 b坡度阻力 當(dāng)龍門(mén)起重機(jī)在與水平面成傾角的軌道上爬坡遠(yuǎn)行時(shí)，須克服貨重及小車(chē)自重引起的坡度阻力，其值按下式計(jì)算： （3.29） 式中 ——坡道阻力系數(shù)，由表有=0.002。 則滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)最大坡度阻力為： 。 c迎風(fēng)阻力 滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)最大風(fēng)阻力按下式計(jì)算： （3.30） 式中 ——風(fēng)載體形系

38、數(shù)，； ——Ⅰ類(lèi)載荷的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓值，； ——起重小車(chē)迎風(fēng)面積，； ——貨物迎風(fēng)面積，由表有。 則滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)最大風(fēng)阻力。 綜上所述，滿(mǎn)載時(shí)小車(chē)運(yùn)行時(shí)的靜阻力為： 。 （3.31） 2) 空載運(yùn)行時(shí)靜阻力計(jì)算 a運(yùn)行摩擦阻力 小車(chē)空載運(yùn)行時(shí)的摩擦阻力可由下式計(jì)算： （3.32） 則 。 b坡度阻力 空載運(yùn)行時(shí)的坡度阻力可由下式計(jì)算： （3.33） 則空載運(yùn)行時(shí)的坡度阻力為： 。 c迎風(fēng)阻力

39、空載運(yùn)行時(shí)迎風(fēng)阻力可按下式計(jì)算： （3.34） 則空載運(yùn)行時(shí)迎風(fēng)阻力：。 綜上所述，空載時(shí)小車(chē)運(yùn)行時(shí)的靜阻力為： 。 （3.35） 3.2.4 選擇電動(dòng)機(jī) 滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的靜功率： （3.36） 式中 ——機(jī)構(gòu)效率，取=0.9。 則 。 初選電動(dòng)機(jī)的功率： 式中 ——起動(dòng)時(shí)克服慣性力，電動(dòng)機(jī)功率的增大系數(shù)=1.2。 則電動(dòng)機(jī)所需最

40、小總功率為，單個(gè)電機(jī)所需的功率為4.90kw。 由表選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為，S4工作制，JC=40%，CZ=300次，，轉(zhuǎn)速=959r/min,飛輪矩為。 3.2.5 選擇減速器 車(chē)輪轉(zhuǎn)速: （3.37） 減速器的理論傳動(dòng)比： （3.38） 由表,根據(jù)傳動(dòng)比=31.6，選擇減速器為：ZSC-600,實(shí)際傳動(dòng)比=31.2，輸入功率為16.1Kw,轉(zhuǎn)速為1000r/min。 實(shí)際運(yùn)行速度： （3.39） 速度誤差：,所以減速器符合要求。 3.2.6 選擇聯(lián)軸器

41、由表查得電動(dòng)機(jī)的軸端直徑為48mm，軸伸長(zhǎng)度為110mm。由表查得ZCS-600輸入軸軸端直徑為35mm，軸伸長(zhǎng)度為55mm；輸出軸軸端直徑為80mm，軸伸長(zhǎng)度為115mm。 a高速軸的扭矩計(jì)算 聯(lián)軸器應(yīng)滿(mǎn)足下式要求： （3.40） 而 （3.41） 則 由表選一個(gè)帶制動(dòng)輪的半齒輪聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S328，，飛輪矩為，質(zhì)量。 b低速軸的計(jì)算扭矩 低速軸的計(jì)算扭矩， 式中

42、 。 由表選得聯(lián)軸器號(hào)數(shù)為，其圖號(hào)為S160，最大允許扭矩為，飛輪矩為，質(zhì)量。 3.2.7 電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算 a電動(dòng)機(jī)軸上的靜力矩 滿(mǎn)載時(shí)：（3.42） 空載時(shí)：（3.43） b起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算 滿(mǎn)載時(shí)： 啟動(dòng)時(shí)間：（3.44） 式中 ——電動(dòng)機(jī)的平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，； ——飛輪矩， 。 則。 空載時(shí)： 啟動(dòng)時(shí)間： （3.45） 式中 ——電動(dòng)機(jī)的平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，。 則。 起重機(jī)的允許啟動(dòng)時(shí)間3至6秒，由上可知啟動(dòng)時(shí)間滿(mǎn)足啟動(dòng)條件。 c電機(jī)發(fā)熱功率驗(yàn)算 根據(jù)等效功率法，驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)不過(guò)熱的條件為：

43、 （3.46） 。 由上可知電動(dòng)機(jī)不會(huì)過(guò)熱。 3.2.8 選擇制動(dòng)器 對(duì)于室外工作的起重小車(chē)，制動(dòng)力矩應(yīng)滿(mǎn)足在滿(mǎn)載、順風(fēng)及下坡的工況下，使小車(chē)停住的要求。 a電機(jī)軸上的靜力矩 。 （3.47） 式中 ——迎風(fēng)阻力，。 b制動(dòng)力矩的計(jì)算 （3.48） 式中 ——制動(dòng)時(shí)間，取小車(chē)制動(dòng)時(shí)間，＝3s。 則制動(dòng)力矩為 c選擇制動(dòng)器 查表選用制動(dòng)器型號(hào)：，制動(dòng)輪直徑，制動(dòng)力矩，質(zhì)量。 d驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 （3.49） 式中 ——按需要調(diào)接后的制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取。 則制動(dòng)時(shí)間：

44、 符合制動(dòng)要求。 4 門(mén)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 門(mén)架主要構(gòu)件有主梁、支腿、和下端梁，皆采用箱型結(jié)構(gòu)。 4.1 確定門(mén)架主要尺寸 4.1.1 主梁的幾何尺寸和幾何特性 主梁的箱型結(jié)構(gòu)主要截面如圖4.1。 1) 主梁幾何尺寸 a主梁高度h由下式有： （4.1） 取h=1.5m。 b主梁寬度B由下式有： 圖4.1 主梁截面圖 （4.2） 取，。 c腹板厚度： 取主腹板，副腹板。 d蓋板厚度： 主梁的上下蓋板。 則H

45、=1.516m，b=0.9m。 2)主梁幾何特性 經(jīng)計(jì)算得： 主梁面積：； 主梁截面的型心： 截面靜力矩： ， ； 慣性矩：,； 截面模數(shù)：； 左邊的截面系數(shù)：； 右邊的截面系數(shù)：。 4.1.2 支腿的幾何尺寸和幾何特性 1)支腿總體尺寸 支腿幾何尺寸如圖4.2所示，參考同類(lèi)“L”型支腿門(mén)式起重機(jī)，確定其總體幾何尺寸如下： ，，，，，，，，，，，。 其中B為大車(chē)輪距： （4.3） 取。 圖4.2 支腿總體幾何尺寸圖 2)支腿截面尺寸及幾何特性 aA-A橫截面如圖4.3 a）所示，同理可得： 慣性矩：

46、，； 截面模數(shù)：,。 bB-B橫截面如圖4.3 b）所示，同理可得： 慣性矩：，； 截面模數(shù)：,。 圖4.2 支腿總體幾何尺寸圖 c折算慣性矩 圖4.3 支腿截面尺寸圖 b） B-B截面 a） A-A截面 折算慣性矩可按下式計(jì)算: （4.4） ：,由表有， 從而有； 同理有。 4.1.3 下橫梁的幾何尺寸和幾何特性 C-C縱截面如圖4.4所示： 圖4.4 下橫梁C-C截面尺寸圖 慣性矩：，； 截面模數(shù)：,。 4.2門(mén)架的載荷計(jì)算 4.2.1 主梁

47、單位長(zhǎng)度質(zhì)量 參照其它起重機(jī)，估計(jì)主梁自重。 主梁的計(jì)算載荷：。 4.2.2 小車(chē)輪壓計(jì)算 單主梁小車(chē)有兩個(gè)垂直車(chē)輪，車(chē)輪輪壓： （4.5） 計(jì)算輪壓： （4.6） 式中 ——起升沖擊系數(shù)，當(dāng)小車(chē)運(yùn)行速度小于1m/s時(shí)，取=1； ——?jiǎng)恿ο禂?shù)，取=1.2。 則車(chē)輪計(jì)算輪壓,單個(gè)車(chē)輪輪壓。 4.2.3 小車(chē)制動(dòng)慣性力 小車(chē)制動(dòng)時(shí)由于貨物和小車(chē)自重會(huì)引起慣性力，小車(chē)制動(dòng)時(shí)的慣性力受限于小車(chē)車(chē)輪與軌道的粘著力，即： （4.7） 式中 ——粘著系數(shù)，取=0.15； ——主動(dòng)輪輪壓，。 則小車(chē)制動(dòng)慣性力。

48、 4.2.4 大車(chē)制動(dòng)慣性力 1)自重慣性力 主梁自重引起的慣性力（4.8） 式中a，B尺寸見(jiàn)圖4.2，為門(mén)架內(nèi)力計(jì)算高度。 則。 主梁自重引起的慣性力化成均布載荷。 2)貨物自重和小車(chē)自重引起的慣性力 取其作用在處，則貨物自重和小車(chē)自重引起的慣性力 （4.9） 3)支腿自重引起的慣性力 支腿自重：。 則支腿自重引起的慣性力 （4.10） 4.2.5 風(fēng)載荷 1)作用

49、于貨物上的風(fēng)載荷 （4.11） 當(dāng)Q=16t時(shí)，查表，取迎風(fēng)面積；C為風(fēng)載體型系數(shù)，取C=1.2；為標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓值，取。 則。 2)作用在小車(chē)上的風(fēng)載荷 （4.12） 式中 ——小車(chē)迎風(fēng)面積，查表取。 則 3)作用在主梁上的風(fēng)載荷 （4.13） 式中 ——主梁長(zhǎng)度方向迎

50、風(fēng)面積，。 則。 主梁上的風(fēng)載荷化為均布載荷。 4)作用在支腿上的風(fēng)載荷 （4.14） 式中 ——支腿迎風(fēng)面積，。 則。 支腿上的風(fēng)載荷化為均布載荷。 4.3 門(mén)架的內(nèi)力計(jì)算 將門(mén)架分為門(mén)架平面和支腿平面，分別作為平面剛架計(jì)算，下面分別對(duì)主梁、支腿、下橫梁逐個(gè)進(jìn)行計(jì)算。 4.3.1 主梁的內(nèi)力計(jì)算 1) 垂直面內(nèi)的內(nèi)力 a主梁均布自重引起的支反力和內(nèi)力 支反力和內(nèi)力的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.5，其中a）為計(jì)算簡(jiǎn)圖，b）為彎矩圖，c）為剪力圖。 支反

51、力： （4.15） 剪力： （4.16） （4.17） 跨中彎矩： （4.18） C、D支點(diǎn)處彎矩： （4.19） 圖4.5 主梁由自重引起的內(nèi)力圖 b移動(dòng)載荷引起的主梁支反力和

52、內(nèi)力 小車(chē)輪壓，小車(chē)輪距K=2.6m。 小車(chē)位于跨中： 圖4.6中a）為計(jì)算簡(jiǎn)圖，b）、c）為內(nèi)力圖。 支反力： （4.20） （4.21） 最大彎矩： （4.22） 剪力：，。 小車(chē)位于懸臂端： 圖4.7中a）為計(jì)算簡(jiǎn)圖，b）、c）為內(nèi)力圖。 支反力：

53、 (4.23） ； （4.24） 圖4.6 移動(dòng)載荷位于跨中主梁內(nèi)力圖圖4.7 移動(dòng)載荷位于懸臂端主梁內(nèi)力圖 彎矩： （4.25） （4.26） 剪力：, （4.27） c小車(chē)制動(dòng)慣性力引起的主梁內(nèi)力 當(dāng)小車(chē)制動(dòng)時(shí)，慣性力順主梁方向引起的主梁內(nèi)力如圖4.8。 圖4.8 小

54、車(chē)制動(dòng)慣性力引起主梁內(nèi)力圖 支反力： （4.28） 剪力：， ； 彎矩：支點(diǎn) （4.29） 跨中 （4.30） 2) 水平面內(nèi)的內(nèi)力 主梁在水平面內(nèi)主要作用載荷為大車(chē)制動(dòng)時(shí)的水平慣性力和風(fēng)載荷。主梁在水平面內(nèi)的計(jì)算簡(jiǎn)圖可近似的視為靜定簡(jiǎn)支梁。受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.9。 大車(chē)制動(dòng)時(shí)．滿(mǎn)載小車(chē)引起的

55、水平慣性力作為集中力作用在主梁上，主梁自重引起主梁自重引起的慣性力化成均布載荷作用在主梁上，主梁上的風(fēng)載荷化為均布載荷作用在主梁上。 圖4.9 小車(chē)水平面內(nèi)受力簡(jiǎn)圖 a小車(chē)在跨中 支點(diǎn)處彎矩 （4.31） 跨中處彎矩（4.32） b小車(chē)在懸臂端 支點(diǎn)處彎矩 （4.33） 跨中處彎矩 （4.34） 綜上所述，分別將主梁垂直面和水平面內(nèi)彎矩列表，如表4.1所示。 表4.1 主梁垂直面和水平面內(nèi)彎矩表 主梁垂直面內(nèi)彎矩（） 產(chǎn)生彎矩的外力 主梁均布載荷

56、移動(dòng)載荷 小車(chē)在跨中 -141525 162911 0 1268661 小車(chē)在懸臂 -141525 162911 -1302740 -651365 產(chǎn)生彎矩的外力 小車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力 外力合成 小車(chē)在跨中 184277 92138 42752 1523710 小車(chē)在懸臂 184277 92138 -1259988 -396316 主梁水平面內(nèi)彎矩（） 產(chǎn)生彎矩的外力 等 小車(chē)在跨中 -23063 181523 小車(chē)在懸臂 -171495 -1544 4.3.2 支腿與下橫梁的內(nèi)力計(jì)算

57、 1) 門(mén)架平面內(nèi)支腿的內(nèi)力計(jì)算 計(jì)算支腿內(nèi)力時(shí)，可分別取門(mén)架平面和支腿平面的門(mén)架作為平面剛架進(jìn)行計(jì)算，門(mén)架平面的剛架為一次超靜定結(jié)構(gòu)，支腿平面的剛架為靜定結(jié)構(gòu)。 a由主梁均布自重產(chǎn)生的內(nèi)力 其受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.10，側(cè)推力（4.35） 則； 彎矩 （4.36） 圖4.10 支腿由自重引起的內(nèi)力圖 b由移動(dòng)載荷產(chǎn)生的內(nèi)力 （a） （b） 圖4.11 支腿由移動(dòng)載荷引起的內(nèi)力圖 由移動(dòng)載荷產(chǎn)生的內(nèi)力即由小車(chē)輪壓產(chǎn)生的主梁內(nèi)力，分小車(chē)

58、在跨中和在懸臂端進(jìn)行計(jì)算。圖4.11為其受力圖，其中（a）為小車(chē)在跨中時(shí)引起的內(nèi)力圖，（b）為小車(chē)在懸臂端時(shí)引起的內(nèi)力圖。 小車(chē)在跨中： 當(dāng)a=c時(shí)， 側(cè)推力（4.37） 則； 彎矩。 小車(chē)在懸臂端： 側(cè)推力（4.38） 則； 彎矩。 c作用在支腿上的風(fēng)載荷產(chǎn)生的內(nèi)力 作用在支腿上的風(fēng)載荷為均布載荷，其受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.12。 側(cè)推力：（4.39） （4.40） 彎矩： ， （4.41） 最大彎矩： （4.42） d由小車(chē)慣性力產(chǎn)生的內(nèi)力 順小車(chē)軌道方向的風(fēng)載荷和小車(chē)制動(dòng)慣性力產(chǎn)生的支腿力，其受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.13。

59、側(cè)推力（4.43） 彎矩。 圖4.12 支腿由風(fēng)載荷引起的內(nèi)力圖圖4.13 支腿由小車(chē)制動(dòng)慣性力產(chǎn)引起的內(nèi)力圖 e支腿彎矩合成 小車(chē)在跨中的合成彎矩： 小車(chē)在懸臂端的合成彎矩： 2)支腿平面內(nèi)支腿的內(nèi)力計(jì)算 a由垂直載荷引起的支腿反力 計(jì)算支腿平面內(nèi)的內(nèi)力時(shí)，可按小車(chē)運(yùn)行到支腿位置時(shí)計(jì)算。此時(shí)可知載荷： （4.44） 在垂直載荷作用下引起支腿的內(nèi)力，其內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.14 a）。 由下式計(jì)算支反力：

60、 （4.45） （4.46） 由支反力引起的彎矩： （4.47） (4.48） （4.49） b由水平載荷引起的支腿內(nèi)力 在水平載荷作用下引起的支腿內(nèi)力，其內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.14 b）。 作用在支腿頂部的水平載荷： （4.50） 作用在

61、支腿頂部的水平載荷： ； 支反力： （4.51） 彎矩：， ， （4.52） 圖4.14 支腿平面內(nèi)支腿的內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖 c扭矩作用引起的支腿反力 支腿承受從主梁傳遞扭矩作用引起的支腿反力，其內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.14 c）。 主梁扭矩： （4.53） 支反力：

62、 （4.54） 彎矩：， ， 。 d支腿自重引起的支腿內(nèi)力 支腿自重，支腿自重引起的支腿內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.14 d）。b=a/2=0.8m. 將支腿自重化為均布載荷：； 支反力: （4.55） （4.56） 彎矩:， ， 。 e下橫梁自重引起的支腿內(nèi)力 下橫梁自重，下橫梁自重引起的支腿內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.14 e）。 將下橫梁自重化為均布載荷： 支反力 （4

63、.57） 彎矩 （4.58） 支腿與下橫梁連接處的下橫梁C-C截面處彎矩： （4.59） 通過(guò)以上計(jì)算，支腿平面內(nèi)支腿和下橫梁承受的彎矩見(jiàn)表4.2。 表4.2 支腿平面內(nèi)支腿和下橫梁承受的彎矩 引起彎矩的外力 支腿 0 下橫梁 下橫梁 4.4 門(mén)架的強(qiáng)度驗(yàn)算 4.4.1 主梁強(qiáng)度驗(yàn)算 現(xiàn)在按第Ⅱ類(lèi)載荷組合驗(yàn)算主梁

64、的強(qiáng)度，分別計(jì)算垂直方向和水平方向的彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力。 1)彎曲應(yīng)力 由表4.1可知，主梁在垂直面和水平面內(nèi)的合成彎矩：小車(chē)在跨中時(shí)，跨中彎矩最大；小車(chē)在懸臂時(shí)，支承D處彎矩最大。分別驗(yàn)算主梁跨中和支承D處的彎曲應(yīng)力。 跨中最大彎曲應(yīng)力： （4.60） 支承D處最大彎曲應(yīng)力： （4.61） 2)剪應(yīng)力驗(yàn)算 小車(chē)在跨中時(shí)，主梁支承處剪力，小車(chē)在懸臂端時(shí)，主梁支承處剪力。則計(jì)算時(shí)取小車(chē)在跨中時(shí)主梁支承處剪力=

65、306664N。 主梁支承處垂直面內(nèi)的剪應(yīng)力： （4.62） 主梁在水平面內(nèi)受水平慣性力和風(fēng)力引起的剪應(yīng)力較小，可略去不計(jì)。 3)主梁扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 作用于主梁上的外扭矩： （4.63） 主腹板上的剪應(yīng)力： （4.64） 副腹板上的剪應(yīng)力：

66、 （4.65） 由以上計(jì)算可知主梁滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 4.4.2 支腿和下橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算 1)支腿強(qiáng)度驗(yàn)算 由上述計(jì)算可知，在門(mén)架平面內(nèi)支腿上部彎矩較大；在支腿平面內(nèi)，支腿下部彎矩較大。對(duì)于支腿上部截面A-A，可按門(mén)架平面小車(chē)在跨中的合成彎矩和支腿平面內(nèi)支腿承受主梁傳遞的扭矩驗(yàn)算彎曲應(yīng)力： （4.66） 對(duì)于支腿下部截面B-B，可按支腿平面支腿下部的合成彎矩和軸向力N驗(yàn)算彎曲應(yīng)力： 合成彎矩：； 軸向力： （4.67） B-B截面面積：； 彎曲應(yīng)力： （4.68） 2)下橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算 下橫梁強(qiáng)度按C-C截面的合成彎矩進(jìn)行驗(yàn)算: 合成彎矩：； 彎曲應(yīng)力：