龙门起重机设计计算

龙门起重机设计计算

一．设计条件

1. 计算风速

最大工作风速： 6级

最大非工作风速：10级(不加锚定)

最大非工作风速：12级(加锚定)

2. 起升载荷

Q=40吨

3. 起升速度

满载：v=1 m/min

空载：v=2 m/min

小车运行速度：

满载：v=3 m/min

空载：v=6 m/min

大车运行速度：

满载：v=5 m/min

空载：v=10 m/min

采用双轨双轮支承型式，每侧轨距2 米。
跨度44米，净空跨度40米。
起升高度:H_上=50米，H_下=5米

二．轮压及稳定性计算

(一) 载荷计算

1．起升载荷：Q=40t

2．自重载荷

小车自重 G₁=6.7t

龙门架自重 G₂=260t

大车运行机构自重 G₃=10t

司机室 G₄=0.5t

电气 G₅=1.5t

载荷计算

名称	正面					侧面
名称	风力系数C	高度系数K_h	挡风面积A	计算结果CK_hA	高度h	风力系数C	高度系数K_h	挡风面积A	计算结果CK_hA	高度h
货物	1.2	1.62	22	42.8	50	1.2	1.62	22	42.8	50
小车	1.1	1.71	6	11.3	68	1.1	1.71	6	11.3	68
司机室	1.1	1.51	4.5	7.5	40	1.1	1.51	3	5.0	40
门架	1.6	1.51	188	454.2	44	1.6	1.51	142	343	44
大车	1.1	1.0	2	2.2	0.5	1.1	1.0	2	2.2	0.5
合计				518	44.8				404

工作风压：q_Ⅰ=114 N/m

q_Ⅱ=190 N/m

q_Ⅲ=800 N/m(10级)

q_Ⅲ=1000 N/m(12级)

正面： Fw_Ⅰ=518x114N=5.91N

Fw_Ⅱ=518x190N=9.86N

Fw_Ⅲ=518x800N=41.44N (10级)

Fw_Ⅲ=518x1000N=51.8N (12级)

侧面：Fw_Ⅰ=4.61N

Fw_Ⅱ=7.68N

Fw_Ⅲ=32.34N (10级)

Fw_Ⅲ=40.43N (12级)

（二）轮压计算

1．小车位于最外端，Ⅱ类风垂直于龙门吊正面吹大车, 运行机构起制动，并考虑惯性力的方向与风载方向相同。

龙门吊自重：G=G₁+ G₂+G₃+G₄+G₅=6.7+260+10+2=278.7t

起升载荷： Q=40t

水平风载荷：Fw_Ⅱ=9.86t

水平风载荷对轨道面的力矩：Mw_Ⅱ=9.86 X 44.8=441.7 tm

水平惯性力:F_a=(G+Q) X a

=(278.7+40) X 0.2 X 1000

= 6.37 X 10000 N

=6.37 t

水平惯性力对轨道面的力矩：M_a= 6.37 X 44=280.3tm

总的水平力力矩： M₁= M_a+ Mw_Ⅱ

=722 tm

小车对中心线的力矩：M₂=（6.7+40）X 16=747.2tm

最大腿压： P_max=0.25 (G+Q) + M₁/2L + M_q/2K

=0.25 318.7 + 722.0/48 + 747.2/84

=79.675+15.04+8.9

=103.6t

最大工作轮压：R_max= P_max/4 =25.9t =26t

(三) 稳定性计算

工况1：无风、静载，由于起升载荷在倾覆边内侧, 故满足∑M≧0

工况2：有风、动载，∑M=0.95 (278.7+40) 12-628.3

=3004.9 >0

工况3：突然卸载或吊具脱落，按规范不需验算

工况4：10级风袭击下的非工作状态:

∑M=0.95 278.7 12 – 1.15 41.44 44

=3177.2-2668.7

=1080.3>0

飓风袭击下：

∑M=0.95 278.8 12 –1.15 51.8 44.8

=508.5>0

为防止龙门吊倾覆或移动，龙门吊设置风缆。

三起升机构设计计算

设计参数
1. 起重量： Q=40t
2. 起升速度： V_吊=1m/s

V_空=2m/s

1. 钢丝绳倍率: q=4

钢丝绳计算

S_max=Q/(qaη)

Q=40t=4000Kg

q—倍率， q=4

卷入卷筒根数 a=2

η=0.97

S_max=Q/(qaη)=40000/(240.97)=5.1510Kg

选择 6w(19)-20-185-Ⅰ-光

S_p=Φ∑S=0.8530.25=25.70t> n S_max=5 5.15=25.75t

电动机的选择及校核

选择变速调速电机 YTSZ180L-8

额定功率： 11Kw

额定转矩： 140.1Nm

额定转速： 735r/min

转动惯量： 0.285Kgm²

重量： 250Kg

过载系数λ：2.8

过载校核:

P_n=11KW>5.9KW 满足要求。

四小车机构设计计算

确定车轮直径

小车采用四轮布置，轨距2m,轮距2.5m。

小车自重引起的轮压R_t

起升载荷引起的轮压

最大轮压：

最小轮压：

车轮的等效疲劳计算载荷

采用圆柱车轮和铁路轨道，初选车轮直径φ400，铁路轨道P43，车轮材料为45号刚，踏面硬度HB=300—380,硬度层为15mm,P43轨道是凸形，曲率半径R=300mm.

车轮的许用轮压为：

C₁----车轮转速系数，车轮的转数

C₂----运行机构工作级别系数，1

K₂---与车轮材料有关的电接触应力系数，0.1

R----曲率半径，为300mm

m---曲率半径的比值所确定的系数，为0.45

运行阻力计算
1. 运行摩擦阻力F_f=wG,

w=0.008

1. 坡度阻力

1. 风阻力

F=F_f+F_r+F_w=(3.74+4.61+6.1) 10³=14.58 10³N

电动机的计算

四减速器以及链传动计算

总传动比i=940/2.39=393.3

i=i₁•i₂

初估链传动比i₂=2

输出转速n=2.392=4.78 r/min

选择SEW生产的斜齿轮减速电机

型号：R103DV112M6

输出转速：n_out=5.5 r/min

则链传动比 i₂=5.5/2.39=2.3

Z₁=17, Z₂=39, i₁=39/17=2.3

五、大车运行计算

确定车轮直径

大车采用44轮布置，轨距2m, 轮距1.8m

由总体计算，可知大车轮的最大轮压 R_max=26t.

最小轮压: R_min=13.9t ≈ 14t

等效计算轮压：R_C==16.5t

初选大车车轮直径600，轨道P43

车轮的许用轮压:R_C=C₁C₂K₂(N)

C₁为转速系数，

车轮的转速:

C₁=1.17

C₂=1

K₂=0.1

R=300

m=0.3388

R_C=1.17>16.510⁴N

满足要求。

运行阻力计算

1．运行摩擦阻力

F_f = wG

w = 0.007

G280 t

2．坡道阻力

3. 风阻力:F_W= 475111N =5.42

总阻力:F= (1.96+2.8+5.42) = 10.1810⁴N

满载阻力:F^’ =11.3510⁴N, F^’/F=1.12

（三）电动机选择

总功率 N= KW

由于速度低，选二套驱动

P_j= KW

选两台11KW电机

（四）减速器及链传动计算

选择减速电机　R163DV160M4,

输出转速11 r/min，并通过变频调速，使空载时输出速度增加1.2倍，

即输出转速ｎ＝111.2=13.2 r/min

则链传动比为　i₂=

取小链轮齿数为Z₁=17

则Z₂= i₂Z₁= 42

i₂=

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