龙门起重机设计计算.doc

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
4. 小车运行速度：
满载：v=3 m/min
空载：v=6 m/min
5. 大车运行速度：
满载：v=5 m/min
空载：v=10 m/min
6. 采用双轨双轮支承型式，每侧轨距2 米。
7. 跨度44米，净空跨度40米。
8. 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
3． 载荷计算

名称
正面
侧面
风力系数C
高度系数Kh
挡风面积A
计算结果CKhA
高度h
风力系数C
高度系数Kh
挡风面积A
计算结果CKhA
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：qⅠ=114 N/m
qⅡ=190 N/m
qⅢ=800 N/m(10级)
qⅢ=1000 N/m(12级)
正面： FwⅠ=518x114N=5.91N
FwⅡ=518x190N=9.86N
FwⅢ=518x800N=41.44N (10级)
FwⅢ=518x1000N=51.8N (12级)
侧面：FwⅠ=4.61N
FwⅡ=7.68N
FwⅢ=32.34N (10级)
FwⅢ=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：FwⅡ=9.86t
水平风载荷对轨道面的力矩：MwⅡ=9.86 X 44.8=441.7 tm
水平惯性力:Fa=(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：Ma = 6.37 X 44=280.3tm
总的水平力力矩： M1 = Ma+ MwⅡ
=722 tm
小车对中心线的力矩：M2=（6.7+40）X 16=747.2tm
最大腿压： Pmax=0.25 (G+Q) + M1/2L + Mq/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：Rmax= Pmax/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
（一） 设计参数
1． 起重量： Q=40t
2． 起升速度： V吊=1m/s
V空=2m/s
3． 钢丝绳倍率: q=4
（二） 钢丝绳计算
Smax=Q/(qaη)
Q=40t=4000Kg
q—倍率， q=4
a— 卷入卷筒根数 a=2
η=0.97
Smax=Q/(qaη)=40000/(240.97)=5.1510Kg
选择 6w(19)-20-185-Ⅰ-光
Sp=Φ∑S=0.8530.25=25.70t> n Smax=5 5.15=25.75t
(三) 电动机的选择及校核
KW
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:
Pn=11KW>5.9KW 满足要求。
四 小车机构设计计算
（一） 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Rt

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
N
(二) 运行阻力计算
1． 运行摩擦阻力Ff=wG,
w=0.008

2． 坡度阻力

3． 风阻力
N
F=Ff+Fr+Fw=(3.74+4.61+6.1) 103=14.58 103N
(三) 电动机的计算
KW
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：nout=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
（一） 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 Rmax=26t.
最小轮压: Rmin=13.9t ≈ 14t
等效计算轮压：RC==16.5t
初选大车车轮直径600，轨道P43
车轮的许用轮压:RC=C1C2K2 (N)
C1为转速系数，
车轮的转速:
n=
=
C1=1.17
C2=1
K2=0.1
R=300
m=0.3388
RC=1.17>16.5104N
满足要求。
（二） 运行阻力计算
1．运行摩擦阻力
Ff = wG
w = 0.007
G280 t

2．坡道阻力

3. 风阻力:FW = 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
Pj= 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 =
6