LD型电动单梁起重机-设计计算书
LD型电动单梁起重机
设计计算书
LD10t-13.52m-10m
股份有限公司
2012.6.16
一、起重机的总体要求与已知参数
额定起重量: Q=
=10000kg
葫芦自重:
=1098kg
跨度: L=13.52m
起升速度:
小车运行速度:
大车运行速度:
起重机工作级别: A4
二、大车运行机构设计计算
1、大车运行机构电机选择
(1) 大车运行机构静阻力:
大车运行机构静阻力
起重量,取10t
大车自重,取4.51t
静阻力系数,查
取0.009
(2) 大车惯性阻力
大车起动时的惯性阻力
k 考虑旋转件的惯性阻力系数, k取1.2
起动平均加速度
大车起动加速度
额定运行速度,
(3) 风阻力
室内用风阻力不计
(4) 大车运行机构电动机功率
大车电机功率
按静阻力计算的静功率
按惯性阻力计算的功率
2、 大车运行机构减速机选择:
R 车轮直径:270mm
n 电动机转速
i 机构传动比
按减速机、电机
选取 LDA,58.95
ZDY(D)22-4/1.5kW
三、主梁设计计算
1、主梁断面几何特性
LD10-13.52m的断面如右图所示:
计算得主梁断面惯性矩为:
Ix= 2224147663.108
Iy=419499208.127
2、主梁强度计算
根据此种梁的结构特点,主梁强度计算按第Ⅱ类载荷进行组合。
如下图所示:
1) 垂直载荷在下翼缘引起的弯曲正应力
式中 P——电动葫芦在额定起重量下的总轮压,N
——起重量 N,
=10t=100000N;
——电动葫芦自重,N,
=10760N;
——动力系数,按第二类载荷组合取
=1.2;
——冲击系数, 取
=1.1;
——主梁整体弯曲应力,
;
——主梁下表面距截面形心轴
的距离,
=455.5
;
——梁跨中截面对
轴的惯性距,
;
——司机室重量,N,本车无司机室,
=0;
——司机室重心至支承的距离,
;
L——梁的跨度,
; L=13520
q——主梁单位长度重量,
。q=2424×9.8÷13520=1.76 N/mm
故:
满足设计要求
2) 主梁工字钢下翼缘局部弯曲应力计算
工字钢采用30t工字钢,轮压作用点i及轮压作用点位置比值ξ
i=a+c-e
a =(b-d)/2
=(12.8-1.2)/2=5.8cm
c =0.4 cm
e =0.164R=2.739cm
i =3.46cm
ξ=i/a =0.60
(1)工字钢根部点1由下翼缘在
平面内及
平面内弯曲引起的应力分别为
,
(2)作用在点2下表面由翼缘在
平面内及
平面内弯曲引起的应力分别为
,
(3)靠近自由端的点3由翼缘在
平面内弯曲引起的应力为
式中,
、
、
、
、
——由轮压作用点位置比值ξ决定的系数(图4-3-7)*起重机设计手册.中国铁道出版社2001版第599页,下同*
P——电动葫芦一个车轮的最大轮压,N;取P = 13750 N
t——距边缘
处的翼缘厚度,mm;
t=20mm
由图4-3-7 查得
=0.55、
=0.1、
=0.3、
=0.78、
=0.61
故
3) 合成应力计算
(1)工字钢下翼缘上表面点1的合成应力为
(2)工字钢下翼缘下表面点2的合成应力为
(3)工字钢下翼缘靠近自由端的点3的合成应力为
式中
——主梁整体弯曲应力;
0.9——考虑工字钢下翼缘因磨损而减弱的系数。
满足设计要求
由于主梁高宽比为2.22,小于3,所以不必进行稳定性计算。
3、刚度计算
主梁垂直静刚度计算
fc=PL3/48EJx
P=10000+1098=11098(kg)
fc=11098×13523÷(48×2.06×106×222414.8)
=1.25cm≤[fc]=L/750=1352/750=1.8 (cm)
满足设计要求
结论:该结构满足设计要求。
四、主端梁连接计算
LD10t-13.52m的主端梁连接螺栓采用单边8个,总共为16个M24,8.8级的高强度螺栓。
1. 高强度螺栓的承载力
(1) 最大拉力验算
T=
EMBED Equation.3 =
单栓承载力[N]=0.7P=
T<[N],故验算通过。
(2) 抗剪力计算
单栓抗剪力
式中:
——一个高强度螺栓的抗剪许用承载力,N;
m——连接结构中传力摩擦面数;
f——摩擦系数。
P——高强度螺栓预紧力,N
T——每个高强度螺栓在轴线方向所受的平均外拉力,此外拉力不应大于预拉力P的70%,N.
则:
每个螺栓承受的力F=
kN F<
,故满足要求。
五、钢丝绳受力计算
所选钢丝绳的整绳最小破断拉力应满足:
式中:
F0——钢丝绳的整绳最小破断拉力,单位为kN;
S ——钢丝绳最大工作静拉力,单位为N;
N ——钢丝绳的最小安全系数,由
,M4时,n=4。
10t葫芦为4/2出绳,吊钩上有4根绳承载受力,则S=10÷4×9.8=24.5kN
则
10t葫芦所用钢丝绳型号为 15NAT-6×37-FC1670ZS,钢丝绳最小破断拉力为141kN> F0=98 kN
故所选用的钢丝绳能够满足使用。
LD 10T-13.52M 全变频起重机元件计算说明
1、整车功率大小
起升电机功率 13KW 1台 电流30A
大车电机功率1.5KW 2台 电流4.3A /台 共8.6A
小车电机功率0.8KW 2台 电流2.4A /台 共4.8A
整车功率34.6 KW 电流43A
2、变频器的选用
2.1起升电机容量的核对:P=M×9.81×(1/η)×(V/60)
M:吊重,V:机械速度 η机械效率
=10×9.81×(1/0.85)×(7/60)=13.46KW
起升电机的容量可以满足。
根据起重机电气设计手册
起重机起升机构 ICN≥K1KIN
ICN:变频器的额定电流,K1:容量过载系数 (通常取1.1~1.2)
K:电流波形的修正系数(通常取1.05~1.1)
IN:工频电源时电动机的额定电流
起升变频器18.5KW 额定电流37.5A K1K为1.25倍,所以足以满足使用。
2.2 大车电机功率3KW IN电流8.6A
起重机运行机构 ICN≥NIN
ICN:变频器的额定电流,N:同时工作的电动机数量
IN:工频电源时电动机的额定电流
变频器为4KW ICN额定电流10.2A 为电机电流的1.18倍,所以足以满足使用。
2.3 小车电机功率1.6KW IN电流4.8A
选型同大车机构。
变频器为2.2KW ICN额定电流5.9A 为电机电流的1.22倍,所以足以满足使用。
3 断路器的选型
断路器额定电流为变频器额定电流1.5倍以上(加入电源侧交流电抗器ACL时为1.2~1.3)
3.1起升变频器额定电流37.5A 1.5倍56A 所以断路器为60A
3.2大车变频器额定电流10.2A 1.5倍15.3A 所以断路器为16A
3.3小车变频器额定电流5.9A 1.5倍8.85A 所以断路器为10A
4、接触器的选型
接触器的额定电流要大于电动机的额定电流
起升电动机额定电流30A 所以接触器为LC1-4011
5、滑触线
型号:HFP-4-15/80 电流为80A,完全满足本起重机设计要求。
河南卫华重型机械股份有限公司
2012-6-16
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