冶金单梁LDY(吊运熔融金属用).计算校核书

LDY10—10.25 A6电动单梁起重机（吊运熔融金属用）校核计算书编写: 日期：审核: 日期：批准: 日期：河南省天源起重机有限公司目录第一节设备概述、型式及主要技术参数 (3)一、设备概述、型式及结构特点 (3)二、主要技术参数 (11)第二节主梁计算 (12)一、主梁断面几何特性 (12)二、主梁强度的计算 (16)三、刚度计算 (21)四、稳定性计算 (24)第三节端梁计算 (25)一、轮距的确定 (25)二、端梁中央断面几何特性 (26)三、起重机最大轮压 (28)四、最大歪斜侧向力 (31)五、端梁中央断面合成应力 (32)六、车轮轮轴对端梁腹板的挤压应力σ挤 (33)第四节主、端梁连接计算 (34)一、主、端梁连接形式及受力分析 (34)二、螺栓拉力的计算 (35)第五节、运行机构计算 (39)一、运行机构电动机及减速机的选择 (40)第一节设备概述、型式及主要技术参数一、设备概述、型式及结构特点LDY型电动单梁起重机（吊运熔融金属用）是按照质检办特[2007]375号文《关于冶金起重机械整治工作有关意见的通知》、质检办特[2008]347号文《关于开展压力管道元件和起重机械专项整治工作有关问题的通知》及TSGQ0002-2008《起重机械安全技术监察规程---桥式起重机》的有关条款研制出来的产品，是专用于冶金行业吊运熔融金属用的特殊单梁起重机。

其外形简图见图1.图1冶金单梁起重机简图图1.1冶金单梁起重机主要参数表4LDY型电动单梁起重机（吊运熔融金属用）由主梁、端梁、冶金电动葫芦、电气控制等四部分组成，大致结构与普通电动单梁起重机一样，其主要区别在于：（一）、采用冶金电动葫芦：1)、冶金电动葫芦具有支持制动器和安全制动器，起升双重限位保护，并设置超载保护等特点。

（1）该型号电动葫芦采用制动、驱动、减速机三合为一体的结构，主要由三部分组成，一为提升机构（电动与减速器直连，去掉了中间轴）；二为运行机构；三为控制装置；使用、维护及检查非常便利，并能缩短检修周期；（2）电动机采用YZD系列锥形转子三相异步电动机，防护等级IP54，电机绝缘等级为H级，电动锥形制动作为支持制动器；起升机构另增加了安全制动器；（3）电动葫芦下面设置了高温隔热保护功能，有效避免了直接热辐射；（4）钢丝绳采用钢芯钢丝绳，具有耐高温特性；（5）起升机构设置超载限制器，当起重量达到额定起重量95%时，超载限制器发出报警信号，当起重量达到额定起重量105%时，断开起升控制回路，起升接触器释放，电机失电停止旋转；（6）起升机构实现上升限位双保护，第一级保护为断火限位保护，第二级保护为断控保护；（7）控制响电器元件采用西门子接触器，控制箱防护等级IP54；（8）减速器采用标准模数圆柱齿轮，便于维修。

（9）零部件通用程度大，互换性强。

2)、双制动工作原理：在正常工作时第二制动不起作用，只有冶金电动葫芦在起升重物时，当第一制动器失灵或者出现轴断、齿断重物自由下落时，当卷筒转速达到一定的转速（正常转速的1.25倍）时，凸轮作用在摆臂上的滚轮的离心力使摆臂向外甩摆的幅度增大，克服弹簧力，棘爪插入棘轮槽内，使卷筒停止转动，此时重物停在空中。

在摆臂的摆动时，摆臂上的凸体将行程开关压下，使下降接触器断电不能下降而只能上升。

为了将悬在空中的重物降到地面上，可按动上升按钮，卷筒上升（与下降的转向相反），棘爪在几轮与弹簧的作用下从棘轮槽中脱离出来，关闭上升按钮，卷筒停止上升，（因第一制动器失灵）使重物自由下落在将达到正常转速的1.25倍，被再次制动，多次重复上述行动可使重物安全降落到地面上。

3)、双限位：为了防止上升极限的安全系数，设置了两套有效的双断电限位器，当上升到安全极限位置时，第一套断上升接触器电极限，当第一套限位器断电失灵时，而第二套限位立即把总接触器断电停止防止起升接触粘连。

4)、重量限制器：该机为冶金用起重工具，为了安全生产使用，杜绝危险事故发生，避免超载负荷使用。

设置了超载重量限位器，当吊重物体达到额定载荷的90%时，限位器发出报警：当达到95%时，连续报警：达到105%时，进行自动断电停止工作，并检查载荷进行相适应得减载恢复正常使用。

5)、隔热保护：为了进一步的对该机各部位环节的经常受到高温影响起到一定的耐高温防护措施，设置在主机、吊钩的下方位进行整体加装双层隔热（内装隔热材料）保护层装置。

6)、钢丝绳：防止处于高温状态工作中的钢丝绳受到损伤，配置型号为18×7+1WS 耐高温钢芯钢丝绳。

7)、电缆线：防止经常性处于高温环境易出现的线老化、粘连造成的断路，失控等现象，发生危险，设置耐高温电缆线。

8)、配电箱：避免由于高温所致的电器元件受损易出现故障，设置配电箱应远离直接热源，装设在打车的一端处。

9)、操作型式：保障作业中的安全生产使用及其他意外措施，最好设置地操+遥控器控制型式。

遥控器可供作业人员远距离安全操作使用。

地操按钮可供监时性遥控器出现故障时安全使用。

10)、起升机构：电动萌起升机构由起升电机与减速机直接连接，经减速驱动卷筒，缠绕钢丝绳带动吊钩装置上升或下降。

11)、减速机：减速机采用斜齿轮三级减速，齿轮及轴采用合金钢或优质碳素钢加工而成，12)、卷筒装置卷筒采用铸钢或无缝钢管制造。

利用花键传递动力，卷筒外壳用钢板焊制而成，卷筒装置是葫芦的中心部分，其上通过与小车运行机构联接，其下通过钢丝绳语调够装置联合工作，外罩的前上方安装有限位器导杆装置。

13)、吊钩装置吊钩采用钢锻制而成，并用推力球轴承通过吊钩横梁与外壳联接，使吊钩运转自如。

14)、运行机构电动小车。

运行电机、运行减速机、从动小车等共同组成运行机构。

其运行速度一般为10m/min、20m/min。

15)、电器装置电器工作电压为三相交流50HZ、380V，控制电压为安全电压36V，接触器采用3TB系列、3TF系列西门子交流接触器，电缆采用耐高温电缆。

16)、设置安全保护装置安全保护有：短路保护、失压保护、双重限位保护、电气联锁保护、超速保护、超载保护、安全制动保护、隔热保护。

17)、安全制动器工作原理正常工作状态下，安全制动器不工作，只有在吊钩超速时，安全制动器工作、制动。

（二）、大车主梁设有防热辐射措施：大车主梁底面（指主梁斜腹板及主梁工字钢下翼缘底面）粘贴有玻璃钢隔热层。

（见图2 ）该玻璃钢隔热层在主梁结构计算时不做考虑。

图2（三）、设计制造标准1、JB/T7688.1-95 冶金起重机技术条件通用要求2、 JB/T7688.15-1999 冶金起重机技术条件铸造起重机3、质检办特【2007】375号4、质检办特【2008】347号5. GB3811-2008 起重机设计规范6. GB6067-85 起重机械安全规程7、 JB/T1306-2008 电动单梁起重机8、 GB2106-80 金属冲击试验方法9、 JB928-97 焊缝射线探伤标准10、GB228-87 金属拉伸试验标准11、GB2659-81 焊接接头冲击试验方法12、GB231-84 金属布氏硬度试验法13、GB10183-86 桥式和门式起重机制造及轨道公差14、GB5905-86 起重机实验规范和规程15、GB8919-88 优质钢丝绳16、GB8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级17、GBJ232-86 电气安装工程施工及验收规范18、JB4315-86 起重机电控设备19、GB9286 色漆和清漆漆膜厚度的规划试验20、GB6164-88 起重机缓冲器二、主要技术参数起重量Gn=10t；跨度L=10.25m；大车运行速度V运= 20 m/min；工作制度A6；电动小车采用10吨冶金电动葫芦；葫芦最大轮压P max= ；葫芦起升高度=9m；葫芦运行速度V小车 =20 m/min；操纵型式：遥控。

10吨电动单梁起重机（吊运熔融金属用）基本技术参数第二节主梁计算一、主梁断面几何特性主梁及主要参数如下图3、图4图3图4主梁断面尺寸及截面几何特性CAD计算机自动计算结果，如图5。

采用工字钢I30特（特种型号），尺寸参数为;h=300mm,b=128mm, d=12mm, t=20mm, F j=82.4cm2, g1=64.68kg/m, I x=11800cm4, I y=703cm4图5主梁断面尺寸及截面CAD计算机自动计算结果（单位：mm）通过AoTu CAD2000以上版本1:1画出主梁截面图，然后面域，再使用面域质量特性得出结论。

由上图可得：1．主梁横截面面积；F=22551.97mm2=225.5197cm22．梁断面水平形心轴X`-X`位置Z=453.28mm=45.328(cm)3．主梁断面惯性矩；j X =2600909647.19mm4=260090.96cm4j y=455063028.65mm4=45506.30cm4二、主梁强度的计算根据这种结构形式起重机的特点，不考虑水平惯性力对主梁造成的应力，及其水平平面内载荷对主梁的扭转作用也可忽略不计。

主梁强度的计算按第Ⅱ类载荷进行组合。

对活动载荷，由于小车轮距很小，可以近似按集中载荷计算。

验算主梁跨中断面弯曲正应力和跨端断面剪应力。

跨中断面弯曲正应力包括梁的整体弯曲应力和由小车轮压在工字钢下翼缘引起的局部弯曲应力两部分，合成后进行强度校核。

本起重机用于吊运熔融金属，所以金属结构许用应力计算应除以一个高危险度系数n γ，n γ=1.1 ，载荷组合按B 类算，强度安全系数n=1.34，故：许用应力2/15941.134.1235034.1cmkg ns =⨯==γσσ许梁的整体弯曲在垂直平面内按简支计算。

在水平平面内按刚接的框架计算。

见图6图61.垂直载荷在下翼缘引起的弯曲正应力⎪⎪⎭⎫⎝⎛++Z =8..2..4244S q c G PSj ϕϕσχχ室 式中；kgG G Pn 136********.11000024.1..42=⨯+⨯=+=葫ϕϕ其中 Gn —额定起重量 Gn =10000kgG 葫—电动葫芦自重 G 葫=1150kg2ϕ--动载系数 按GB/T3811-2008计算得 2ϕ=1.244ϕ--冲击系数 按GB/T3811-2008计算得 4ϕ=1.12S —跨度，S=10.25m=1025cmZ —主梁下表面距断面形心轴X-X 的距离 Z=45.328cm jx--主梁跨中断面对轴X-X 的惯性矩；jx=260090.93cm 4 c--操纵室重心支点的距离 c=0 cm(地操无此值) G 室--操纵室重量 G 室=0kg(地操无此值) q —桥架单位长度重量（均布载荷） （kg/m ）q=1000·F ·γ+q' 式中F--主梁断面的总面积；F=225.5197cm 2=0.02255m 2γ—材料比重 γ=7.85t/m 3q'--主梁隔板重量所产生的均布载荷，查图纸得 q'=13.95 kg/ m q=1000×0.02255×7.85+13.95=190.97 kg/ m=1.9097kg/cm⎪⎪⎭⎫⎝⎛++Z =8..2..42S q K c G K PSj II II 室χχσkg/cm 2 1400 kg/cm 2 符合要求 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+⨯+⨯=810259097.112.12012.1410251368893.260090328.452χσ 2/24.66099875.378844210001742775.0cmkg =⨯=2.主梁工字钢下翼缘局部弯曲计算 见图7图7(1) 计算轮压作用点位置i 及系数ξ i=a+c-e式中；i --轮压作用点与腹板表面的距离 （cm ）c--轮缘同工字钢翼缘边缘之间的间隙；取c=0.4 cmcmd b 8.522.18.122=-=-=∂e=0.164R 对普通工字钢，翼缘表面斜度为1/6R--电动葫芦走轮踏面曲率半径；可从电动葫芦样本查得；R=16.7cme=0.164×16.7=2.74 ∴ i =5.8+0.4-2.74=3.46ξ= i/ a= 3.46 ÷5.8=0.60图8(2) 工字钢下翼缘局部弯曲应力计算；见图8图8中1点横向（xy 平面内）局部弯曲应力σ1由下式计算222111/400320000.29.0cmkg t P k ±=⨯⨯±=∂±=轮σ式中；a 1--翼缘结构形式系数；贴补强板时取a 1=0.9 K 1--局部弯曲系数；查图9得K 1=2.0 P 轮—电动葫芦轮压 P 轮=2000kgt 0= t +δ； t--工字钢翼缘平均厚度，t=2.0cm δ--补强板厚度 δ=1.0cm t 02=(2+1)2=9cm 2图9局部弯曲曲线图图8中1点纵向（yz 平面内）局部弯曲应力σ2由下式计算222212/120320006.09.0cmkg t P k =⨯⨯=∂=轮σ式中；a 1--翼缘结构形式系数；贴补强板时取a 1=0.9K 2--局部弯曲系数；查图9得K 2=0.6 P 轮—电动葫芦轮压 P 轮=2000kgt 0= t +δ； t--工字钢翼缘平均厚度，t=2.0cm δ--补强板厚度 δ=1.0cm t 02=(2+1)2=9cm 2图8中2’点纵向（yz 平面内）局部弯曲应力σ3由下式计算 222323/133320004.05.1cmkg t P k =⨯⨯=∂=轮σ式中；K 3-局部弯曲系数；查图9得K 3=0.4; a 2--翼缘结构形式系数；贴补强板时取a 2=1.5 3.主梁跨中断面当量应力计算图8中1点当量应力σ当1由下式计算2222122211/67624.66012040024.660120400cmkg =+-++=+-++=）（）（）（）（当χχσσσσσσσ∵676 kg/cm 2<σ许 =1594 kg/cm 2 ∴符合要求 图8中2’点当量应力σ当2’由下式计算σ当2’=σx +σ3=660.24+133=793.24 kg/cm 2<σ许 =1594 kg/cm 2 ∴符合要求三、刚度计算冶金单梁桥式起重机应对主梁的垂直静刚度和水平静刚度进行验算，并必须符合要求。