20吨起重机单梁设计说明书

20吨起重机单梁设计说明书

1.设计规范及参考文献

中华人民共和国国务院令（373）号《特种设备安全监察条例》

GB3811—2008 《起重机设计规范》

GB6067—2009 《起重机械安全规程》

GB5905-86 《起重机试验规范和程序》

GB/T14405—93 《通用桥式起重机》

GB50256—96 《电气装置安装施工及验收规范》

JB4315-1997 《起重机电控设备》

GB10183—88 《桥式和门式起重机制造和轨道安装公差》

JB/T1306-2008 《电动单梁起重机》

GB164—88 《起重机缓冲器》

GB5905—86 《低压电器基本标准》

GB50278-98 《起重设备安装工程及验收规范》

GB5905—86 《控制电器设备的操作件标准运动方向》

ZBK26008—89 《YZR系列起重机及冶金用绕线转子三相异步电动机技术条件》2.设计指标

2.1设计工作条件

⑴气温：最高气温40℃；最低气温-20℃

⑵湿度：最大相对湿度90%

(3)地震：地震基本烈度为6度

2.2设计寿命

⑴起重机寿命30年

⑵电气控制系统15年

⑶油漆寿命10年

2.3设计要求

2.3.1 安全系数

2.3.1.1钢丝绳安全系数n≥5

2.3.1.2结构强度安全系数

载荷组合Ⅰ n≥1.5

载荷组合Ⅱ n≥1.33

2.3.1.3抗倾覆安全系数n≥1.5

2.3.1.4 机构传动零件安全系数 n≥1.5 2.3.2钢材的许用应力值（N/mm2）

表1

［σs］-钢材的屈服点；

[σ]-钢材的基本许用应力；

[τ]-钢材的剪切许用应力；

[σc]-端面承压许用应力；

2.3.3螺栓连接的许用应力值（N/mm2）

10.9级高强度螺栓抗剪[τ]=350

2.3.4焊缝的许用应力值（N/mm2）

对接焊缝: [σw] = [σ] (压缩焊缝)

[σw] = [σ] (拉伸1、2级焊缝)

[σw] = 0.8[σ] (拉伸3级焊缝)

[τw]= [σ]/21/2(剪切焊缝)

角焊缝: (拉、压、剪焊缝)

[τw]= 160（Q235钢）200（Q345钢）2.3.5起重机工作级别：

利用等级 U5

工作级别 A4

机构工作级别为 M5

3.设计载荷

3.1竖直载荷

3.1.1起升载荷

额定起升载荷：20t

3.1.2桥式起重机自重载荷

主梁：10.81t

端梁：0.88t

小车（包括电动葫芦）：1.12t

电气装置及附件（电控箱、电缆、大车导电挂架等）：0.15t

总计：12.96t

3.1.3 起升载荷基本值：20t

3.1.4 冲击系数

3.1.

4.1起升、制动冲击系数ϕ1

起升速度：νh=0.058m/s

起动平均加速度а=0.029m/s2 （起升、制动时间t=2s）

制动冲击系数ϕ1

ϕ1=1+a/g

式中:g—重力加速度，取g=9.81 m/s2

ϕ1=1+a/g=1+0.029/9.81=1.003

3.1.

4.2起升载荷动载系数ϕ2

根据《起重机设计手册》当起升速度V h<0.2 m/s时

ϕ2=1.1

3.1.

4.3运行冲击系数

起重机大车重载走行速度为0.333m/s，起重小车重载的走行速度为

0.333m/s，轨道平顺程度良好，因此在运行中载荷的最大竖向冲击力将发生在轨道

接缝处，则运行冲击系数:

ϕ3=1.10+0.058νh1/2

式中:h—轨缝高差，h=0.002m

ϕ3=1.10+0.058⨯1.57⨯0.0021/2=1.1041

以上计算的三个冲击系数不会同时发生，因此我们在检算结构和机构的强度和稳定性时取起升载荷的冲击系数ϕ=1.1。

3.2水平载荷

3.2.1运行惯性力

起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起（制）动时，起重机或小车自身质量和总起升质量的水平惯性力，按该质量与运行加速度乘积的φ5倍计算，此时取φ5=1.5，用来考虑起重机驱动力突变时结构的动力效应。

起重机大车横向走行紧急制动时惯性力：(制动时间取t=6s)

空载时：

F=1.5 ×12960× 20/60/6=1080 N

重载时：

F=1.5 ×（ 12960+20000）× 20/60/6=2747 N

小车纵向走行紧急制动时惯性力：(制动时间取t=4s)

空载时：

F=1.5 × 1120×20/60/4=140 N

重载时：

F=1.5 ×（1120+20000）×20/60/4=2640N

4.总体设计

桥架尺寸的确定

4.1大车轴距

B0=(1/7～1/5)L=(1/7～1/5) ×22.5=3.214～4.5m

取B0=3.5m，端梁全长 4m

4.2主梁尺寸

由于起重量和跨度都偏大，宜选用箱型截面主梁

主梁跨中部分截面的理论高度为

H1=h=(1/14～1/17)L=(1/14～1/17)×22.5=1.607～1.323m 主梁两腹板外侧间距为：

B≥h/3=0.44～0.55m

主梁翼缘板宽度取B1=700mm

考虑箱形梁内部焊接的要求，两腹板外侧间距取b=660mm

按主梁整体稳定条件，H1≤3b，实取H1=h=1500mm

取腹板高度 h0=950mm

翼缘板厚度δ0=16mm

腹板厚度δ1=δ2=8mm

主梁工字钢下翼缘补强板取16×130 mm

4.3端梁尺寸

高度H2=（0.4～0.6）h=600～900mm，取H2=470mm

考虑大车轮安装取总宽B1=220mm,跨中翼缘板厚度δ1=16mm 腹板厚度δ=6mm

大车轮距 W=3500mm

端梁总长 L=4000mm

4.4主、端梁连接采用突缘法兰螺栓连接

5.主、端梁截面几何性质

热轧工字钢45b特性：

截面面积：A=111.446cm2=1.114×104 mm2