地下车库设计计算

4.1 钢丝绳的选择和校核

本次设计选用的钢丝绳依据其使用特点及重要性选用。钢丝绳强度高、自重轻、柔韧性好、耐冲击，安全可靠。在正常情况下使用的钢丝绳不会发生突然破断，但可能会因为承受的载荷超过其极限破断力而破坏。钢丝绳的破坏是有前兆的，总是从断丝开始，极少发生整条绳的突然断裂。钢丝绳广泛应用在起重机上。钢丝绳的破坏会导致严重的后果，所以钢丝绳既是起重机械的重要零件之一，也是保证起重作业安全的关键环节。

4.1.1 钢丝绳的选择

钢丝绳是起重机械中最常用的构件之一，由于它具有强度高、自重轻、运动平稳、极少断裂等有优点。根据现在的使用情况，由[1]查得钢丝绳型号选为6*37-18-1770。

4.1.2 计算钢丝绳所承受的最大静拉力

钢丝绳所承受的最大静拉力（即钢丝绳分支的最大静拉力）为： k Q

Zm P S η=max （4-1）

式中: Q P --额定起升载荷，指所有起升质量的重力，包括允许起升的最大有效物品、取物装置（如两层泊车平台，汽车等）、悬挂挠性件以及其 他在升降中的设备的质量的重力；

Z--绕上滑轮组的钢丝绳分支数，单联滑轮组Z=1，双联滑轮组Z=2； m--滑轮组倍率，倍率是指滑轮组省力的倍数，也是减速的倍数； h η--滑轮组的机械效率。

其中Q P ＝6125N ，m ＝0.25，h η＝0.99

所以max s ＝24.7KN

4.1.3 计算钢丝绳破断拉力

计算钢丝绳破断拉力为：

p s =n max s （4-2） 式中:n--安全系数，一般情况起吊货物的安全系数要大于6倍，重要使用和

升降人员要大于9倍。

根据机构工作级别查表确定，n ＝7；

[]P S =190KN>p s =173KN

所以钢丝绳满足要求。

4.2 液压缸设计

4.2.1 液压缸的选择

升降式立体地下车库系统所需的动作是上升和下降，液压缸安装在在地坑地面上，故根据设计需要选择单活塞杆液压缸。

4.2.2 液压缸工作压力的确定

液压缸要承受的负载包括有效工作负载、摩擦阻力和惯性力等。液压缸的工作压力按负载确定。对于不同用途的液压设备，由于工作条件不同，采用的压力范围也不同。设计时，液压缸的工作压力可按负载大小及液压设备类型参考液压传动第二版

查表和起重设备工作压力范围及液压缸的稳定考虑可以初步确定液压缸的工作压力范围.选定工作压力在16MPa

4.2.3 液压缸的主要尺寸

液压缸的主要尺寸为筒内径，活塞杆直径，缸筒长度以及缸筒壁厚等。根据公式F=P*A ，由活塞所需推力F 和工作压力P 既可算出活塞应有的有效面积A 。进一步根据液压缸的不同结构形式，计算缸筒的直径D 。

3mg 2.5101025000F N ==⨯⨯=

查得工作压力35*510Pa ()5244250000.110mm 3.1435100.7510.5F D P π⨯===⨯⨯⨯- 所以取D=100mm

1d D ϕ

ϕ-=查得ϕ=1.46

得d=61.6mm

取标准d=70mm

液压缸筒的长度由所需行程及结构上的需要确定，既液压缸筒长度=活塞行程+活塞长度+活塞导向长度+活塞杆密封及导向长度。其中活塞长度为0.5～1D ，活塞杆导向长度为0.5～1D

活塞长度为0.5～1D 取50mm

活塞杆导向长度为0.5～1D 取50mm

缸筒长度根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度根据缸筒长度而定. 液压缸的长度L 确定:有效行程ΔS=500mm,活塞长度为50mm,活塞杆导向长度为50mm,为了便于密封可以使活塞杆密封长度大些取50mm

L=500+50+50+50+10=660mm

4.2.4 液压缸的强度和刚度校核

液压缸的强度和刚度校核包括缸壁强度，活塞杆强度和压杆稳定性以及螺纹连接强度等项内容。

缸壁强度校核

当缸壁厚度δ/D ≤0.08时，可按薄壁公式校验其强度即

δ≥ []σ2max D P

式中：P max -缸筒内最工作压力

[]σ-缸筒材料许用应力，[]σ= n βσ

ζβ为材料抗拉强度，n 为安全系数，

一般取5。 液压缸材料取45钢,对于45钢的抗拉强度为600MPa 。

故[]σ=120MPa

[]max 16100 6.67mm 22120P D δσ⨯≥

==⨯

δ/D=6.67/100=0.0667≤0.08

用这个公式进行液压缸壁厚的校核能满足要求.所以取缸壁厚度δ＝7mm

4.2.5 液压缸螺纹连接强度的校核

夹紧缸盖和缸筒的螺栓需要校核螺纹强度。在螺纹处的拉应力为 ζ=

Z d KF s 13*4π =14

.3*6*650000*2.1*43 =59MPa

剪切应力为 η= Z

d KFd K s so 132.0*1=0.47ζ=28MPa 合成应力为 ζn =232τσ+=1.3ζ=77MPa

式中F 为液压缸最大作用力，K 为螺纹预紧系数，一般取1.2～1.5，d so 螺纹直径，d s1螺纹内径，在标准紧固螺纹中取d so =d s1-1.224t,t 为螺距，Z 为螺栓

个数，K 1螺纹内摩擦系数，一般取0.12,[]σ为许用应力，ζS 为材料屈服极限，

n 为安全系数，一般取1.2～1.5

钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理，通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。根据要求 ζ

n <[]σ=n s σ ,可以选择性能等级为4.8的螺纹, ζn <=5

.1320=213MPa 。故满足要求。 4.3 活塞杆顶部横梁设计

在活塞杆的两端分别安有两个动滑轮，活塞杆在升降过程中,由于滑轮受力的作用,连接横梁会受到弯曲应用作用的影响,受力如图4-2所示

图4-2 活塞杆顶部栋梁 但公式表正应力不仅与M 有关而且与截面形形状有和尺寸有关。对截面为某些形状的梁或变截面梁时行强度校核时,不应只注意弯矩为最大值的截面 W=

max y I z 故公式为 ζmax =W

M max W 称为抗弯截面系数.它与截面的几何形状有关,单位为m 2.考虑到方便加工我们选取截面高h 宽为b 的矩形。