QD50T吊钩桥式起重机设计计算书(可编辑)

QD50T吊钩桥式起重机设计计算书
QD50/5T吊钩桥式起重机
设计计算书
一、主梁校核计算
本台起重机根据经验法初定主梁截面，然后根据最终整机设计结果，对主梁强度、刚度及疲劳进行校核计算。

一、主梁截面惯性距
1、确定主梁的截面特性：
主梁截面及受力情况如图示：
经计算主梁特性如下：
惯性距：IX 2.5857×1010mm4； Iy 4.828×109mm4；
hX 866mm； hy 375mm
b 4000mm；当小车位于左端位置时： x 2725mm
二、根据设计结果，已知参数有：
1、型式：QD型吊钩桥式起重机
2、额定起重量：Gn主 50t
3、跨度：S 10.5m
4、起升高度： H主 12m
5、起升速度：Vn主 1.8m/min
5、起重机（大车）运行速度：Vk 25 m/min
6、小车运行速度：Vt 18m/min
7、小车重量：G小 10.5t
8、小车轮距：b 4m
9、工作级别：中级（A5）
10、材料的选择及其力学性能
根据本台起重机的用户要求，主要承载件选用Q235B钢，选用板厚≤16mm 的板材，其屈服极限：σs 235×106N/m2；强度极限为：σb （375～640）×106N/m2（计算时取为σb 550×106N/m2）；弹性模量E 2.1×1011N/m2。

三、载荷系数的确定
1、动载系数ψ2的计算
计算公式：ψ2 1+bv
v―起升速度（m/s），根据已知条件，主起升最大起升速度为：V 5.0m/min；
b―操作系数，根据设计手册，因本台起重机起重量较高，因此取b 0.8；
g―重力加速度（9.81m/s2）
y1―起升载荷引起的静变位（m），y1
Q―起重量（N）
L―跨度（m）
E―材料弹性模量，为；2.1×1011N/m2
I―截面惯性矩（mm4），已知I 2.5857×1010mm4
代入已知参数，可得y1 140mm 0.14m；
λ0―静变位，λ0 δ绳×
δ绳―钢丝绳截面应力，根据设计手册，取240MPa
H―起升高度，12m
E绳―钢丝绳弹性模量，根据设计手册，取1×105N/mm2
代入已知参数，得λ0 δ绳× 240× 38.4mm 0.0384m
将以上相关参数代入，则ψ2 1+bv
1+0.8×（5.0/60）× 1.05
2、运行冲击系数ψ4的确定：
因大车最大运行速度V 25m/min 25/60 0.4m/s，
根据设计手册，可确定ψ4 1.
3、起升冲击系数ψ1的确定：
根据设计规范，ψ1可在0.9≤ψ1≤1.1 范围选取，考虑到本台起重机实际使用情况，取高值，可取为ψ1 1.1。

四、计算载荷的确定
主梁由于桥架（半个桥架，不包括端梁）自重引起的均布载荷：
0.773×104 （N/m）
主梁的计算载荷：
1.1×0.773×104 0.85×104 （N/m）
作用在一根主梁上的小车两个车轮的轮压值：
P1 3.243×105 Ｎ P2 3.636×105 Ｎ
考虑动力系数的小车车轮的计算轮压值为
1.05×3.234×105 3.3957×105 Ｎ
1.05×3.636×105 3.8178×105 Ｎ
五、强度校核计算
1、正应力校核
1）计算主梁垂直最大弯矩
（Nm）
该起重机为闭式司机室操纵，其重量（包括司机室连接架）为G0 0.926×104N，重心距支点的距离为 2.3m；一套运行机构的重量为G1 4.92×104N，重心距支点的距离为 2.4m。

将各已知数值代入上式计算可得：
3.317×106（Nm）
2）计算主梁水平最大弯矩
（Nm）
式中 g 9.81m/s2
――大车起动或制动时的平均加速度，根据起重机设计手册和起重机使用情况 8s，
则 0.14 m/s2；
在垂直载荷作用下的跨中最大弯矩，但不计算和，由下式计算得（Nm）
3.17×106（Nm）
因此得主梁水平最大弯矩：
0.025×106 （Nm）
3）由于垂直和水平方向最大弯矩同时作用，在主梁跨中截面的盖板中引起的最大正应力根据下式计算：
[σ]Ⅱ
式中――主梁中间截面对水平重心轴线x―x的抗弯截面模数，其近似计算如下：
0.031 （m3）
0.014 （m3）
由此可得：
108.8（N/m2） 108.8MPa＜[σ] 176.7Mpa
注：[σ]－许用应力，根据设计规范，按第二类载荷组合计算，[σ]Ⅱ176.7Mpa。

n为安全系数。

故σ＜[σ]Ⅰ
4）计算主梁支承截面的最大剪力
主梁跨端在最大剪力作用下引起腹板中最大剪应力为：
≤[τ]Ⅱ
式中 Ix0――主梁端部支承截面对水平重心轴线x―x的惯性矩，Ix0 2.5857×1010mm4 2.5857×10-2m4
S――主梁端部支承截面半面积对水平重心轴线x―x的静矩，
8.596×10-3 （m3）
――主梁支承截面所受的最大剪力，其计算为
6.507×105 （N）
因此可得：
10.82×106 （N/m2） 10.82MPa
注：[τ]－许用剪应力，Q235B钢的许用剪应力为 [τ]Ⅰ 102Mpa。

故τ＜[τ]Ⅰ
由上面的计算可知，主梁强度足够。

5）主梁截面合成应力的计算
在主梁同时受有弯矩和剪力作用的任意截面中，由弯曲正应力σ和剪应力τ产生的合成应力为：
≤[σ]Ⅱ
125MPa＜[σ]Ⅰ
因此，复合应力满足要求。

2、局部压应力校核
校核公式：σm ≤[σ]
P―集中载荷，取小车最大轮压，为363.6KN；
δ―板厚，即腹板度厚，为10mm；
c a+2hy 382mm（a为集中载荷长度，对车轮取a 50mm；hy为轨顶至计算点的距离，为150+16 166mm）
代入已知参数，可得σm 95.18Mpa≤[σ] 180Mpa
因此，局部压应力满足要求。

六、刚度校核计算
1、主梁静刚度校核
主梁的静刚度校核计算公式为：f ≤[f]
P1、P2―分别为小车在额定静载荷下的实际轮压，由已知计算P1 3.243×108N，P2 3.636×105N；
L―跨度，，f] 许用静刚度， [f] ，根据设计规范，对于A5级的起重机，[β] 700，则[f] 19400/700 27.7mm。

将已知参数代入，可得：
f
18.126mm≤[f] 27.7mm
因此，静刚度满足要求。

二、电动机校核计算
一、起升机构
1、吊钩桥式起重机最大起升载荷
G 50（t）
吊钩桥式起重机起升速度
V 1.8m/min 0.03m/s
初选电动机
P静（kW） 17.65（kW）
根据起重机的使用环境及工作要求，起升机构采用双电机驱动，初选电动机YZR200L―8Z（Pe 18.5kW、n 750r/min）
电动机校核
发热校验：
∵ Ps G??（KW）
0.8× 17.5（KW）
将机构的满载静功率P静换算成一个循环周期中发热等效功率P P静 0.85×17.65 15（KW）（选取 0.85）
根据电动机发热校验条件：P≥Ps
又 Ps 18.5≤P 15
∴该电动机通过发热校验。

过载校验：
∵电动机起动过载功率
Pn≥??（KW）
??
13.12（KW）
电动机过载利用率Pn/Pe 13.12/18.5 86%，一般不超过105%可以认为该电机通过过载校验。

∴该起升电机通过过载校验。

二、运行机构
1、小车运行机构
小车运行速度
V 32.97m/min 0.5495m/s
初选电动机
、运行阻力的计算
①摩擦阻力Fm
小车满载运行时的最大摩擦阻力：
Fm （Q+G）β（N）
∵ Q 100（t） G 33.158（t）
∴ Fm （100+33.158）×104××1.5 1.205×104（N）
道阻力FP
FP （Q+G）i（N）
（100+33.158）×104×0.002 0.266×104（N）
风阻力Fw
由于该起重机在室内工作，所以在计算电机运行阻力时忽略该阻力，
即 Fw 0
运行阻力Fj
Fj Fm+FP+Fw
1.205×104+0.266×104+0 1.471×104（N）
、电动机的静功率
Pj （kW）
8.98（KW）
根据起重机的使用环境及工作要求，初选电动机YZR160L―6（Pe 13 kW）动机校核
①发热校验：
∵ Ps G[PG∑ω+mc +PWI]??（KW）
0.8×[ 100+33.158 ×104× 0.015+0.002 +0]×
11.06（KW）
根据电动机发热校验条件：P≥Ps
又 Ps 11.06≤Pe 13
∴该电动机通过发热校验。

过载校验：
∵电动机起动过载功率
Pd PG∑ω+mc +PWⅡ ??+（KW）
100+33.158 ×104× 0.015+0.002 +0 ??
+ 8.37（KW）
电动机过载利用率Pd/Pe 8.37/13 64%，一般不超过105%可以认为该电机通过过载校验。

∴该起升电机通过过载校验。

2、起重机运行机构
2.1、起重机运行速度
V 66.52m/min 1.1m/s
选电动机
、运行阻力的计算
①摩擦阻力Fm
起重机满载运行时的最大摩擦阻力：
Fm （Q+G）β（N）
∵ Q 100（t） G 79（t）
∴ Fm （100+79）×104××1.5 1.588×104（N）
②坡道阻力FP
FP （Q+G）i（N）
（100+79）×104×0.001 0.179×104（N）
③风阻力Fw
由于该起重机在室内工作，所以在计算电机运行阻力时忽略该阻力，
即 Fw 0
④运行阻力Fj
Fj Fm+FP+Fw
1.588×104+0.179×104+0 1.767×104（N）
、电动机的静功率
Pj （kW） 10.8 （KW）
根据起重机的使用环境及工作要求，初选电动机YZR225M―8（P 26Kw）电动机校核
①发热校验：
∵ Ps G[PG∑ω+mc +PWI]?? （KW）
0.8×[ 100+79 ×104× 0.015+0.001 +0]×
14 （KW）
根据电动机发热校验条件： P≥Ps
又 Ps 14≤P 26
∴该电动机通过发热校验。

②过载校验：
∵电动机起动过载功率
Pd PG∑ω+mc +PWⅡ ??+ （KW）
100+79 ×104× 0.015+0.001 +0 ??
+
10.95 （KW）
电动机过载利用率Pd/P 10.95/26 42%，一般不超过105%可以认为该电机通过过载校验。

∴该起升电机通过过载校验。

三、起重机轮压最大计算
根据起重机大车最大轮压的计算准则，大车最大轮压主要由小车自重对大车车轮引起的轮压、桥架自重对大车车轮引起的轮压、额定吊重对大车车轮引起的轮压三部分组成，当三部分轮压组合处于最不利的位置时计算出的轮压为大车最大轮压。

根据该台起重机总图分析，当小车在额定载荷下处于司机室对侧时，大车车轮的轮压最大。

下面计算小车在额定载荷下处于司机室对侧时，大车车轮的最大轮压值：
一、小车自重对大车车轮引起的轮压计算
确定小车重心
根据本起重机小车的结构布局，根据小车中心的估计原则，因此本起重机小车的自身中心估计在轮距中心线上。

（小车重心均采用估算法）
2）计算小车处于司机室对侧时，小车重心到大车车轮中心线的距离。

参见总图可计算小车重心到大车车轮中心线的距离为：2685mm，小车自重33.158t。

3）小车自重对司机室对侧大车车轮引起的轮压计算
根据力矩平衡，小车自重对司机室侧大车车轮引起的轮压（t）为：P1 33.158×÷4 7.142t（大车为八轮机构）
二、桥架自重对大车车轮引起的轮压
1）计算桥架（起重机总重－小车重量）自身重量
79－33.158 45.842t
2）桥架自重对司机室对侧大车车轮引起的轮压计算
根据本起重机的结构及桥架自重对大车车轮引起的轮压计算原则，桥架主动侧略重,主、副跨轮压值可按5.5:4.5计算，则桥架自重对主动侧司机室对侧大车车轮引起的轮压（t）为：P2 45.842×÷4 6.303t。

三、额定吊重对大车车轮引起的轮压计算
1）确定吊钩中心到大车车轮中心线的距离
参见总图可计算吊钩到大车车轮中心线的距离为：2535mm，吊重100t。

2）额定吊重对司机室对侧大车车轮引起的轮压计算
根据力矩平衡，额定吊重对司机室侧大车车轮引起的轮压（t）为：P3 100×÷4 21.73t（大车为八轮机构）
四、计算总轮压
由以上计算可知：司机室对侧主动侧的大车车轮的最大轮压（t）为：P0 P1+P2+P3 7.142+6.303+21.73 35.175t
换算成KN，则P P0×g 35.175×9.81 345.07KN
因此，该起重机的大车最大轮压为345.07KN。

五、有关说明：
1）起重机的最大轮压均采用估算法，特别是确定小车的重心及桥架对大车的轮压分布，因此得出的数据是指轮压的理论数据。

四、电气部分设计计算
己知电机参数
名称型号功率定子电流转子电流数量主起升电机YZR315M-10 85KW I1 179A I2 171A 1 副起升电机YZR280M-10 55KW I1 127 I2 207A 1 小车电机YZR160L-6
13KW I1 29A I2 32A 1 大车电机YZR225M-8 26KW I1 55A I2 71A 2
一、配电保护
1、线路工作电流计算
按可能同时三个电机同时工作的额定电流，其中一个机构是所有机构中功率最大的，计算电流公式为：
Ig Ie1+Ie2+Ie3
根据实际情况选取，主起升机构、大运机构、主小运机构。

Ig 179A+55A×2+29A 318A
2、尖峰电流计算
按三个机构同时工作，其中两个功率较小的机构在运行，功率最大的机构正在起动。

I2d KIe1+Ie2+Ie3
K的系数取7。

I2d 7×179A+55A×2+29A 1392A
3、线路中电线截面积的选取
根据要求选取穿管电线型号，BXR-450；电缆滑线选为YC-750。

根据电线电缆在某种情况下允许载流量公式：
Ix Kf??Kj??Kt??Iq
可知Iq Ix/ Kf??Kj??Kt
注：Kf穿钢管电线取0.9，对电缆在空气中多根并列敷设取0.8；
Kj反复短时负荷的接电持续率修正系数查表可知为1.78；
Kt工作环境温度不同于+450C的温度修正系数查表可知为1.1。

4、主电源回路穿管电线截面积选取
Iq Ix/ Kf??Kj??Kt
318A/0.8×1.78×1.10
203 A
由查表可知：在温度为+45度、工作制为25%时， 70 mm2单芯BXR-450电线的载流量为252A,因此主回路电线截面积选为70mm2。

二、主起升机构
根据实际情况选取，主起升机构各电机电流
Ig 179A
主起升各回路穿管电线、电缆截面积选取
Iq Ix/ Kf??Kj??Kt
179A/0.8×1.78×1.10
114 A
由查表可知：在温度为+45度、工作制为25%时，35mm2单芯电线的载流量为155A，因此主起升电机定子回路电线截面积选为35mm2；转子回路短路电流为
171A，故也可选用35mm2。

三、副起升机构
副起升定子回路穿管电线、电缆截面积选取
Iq Ix/ Kf??Kj??Kt
127A/0.8×1.78×1.10
81 A
由查表可知：在温度为+45度、工作制为25%时，25 mm2单芯电线的载流量为
120A，因此副起升电机定子回路电线截面积选为25mm2；
电线截面积选取
Iq Ix/ Kf??Kj??Kt
207A/0.8×1.78×1.10
132 A
由查表可知：在温度为+45度、工作制为25%时，25 mm2单芯电线的载流量为120A，因此副起升电机转子回路电线截面积选为25mm2；
四、小车小运机构
小车小运电机定子回路穿管电线、电缆截面积选取
Iq Ix/ Kf??Kj??Kt
29A/0.8×1.78×1.10
19 A
由查表可知：在温度为+45度、工作制为25%时，6mm2单芯电线的载流量为31A，因此主小车小运电机定子回路电线截面积选为10mm2；
电线截面积选取
Iq Ix/ Kf??Kj??Kt
32A/0.8×1.78×1.10
20 A
由查表可知：在温度为+45度、工作制为25%时，6mm2单芯电线的载流量为31A，因此主小车小运电机转子回路电线截面积选为10mm2；
五、大运机构
大运电机定子回路穿管电线、电缆截面积选取
Iq Ix/ Kf??Kj??Kt
55A/0.8×1.78×1.10
35 A
由查表可知：在温度为+45度、工作制为25%时，10 mm2单芯电线的载流量为68A，因此大运电机定子回路电线截面积选为10mm2；
电缆截面积选取
Iq Ix/ Kf??Kj??Kt
71A/0.8×1.78×1.10
45 A
由查表可知：在温度为+45度、工作制为25%时，10mm2单芯电线的载流量为68A，因此大运电机转子回路电线截面积选为10mm2；
七、电控设备
1、配电保护屏
根据以上线路计算及已知参数，配电保护屏选用QB4C-600A/2G20。

2、主起升控制屏
根据以上线路计算及已知参数，主起升控制屏选用XQS1-250/Y2。

3、副起升控制屏
根据以上线路计算及已知参数，副起升控制屏选用XQS1-150/Y2。

4、大车控制屏
根据以上线路计算及已知参数，大车控制屏选用QR1Y-150A/3P2。

机械部分编制（计算）校算审批电气部分编制（计算）校算
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