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MQ100 門式起重機總體 設 計 計 算 書 (共16頁，含封面) XXX機械工程研究所 2004年4月 一. 總體計算 計算原則:MQ100門式起重機設計計算完全按《起重機設計規(guī)范》GB3811執(zhí)行,并參照下列標準進行設計計算: 《塔式起重機設計規(guī)范》GB/T13752-92 《法國塔式起重機設計規(guī)范》NFE52081 工作級別 A5 利用等級 U5 起升機構 M5 變幅機構 M4 回轉機構 M4 行走機構 M4 最大幅度 13m 最大起重量 8000Kg （一） 基本參數(shù): 回轉速度 0.7r/min 回轉制動時間 5s 行走速度 12.5/25m/min 行走制動時間 6s 回轉慣性力 其中 g=9.81 n=0.7r/min t=5s 行走慣性力: 其中 g=9.81 V=25m/min t=6s (二) 載荷組合: 自重力矩、慣性力及扭矩 名 稱 自重 Kg 回轉 半徑 m 對中 彎矩 Kg.m 回轉慣 性力 Kg 回轉 扭矩 Kg.m 行走慣性力 Kg 行走 扭矩 Kg.m 距行走軌頂面高度H(m) 起重臂根部 節(jié) 13.2m 1728 7.55 13046 29.3 221 18.3 139 14.937 小車牽引機構 320 8.75 2800 6.3 55 3.4 30 14.937 起重臂端 部節(jié) 108 14.35 1550 3.5 50 1.1 16 14.937 起重臂拉桿 429 5.34 2291 6.1 33 4.6 24 16.686 平衡臂結構 1656 -3.9 -6458 -14.5 57 17.6 -69 14.637 平衡臂拉桿 227 -2.12 -481 -1.1 2 2.4 -5 16.353 配重 10500 -6.11 -64155 -143.8 879 111.5 -681 13.762 起升機構 (含鋼絲繩) 2350 -5.8 -13630 -30.6 177 24.9 -145 15.667 塔頭 2237 0.2 447 1 0.2 23.8 5 14.637 稱重滑輪 66 0.86 57 0.1 0.1 0.7 1 14.558 駕駛室 (含電氣系統(tǒng)) 545 1.02 556 1.2 1 5.8 6 12.818 回轉支承 3611 0 0 0 0 38.3 0 11.417 回轉機構 367 0 0 0 0 3.9 0 12.217 底架 10479 0 0 0 0 111.3 0 5.146 壓重 30800 0 0 0 0 327 0 5.146 電纜卷筒 217 2 534 0 0 2.3 0 1.4 連接附件 600 0 0 0 0 6.4 0 0.55 行走機構 1690 0 0 0 0 17.9 0 0.26 合 計 67930 -63443 -142.5 1457 721 -679 上表中的回轉慣性力到軌頂面的力矩總計為：-1971kg.m 上表中的行走慣性力到軌頂面的力矩總計為：5378kg.m (三)起重小車、吊鉤和吊重載荷 起重小車265kg 繩60kg 吊鉤230kg 起升動載系數(shù)(起升機構用40RD20)： V=16m/min時, f=1.136, q=8t 吊重q=8000kg, 幅度R=13m (1) 吊載 Q=(8000＋230＋60/2)×1.136＋(265＋60/2)×1.1 =9708kg M=9708×13=126204kg.m (2) 風載（包括起重小車、吊鉤和吊重） 迎風面積A=5.52＋1.6×82/3=11.92m 風力：F=11.92×25=298kg 風扭矩：T=298×13=3874kg.m 風力到軌道上平面的力矩：M=298×12=3576kg.m (3) 回轉慣性力 F=0.002242×(8000＋230＋265＋60)×13=249kg 回轉慣性扭矩： T=249×13=3237kg.m 回轉慣性力到軌道上平面的力矩：M=249×12=2988kg.m (4)行走慣性力 F=0.0106184×(8000＋230＋265＋60)=91kg 行走慣性扭矩：T=91×13=1183kg.m 行走慣性力到軌道上平面的力矩：M=91×12=1092kg.m (四) 風載荷 A、 工作，垂直風（風向與臂架垂直） 臂長jib=13m，垂直風 名 稱 迎風面積 (m) 回轉半徑 (m) 工作風力 (kg) 風扭矩 (kg.m) 標 高 (m) 起重臂根部 節(jié) 13.2m 7.12 7.55 178 1343.9 14.937 小車牽引機構 0.48 8.75 12 105 14.937 起重臂端 部節(jié) 0.22 14.35 5.5 78.9 14.937 起重臂拉桿 0.78 5.34 19.5 104.1 16.686 平衡臂結構 11.33 -3.9 283.3 -1104.7 14.637 平衡臂拉桿 0.27 -2.12 6.8 -14.3 16.353 配重 1.36 -6.11 34 -207.7 13.762 起升機構 (含鋼絲繩) 1.3 -5.8 32.5 -188.5 15.667 塔頭 3.6 0.2 90 13 14.637 稱重滑輪 0.2 0.86 5 4.3 14.558 駕駛室 (含電氣系統(tǒng)) 0.46 1.02 11.5 11.7 12.818 回轉支承 1.8 0 45 0 11.417 回轉機構 0.2 0 5 0 12.217 底架 25.7 0 642.5 0 5.146 壓重 6.62 0 165.5 0 5.146 電纜卷筒 0.6 2 15 0 1.4 連接附件 0.3 0 7.5 0 0.55 行走機構 3.64 0 91 0 0.26 總計 ? 65.98 1650 146 (注：標高均指風力作用點到軌頂面的高度) 上表中的風力到軌頂面的力矩總計為：14799kg.m B、 工作，平行后吹風（風向與臂架平行，與底架平行） 臂長jib=13m，后吹風 名 稱 迎風面積 (m) 工作風力 (kg 標 高 (m) 起重臂根部 節(jié) 13.2m 2.2 55 14.937 小車牽引機構 0.5 12.5 14.937 起重臂端 部節(jié) 0.1 2.5 14.937 起重臂拉桿 0.15 3.8 16.686 平衡臂結構 2.05 51.3 14.637 平衡臂拉桿 0.5 12.5 16.353 配重 1.36 34 13.762 起升機構 (含鋼絲繩) 1.4 35 15.667 塔頭 5.6 140 14.637 稱重滑輪 0.1 2.5 14.558 駕駛室 (含電氣系統(tǒng)) 1.8 45 12.818 回轉支承 4 100 11.417 回轉機構 0.25 6.3 12.217 底架 25.7 642.5 5.146 壓重 6.62 165.5 5.146 電纜卷筒 0.6 15 1.4 連接附件 0.3 7.5 0.55 行走機構 3.64 91 0.26 總計 ? 56.87 1421.9 (注：標高均指風力作用點到軌頂面的高度) 上表中的風力到軌頂面的力矩總計為：11168kg.m C、 工作，45°后吹風（風向與臂架平行，與底架成45°） 臂長jib=13m，45°后吹風 名 稱 迎風面積 (m) 工作風力 (kg 標 高 (m) 起重臂根部 節(jié) 13.2m 2.2 55 14.937 小車牽引機構 0.5 12.5 14.937 起重臂端 部節(jié) 0.1 2.5 14.937 起重臂拉桿 0.15 3.8 16.686 平衡臂結構 2.05 51.3 14.637 平衡臂拉桿 0.5 12.5 16.353 配重 1.36 34 13.762 起升機構 (含鋼絲繩) 1.4 35 15.667 塔頭 5.6 140 14.637 稱重滑輪 0.1 2.5 14.558 駕駛室 (含電氣系統(tǒng)) 1.8 45 12.818 回轉支承 5 125 11.417 回轉機構 0.25 6.3 12.217 底架 30.84 771 5.146 壓重 7.94 198.5 5.146 電纜卷筒 0.6 15 1.4 連接附件 0.36 9 0.55 行走機構 4.37 109.3 0.26 總計 ? 65.12 1628.2 (注：標高均指風力作用點到軌頂面的高度) 上表中的風力到軌頂面的力矩總計為：12290kg.m D、 非工作，平行后吹風（風向與臂架平行） 臂長jib=13m，后吹風 名 稱 迎風面積 (m) 非工作風力 (kg 標 高 (m) 起重臂根部 節(jié) 13.2m 2.2 176 14.937 小車牽引機構 0.5 40 14.937 起重臂端 部節(jié) 0.1 8 14.937 起重臂拉桿 0.15 12 16.686 平衡臂結構 2.05 164 14.637 平衡臂拉桿 0.5 40 16.353 配重 1.36 108.8 13.762 起升機構 (含鋼絲繩) 1.4 112 15.667 塔頭 5.6 448 14.637 稱重滑輪 0.1 8 14.558 駕駛室 (含電氣系統(tǒng)) 1.8 144 12.818 回轉支承 4 320 11.417 回轉機構 0.25 20 12.217 底架 25.7 2056 5.146 壓重 6.62 529.6 5.146 電纜卷筒 0.6 48 1.4 連接附件 0.3 24 0.55 行走機構 3.64 291.2 0.26 總計 ? 56.87 4550 (注：標高均指風力作用點到軌頂面的高度) 上表中的風力到軌頂面的力矩總計為：35732kg.m E、 非工作，45°后吹風（風向與臂架平行，與底架成45°） 臂長jib=13m，45°后吹風 名 稱 迎風面積 (m) 非工作風力 (kg 標 高 (m) 起重臂根部 節(jié) 13.2m 2.2 176 14.937 小車牽引機構 0.5 40 14.937 起重臂端 部節(jié) 0.1 8 14.937 起重臂拉桿 0.15 12 16.686 平衡臂結構 2.05 164 14.637 平衡臂拉桿 0.5 40 16.353 配重 1.36 108.8 13.762 起升機構 (含鋼絲繩) 1.4 112 15.667 塔頭 5.6 448 14.637 稱重滑輪 0.1 8 14.558 駕駛室 (含電氣系統(tǒng)) 1.8 144 12.818 回轉支承 5 400 11.417 回轉機構 0.25 20 12.217 底架 30.84 2467.2 5.146 壓重 7.94 635.2 5.146 電纜卷筒 0.6 48 1.4 連接附件 0.36 28.8 0.55 行走機構 4.37 349.6 0.26 總計 ? 65.12 5209.6 (注：標高均指風力作用點到軌頂面的高度) 上表中的風力到軌頂面的力矩總計為：-39322kg.m 二、載荷匯總 MQ100門式起重機各力到軌頂面的載荷匯總如下： 非工作,含小車,無系數(shù)重力：67930+495=68425kg 工作,含小車,無系數(shù)重力：67930+495+60+8000=76485kg 工作,含小車,有系數(shù)重力：1.1′67930+9708=84431kg 非工作,含小車,無系數(shù)重力矩：-63443+2.9′495=-62008kg.m 工作,含小車,無系數(shù)重力矩：-63443+8555′13=47772kg.m 工作,含小車, 有系數(shù)重力矩：-1.1′63443+9708′13 =56417kg.m 工作,垂直風力：1650+298=1948kg 工作,后吹風力：1422+298=1720kg 工作, 45°后吹風力：1628+298=1926kg 非工作, 平行前吹風力：4550+5.52′80=4992kg 非工作, 45°前吹風力：5209.6+5.52′80=5651kg 工作,垂直風力矩：14799+298′12=18375kg.m 工作, 后吹風力矩：11168+298′12=14744kg.m 工作, 45°后吹風力矩：12290+298′12=15866kg 非工作, 平行前吹風力矩：-(35732+5.52′80′12)=-41031kg.m 非工作, 45°前吹風力矩：-（39322+5.52′80′12）=-44621kg.m 工作,回轉慣性力：-142.5+249=106.5kg 工作,行走慣性力：721+91=812kg 工作,回轉慣性力矩：-1971+249′12=1017kg.m 工作,行走慣性力矩：5378+91′12=6470kg.m 工作,垂直風力扭矩：146+298′12=3722kg 工作,回轉慣性力扭矩：1457+249′12=4445kg.m 工作, 行走慣性力扭矩：-679+91′12=413kg.m 回轉離心慣性力忽略不計 三、MQ100行走式門式起重機的穩(wěn)定性計算 （一）工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性 穩(wěn)定力矩(kg.m) M M 空載力矩 （包括小車和吊鉤） 62008 -62008 空載時自重對 傾覆邊的力矩 119744 (68425×1.75 119744 (68425×1.75 ? 181752 57736 13m 3.5m 后傾翻邊 前傾翻邊 1. 工況：工作、靜態(tài)、無風（R=13m，Q=8t） 回轉 、行走 M=M＋M =1.5×8000×（13－1.75）＋6470 =141470kg.m M/M=181752/141470=1.28>1 2. 工況：工作、動態(tài)、有風（R=13m，Q=8t） 回轉 、行走 、后吹風 M=M＋M＋M =1.3×8000×（13－1.75）＋6470＋14744 =138214kg.m M/M=181752/138214=1.31>1 3. 工況：工作、動態(tài)、突然卸載（R=13m，Q=8t 0） 無回轉、無行走、風 M=M＋M =0.3×8000×（13＋1.75）＋14744 =50144kg.m M/M=57736/50144=1.15>1 4. 工況：工作、動態(tài)、有風（R=13m，Q=8t） 回轉 、行走 、風 M=M＋M＋M =1017＋6470＋18375 =25862kg.m M=（67930＋495＋60＋8000）×1.75 =133849kg.m M/M=133849/25862=5.17>1 5. 工況：工作、動態(tài)、無風（R=13m，Q=8t） 無回轉、無行走、無風 M=1.6×8000×(13－1.75) =144000kg.m M/M=181752/144000=1.26>1 （二） 非工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性 2.9m 3.5m 傾翻邊 風 M=1.1M=1.2×41031=49237kg.m M/M=57736/49237=1.17>1 綜上所述：M100行走式門式起重機在工作狀態(tài)和非工作狀 態(tài)下的穩(wěn)定性均安全. （三）安裝狀態(tài)下的穩(wěn)定性 (1).安裝起重臂前（裝起重臂前，在平衡臂上無配重） 3.5m 后傾翻邊 M=6458＋481+13630-447-57-556-534 =18975kg.m M=(67930－1728－320－108－429－10500)×1.75 =95979kg.m M/M=95979/18975=5.06>1 (2) 裝上起重臂（13m臂長時，無配重） 3.5m 傾翻邊 M=(63433＋230×10) -64155 =1578kg.m M=(67930－10500)×1.75 =100503kg.m M/M=100503/1578=63.7>1 四、M100行走式門式起重機的臺車支反力計算 1. 工況：工作、45°后吹風（R=13m，Q=8t） D C 回轉 、行走 、風 A B 重 力: 84431kg 重力力矩: 56417kg.m 回轉力矩: 1017kg.m 行走力矩: 6470kg.m 風 力 矩: 15866kg.m R=(－84431/4)＋(56417＋15866)/(3.5×) ＋6470/(2×3.5) =－5580kg R=(－84431/4)－1017/(3.5×)－6470/(2×3.5) =－22238kg R=(－84431/4)－(56417＋15866)/(3.5×) －6470/(2×3.5) =－36635kg R=(－84431/4)＋1017/(3.5×)＋6470/(2×3.5) =－19978kg 2. 工況：非工作、45°前吹風（R=2.9m，Q=0） D C 風 A B 重 力: 68425kg 重力力矩: －62008kg.m 風力矩: 44621kg.m R=－68425/4＋62008/(3.5×)＋44621/(3.5×) =＋4436kg R為正，故按三點支承計算 R=－62008/(1.75×)－44621/(1.75×) =－43085kg R=R =－68425/2－62008/(2×1.75×) －44621/(2×1.75×) =－55755kg R=0