畢業(yè)設(shè)計100t船用起重機設(shè)計計算說明書

1、100t 船用起重機 計算說明書 上海海灣機電港口工程有限公司 武 漢 理 工 大 學(xué) 2008.06 目 錄 第 1 章 緒 論 .1 1.1 起重機工作條件 .1 1.2 起重機的主要性能參數(shù) .1 1.2.1 起重機和各機構(gòu)的工作級別 .1 1.2.2 主要性能參數(shù) .2 1.2.3 機構(gòu)工作使用工況 .2 1.3 設(shè)計依據(jù) .2 1.4 計算載荷 .2 1.5 計算工況 .3 1.6 動態(tài)系數(shù) cv 計算 .3 第 2 章 機構(gòu)設(shè)計 .5 2.1 主起升機構(gòu)設(shè)計 .5 2.1.1 工況 1 設(shè)計計算（100t 工況） .5 2.1.2 工況 2 設(shè)計計算（50t 工況） .10 2.1

2、.3 工況 4 計算（檢驗工況） .14 2.1.4 100t 吊鉤組計算 .15 2.1.5 50t 吊鉤組計算 .27 2.2 副起升機構(gòu)設(shè)計 .39 2.3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計 .45 2.3.1 由 swl 引起的載荷 .45 2.3.2 由于臂架引起的載荷 .48 2.3.3 由于油缸引起的載荷 .52 2.3.4 由轉(zhuǎn)臺機房引起的載荷 .54 2.3.5 計算載荷匯總 .56 2.3.6 回轉(zhuǎn)大軸承選型 .57 2.3.7 回轉(zhuǎn)減速機選型 .58 2.4 主變幅機構(gòu)設(shè)計 .68 2.4.1.計算參數(shù) .68 2.4.2 設(shè)計載荷計算 .68 2.4.3 主臂架變幅油缸最大推力計算 .73

3、 2.4.4 變幅油缸缸徑計算、行程確定及選型 .74 2.4.5 主變幅油缸壓桿穩(wěn)定性計算 .75 2.4.6 變幅油缸流量、工作壓力及功率計算 .76 2.4.7 各工況計算結(jié)果統(tǒng)計 .76 2.4.8 主變幅油缸裝配銷軸校核 .77 2.5 副變幅機構(gòu)設(shè)計 .79 2.5.1.計算參數(shù) .79 2.5.2 設(shè)計載荷計算 .79 2.5.3 副變幅油缸最大推力計算 .83 2.5.4 變幅油缸缸徑計算、行程確定及選型 .84 2.5.5 油缸選型 .84 2.5.6 副變幅油缸壓桿穩(wěn)定性計算 .84 2.5.7 變幅油缸流量、工作壓力及功率計算 .85 2.5.8 副變幅油缸裝配銷軸校核

4、.86 第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 .88 3.2 主液壓泵站選型設(shè)計 .88 3.2.1 系統(tǒng)主要執(zhí)行元件最大工作情況匯總 .88 3.2.2 主泵組驅(qū)動電機選型計算 .88 3.2.3 主泵組液壓泵選型計算 .90 3.3 應(yīng)急備用泵組選型設(shè)計 .91 3.3.1 應(yīng)急備用泵驅(qū)動電機選型 .91 3.3.2 應(yīng)急備用泵選型計算 .91 3.4 液壓泵控制形式 .92 3.5 液壓油箱及其附件選型 .92 3.5.1 液壓油箱容積計算 .92 3.5.2 油箱附件 .92 3.5.3 循環(huán)過濾冷卻泵組 .92 3.6 cvg 主控制閥塊 .93 3.6.1 進油模塊 .93 3.6.2 控制模

5、塊 .93 3.6.3 尾部模塊 .94 3.6.4 回轉(zhuǎn)馬達平衡安全閥塊 .94 3.6.5 主變幅油缸平衡安全閥塊 .94 3.6.6 副變幅油缸平衡安全閥塊 .94 3.6.7 主起升馬達平衡安全閥塊 .95 3.6.8 副起升馬達平衡安全閥塊 .95 3.6.9 應(yīng)急釋放回路 .96 第 4 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 .97 4.1 臂架結(jié)構(gòu)設(shè)計 .97 4.1.1 計算標準 .97 4.1.2 計算工況 .97 4.1.3 計算載荷 .98 4.1.4 計算結(jié)果 .101 4.2 主起升機構(gòu)平臺計算 .119 4.2.1 計算標準 .119 4.2.2 計算載荷 .119 4.2.3 計算工況

6、.119 4.2.4 計算模型 .119 4.2.5 材料及許用應(yīng)力 .120 4.2.6 計算結(jié)果 .121 4.2.7 與平臺撐桿連接銷軸校核 .124 4.2.8 銷軸耳板校核 .125 4.3 轉(zhuǎn)臺與機房總成結(jié)構(gòu)計算 .126 4.3.1 計算標準 .126 4.3.2 計算載荷 .126 4.3.3 計算工況 .126 4.3.4 計算模型 .131 4.3.5 材料及許用應(yīng)力 .132 4.3.6 計算結(jié)果 .133 4.4 支承圓筒結(jié)構(gòu)計算 .138 4.4.1 支承圓筒結(jié)構(gòu)有限元計算 .138 4.4.2 支承圓筒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性校核 .144 第 1 章 緒 論 100t 船用起

7、重機是按照100t 船用起重機技術(shù)規(guī)格書的要求，由上海海灣機 電港口工程有限公司和武漢理工大學(xué)共同設(shè)計的一種電動液壓折臂近海甲板起重機。 起重機包括主起升機構(gòu)、副起升機構(gòu)、油缸變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、主臂架、副臂架、 轉(zhuǎn)臺與機房總成、支承圓筒、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全裝置等等，其中起升 機構(gòu)、變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用液壓驅(qū)動。起升機構(gòu)設(shè)有起重量 100t/50t 的主吊鉤 各 1 個和起重量 10t 的副吊鉤 1 個。變幅機構(gòu)采用液壓油缸變幅，起重機通過液壓油 缸的變幅達到各種工況要求的高度和幅度，并且通過油缸的變幅，可以使臂架放倒 至水平狀態(tài)，從而降低整個起重機的重心，方便航行?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)可實現(xiàn)

8、 360全回轉(zhuǎn)， 回轉(zhuǎn)支承采用三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承。整機控制采用 plc 可編程序控制器和智能觸摸 屏，對起重機各機構(gòu)的動作進行邏輯控制，對各安全裝置的信號進行收集并處理， 保證起重機安全可靠地工作。 1.1 起重機工作條件 航 區(qū)：近海開敞水域 主鉤使用工況：風(fēng)力蒲氏 4 級 浪高 0.91.5m 副鉤使用工況：風(fēng)力蒲氏 5 級 浪高 1.53m 船舶最大縱傾 2，最大橫傾斜 5 海 水 溫 度：0+35 大 氣 溫 度：-10+40 1.2 起重機的主要性能參數(shù) 1.2.1 起重機和各機構(gòu)的工作級別 整機工作級別：a4 起升機構(gòu)工作級別：m4 變幅機構(gòu)工作級別：m4 回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作級別：m4

9、1.2.2 主要性能參數(shù) 100t 船用起重機各工況下的工作幅度、起升高度以及各機構(gòu)的工作速度等主要性能 參數(shù)見表 1.2.1。 性能參數(shù)表 表 1.2.1 起重量(t)100502010 工作幅度最大/最小(m)10/515/527/525.37/5 起升高度甲板以上/甲板以(m)16/828/828/829/8 起升速度(m/min)05010010020 變幅時間(s)120機構(gòu)工作速度 回轉(zhuǎn)速度(r/min)0.5 液壓驅(qū)動總功率(kw)2315kw+45kw 船用動力電源415v-50hz-3ph 1.2.3 機構(gòu)工作使用工況 （1）各機構(gòu)可單獨動作，主（或副）起升機構(gòu)可分別與回轉(zhuǎn)機

10、構(gòu)聯(lián)合動作。 （2）主、副變幅機構(gòu)為非工作機構(gòu)，僅允許在較小的幅度變化范圍內(nèi)，主（或副） 變幅機構(gòu)與起升、回轉(zhuǎn)機構(gòu)中的某一個工作機構(gòu)作調(diào)整性的聯(lián)合動作。 （3）起重機臂架垂直于船舷方向作業(yè)起吊 50t 以上貨物時，船體應(yīng)預(yù)先進行水倉壓 載，方可進行起重作業(yè)。 1.3 設(shè)計依據(jù) 100t 船用起重機依據(jù) api spec 2c-2004海上平臺起重機規(guī)范和美國船級社 abs起重機檢驗規(guī)范設(shè)計，同時參考中國船級社 ccs船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備 規(guī)范和中華人民共和國國家標準起重機設(shè)計規(guī)范 （gb3811-83）設(shè)計。 1.4 計算載荷 （1）安全工作負載 swl； （2）起重機部件產(chǎn)生的垂直載荷；

11、（3）供給船運動產(chǎn)生的前傾力； offsb w （4）供給船運動產(chǎn)生的側(cè)傾力； sidesb w （5）靜態(tài)起重機傾斜產(chǎn)生的水平載荷； sideci w （6）起重機運動產(chǎn)生的水平載荷； cmhorizontal w （7）風(fēng)載荷 1.5 計算工況 1.5.1 工況 1：100t 船用起重機在工作幅度 10m 時起吊 100t，臂架垂直于船舷方向，船舶 前傾 2，橫傾 5。 1.5.2 工況 2：100t 船用起重機在工作幅度 15m 時起吊 50t，臂架垂直于船舷方向，船舶前 傾 2，橫傾 5。 1.5.3 工況 3：100t 船用起重機在工作幅度 27m 時起吊 20t，臂架垂直于船舷方向

12、，船舶前 傾 2，橫傾 5。 1.5.4 工況 4：100t 船用起重機在工作幅度 25.37m 時起吊 10t，臂架垂直于船舷方向，船 舶前傾 2，橫傾 5。 1.5.5 工況 5（檢驗工況）：起重機在 10m 時起吊 200t，同時承受水平載荷 8t，無風(fēng)無浪。 1.6 動態(tài)系數(shù) cv 計算 起重機整體的剛度等于起重機自身的剛度和鋼絲繩剛度的合成，兩個彈性元件k 1 k 2 k 組合模型可以簡化成下圖： 圖 1.6.1 起重機簡化模型 總體剛度合成公式，即。 12 111 kkk 12 12 kk k kk 1.6.1 主鉤使用工況：風(fēng)力蒲氏 4 級，浪高 0.91.5m 由 ansys

13、查出，臂架頂部變形量，鋼絲繩變形量。 1 272.031mmx 2 93.702mmx 4 0 1 1 100510n 3859.854 272.031mm qq k x 4 0 2 2 100510n 11205.737 93.702mm qq k x 所以， 12 12 3859.854 11205.737nlb 2870.947192919.078 3859.854 11205.737mmft kk k kk 3 1 192919.078 14.1 32.2 105 102.2046 1.66 r k cvv g swl 1.6.2 副鉤使用工況：風(fēng)力蒲氏 5 級，浪高 1.53m 由

14、ansys 查出，臂架頂部變形量，鋼絲繩變形量。 1 103.53mmx 2 36.709mmx 4 0 1 1 100.510n 1014.199 103.53mm qq k x 4 0 2 2 100.510n 2860.334 36.709mm qq k x 所以， 12 12 1014.199 2860.334nlb 748.72251338.65 1014.1992860.334mmft kk k kk 3 1 51338.65 1 8.8 32.2 10.5 102.2046 3.31 r k cvv g swl 第 2 章 機構(gòu)設(shè)計 2.1 主起升機構(gòu)設(shè)計 主起升機構(gòu)有四種作業(yè)工

15、況： 計算工況 表 2.1.1 起升高度（m） 計算工況 額定負載 （t）甲板以上甲板以下 起升速度 （m/min ） 馬達工作情況 工況 1（100t/10m）10016805雙馬達工作 工況 2（50t/15m）50288010單馬達工作 工況 3（20t/27m）20288010單馬達工作 工況 5檢驗工況208雙馬達工作 根據(jù)各種工況計算對比，在主起升機構(gòu)中，選擇工況一和工況二作為設(shè)計工況。 2.1.1 工況 1 設(shè)計計算（100t 工況） 起重機工作條件：安全工作負載 swl=100+5=105t(100t 吊鉤組自重按照 5t 計算)； 風(fēng)力蒲氏 4 級； 浪高；0.9 1.5m=

16、2.954.92ft sig h 動態(tài)系數(shù) cv=1.66； 船舶最大縱傾 2，最大橫傾斜 5。 供給船運動產(chǎn)生前傾和側(cè)傾 當(dāng)起重機臂架垂直于船舷方向，船舶橫傾 5，縱傾 2。 （1）供給船運動產(chǎn)生的前傾力： offsb w offsb 6 4 5 lb =swltan =swltan5 1.05 101.66 0.0875 3.41 10 1.52 10 n wcv cv （前傾角） （2）供給船運動產(chǎn)生的側(cè)傾力： sidesb w o 6 4 4 sbside 1.367 10 lb =swltan =swltan2 1.05 101.66 0.03492 6.08 10

17、n cv w cv （側(cè)傾角） 靜態(tài)起重機傾斜產(chǎn)生的水平載荷 sideci w 6 3 4 sideci 10 lb swltan swltan1 1.05 101.66 0.01745 6.84 3.04 10 n cv w cv （靜態(tài)側(cè)傾角度） 式中，起重機靜態(tài)側(cè)傾角度查 api spec 2c-2004 表 4，取 1。 起重機運動產(chǎn)生的水平載荷 horizontalcm w horrizontalcm 6 4 4 n swl 1.05 101.660.0577 2.28 10 lb 1.005 10 =cvaw 水平 式中，水平加速度，查 api sp

18、ec 2c-2004 表 4，=0.0577。a水平 1.1 0.01 sig ah 水平 （1）水平載荷作用在臂架頂部的前傾水平載荷 horizontalcm w offcm w 當(dāng)在前傾為，側(cè)傾為時為最不利工況。00900 offcmhorizontalcm 4 5 cos0 2.28 10 lb 1.005 10 n o ww （2）水平載荷作用在臂架頂部的側(cè)傾水平載荷 horizontalcm w sidecm w sidecmhorizontalcm0sin 0 o ww 水平載荷組合 由于起重機運動于供給船運動產(chǎn)生的水平載荷的組合如下： （1）前傾載荷組合 22 o

19、ffdynoffsboffcm 5252 4 5 lb n |1.52 10 |1.005 10 | 4.09 10 1.82 10 |www （2）側(cè)傾載荷組合 22 sidedynsidesbsidecm 422 4 4 lb n 6.08 10 1.36710 6.08 10 0 | | www 風(fēng)載荷 （1）風(fēng)壓： 22 0.002561.646lb/ftpcvv 式中，v風(fēng)速，取 19.68mph。 （2）載重的風(fēng)載荷 重物投影面積 2 22 3 1(1.33/200) ft135ftaswl 重物風(fēng)載荷 11=1.646 135246.9lb1098nfap 2.1

20、.1.6 總水平載荷的組合 總前傾載荷： offall w 53 offalloffdynoffwind 45 n 1.82 101.098 10 4.11 10 lb1.83 10 www 總側(cè)傾載荷： sideall w 44 sideallsidedynoffwind 44 sideci lb2.05 10n 6.08 103.04 100 9.12 10 wwww 總起吊載荷 all q 222524242 alloffallsideall 5 6 ()(3.84 10 )(4.11 10 )(2.05 10 ) 3.87 10 lb 1.72 10 n v qswl

21、cww 鋼絲繩選型計算 （1）起吊額定載荷 100t 時鋼絲繩靜拉力 j s 6 5 1.05 10 2.92 10 n 22 2 0.9 j swl s me 其中 4 7 11.021 0.9 11.024 1.02 1 n s k e k n k 式中， 安全工作負載，；swl 6 1.05 10 n 滑輪倍率，2；m 穿繩系效率； e 支承載荷的鋼絲繩繩數(shù)，??； n4n 軸承常數(shù)，??； k1.02k 在行走滑輪組和頂部滑輪組或吊臂頂端滑輪組的滑輪總數(shù)，??； s7s （2）鋼絲繩的選型 鋼絲繩型號：df-g iwrc 6*ws(36) shinkosstandard 45

22、mm galvanized 300m right hand regular lay 2160(日本神鋼鋼線工業(yè)株式會社)； 最小破斷拉力： 1895kn； 鋼絲繩直徑： 45mm； 安全系數(shù)： 。6.5n （3）鋼絲繩單繩工作拉力s工 6 5 1.72 10 4.78 10 n 22 2 0.9 q s me al l 工 式中，總起吊載荷，； all q 6 1.72 10 n 滑輪倍率，2；m 穿繩系效率，0.9； e 滑輪選型計算 滑輪直徑： mm20 45900ded 繩 取滑輪直徑：1000mm d 0 卷揚機構(gòu)計算 卷筒形式 雙聯(lián)單層卷筒 卷筒槽底直徑

23、 d=1200mm 每聯(lián)繞繩圈數(shù) n=； 0 36 2 18.419 1.245 h m d 式中，h最大起升高度，取 h=36m； d0卷筒計算直徑，d0=d+d繩=1.2+0.045=1.245。 （ 注：此處h取50t工況時的起升高度36m；鋼絲繩使用時間長了會伸長，因此卷 筒上多加兩圈繩槽，取，另外需設(shè)5圈安全圈）21n 最大單繩拉力 478kn 作用在卷筒上的扭矩 0 max 1.245 22 478595kn m 22 d ts 工 選用卓輪卷筒組 zhp4.34eg 卷筒長度 2780mm 容繩量 203.4m （ 注：卓輪卷筒組zhp4.34eg包括內(nèi)藏式行星減速機兩臺（i=4

24、32.75） 、駐車制動 器2套、雙聯(lián)雙出繩卷筒、卷揚機機座、壓繩器、安全制動器（棘輪棘爪機構(gòu)） 、 電力推桿、鋼絲繩壓板與緊固件、位置傳感器等。） 1 液壓馬達選型計算 液壓馬達型號：f11-250-qf-sh-k-000 派克漢尼汾流體傳動產(chǎn)品（上海）有限公司元 件 數(shù)量：2 臺 排量： 最大轉(zhuǎn)速： 242ml/rq 2400 /minr 最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速：50r/min 最高工作壓力：350bar 初定系統(tǒng)工作壓力：250barp 減速器減速比：432.75i 計算滿載起升時液壓馬達的輸出扭矩 m t 6 1.72 10(1.20.045) 1455.4n m 22 2 432

25、.75 0.85 all m qdd t mi （） 此時需要液壓馬達工作壓差p 壓力滿足要求。 , 221455.4 20mpa25mpa 242 2 0.95 m m m t p q 當(dāng)起升速度為 5m/min，卷筒的轉(zhuǎn)速 t n 2 5 2.56r/min ()(1.20.045) t mv n dd 此時液壓馬達轉(zhuǎn)速 m n 最高轉(zhuǎn)速滿足要求。2.56 432.751106.41r/min50r/min mt nni 液壓馬達輸入油量 m q 484 1107.84 563.7l/min 10001000 0.95 m m r qn q 液壓馬達輸出功率 w p kw 6 1.72 1

26、05 168.63 100060 1000 0.85 w qv p 計 2.1.2 工況 2 設(shè)計計算（50t 工況） 起重機工作條件：安全工作負載 swl=100+5=105t(100t 吊鉤組自重按照 5t 計算)； 風(fēng)力蒲氏 4 級； 浪高；0.9 1.5m=2.954.92ft sig h 動態(tài)系數(shù) cv=1.66； 船舶最大縱傾 2，最大橫傾斜 5。 供給船運動產(chǎn)生前傾和側(cè)傾 當(dāng)起重機臂架垂直于船舷方向，船舶橫傾 5，縱傾 2。 （1）供給船運動產(chǎn)生的前傾力： offsb w offsb 5 4 4 lb tan5 5.4 101.66 0.0875 1.61 10

27、7.82 10 n wswl cv （2）供給船運動產(chǎn)生的側(cè)傾力： sidesb w 5 3 4 sbside 10 lb tan2 5.4 101.66 0.03492 7.03 3.13 10 n o swl cv w 靜態(tài)起重機傾斜產(chǎn)生的水平載荷 sideci w 5 3 4 sideci 10 lb tan1 5.4 101.66 0.01745 3.52 1.56 10 n swl cv w 式中，起重機靜態(tài)側(cè)傾角度查 api spec 2c-2004 表 4，取 1。 起重機運動產(chǎn)生的水平載荷 horizontalcm w horrizontalcm

28、 5 4 4 n 1.17 10 lb 5.17 10 =5.4 101.66 0.0577 wswl cva 水平 式中，水平加速度，查 api spec 2c-2004 表 4，=0.0577。a水平 1.1 0.01 sig ah 水平 （1）水平載荷作用在臂架頂部的前傾水平載荷 horizontalcm w offcm w 當(dāng)在前傾為，側(cè)傾為時為最不利工況。00900 offcmhorizontalcm 4 4 cos0 10 lb 10 1.17 5.17n o ww （2）水平載荷作用在臂架頂部的側(cè)傾水平載荷 horizontalcm w sidecm w sidecmhorizo

29、ntalcm0sin 0 o ww 水平載荷組合 由于起重機運動于供給船運動產(chǎn)生的水平載荷的組合如下： （1）前傾載荷組合 22 offdynoffsboffcm 4242 4 4 lb n | 7.82 10 | 5.1710 | 2.11 10 9.3710 |www （2）側(cè)傾載荷組合 22 sidedynsidesbsidecm 422 3 4 lb n 7.03 10 3.13 10 | = (3.13 10 )0 www 風(fēng)載荷 （1）風(fēng)壓： 22 0.002561.646lb/ftpcvv 式中，v風(fēng)速，取 19.68mph。 （2）載重的風(fēng)載荷

30、重物投影面積 2 22 3 1(1.33/200) ft85.6ftaswl 重物風(fēng)載荷 11=1.64685.6140.86lb626.6nfap 總水平載荷的組合 總前傾載荷： offall w 4 offalloffdynoffwind 44 n 9.37 10 2.12 10 lb9.43 10 626.2www 總側(cè)傾載荷： sideall w 44 sideallsidedynoffwind 44 sideci lb1.05 10n 3.13 101.56 100 4.69 10 wwww 總起吊載荷 all q 222524242 alloffal

31、lsideall 5 5 ()(1.98 10 )(2.12 10 )(1.05 10 ) 2 10 lb 8.87 10 n v qswl cww 鋼絲繩選型計算 鋼絲繩選型同工況 1。 （1）鋼絲繩單繩工作拉力s工 5 5 8.87 10 2.46 10 n 22 2 0.9 q s me al l 工 式中， 總起吊載荷，； all q 5 8.87 10 n 滑輪倍率，2；m 穿繩系效率，0.9。 e 滑輪選型計算 滑輪選型同工況 1。 0 卷揚機構(gòu) 最大單繩拉力 246kn 作用在卷筒上的扭矩 0 max 1.245 22 246306k

32、n m 22 d ts 工 1 液壓馬達選型計算 液壓馬達型號：f11-250-qf-sh-k-000 派克漢尼汾流體傳動產(chǎn)品（上海）有限公司元 件 數(shù)量：1 臺（2 臺馬達中僅 1 臺工作） 排量： 242ml/rq 最大轉(zhuǎn)速： 最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速：50r/min 最高工作壓力：2400 /minr 350bar 初定系統(tǒng)工作壓力： 減速器減速比： 滑輪倍率250barp 432.75i 2m 計算滿載起升時液壓馬達的輸出扭矩 m t 5 8.87 10(1.20.045) 750.5n m 22 2 432.75 0.85 m qdd t mi 計 （） 此時需要液壓馬達工作壓差p

33、 壓力滿足要求。 , 22750.5 20.5mpa25mpa 242 0.95 m m m t p q 當(dāng)起升速度為 10m/min，卷筒的轉(zhuǎn)速 t n 2 10 5.11r/min ()(1.20.045) t mv n dd 此時液壓馬達轉(zhuǎn)速 m n 最高轉(zhuǎn)速滿足要求。5.11 432.752211.35r/min50r/min mt nni 液壓馬達輸入油量 m q 242 2211.35 563.7l/min 10001000 0.95 m m r qn q 液壓馬達輸出功率 w p kw 5 8.87 1010 173.9 100060 1000 0.85 w qv p 計 2.1

34、.3 工況 4 計算（檢驗工況） 計算參數(shù) 起重量： q=208 t 吊鉤組自重： 0 5qt 馬達扭矩校核 （1） 起吊 200 t 時鋼絲繩靜拉力 0 208050 591.67kn 22 2 0.9 j qq s me 其中 4 7 11.021 0.9 11.024 1.02 1 n s k e k n k 式中 穿繩系效率；e 支承載荷的鋼絲繩繩數(shù)，?。籲4n 軸承常數(shù)，?。籯1.02k 在行走滑輪組和頂部滑輪組或吊臂頂端滑輪組的滑輪總數(shù)，取；s7s 此時鋼絲繩安全系數(shù) 。2.7n （2）卷筒扭矩 0 2591.67 1.245736.63kn m 2

35、 mj d ts （3） 所需馬達驅(qū)動扭矩 736360 2002.58n m 432.75 0.85 m t t i 馬達排量為 484ml/r，此時馬達工作壓力為 , 222002.58 27.37mpa 484 0.95 m mm m t p q 2.1.4 100t 吊鉤組計算 吊鉤選型設(shè)計 （1） 吊鉤技術(shù)參數(shù) 起重量：q=100t 強度等級：t 機構(gòu)工作級別：m4 吊鉤材料：dg34crmo 吊鉤材料的屈服強度：490mpa s 載荷系數(shù)：， 1 2k 2 5k (2)吊鉤主要尺寸 d=280mm d=236mm 圖 吊鉤主要尺寸圖 (3)鉤身強度校

36、核 a. 垂直截面 b-b 應(yīng)力計算 圖 b-b 截面圖 mm300h 1 240mmb 2 112.7mmb mm 12 1 12 22402 112.7 300 =132.32 3240 112.73 bbh e bb mm 01 280 132.32272.32 22 d re b-b 截面面積：53775.78 b f 2 mm 由起重機設(shè)計手冊表 3-4-6 得： 曲梁截面形狀系數(shù)： b k0.108 屈服應(yīng)力：490mpa s 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)： 1 2.5n 許用應(yīng)力：mpa 1 490 196 2.5 s n b-b 截面內(nèi)側(cè)最大拉應(yīng)力： 4

37、 11 01 2 100 10132.32 162.7mpa 2()2 53775.78 0.108272.32 132.32 bb k qe fkre 內(nèi)側(cè) 內(nèi)側(cè) 滿足要求。 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 2 5k 安全系數(shù)： 2 1.05n 許用應(yīng)力：mpa 2 490 466.7 1.05 s n b-b 截面內(nèi)側(cè)最大拉應(yīng)力： 4 21 01 5 100 10132.32 407mpa 2()2 53775.78 0.108272.32 132.32 bb k qe fkre 內(nèi)側(cè) 內(nèi)側(cè) 滿足要求。 b. 斜截面 c-c 應(yīng)力計算 圖 c-c 截面圖 mm370h 1 240mmb

38、2 127mmb mm 12 1 12 22402 127 370 =166 3240 1273 bbh e bb mm 01 280 166306 22 d re 30 c-c 截面面積： 67861 c f 2 mm 由起重機設(shè)計手冊表 3-4-6 得： 曲梁截面形狀系數(shù)：0.145 c k 屈服應(yīng)力：490mpa s 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)： 1 2.5n 許用應(yīng)力：mpa 1 490 196 2.5 s n c-c 截面內(nèi)側(cè)最大拉應(yīng)力： 11 cc01 k qe sin(45) 2fk ()re 內(nèi)側(cè) 4 2 100 10166 sin(4530 ) 2 67861 0.

39、145 (306-166 164mpa ） 滿足要求。 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 2 5k 安全系數(shù)： 2 1.05n 許用應(yīng)力：mpa 2 490 466.7 1.05 s n c-c 截面內(nèi)側(cè)最大拉應(yīng)力： 21 cc01 k qe sin(45) 2fk ()re 內(nèi)側(cè) 4 2 100 10166 sin(4530 ) 2 67861 0.145 (306-166 410mpa ） 內(nèi)側(cè) 滿足要求。 (4)頭部直柄強度校核 直頸鉤勁最小截面尺寸：mm 4 182d 螺紋選用220 32ty 螺紋小徑：mm184.8d 內(nèi) 屈服應(yīng)力：490mpa s 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)： 1 3n

40、 許用應(yīng)力：mpa 1 490 163.3 3 s n 直頸鉤勁最小截面拉應(yīng)力： mpa 4 1 22 4 44 2 100 10 =77 182 t k q d ，滿足要求。 t 螺紋的剪應(yīng)力 按第一圈螺紋承受有效載荷的一半、剪切面的高度為螺距的一半 的假定計算： 許用剪應(yīng)力：mpa 0.70.7 163.3114.31 螺紋的剪應(yīng)力：mpa 4 1 2 100 10 =107.7 184.8 32 k q d p 內(nèi) ，滿足要求。 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 2 5k 安全系數(shù)： 2 1.05n 許用應(yīng)力：mpa 2 490 466.7 1.05 s n 直頸鉤勁最小截面拉應(yīng)力： mpa 4 2 2

41、2 4 44 5 100 10 =192 182 t k q d ，滿足要求。 t 螺紋的剪應(yīng)力 按第一圈螺紋承受有效載荷的一半、剪切面的高度為螺距的一半 的假定計算： 許用剪應(yīng)力：mpa 0.70.7 466.7327 mpa 4 2 5 100 10 =269 184.8 32 k q d p 內(nèi) ，滿足要求。 吊鉤橫梁的計算 圖 吊鉤橫梁 mm230d mm680l mm300h mm550b mm70 mm 1 240d 吊鉤橫梁材料：45 屈服應(yīng)力：345mpa s 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)： 1 3n 許用應(yīng)力：mpa 1 345 115

42、 3 s n 中間截面 a-a 的最大彎曲應(yīng)力： mpa 4 1 22 1.51.5 2 100 10680 =70.8 ()550230300 k qlm wbd h ，滿足要求。 軸孔的許用擠壓應(yīng)力： 345 86.25mpa 44 s bs 軸孔的平均擠壓應(yīng)力： mpa 4 1 1 2 100 10 59.5 22 240 70 bs k q d ，滿足要求。 bsbs 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 2 5k 安全系數(shù)： 2 1.05n 許用應(yīng)力：mpa 2 345 328.6 1.05 s n 中間截面 a-a 的最大彎曲應(yīng)力： mpa 4 2 22 1.51.5 5 100 10680 =177

43、 ()550230300 k qlm wbd h ，滿足要求。 軸孔的許用擠壓應(yīng)力： 345 328.6mpa 1.051.05 s bs 軸孔的平均擠壓應(yīng)力： mpa 4 2 1 5 100 10 149 22 240 70 bs k q d ，滿足要求。 bsbs 滑輪軸計算 圖 滑輪軸計算簡圖 圖 滑輪軸計算彎矩圖 滑輪軸材料：40cr 屈服應(yīng)力：490mpa s 240mmd 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)： 1 3n 許用應(yīng)力：mpa 1 490 163 3 s n 滑輪軸受最大的彎矩： max1 1 k q (66

44、0330) 4 m 4 8 1 =2 100 10(660-330) 4 =1.65 10 n mm 滑輪軸抗彎模量： 33 63 240 =1.36 10 mm 3232 d w 8 6 1.65 10 119.6mpa 1.36 10 m w ，滿足要求。 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 2 5k 安全系數(shù)： 2 1.05n 許用應(yīng)力：mpa 2 490 467 1.05 s n 滑輪軸受最大的彎矩： max2 1 k q (660330) 4 m 4 8 1 =5 100 10(660-330) 4 =4.13 10 n mm 滑輪軸抗彎模量： 33 63 240 =1.36 10 mm 3232 d

45、 w 8 6 4.13 10 307mpa 1.36 10 m w ，滿足要求。 拉板的計算 圖 拉板 拉板材料：q345c 屈服應(yīng)力：345mpa s 650mmb 0 320mmh 240mmd 50mm 10mm 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)： 1 3n 許用應(yīng)力：mpa 1 345 115 3 s n 軸孔的許用擠壓應(yīng)力： 345 86.25mpa 44 s bs 240 0.37 650 d b 由起重機設(shè)計手冊圖 3-4-18 得： 應(yīng)力集中系數(shù)：2.26 j a b-b 截面的最大應(yīng)力： 4 1 / 2 100 102.26 78.7mpa

46、 2()(2)2650240502 10 j t k qa bd ，滿足要求。 a-a 截面的最大拉應(yīng)力： 22 10 22 0 (0.25) 2 (2)(0.25) k q hd dhd 422 22 2 100 103200.25 240 2 240502 103200.25 240 79mpa ，滿足要求。 軸孔處的平均擠壓應(yīng)力： 4 1 2 100 10 59.5mpa 2 ()2 240502 10 bs k q d ，滿足要求。 bsbs 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 2 5k 安全系數(shù)： 2 1.05n 許用應(yīng)力：mpa 2 345 328.6 1.05 s n 軸孔的許用擠壓應(yīng)力： 2 3

47、45 328.6mpa 1.05 s bs n 240 0.37 650 d b 由起重機設(shè)計手冊圖 3-4-18 得： 應(yīng)力集中系數(shù)：2.26 j a b-b 截面的最大拉應(yīng)力： 4 2 / 5 100 102.26 197mpa 2()(2)2650240502 10 j t k qa bd ，滿足要求。 a-a 截面的最大拉應(yīng)力： 22 20 22 0 (0.25) 2 (2)(0.25) k q hd dhd 422 22 5 100 103200.25 240 2 240502 103200.25 240 198mpa ，滿足要求。 軸孔處的平均擠壓應(yīng)力： 4 2 5 100 10

48、149mpa 2 (2)2 240502 10 bs k q d ，滿足要求。 bsbs 滑輪組軸承選型 (1) 按額定動載荷選擇軸承 根據(jù)機械設(shè)計手冊第 2 卷，當(dāng)軸承可靠性為 90%、軸承材料為常規(guī)材料并在常規(guī) 條件運轉(zhuǎn)時，取 500h 作為額定壽命的基準，同時考慮溫度、振動、沖擊等變化，則軸承 基本額定動載荷為： r tn dmh cp ff fff c 式中：基本額定動載荷值，n；c 當(dāng)量動載荷，按機械設(shè)計手冊第 2 卷式（7-2-2）計算，n；p 壽命因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-8 選取； h f 速度因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-9 選??；

49、 n f 力矩載荷因數(shù)，取 1.5； m f 沖擊載荷因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-10 選取； d f 溫度因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-11 選?。?t f 軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動載荷，n。 r c 取，。由于軸承選定為圓柱滾子軸承，所以1 h f5 . 1 m f66 . 1 d f5 . 1 n f1 t f n，代入上式得250000 r pf n=415kn 1 1.5 1.66 250000415000 1.5 1 hmd nt f f f cp f f (2) 按額定靜載荷選擇軸承 根據(jù)機械設(shè)計手冊第 2 卷，額定靜載荷計算見下式 r cp

50、sc 0000 式中：基本額定靜載荷計算值，n； 0 c 當(dāng)量靜載荷，n； 0 p 安全因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-15 選取； 0 s 軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定靜載荷，n； r c0 取n，=1.5，代入上式得 0 250000 r pf 0 s n=375kn 000 1.5 250000375000cs p (3) 軸承選型結(jié)果 根據(jù)以上動載荷和靜載荷的計算，吊鉤滑輪軸承選擇圓柱滾子軸承，型號： nj1048，24036056，=470 kn，=745 kn，符合要求。 r c r c0 吊鉤橫梁軸承選型 (1) 按額定動載荷選擇軸承 根據(jù)機械設(shè)計

51、手冊第 2 卷，當(dāng)軸承可靠性為 90%、軸承材料為常規(guī)材料并在常規(guī) 條件運轉(zhuǎn)時，取 500h 作為額定壽命的基準，同時考慮溫度、振動、沖擊等變化，則軸承 基本額定動載荷為： r tn dmh cp ff fff c 式中：基本額定動載荷值，n；c 當(dāng)量動載荷，按機械設(shè)計手冊第 2 卷式（7-2-2）計算，n；p 壽命因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-8 選??； h f 速度因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-9 選取； n f 力矩載荷因數(shù)，取 1.5； m f 沖擊載荷因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-10 選?。?d f 溫度因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-

52、11 選??； t f 軸承尺寸及性能表中所列軸向基本額定動載荷，n。 r c 取，。由于軸承選定為圓柱滾子軸承，所以1 h f5 . 1 m f66 . 1 d f5 . 1 n f1 t f n，代入上式得1000000pf n=1660kn 1 1.5 1.66 10000001660000 1.5 1 hmd nt f f f cp f f (2) 按額定靜載荷選擇軸承 根據(jù)機械設(shè)計手冊第 2 卷，額定靜載荷計算見下式 r cpsc 0000 式中：基本額定靜載荷計算值，n； 0 c 當(dāng)量靜載荷，n； 0 p 安全因數(shù)，按機械設(shè)計手冊第 2 卷表 7-2-15 選??； 0 s 軸承尺寸及

53、性能表中所列軸向基本額定靜載荷，n； r c0 取n，=1.5，代入上式得1000000pf 0 s n=1500kn 000 1.5 10000001500000cs p (3) 軸承選型結(jié)果 根據(jù)以上動載荷和靜載荷的計算，吊鉤橫梁軸承選擇推力調(diào)心滾子軸承，型號： 29448，240440122，=2725 kn，=9771kn，符合要求。c 0 c 2.1.5 50t 吊鉤組計算 吊鉤選型設(shè)計 (1) 吊鉤技術(shù)參數(shù) 起重量：q=50t 強度等級：t 機構(gòu)工作級別：m4 吊鉤材料：dg34crmo 吊鉤材料的屈服強度：490mpa s 載荷系數(shù)：， 1 2k 2 5k (2)

54、 吊鉤主要尺寸 d=250m 圖 吊鉤主要尺寸圖 (3) 鉤身強度校核 a. 鉤身主彎曲截面 a-a 最危險 圖 a-a 截面圖 mm280h 1 224mmb 2 97mmb mm 12 1 12 22242 97 280 =121.5 3224973 bbh e bb 21 280 121.5158.5mmehe mm 01 250 121.5246.5 22 d re a-a 截面面積： 46734 a f 2 mm 由起重機設(shè)計手冊表 3-4-6 得： 曲梁截面形狀系數(shù)： a k0.113 屈服應(yīng)力：490mpa s 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)

55、： 1 3n 許用應(yīng)力：mpa 1 490 196 3 s n a-a 截面內(nèi)側(cè)最大拉應(yīng)力： 4 11 01 2 50 10121.5 184mpa () 46734 0.113246.5 121.5 aa k qe fkre 內(nèi)側(cè) ，滿足要求。 內(nèi)側(cè) a-a 截面外側(cè)最大拉應(yīng)力： 4 12 02 2 50 10158.5 74mpa () 46734 0.113246.5 158.5 aa k qe fkre 外側(cè) ，滿足要求。 外側(cè) 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 2 5k 安全系數(shù)： 2 1.05n 許用應(yīng)力：mpa 2 490 466.7 1.05 s n a-a 截面內(nèi)側(cè)最大拉應(yīng)力： 4 21 0

56、1 5 50 10121.5 461mpa () 46734 0.113246.5 121.5 aa k qe fkre 內(nèi)側(cè) ，滿足要求。 內(nèi)側(cè) a-a 截面外側(cè)最大拉應(yīng)力： 4 22 02 5 50 10158.5 185mpa () 46734 0.113246.5 158.5 aa k qe fkre 外側(cè) ，滿足要求。 外側(cè) （4）頭部直柄強度校核 直頸鉤勁最小截面尺寸：mm 4 156d 螺紋選用180 20ty 螺紋小徑：mm158d 內(nèi) 屈服應(yīng)力：490mpa s 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)： 1 3n 許用應(yīng)力：mpa 1 490 163.3 3 s n 直頸鉤勁最

57、小截面拉應(yīng)力： mpa 4 1 22 4 44 2 50 10 =52 156 t k q d ，滿足要求。 t 螺紋的剪應(yīng)力 按第一圈螺紋承受有效載荷的一半、剪切面的高度為螺距的一半 的假定計算： 許用剪應(yīng)力：mpa 0.80.8 163.3130.64 螺紋的剪應(yīng)力：mpa 4 1 2 50 10 =101 158 20 k q d p 內(nèi) ，滿足要求。 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 2 5k 安全系數(shù)： 2 1.05n 許用應(yīng)力：mpa 2 490 466.7 1.05 s n 直頸鉤勁最小截面拉應(yīng)力： mpa 4 2 22 4 44 5 50 10 =131 156 t k q d ，滿足要求。

58、t 螺紋的剪應(yīng)力 按第一圈螺紋承受有效載荷的一半、剪切面的高度為螺距的一半 的假定計算： 許用剪應(yīng)力：mpa 0.80.8 466.7373.4 mpa 4 2 5 50 10 =252 158 20 k q d p 內(nèi) ，滿足要求。 吊鉤橫梁的計算 圖 吊鉤橫梁 mm190d mm660l mm280h mm410b mm70 mm 1 240d 吊鉤橫梁材料：45 屈服應(yīng)力：345mpa s 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)： 1 3n 許用應(yīng)力：mpa 1 345 115 3 s n 中間截面 a-a 的最大彎曲應(yīng)力： mpa 4 1 22 1.51.

59、5 2 50 10660 =57 ()410 190280 k qlm wbd h ，滿足要求。 軸孔的許用擠壓應(yīng)力： 345 86.25mpa 44 s bs 軸孔的平均擠壓應(yīng)力： mpa 4 1 1 2 50 10 30 22 240 70 bs k q d ，滿足要求。 bsbs 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 2 5k 安全系數(shù)： 2 1.05n 許用應(yīng)力：mpa 2 345 328.6 1.05 s n 中間截面 a-a 的最大彎曲應(yīng)力： mpa 4 2 22 1.51.5 5 50 10660 =143 ()410 190280 k qlm wbd h ，滿足要求。 軸孔的許用擠壓應(yīng)力： 345

60、 328.6mpa 1.051.05 s bs 軸孔的平均擠壓應(yīng)力： mpa 4 2 1 5 50 10 74 22 240 70 bs k q d ，滿足要求。 bsbs 滑輪軸計算 圖 滑輪軸計算簡圖 圖 滑輪軸計算彎矩圖 滑輪軸材料：40cr 屈服應(yīng)力：490mpa s 240mmd 當(dāng)取載荷系數(shù)時： 1 2k 安全系數(shù)： 1 3n 許用應(yīng)力：mpa 1 490 163 3 s n 滑輪軸受最大的彎矩： max1 1 k q (660330) 4 m 4 8 1 =2 100 10(660-330) 4 =1.65 10 n