起重机设计计算手册经典版

前言......................................................2一、起重机 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 计算基本知识...............................31.天起现有设计计算相关参考文献.......................................32.设计计算方法.........................................................33.计算准则..............................................................34．起重机设计计算基础知识..............................................3二、起重机钢结构设计计算..................................4（一）设计计算内容.......................................................41.强度计算与验算.......................................................42.刚度计算..............................................................43.稳定性计算...........................................................4（二）钢结构设计计算基本内容............................................51.受力分析..............................................................52.构件断面的几何特性确定与计算.......................................53.材料与许用应力的确定................................................5（三）如何进行受力分析..................................................51.主要载荷..............................................................52.载荷分类..............................................................53.计算载荷..............................................................64.载荷系数..............................................................65.载荷组合..............................................................7（四）构件断面几何特性..................................................81.截面几何特性参数.....................................................82.基本截面几何特性计算举例............................................8（五）材料与许用应力....................................................101.材料................................................................102.安全系数和许用应力.................................................10（六）通用桥式起重机箱形主梁强度计算(双梁小车型)....................111.受力分析.............................................................112.主梁断面几何特性计算...............................................113.许用应力.............................................................114.受力简图.............................................................115.主梁跨中集中载荷(轮压1P和2P)产生最大垂直弯矩Mp.................126.跨中均布载荷(自重GP)产生最大垂直弯矩Mq..........................127.主梁跨中垂直最大弯矩...............................................128.主梁跨中水平惯性载荷产生弯矩......................................129.主梁跨中截面弯曲强度计算：........................................1310.主梁跨端剪切强度计算..............................................13（七)通用桥式起重机箱形主梁刚度计算...................................131.垂直静刚度..........................................................132.水平静刚度..........................................................14（八）通用桥式起重机箱形主梁稳定性计算...............................141.腹板的局部稳定性计算...............................................142.受压翼缘板局部稳定性计算...........................................20（九）通用桥式起重机端梁的设计计算....................................211.Ⅰ-Ⅰ截面弯曲应力与剪应力.........................................212.Ⅱ-Ⅱ截面弯曲应力与剪应力..........................................22（十）电动单梁起重机主梁强度计算.......................................221.主梁跨中整体强度计算...............................................222.工字钢下翼缘局部弯曲应力计算......................................233.工字钢下翼缘合成弯曲应力计算......................................234..H钢和箱形梁翼缘局部弯曲应力计算.................................24（十一）电动单梁起重机主梁刚度计算.....................................251.垂直静刚度计算......................................................252.水平静刚度..........................................................253．稳定性计算..........................................................25三起升机构设计计算.....................................25(一)取物缠绕装置设计计算与选择........................................251.吊钩的选择...........................................................252．钢丝绳的选择与计算.................................................263．滑轮与卷筒直径的计算与选择........................................274．卷筒基本尺寸，转速和强度计算......................................28(二)驱动装置—电动机选择与验算.........................................291.稳态起升功率........................................................292.初选电动机..........................................................293.电动机过载校验......................................................304.电动机发热校验......................................................30(三)传动装置—减速器选择与验算.........................................301.减速比计算..........................................................302.初选减速器..........................................................313.减速器校验..........................................................31（四）制动装置—制动器选择与计算.......................................31（五）联轴器的选择与计算................................................32四、起重机运行机构设计计算...............................321.起重机运行阻力计算...................................................322.稳态运行功率........................................................333.初选电动机..........................................................334.电动机过载校验......................................................345.电动机发热校验......................................................346.起动时间.............................................................357.起动平均加速度......................................................358.减速器的选择与验算.................................................369.制动器选择与验算....................................................3610.打滑验算............................................................37天津起重设备有限公司起重机设计计算培训讲义第2页共37页一、起重机设计计算基本知识1.天起现有设计计算相关参考文献（1）19833811/-TGB《起重机设计规范》（2）起重机设计手册张质文等主编（3）电动葫芦计算方法与实例陈登云编（4）DL型电动单梁起重机设计计算宫本智编（5）葫芦式起重机宫本智著（6）电动悬挂起重机运行轨道计算与选择宫本智编（7）吊钩桥式起重机计算 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 34m)~16S80/20t(G==，马金桥等编2.设计计算方法本讲义所介绍的起重机设计计算知识均属于“许用应力设计法”。目前中国的起重机设计方法还有“极限状态设计法”和“有限元设计法”及“CAD计算机辅助设计法”等。国外对电动葫芦多采用“模块化设计法”。3.计算准则起重机设计规范中规定了钢结构、机构和电气控制等一系列的设计准则。如规范中对钢结构中的主要受力构件必须计算其强度、刚性和稳定性的规定的准则。起重机设计规范是介绍起重机的设计方法和计算准则的指导性技术文件，起重机设计手册是介绍不同类型起重机的典型钢结构、机构、电气等的具体可操作性的设计计算、验算的设计工具性文件。4．起重机设计计算基础知识（1）起重机钢结构知识基础与发展理论力学材料力学起重机结构力学起重机金属结构①理论力学是研究物体机械运动规律的一门科学,它是研究起重机金属结构(钢结构)的力学基础。②材料力学是研究结构或构件承载力的一门科学，也是研究起重机钢结构的力学基础。③起重机结构力学是在理论力学和材料力学的基础上，研究起重机钢结构计算理论的一门科学。④起重机钢结构是在起重机结构力学的基础上，介绍不同类型起重机典型受力构件的设计方法、设计原理及具体的设计步骤与依据等等。（2）起重机机构知识基础与发展机械原理机械零件起重机械专用起重机①机械原理是研究机械基础知识的一门科学。②机械零件是介绍典型机械零部件特点的一门科学。③起重机械是在机械原理和机械零件知识的基础上，介绍起重机各种机构及其包含的起重机专用零部件的特点及设计方法等的一门起重机专业必学的课程。④专用起重机是各种不同类型由钢结构、机构及电气控制等部分组成的整机，如桥门式起重机、塔式起重机、流动式起重机和臂架式起重机等。（3）凡是学机械专业的学生，必然会学习上述理论力学、材料力学、机械原理与机械零件四门专业基础课程；起重运输机械专业的学生，是在上述四门专业课基础上学习了起重机结构力学、起重机钢结构、起重机械和专用起重机而已。非起重机专业的各种机械专业毕业生只需补学一下上述起重机专业课即可从事起重机设计工作。二、起重机钢结构设计计算起重机钢结构是指由型钢或钢板等基本构件，采用焊接或螺栓连接等方法，按照一定的结构形式规则地连接起来，成为起重机能够承受载荷的结构，称为起重机钢结构。（一）设计计算内容1.强度计算与验算（1）强度—在外力作用下，构件不被破坏的能力。（2）强度分类：拉压强度、弯曲强度、扭转强度、剪切强度、挤压强度和疲劳强度等，其中弯曲强度又分为整体弯曲强度和局部弯曲强度，疲劳强度只有在工作级别≥6E级时才进行疲劳验算，其载荷按Ⅰ类载荷验算。2.刚度计算（1）刚度—在外力作用下，构件抵抗弹性变形的能力。（2）刚度分类：静刚度和动刚度，静刚度又分为垂直静刚度和水平静刚度。3.稳定性计算（1）稳定性—在外力作用下，构件不失稳的能力。（2）稳定性分类：整机稳定性和局部稳定性。（二）钢结构设计计算基本内容起重机钢结构的设计计算必须作好以下三方面工作，方可进行具体设计计算。1．受力分析首先要搞清楚起重机钢结构的主要受力构件，如主梁、端梁及支腿等。然后把主要受力构件作为一个分离体进行受力分析，即构件上都受有什么力。2．构件断面的几何特性确定与计算应首先确定受力构件危险断面的形状与尺寸，然后对断面积F、惯性矩J、静矩S和断面模数W等进行计算。3．材料与许用应力的确定按所选用材料、载荷组合类型确定许用应力。（三）如何进行受力分析1．主要载荷①GP—自重载荷⑤CWP—工作状态风载荷②QP—起升载荷⑥CP—碰撞载荷③HP—运行水平惯性载荷⑦SLP—倾翻载荷④SP—运行侧向载荷⑧EP—地震载荷还有试验载荷、坡道载荷、温度载荷、安装载荷、工艺载荷等等。2.载荷分类①常规载荷(又称基本载荷)—在正常工作时经常发生的载荷，包括GP、QP和HP三种载荷。②偶然载荷（又称附加载荷）—在正常工作时不经常发生，只是偶然出现的载荷，主要包括SP、WⅡP等载荷。③特殊载荷—起重机非正常工作或不工作时特殊情况下发生的载荷，包括CP、SLP、EP等载荷。3.计算载荷①GP1f—自重振动载荷：下降制动和突然起升时引起自重部分的冲击振动。②QP2f—荷重动载荷：起升时荷重惯性力使起升载荷出现动载增大作用。③QP3f—减载振动载荷：抓斗、电磁吊突然卸载时对钢结构产生振动作用。④)(4QGPP+f—运行冲击载荷：路不平（流动式起重机），轨道有较大接缝运行时产生的冲击力。⑤maPH5f=—运行水平惯性力：运行起制动时产生的水平惯性力。（m—起重机自重，a—加速度）或ZZP1H51P=（P—轮压，1Z—驱动轮数，Z—总轮数）⑥å×=lPPS21—水平侧向载荷（21PPP+=å—承受侧向载荷一侧端梁上的两个车轮轮压）：起重机偏斜运行时的水平侧向载荷。图中：l—水平侧向载荷系数；S—跨度)(m；B—基距)(m。图2-1⑦APCPWⅡ××=—工作状态下风载荷式中：C—风力系数；P—风压；A—迎风面积。⑧QR61.1f—动载试验载荷。⑨FPC×=7f—碰撞力（kV或tV≤sm/7.0时不计算）F—碰撞力⑩SLP—倾翻水平力。4.载荷系数①1f—起升冲击系数1f=1a±0≤a≤0.1即1f=1～1.1变频时取1f=1②2f—起升动载系数，2f=nV×+2min2bfnV—起升速度(m/s) 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 2-1表2-2起重机类型起升状态级别起升状态级别min2f2b平动起重机1HC1HC10.2车间用起重机2HC,3HC2HC1.050.4料场门式起重机3HC3HC1.10.6料场抓斗起重机3HC,4HC4HC1.150.8铸造起重机4HC锻造起重机4HC③3f—卸载冲击系数，)1(133bf+D-=mm式中：mD—卸载量（t）；m—总质量（t）；3b—þýüîíì==5.0133bb抓斗电磁吊。④4f—运行冲击系数，hVk058.01.14+=f式中：kV—起重机运行速度(m/s)；h—轨道接头两端轨顶高低差(mm)。⑤5f—水平惯性力系数，5f=1.5⑥6f—动态试验载荷起升动载系数，)1(5.026ff+=⑦7f—碰撞弹性效应系数弹簧缓冲器25.17=f；液压缓冲器6.17=f。橡胶、聚氨酯缓冲器7f查产品样本所提供数据。5.载荷组合①组合Ⅰ(Ⅰ类载荷)—常规载荷:GR、QP、HP组合②组合Ⅱ（Ⅱ类载荷）—常规载荷+偶然载荷（GR、QP、HP）+（SP、WⅡR）组合③组合Ⅲ（Ⅲ类载荷）—常规载荷+偶然载荷+特殊载荷或常规载荷+特殊载荷（GR、QP、HP）+（SP、WⅡR）+（CP、SLP、EP）或（GR、QP、HP）+（CP、SLP、EP）组合（四）构件断面几何特性1.截面几何特性参数①断面形状及基本尺寸②断面面积F（2cm）③单位长度重量q)/(mkg④惯性矩:xJ、yJ（4cm）⑤断面模量（断面系数）xW、yW（3cm）⑥静面矩（中性轴以上截面对中性轴静面矩）（3cm）⑦惯性半径ir（cm）—扭转强度计算用。2.基本截面几何特性计算举例（1）矩形截面①尺寸:h,b(cm)②bhF=(2cm)③Frq=(2mF-,比重-r-3/mKg)q-mKg/④)(1243cmbhJX=；)(1243cmhbJy=⑤)(62/32cmbhhJWXX==；)(62/32cmhbbJWyy==（2）圆截面①尺寸:Rd,(cm)②2RFp=(2cm)③rFq×=(mKg/)④644dJJyXp==(4cm)⑤323dWWyXp==(3cm)（3）箱形截面上下翼缘板不等厚,采用平行轴原理计算组合截面的几何特性。注：此箱形截面垂直形心轴为yy-形心线，为对称形心线。因上下翼缘板厚不等，应以''xx-为参考形心线,利用平行轴原理求水平形心线xx-位置cy。①断面形状如图2-4所示,尺寸如图所示的H、1h、2h、B、b、0b等。图2-4②3212FFFF++=å[11BhF=，02bhF=，23BhF=]③Frqå=(mkg/)④321232021122.)21(2)2(FFFhFhhFhHFFyFyiic+++++-=å×å=(cm)⑤223322323212113112212)(212yFBhyFhhHbyFBhJx×++×+--+×+=(4cm)⑥202032231)22(21221212bbFhbBhBhJy++++=(4cm)⑦cXXyJW/=和cXyHJ-/(3cm)⑧2BJWyy=(3cm)（五）材料与许用应力1.材料起重机钢结构受力构件目前采用的材料多为普通碳素钢或低合金钢的钢板、型钢等，低合金钢多采用Mn16材料。普通碳素钢有Q195、Q215、Q235、Q255和Q275。起重机受力构件采用Q235。Q235-A—相当于原A3钢—有镇静钢Z、半镇静钢b、沸腾钢FQ235-B—相当于原C3钢—有镇静钢Z、半镇静钢b、沸腾钢FQ235-C—只有Z镇静钢Q235-D—属于特殊镇静钢TZ冲击试验温度A、B~+20℃，C~0℃，D~—20℃2.安全系数和许用应力表2-3载荷组合类别安全系数拉伸、压缩、弯曲许用应力剪切许用应力端面挤压许用应力组合Ⅰ(Ⅰ类载荷)48.1I=n48.1][Isss=3][][IIst=I][5.1][ss=cd组合Ⅱ(Ⅱ类载荷)34.1II=n34.1][IIsss=3][][IIIIst=II][5.1][ss=cd组合Ⅲ(Ⅲ类载荷)16.1III=n16.1][IIIsss=3][][IIIIIIst=III][5.1][ss=cd（六）通用桥式起重机箱形主梁强度计算(双梁小车型)1.受力分析作为室内用通用桥式起重机钢结构将承受常规载荷GP、QP和HP三种基本载荷和偶然载荷SP，因此为载荷组合Ⅱ。其主梁上将作用有GP、QP、HP载荷。主梁跨中截面承受弯曲应力最大，为受弯危险截面；主梁跨端承受剪力最大，为剪切危险截面。当主梁为偏轨箱形梁时，主梁跨中截面除了要计算整体垂直与水平弯曲强度计算、局部弯曲强度计算外，还要计算扭转剪切强度，弯曲强度与剪切强度需进行折算。2.主梁断面几何特性计算可参照第(四)部分3箱形断面几何特性计算步骤进行。3.许用应力为Ⅱ][s和Ⅱ][t。4.受力简图q2Sq8++2S-b2S-bBRARBA21PP图2-51P与2P为起重小车作用在一根主梁上的两个车轮轮压，由QP和小车自重分配到各车轮的作用力为轮压。如PPP21==时，可认为P等于QP和小车自重之和的四分之一。5.主梁跨中集中载荷(轮压1P和2P)产生最大垂直弯矩Mp4)(212SPPMp+=f)(mN×21PP¹时简算22bSPMp-=f)(mN×PPP==21时22bSPMp-=f)(mN×21PP¹时，可近似取221PPP+=注：建议当21PP¹时，采用221PPP+=计算为佳。6.跨中均布载荷(自重GP)产生最大垂直弯矩Mq88211qSSPMqGff==)(mN×7.主梁跨中垂直最大弯矩：MqMpM+=垂8.主梁跨中水平惯性载荷产生弯矩水M惯qS/2SP惯P惯图2-6)23(24)21(42rSSqrSSPM-+-=惯惯水)(mN×式中：yyJJBlcSr21233·28++=yJ1——主梁端截面的)(4cmJyyJ2——端梁截面的)(4cmJyZZPP151=惯)(21QPP+=小车自重1Z——起重机大车驱动轮数Z——总轮数ZZqq151=惯9.主梁跨中截面弯曲强度计算：34.1][4sIIYXWMWMssfs==+=水垂10.主梁跨端剪切强度计算Sb2P1Pq图2-7跨端最大剪力：2)1(21maxqSSbPPQ+-+=xJ1——截面的水平惯性矩（4cm）跨端最大剪应力：3][][2·10maxIIIIxJSQstdt=£=d——腹板厚)(cm；0S——主梁跨端截面的静面矩（中性轴以上面积对中性轴的静面矩，各面积乘以形心至中性轴距离；)(3cm（七)通用桥式起重机箱形主梁刚度计算1.垂直静刚度垂f][48)(321fEJSPPfx£+=垂——简算][12)75.0()(2221fEJlSlPPfx£-+=垂——精算当PPP21==时：][6)75.0(P22fEJlSlfx£-=垂b12图2-8l为小车轮压至主梁支承处距离，见图2-8所示。注：①1P、2P不乘以系数f。②均布载荷（自重GP）产生的垂直静刚度不予以计算，因无法检测。2.水平静刚度水f参看图2-6。2000][)45(384)31(4843SfrSEJSqrSEJSPfyy=£-+-=水惯惯水水f不检测，只作为设计计算用。（八）通用桥式起重机箱形主梁稳定性计算整体稳定性一般不作计算，因为是简支梁，不可能发生失稳造成前倾与侧翻，通常情况下只要计算出主梁水平刚度2000][Sff=£水水时即可免算。以箱形受弯构件局部稳定性为例，作为简支梁箱形截面主梁，弯曲时只有腹板受压区和受压翼缘板处才有局部失稳的可能。保证不失稳的 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 是设置加劲肋。1.腹板的局部稳定性计算分两种情况处理：一种是正轨(包括半偏轨)箱形梁，局部压应力0=ms；另一种是偏轨箱形梁，局部压应力0¹ms(轮压作用在腹板上)。图2-9(1)横向加劲肋间距a的确定①当shhsd235800£时，0h——腹板高，hd——腹板厚，ss——材料屈服极限。0=ms时，可不设置加劲肋。0¹ms时，按结构适当增设加劲肋。②当shshsds235100235800£<时，应设置横向加劲肋，此时取ha5.2£。③当shshsds2351702351000£<时，应设置横向加劲肋。当0=ms时：a)当12000£htdhh时，取02ha£b)当150012000£<htdhh时，取100050000-£htdhhhac)当15000>htdhh时，取500100000-£htdhhha；上式中h可查下表2-4。表2-4201100÷÷øöççèæhhds0100140180200220240h1.001.011.021.031.041.051.06201100÷÷øöççèæhhds260280300320340360380h1.071.091.101.121.141.161.18201100÷÷øöççèæhhds400420440460480500520h1.211.241.271.311.351.401.46201100÷÷øöççèæhhds540560580600620640h1.531.611.711.842.012.24表2-4中1s为腹板与受压翼缘板接触处的弯曲应力如图2-10所示。σ图2-10上式中00maxhQdt=(maxQ——最大剪力，对简支梁ARQ21max=，AR为支反力)当0¹ms时：41003KhhKah-£sd注：3K和4K查表2-5表2-51/ssm3K4K1/ssm3K4K≤0.052123620.8040210960.104222920.8541710440.156422190.9042910010.2010720760.954419650.2515219331.004509310.3018918081.104509000.3521917101.204508700.4024816131.304508400.4526715401.404508100.5028914671.504507800.5531013941.604507500.6033113241.704507200.6535212541.804506900.7037111991.904506600.7538711472.00450630上表中ms——局部压应力，][sds£=cPm；P——轮压；d——翼缘板厚；yhac2+=；mma50»；yh为轨道高度。④当shshsds2352402351700£<时，此时除应设置横向加劲肋，同时应增设一条纵向加劲肋，如图2-11。当0=ms时，01)41~51(hh=；102hhh-=。当1002£hhd时，25.2ha£；150012002£<tdhh时，100050022-£tdhhha当12002£tdhh时，22ha£；15002>tdhh时，500100022-£tdhhha当0¹ms时，01)41~51(hh=，2221KhhKah-£td上述当计算出的a值大于h2。或出现负值时取22ha£即可。上式中的1K和2K如表2-6所示。表2-6ts/m1K2Kts/m1K2K≤0.27127001.95695200.37096972.05605110.47066912.25414930.57006852.45294750.66946762.65174570.76856662.85054390.86766543.04944260.96676423.24874141.06586303.44804021.16496183.64713901.26406063.84623781.36305934.04533681.46185804.24443591.56065664.44353501.65965544.64263411.75875424.84173321.85785305.0408323⑤当shshsds2353202352400£<时，此时应加横向加劲肋，同时增设两条纵向加劲肋，如图2-12。图2-11图2-1201)2.0~15.0(hh=；02)2.0~175.0(hh=a按④部分0=ms和0¹ms时a公式计算确定。⑥shhsd2353200>时应加横向加劲肋和同时增设多道纵向加劲肋，这种情况为高腹板、大起重量、超大跨起重机时才这样处理，详细计算请见《起重机设计手册》564页相应部分，一般不会出现这种情况。⑦腹板加劲肋的结构要求和截面设计a)加劲肋间距的构造要求只有横向加劲肋时，0)2~5.0(ha=，且不大于m2。同时设置横向和纵向加劲肋时，202~5.0hha=，且不大于m2，需要加横向短加劲肋1a时，1175.0ha³，1h和2h均为021)41~51(hhh==，一般情况是加一个横向加劲肋再加一个短横向加劲肋。b)加劲肋的截面形式横向加劲肋采用钢板，纵向加劲肋采用扁钢，角钢等。c)加劲肋截面尺寸与惯性矩仅设横向加劲肋时，如图2-13所示。横向加劲肋宽度40300+³hb(工字形主梁)；)4030(2.10+³hb(箱形主梁)横向加劲肋厚度15b³d图2-13同时设有横向、纵向加劲肋时，横向加劲肋除应满足间距a要求时，还应满足具有一定惯性矩1ZI。要求3013hZhId³1ZI——横向加劲肋截面对腹板厚中心线的惯性矩。纵向加劲肋惯性矩2ZI当85.00£ha时，3025.1hZhId³85.00>ha时，320202)45.05.2(hZhahaId-³22xFIZ×=F——角钢截面积x——角钢垂直形心线至腹板中心线距离2.受压翼缘板局部稳定性计算图2-15(1)sbsd23515£——工字梁——不加纵向加劲肋(2)sbsd235400£——箱形梁——不加纵向加劲肋(3)当sbsd23515>和sbsd235400>时，应加纵向加劲肋。纵向加劲肋应保证有一定的惯性矩要求。mbabaIZ31213)09.064.0(d+³3ZI——纵向加劲肋惯性矩，为纵向加劲肋面积乘以水平形心线至翼缘板水平中心线距离的平方。m——纵向加劲肋个数；1b——翼缘板总宽；a——横向加劲肋间距；d——翼缘板厚度；(4)纵向加劲肋材料,多采用扁钢、角钢和T字钢等。（九）通用桥式起重机端梁的设计计算通用桥式起重机端梁都是采用钢板组焊成箱形端梁，并在水平面内与主梁刚性连接。端梁承受有两种主要载荷：一是承受主梁的最大支承压力maxV；二是承受桥架偏斜侧向载荷sP。)(2121maxQGGPPPV++=小，此时为起重小车行至主梁跨端，式中GP为一根主梁自重，小GP为起重小车自重，QP为起重量。上述载荷将使端梁产生垂直弯矩和剪力，并认为两主梁的压力相同。小车水平制动载荷和端梁的自重影响很小，可忽略不计，端梁的受力图如图2-16所示。IIIIIIIIIIIIPsIIIIIIcVmaxB0BVmaxPs图2-16图2-16中B为轮距（基距），0B为两主梁中心距，C为车轮中心至主梁中心的距离。端梁计算将按图2-16中的危险截面Ⅰ-Ⅰ,Ⅱ-Ⅱ,Ⅲ-Ⅲ分别计算，Ⅰ-Ⅰ截面为端梁最大弯矩截面，Ⅱ-Ⅱ为支承截面，Ⅲ-Ⅲ为薄弱截面。1.Ⅰ-Ⅰ截面弯曲应力与剪应力：CVMV×=max；CPMsH×=；剪力maxVQV=Ⅰ-Ⅰ截面应力：[]Css£+=yHxVWMWM剪应力一般不大，可忽略不计。2.Ⅱ-Ⅱ截面弯曲应力与剪应力：Ⅱ-Ⅱ截面水平弯矩和垂直弯矩近似为零。Ⅱ-Ⅱ截面仅计算剪应力。剪力maxVQV=；[]Ctdt£×=xVJSQ20式中VQ——剪力；0S——Ⅱ-Ⅱ截面的静矩；xJ——Ⅱ-Ⅱ截面的水平惯性矩；d——Ⅱ-Ⅱ截面的腹板厚度；Ⅲ-Ⅲ截面的水平弯矩和剪力均不大，可忽略不计算，主要验算连接螺栓的强度，详见《起重机设计手册》612页（三）接头计算。（十）电动单梁起重机主梁强度计算1.主梁跨中整体强度计算：图2-1742SPMQPf=式中：QPP2f=()GPPGQ+=小；821qSMqf=；842SqSPM惯惯水+=小GP——葫芦及小车自重，G——起重量；qPMMM+=垂yxyWMWM水垂+=4fs；ys——整体弯曲应力，其参数同双梁起重机。2.工字钢下翼缘局部弯曲应力计算如图2-18中的工字钢下翼缘局部弯曲危险点为1,3和5点中一点。1点对应图2-19中1K和2K曲线，3点对应图2-19中的3K和4K曲线，5点对应图2-19中的5K曲线，xxKK-为和31方向，2K，4K，5K为y方向。图2-18图2-19图2-18中，Re164.0=(普形工字钢，30I特也为普形工字钢)，mmc4»,()dba-=21,ecai-+=图2-19中，ai=x,查x值即得到相应51KK-值。1点的局部弯曲应力：2011tPKx-=s；2021tPKy=s式中：P——轮压；0t——a21处翼缘平均厚度。y方向局部弯曲应力与整体弯曲应力同向，x1s为x方向局部弯曲应力。3点的局部弯曲应力：2033tPKx=s2043tPKy=s5点的局部弯曲应力：2055tPKy=s3.工字钢下翼缘合成弯曲应力计算：按第四强度理论公式计算：[]ssssss£-+=yxyx221点处合成应力：()()[]ssssssss£+-++=yyxyyx11212113点处合成应力：()()[]ssssssss£+-++=yyxyyx33232335点处合成应力：[]ssss£+=yy55取531,sss和中最大值为工字钢下翼缘最大合成应力。4.H钢和箱形梁翼缘局部弯曲应力计算图2-20图2-21对于图202-H型钢，()sbi-=5.0l对于图212-箱形梁，1bi=l图2-22i可近似取车轮踏面宽度l的31~21。（1）缘局部应力计算（只计算轮压作用点处局部弯曲应力——即轮压作用点下翼缘下表面处的局部弯曲应力）。横向局部弯曲应力：20tPCXxjs=纵向局部弯曲应力：20tPCYyjs=式中：j——系数，2.1=j（2）合成应力：()()[]ssssssss£+-++=yyxyyx002020（十一）电动单梁起重机主梁刚度计算1.垂直静刚度计算：[]fEJPSfx£=483垂式中：P——葫芦及小车自重与起升载荷QP之和。E——弹性模量，26/101.2cmkgE´=2.水平静刚度：[]200038454843SfEJSqEJSPfyy=£+=水惯惯水3．稳定性计算略。三起升机构设计计算当起升机构选用标准电动葫芦，起升机构不必作重复计算或验算，但新开发的电动葫芦必须进行详细设计计算。对于卷扬小车式起升机构可作如下的计算与验算，验算是指选择标准各种装置时，只作验算即可。起升机构的设计计算或验算是从取物缠绕装置入手，逐渐向驱动装置电动机，传动装置减速机，制动装置制动器等展开进行。(一)取物缠绕装置设计计算与选择取物缠绕装置的计算是从吊钩（或抓斗，电磁盘）入手，逐渐向钢丝绳，滑轮卷筒展开进行。1．吊钩的选择吊钩可直接选用标准吊钩，按标准881.10051-GB选择吊钩。（1）吊钩的材料为MnDG20。（2）吊钩的强度等级分为M、P、T级，应优先选用P级吊钩。（3）吊钩强度等级，起重量与钩号关系如表3-1所示，以P级吊钩选用为表3-1钩号起升机构工作级别3M4M5M6M7M8M0060.160.125…………………41086.3543.2512.51086.35461612.51086.358201612.51086.31025201612.5108…………………250500400320250200由表3-1可查得，当工作级别为5M，起重量tG10=时，其吊钩为5号钩，当工作级别为4M，起重量tG10=时，吊钩则为4号钩。可根据工作级别与起重量选P级标准吊钩（钩号）。2．钢丝绳的选择与计算（1）按选择系数c确定钢丝绳直径d①scd=式中：d——钢丝绳直径)(mm；s——钢丝绳最大工作静拉力)(N；c——选择系数，如表3-2所示：表3-2工作级别选择系数c安全系数n钢丝绳抗拉强度()2/mmNbs15501700185031MM-0.0930.0890.08544M0.0990.0950.0914.55M0.1040.1000.09656M0.1140.1090.10667M0.1230.1100.11378M0.1400.1340.1288②0hamPsQ=式中：QP——起升载荷（N）(起重量包括吊钩及钢丝绳重)a——单联卷筒1=a,双联卷筒2=am——倍率；h——效率，可取90.0~85.0（2）按安全系数n选择钢丝绳直径dnsF׳0式中：0F——钢丝绳破断力（N）可查表3-2的bs中一种产品。s——同上式；n——安全系数，按表3-2查。先计算出s值，按表3-2对应工作级别，选一相应的n，用ns×计算数值，按19968918/-TGB钢丝绳标准或产品样本，选择一种产品的抗拉强度bs的标准钢丝绳，使snF³0即可得一种钢丝绳的直径。上述两种方法可选其一种，进行计算选择钢丝绳。3．滑轮与卷筒直径的计算与选择由已确定的钢丝绳直径按表3-3，按相应的工作级别选择卷筒直径，滑轮直径与钢丝绳绳径比1h和2h，即可计算出卷筒直径和滑轮直径，二者直径应由计算值圆整为10R优先数。表3-3工作级别钢丝绳直径卷筒直径=1h钢丝绳直径滑轮直径=2h31MM-14164M16185M18206M2022.47M22.4258M25284．卷筒基本尺寸，转速和强度计算（1）卷筒基本尺寸如图3-1所示。①最小直径：dhD10=33(1-查表h，)绳径-d②槽距()mmdt2~1+=③槽半径dR55.0=④槽深dh28.0=图3-1⑤绳槽圈数：00ZDmHZ+=pm——倍率；H——起升高度)(m；0Z——安全圈()3~20=Z取⑥卷筒长度：ZtLLLLL++++=4321式中：1L——余留长度（卷筒左端）mmL41=取；2L——压绳板所占长度；3L——导绳器所占长度；4L——右边余留长度tL24=取。（2）转速：0DmVnnip=式中：m——倍率；nV——起升速度（3）卷筒壁强度：[]cdcdtssds£=式中：[]cds——钢制[]5.1scdss=；铁制[]25.4bcdss=d——卷筒壁厚；s——钢丝绳最大静拉力)(N；t——槽距；ss——屈服极限；bs——拉压强度；(二)驱动装置—电动机选择与验算按新起重机设计规范采用稳态计算功率法初选电动机。1.稳态起升功率（相当过去的静功率）：h1000nQjVPP=式中：jP——稳态起升功率)(kW；nV——起升速度)/(smQP——起升载荷)(N（大起重量时包括吊具与钢丝绳重）h——效率，取90.085.0-2.初选电动机表3-5起重机型式用途主起升机构副起升机构%JCCZG%JCCZG桥式起重机吊钩式电站安装检修用151501G151501G车间，仓库用251502G251502G繁忙工作场合403002G251502G抓斗式间断装卸用404502G------门式起重机吊钩式一般用途251502G251502G按上面计算jP值，结合相应转速，参照表3-4，表3-5中的相应%JC，CZ（起动次数）和G值，可按电机样本选取需要的电动机。如选用标准的JZR型电机或变频鼠笼电机)(型YZP，也可按电机样本提供的参数选用电动机。表3-41G0.72G0.83G0.94G1.03.电动机过载校验：jmnQmNPmHVPmHP×=׳lhl1000式中：NP——从电机样本中选用电动机的额定功率)(kW；H——系数，绕线、鼠笼电动机取5.2=H；鼠笼变频电机取2.2=H；ml——电动机相对NP最大转矩倍数，由样本（制造商）提供；QP——起升载荷)(N（大起重量时包括吊具与钢丝绳重）；nV——起升速度)/(sm；m——电机台数h——效率，取90.0~85.0。4.电动机发热校验仅限于绕线电动机和变频鼠笼电动机（1）稳态平均功率：jnQsPGVPGP×=×=h1000式中：G——稳态平均系数，按表3-4和表3-5选择；QP——起升载荷)(N（大起重量时包括吊具与钢丝绳重）；nV——起升速度)/(sm；h——效率，取90.085.0-。（2）发热验算：sNPP³式中：NP——已选用电机额定功率)(kW(三)传动装置—减速器选择与验算1.减速比0i计算00nni=式中：n——电动机转速min)/(r；0n——卷筒转速min)/(r，其值按下式计算：00DmVnnp=；m——倍率；nV——起升速度)/(sm；0D——卷筒公称直径)(m；2.初选减速器按减速器样本提供的基本性能参数、型号与尺寸初选减速器。根据减速比i相对应电动机输入功率与转速，即可选择标准减速器，标准减速器将提供相应的中心距和输出许用扭矩，根据需要再确定减速器装配形式、出轴型式及连接方式等。3.减速器校验（1）输出轴端最大径向力校验[]FGSFt£+×=22maxf式中：maxF——输出轴最大径向力)(N；2f——动载系数；S——钢丝绳最大静拉力)(N；tG——卷筒自重)(N；][F——许用径向力（按不同型号减速器样本或设计手册中可查取）。（2）输出轴短暂最大扭矩校验[]TTT£×=2maxf式中：maxT——减速器输出轴承受短暂最大静扭矩（mmN×）；T——钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的扭矩（mmN×）；20DmPTQ×=（QP--起升载荷，m—倍率，0D--卷筒公称直径）；2f——起升动载系数；][T——输出轴允许的短暂最大扭矩（mmN×），由产品样本可查出，如样本未提供][T值时，可以通过下式计算得出：[]额TT7.2=式中：额T——产品样本提供的许用输出扭矩（mmN×）(四)制动装置—制动器选择与计算h·××׳00222imDPKTQ式中：2T——制动器制动力矩（mmN×）；2K——制动系数，其值按表3-6选取：表3-6工作级别2K41MM®1.565MM®1.757M28M2.5QP——起升载荷；m——倍率；0D——卷筒公称直径；0i——减速比；h——传动效率；(五)联轴器的选择与计算[]TTkkT£××=max31C式中：T——联轴器传递的扭矩（mmN×）1k——联轴器重要系数，载荷组合Ⅱ（Ⅱ类载荷），起升机构8.11=k3k——角度偏差系数，一般情况下取13=k()nmTTl8.0~7.0max=C式中：ml——电动机过载系数（由电动机样本查取）nT——电动机额定转矩（mmN×），其值按下式计算：npTNn9550=NP——电动机额定功率kw，n——电机转速min)/(r四、起重机运行机构设计计算起重机小车运行机构的设计计算与起重机大车运行机构设计计算基本相同，在本讲义中不在作介绍。1.起重机运行阻力计算：WPmZFFFF++=式中：ZF——运行阻力)(N；mF——摩擦阻力)(N，其值按下式计算：()()wbm×+=××+×+=QGQGmPPDdfPPF2上式中：f——滚动摩擦系数；m——轴承摩擦系数；b——附加阻力系数；D——车轮直径；QP——起升载荷)(N；GP——起重机自重)(N；w——摩擦阻力系数，其值见表4-1表4-1摩擦阻力系数w车轮直径)(mm车轮轴直径)(mm滑动轴承滚动轴承200以下50以下0.0280.020200～40050～650.0180.015400～60065～900.0160.010600～80090～1000.0130.006PF——坡道阻力，其值按下式计算：()GQPPPF+=001.0(在钢筋混凝土基础和金属梁上轨道为0.001，起重机桥架上的小车轨道取为0.002。)WF——风阻力（室内不考虑），其值按下式计算：CPAFW=上式中：C——风力系数)(N；P——计算风压)/(2mN；A——迎风面积)(2m；2.稳态运行功率：mVFPkZj××=h1000式中：ZF——运行阻力)(N；kV——起重机运行速度)/(sm；h——效率，一般取90.0~85.0=h；m——电机台数。3.初选电动机jdPKP×=式中：dK——由于水平惯性力影响的功率增大系数，其值为：室外：dK=1.1~1.3（速度高选大值）室内：dK=1.2~2.6（kV=30~180m/min）jP——计算功率（kw）；按jdPKP×=的计算值结合一定转速n，接电持续率JC%和起动次数CZ选一标准电动机，其标准电机额定功率为NP。4.电动机过载校验()[]ïþïýüïîïíì×å+×++×׳åqkWpGASNtnGDVPmPmP3650001000122hwlC式中：NP——电动机额定功率（kw）；m——电动机台数；ASl——绕线电机和变频鼠笼电机取ASl=1.7；GQGPPP+=å；w——摩擦阻力系数，其值查表4-1pm——坡道阻力系数，其值为pm=0.001WⅡP——风阻力；kV——起重机运行速度（m/s）；h——效率，一般取90.0~85.0=h；2GDå——电机轴上折算飞轮矩之和，包括电机转子飞轮矩和制动轮及联轴器的飞轮矩，从电机样本可以查得。n——电机额定转速min)/(r；qt——制动时间（s），qt在第6部分有详细计算。5.电动机发热校验对于运行机构工作级别在M5以上时才进行发热校验。SNPP³()[]hw××++×=åmVPmPGPkWpGS1000C式中：SP——运行电机稳态功率（kw）；G——稳态负载平均系数，其值由表3-4和3-5查得；GQGPPP+=åw——摩擦阻力系数，其值查表4-1；pm——坡道阻力系数，其值为pm=0.001；CWP——风阻力；kV——起重机运行速度（m/s）；h——效率，一般取90.0~85.0=h。6.起动时间qt()()()djdqGQqMMmiDPPmJJknt-×úúûùêêëé××++×+××=55.942221h式中：n——电机额定转速min)/(r；K——转动惯量影响系数，取K=1.05~1.20；1J——电机转子转动惯量，其值由电机样本查得；2J——制动轮与联轴器转动惯量，其值由样本查得；m——电动机台数；QP——起升载荷)(N；GP——起重机自重)(N；D——车轮直径；i——减速比；h——效率，一般取90.0~85.0=h；dqM——电机平均起动转矩（mmN×），其值由电机样本查得；djM——满载、上坡、迎风时作用到电机轴上的稳态运行阻力矩（mmN×）；其值由计算可得：h××=iDFMZdj2上式中：ZF——总阻力；D——车轮直径；i——减速比；h——效率，一般取90.0~85.0=h。7.起动平均加速度:[]atVaqky£=式中：kV——起重机运行速度（m/s）；qt——起动时间（s）；[]a——许用加速度（m/s2），可参照表4-2选取。运行速度()smVk/长行程低、中速运行起重机中、高速运行起重机加速度大的高速运行起重机加（减）速时间)(s加（减）速度()2/sm加（减）速时间)(s加（减）速度()2/sm加（减）速时间)(s加（减）速度()2/sm4.00--------8.00.506.00.673.15--------7.10.445.40.582.50--------6.30.394.80.522.009.10.225.60.354.20.471.608.30.195.00.323.70.431.006.60.154.00.253.00.330.635.20.123.20.19--------0.404.10.0982.50.16--------0.253.20.078----------------0.162.50.064----------------8.减速器的选择与验算（1）减速比：kVDni××=p0式中：n——电机转速min)/(r；D——车轮直径（m）；kV——起重机运行速度（m/s）；（2）初选减速器根据速比0i、电机转速n、电机功率可选择标准减速器。（3）减速器校验：同起升减速器。9.制动器选择与验算按满载、下坡、顺风工况选择制动器，选择制动器的条件为：[]ZZMM³[]ZM----按样本选择的标准制动器应具有的安全制动力矩[]()()ïþïýüïîïíìúúûùêêëé+×+××++××-+=2122455.921JJmkiDPPtniDPPPmMZQGZmPWZZhhC式中：Zm——制动器台数；WⅡP=WF；PP=PF；mP=mF；WⅡP、PP、mP详见本章第一部分D——车轮直径)(m；h——效率，一般取90.0~85.0=h；i——减速比；n——电机转速min)/(r；Zt——制动时间，Zt=qt；QP——起升载荷)(N；GP——起重机自重)(N。2.1~05.1=k1J——电机转子转动惯量，其值由电机样本查得；2J——制动轮与联轴器转动惯量，其值由样本查得。10.打滑验算起重机在起动、制动时不应打滑，一般是校验主动轮不打滑来保证。（1）起动时按下式验算不打滑()úúûùêêëé××+×-׳÷øöçèæ×+ymqaDiJJkTDiRDdk210min5002000hmj（2）制动时按下式验算不打滑()úúûùêêëé××+×-×׳÷øöçèæ×+ZZaDiJJkTDiRDdk210min5002000hhmj式中：j——粘着系数（室内j=0.15，室外j=0.12）；k——粘着安全系数，取k=1.05～1.20；m——轴承摩擦系数，滚珠、滚柱轴承m=0.015，锥形滚子轴承m=0.02；d——轴承内径；D——车轮直径；i——减速比；minR——驱动轮最小轮压；h——效率，一般取90.0~85.0=h；mqT——打滑一侧电动机平均起动力矩（查电机样本）；ZT——打滑一侧制动器制动力矩（查制动器样本）；2.1~1.10=k1J——电机转子转动惯量，其值由电机样本查得；2J——制动轮与联轴器转动惯量，其值由样本查得；Zyaa=——起、制动减速器，查表4-2。