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MQ100 門式起重機(jī)總體
設(shè)
計(jì)
計(jì)
算
書
(共16頁(yè)，含封面)
XXX機(jī)械工程研究所
2004年4月
一. 總體計(jì)算
計(jì)算原則:MQ100門式起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算完全按《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB3811執(zhí)行,并參照下列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算:
《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T13752-92
《法國(guó)塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》NFE52081
工作級(jí)別 A5
利用等級(jí) U5
起升機(jī)構(gòu) M5
變幅機(jī)構(gòu) M4
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) M4
行走機(jī)構(gòu) M4
最大幅度 13m
最大起重量 8000Kg
（一） 基本參數(shù):
回轉(zhuǎn)速度 0.7r/min
回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)間 5s
行走速度 12.5/25m/min
行走制動(dòng)時(shí)間 6s
回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)
半徑
m
對(duì)中
彎矩
Kg.m
回轉(zhuǎn)慣
性力
Kg
回轉(zhuǎn)
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(jī)構(gòu)
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(jié)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
(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(zhuǎn)支承
3611
0
0
0
0
38.3
0
11.417
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
1690
0
0
0
0
17.9
0
0.26
合 計(jì)
67930
-63443
-142.5
1457
721
-679
上表中的回轉(zhuǎn)慣性力到軌頂面的力矩總計(jì)為：-1971kg.m
上表中的行走慣性力到軌頂面的力矩總計(jì)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(dòng)載系數(shù)(起升機(jī)構(gòu)用40RD20)：
V=16m/min時(shí), 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(fēng)載（包括起重小車、吊鉤和吊重）
迎風(fēng)面積A=5.52＋1.6×82/3=11.92m
風(fēng)力：F=11.92×25=298kg
風(fēng)扭矩：T=298×13=3874kg.m
風(fēng)力到軌道上平面的力矩：M=298×12=3576kg.m
(3) 回轉(zhuǎn)慣性力
F=0.002242×(8000＋230＋265＋60)×13=249kg
回轉(zhuǎn)慣性扭矩： T=249×13=3237kg.m
回轉(zhuǎn)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(fēng)載荷
A、 工作，垂直風(fēng)（風(fēng)向與臂架垂直）
臂長(zhǎng)jib=13m，垂直風(fēng)
名 稱
迎風(fēng)面積
(m)
回轉(zhuǎn)半徑
(m)
工作風(fēng)力
(kg)
風(fēng)扭矩
(kg.m)
標(biāo) 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(jī)構(gòu)
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(jié)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
(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(zhuǎn)支承
1.8
0
45
0
11.417
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
3.64
0
91
0
0.26
總計(jì) ?
65.98
1650
146
(注：標(biāo)高均指風(fēng)力作用點(diǎn)到軌頂面的高度)
上表中的風(fēng)力到軌頂面的力矩總計(jì)為：14799kg.m
B、 工作，平行后吹風(fēng)（風(fēng)向與臂架平行，與底架平行）
臂長(zhǎng)jib=13m，后吹風(fēng)
名 稱
迎風(fēng)面積
(m)
工作風(fēng)力
(kg
標(biāo) 高
(m)
起重臂根部
節(jié) 13.2m
2.2
55
14.937
小車牽引機(jī)構(gòu)
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(jié)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
(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(zhuǎn)支承
4
100
11.417
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
3.64
91
0.26
總計(jì) ?
56.87
1421.9
(注：標(biāo)高均指風(fēng)力作用點(diǎn)到軌頂面的高度)
上表中的風(fēng)力到軌頂面的力矩總計(jì)為：11168kg.m
C、 工作，45°后吹風(fēng)（風(fēng)向與臂架平行，與底架成45°）
臂長(zhǎng)jib=13m，45°后吹風(fēng)
名 稱
迎風(fēng)面積
(m)
工作風(fēng)力
(kg
標(biāo) 高
(m)
起重臂根部
節(jié) 13.2m
2.2
55
14.937
小車牽引機(jī)構(gòu)
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(jié)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
(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(zhuǎn)支承
5
125
11.417
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
4.37
109.3
0.26
總計(jì) ?
65.12
1628.2
(注：標(biāo)高均指風(fēng)力作用點(diǎn)到軌頂面的高度)
上表中的風(fēng)力到軌頂面的力矩總計(jì)為：12290kg.m
D、 非工作，平行后吹風(fēng)（風(fēng)向與臂架平行）
臂長(zhǎng)jib=13m，后吹風(fēng)
名 稱
迎風(fēng)面積
(m)
非工作風(fēng)力
(kg
標(biāo) 高
(m)
起重臂根部
節(jié) 13.2m
2.2
176
14.937
小車牽引機(jī)構(gòu)
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(jié)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
(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(zhuǎn)支承
4
320
11.417
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
3.64
291.2
0.26
總計(jì) ?
56.87
4550
(注：標(biāo)高均指風(fēng)力作用點(diǎn)到軌頂面的高度)
上表中的風(fēng)力到軌頂面的力矩總計(jì)為：35732kg.m
E、 非工作，45°后吹風(fēng)（風(fēng)向與臂架平行，與底架成45°）
臂長(zhǎng)jib=13m，45°后吹風(fēng)
名 稱
迎風(fēng)面積
(m)
非工作風(fēng)力
(kg
標(biāo) 高
(m)
起重臂根部
節(jié) 13.2m
2.2
176
14.937
小車牽引機(jī)構(gòu)
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(jié)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
(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(zhuǎn)支承
5
400
11.417
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
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(jī)構(gòu)
4.37
349.6
0.26
總計(jì) ?
65.12
5209.6
(注：標(biāo)高均指風(fēng)力作用點(diǎn)到軌頂面的高度)
上表中的風(fēng)力到軌頂面的力矩總計(jì)為：-39322kg.m
二、載荷匯總
MQ100門式起重機(jī)各力到軌頂面的載荷匯總?cè)缦拢?
非工作,含小車,無(wú)系數(shù)重力：67930+495=68425kg
工作,含小車,無(wú)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(wú)系數(shù)重力矩：-63443+2.9′495=-62008kg.m
工作,含小車,無(wú)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(fēng)力：1650+298=1948kg
工作,后吹風(fēng)力：1422+298=1720kg
工作, 45°后吹風(fēng)力：1628+298=1926kg
非工作, 平行前吹風(fēng)力：4550+5.52′80=4992kg
非工作, 45°前吹風(fēng)力：5209.6+5.52′80=5651kg
工作,垂直風(fēng)力矩：14799+298′12=18375kg.m
工作, 后吹風(fēng)力矩：11168+298′12=14744kg.m
工作, 45°后吹風(fēng)力矩：12290+298′12=15866kg
非工作, 平行前吹風(fēng)力矩：-(35732+5.52′80′12)=-41031kg.m
非工作, 45°前吹風(fēng)力矩：-（39322+5.52′80′12）=-44621kg.m
工作,回轉(zhuǎn)慣性力：-142.5+249=106.5kg
工作,行走慣性力：721+91=812kg
工作,回轉(zhuǎn)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(fēng)力扭矩：146+298′12=3722kg
工作,回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)離心慣性力忽略不計(jì)
三、MQ100行走式門式起重機(jī)的穩(wěn)定性計(jì)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(shí)自重對(duì)
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(wú)風(fēng)（R=13m，Q=8t）
回轉(zhuǎn) 、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(dòng)態(tài)、有風(fēng)（R=13m，Q=8t）
回轉(zhuǎn) 、行走 、后吹風(fēng)
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(dòng)態(tài)、突然卸載（R=13m，Q=8t 0）
無(wú)回轉(zhuǎn)、無(wú)行走、風(fēng)
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(dòng)態(tài)、有風(fēng)（R=13m，Q=8t）
回轉(zhuǎn) 、行走 、風(fēng)
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(dòng)態(tài)、無(wú)風(fēng)（R=13m，Q=8t）
無(wú)回轉(zhuǎn)、無(wú)行走、無(wú)風(fēng)
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(fēng)
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(jī)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(wú)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(zhǎng)時(shí)，無(wú)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(jī)的臺(tái)車支反力計(jì)算
1. 工況：工作、45°后吹風(fēng)（R=13m，Q=8t）
D C
回轉(zhuǎn) 、行走 、風(fēng)
A B
重 力: 84431kg 重力力矩: 56417kg.m 回轉(zhuǎn)力矩: 1017kg.m 行走力矩: 6470kg.m 風(fēng) 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(fēng)（R=2.9m，Q=0）
D C
風(fēng)
A B
重 力: 68425kg 重力力矩: －62008kg.m
風(fēng)力矩: 44621kg.m
R=－68425/4＋62008/(3.5×)＋44621/(3.5×)
=＋4436kg
R為正，故按三點(diǎn)支承計(jì)算
R=－62008/(1.75×)－44621/(1.75×)
=－43085kg
R=R
=－68425/2－62008/(2×1.75×)
－44621/(2×1.75×)
=－55755kg
R=0