架桥机计算书(共15页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 DF30/70型架桥机 稳定性计算书计算单位：郑州大方桥梁机械有限公司 校核单位：湖南对外建设有限公司张花高速28标 2011 年 6 月 10 日 1 主参数的确定： DF30/70型架桥机依据“DF30/70型架桥机设计任务书”而设计的混凝土预制梁架设安的专用设备，起吊能力 70 吨；适应桥梁跨径30 米，并满足斜（弯）桥梁的架设要求。 主要技术参数如下： 起吊能力：70t 适用桥梁跨径：30m 适用最大桥梁纵坡：3% 适用斜桥角度：0-450 适用弯曲半径：250m 小车额定升降速度：1.27m/min 小车额定纵向行走速度：4.25m/min 主梁空载推进速

2、度：4.25m/min 大车横向行走速度：2.56m/min 运梁平车轨距：2000mm 运梁平车空载速度：17m/min 运梁平车重载速度：4.25/8.5m/min 本架桥机的设计是依据 Q/ZDF010-1999安装公路桥梁用架桥机通用技术条件 1，并参照 GB3811-83 起重机设计规范 2、GBJ17-88钢结构设计规范3及起重机设计手册4进行。 2 整机稳定性计算： 2.1 架桥机纵向稳定性分析架桥机纵向稳定性最不利情况出现在架桥机悬臂前行阶段，该工况下架桥机的支柱已经翻起，1号天车及2号天车退至架桥机尾部作为配重，整机稳定系数Kw1.3-1.4。 架桥机受力如下图所示： 其中导

3、梁前支腿Q前腿=0.7t，导梁重量简化至其结构中心，Q导梁=3.5t，主梁支点中心前一段重Q 主梁=15.61t，支点中心后一段Q主梁=15.19t。两天车重心相距3m，Q车=6t。PW=CKhqA ， C 风力系数查4表1-3-11，C取1.4 Kh 风压高度变化系数查4表1-3-10，Kh取1 q 计算风压查4表1-3-9，q 取25kg/m2 A 迎风面积A=7 m2 则： PW=1.41257=245 kg H=6m 倾覆力矩 M1=0.732+3.527+15.6111.15+0.2456 =293tm 稳定力矩 M2=15.1910.85+615.7+618.7+419.7=450

4、 tm 稳定系数 Kw=M2/M1=450/293=1.531.4 符合要求 2.2 架桥机横向稳定性计算 根据本架桥机的结构特点，架桥机提的梁为抗倾覆作用，因此只需分析非工作条件下架桥机的稳定性。2. 结构计算： 由于架桥机用于公路桥梁工程预制梁的安装，每年工作约 6-8 个月，每天连续工作不超过6 小时，故只对结构进行强度和刚度计算，而不进行其疲劳强度的计算。 2.1 主梁结构计算： 本架桥机主梁采用双梁组合，标准节采用“A”字桁架，每节长 8米，最后一节长 4 米，导梁采用“A”字变截面，长 10 米，主梁全长54 米，采用销轴连接，每条梁7 节(含1 节导梁)，见下图。 2.1.1 计

5、算荷载： 安装中梁时，P 中=（Q车/2+Q梁/4）K1 安装边梁时，P 边=（Q车/2+Q梁/2）K2 式中： P 中-安装中梁时作用于单根“A”字桁架主梁的荷载 P 边-安装边梁时作用于单根“A”字桁架主梁的荷载 Q车-起吊小车质量，Q车=6000kg Q梁-预安装混凝土梁（板）的质量, Q梁=70000kg K1-安装中梁时的综合系数，取K1=1.2 K2-安装边梁时的综合系数，取K2=1.2 计算荷载为：P 中=24600kg P 边=45600kg 2.1.2 计算方法：利用 SAP91 钢结构有限元分析计算程序进行主梁的强度及刚度检算，采用许用应力计算方法，满足： max=s/n=

6、2350/1.33=1760 kg/cm2 Q235材质 max=0.577 =1000 kg/cm2 Q235材质 jy jy=1.5=3525 kg/cm2 Q235材质 fmaxf=L/(7001000) L为主梁计算跨度 2.1.3 计算工况： 2.1.3.1 工况：架桥机空载前移，前端悬臂约32m，如下图： 2.1.3.2 工况：导梁前支腿到位，前支腿悬挂过孔，如下图： 2.1.3.3 工况：前小车吊梁走到跨中，后小车还没起吊梁，如下图： 2.1.3.4 工况：前小车走到距前支腿 13.5m，后小车起吊梁，如下图： 2.1.3.5 工况：架设边梁，载荷作用于前、中支腿附近，如下图：

7、2.1.4 主梁结构计算分析： 针对工况、工况、工况、工况和工况，对主梁结构进行有限元计算，计算结果如下： 工况：应力超过1700kg /cm2的杆件分布范围如下： 最大应力：max=2022kg/cm2 (下弦杆) 最大挠度：f max=42cm (主梁前端) 支 反 力：R前=0 R中=144982=28996kg R平=14732=2946kg 主梁接头处最大轴力： 上弦Nmax= +1.1105kg 下弦Nmax= -0.6105 kg 工况：没有应力超过1700Kg/cm2的杆件： 最大应力：max=1597kg /cm2 (上弦杆) 最大挠度：f=3cm 支 反 力：R导前=374

8、42=7488kg R中=82122=16424kg R平=59772=11954kg 主梁接头处最大轴力： 上弦Nmax= -0.3105 kg 下弦Nmax= +0.2105 kg 工况：应力超过1700kg /cm2的杆件分布范围如下： 最大应力：max= 3024kg /cm2 (上弦杆) 最大挠度：f=10cm (跨中) 支 反 力：R前=123902=24780kg R中=147912=29582kg 主梁接头处最大轴力： 上弦Nmax= -1.4105 kg 下弦Nmax=+0.7105 kg 工况：应力超过1700kg /cm2的杆件分布范围如下： 最大应力：max= 2564

9、kg /cm2 (上弦杆) 最大挠度：f=6.7cm (跨中) 支 反 力：R前=121502=24300kg R中=195262=39052kg R顶=63402=12680kg 主梁接头处最大轴力： 上弦Nmax= -1.0105 kg 下弦Nmax=+0.5105 kg 工况：应力超过1700kg /cm2的杆件分布范围如下： 最大应力：max= 2307kg /cm2 (腹杆) 最大挠度：f 前=6.9cm (跨中) 支 反 力：R前=300612=60122kg R中=288592=57718kg 主梁接头处最大轴力： 上弦Nmax= -0.8105 kg 下弦Nmax=+0.410

10、5 kg 综合以上各工况主梁杆件受力情况， 主梁标准节第二节和第三节接头附近，第三节和第四节接头附近应力max，需加强，第三节和第五节部分下弦应力max ，需加强；第一节、第四节和第五节部分腹杆应力max，需加强。加强范围及加强型式详见加强图。 加强后的主梁弦杆、腹杆应力max，满足要求；主梁最大工作挠度fmax=-10cm=L/316 ；制作时主梁预起拱f 拱=6cm，则 f =4cm=L/790，满足刚度要求。 2.1.5 主梁联结销轴校核： 2.1.5.1 综合以上各工况: 上弦Nmax= -1.4105kg 下弦Nmax= +0.7105kg 上弦销轴剪切： max= 4 N上弦max

11、/d2n1n2 =1473kg /cm2 d销轴直径d=5.5cm n1每一销轴剪切面n1=2 n2每一节头销轴数n2=2 下弦销轴剪切： max=4N下弦max/d2n1n2 =1100kg /cm2 d=4.5cm n1=2 n2=2 上弦销轴挤压： jy=N上弦max/dn =1591kg /cm2 d销轴直径d=5.5cm 插板厚度=8cm n销轴数量n=2 下弦销轴挤压： jy=N下弦max/dn =1296kg /cm2 d销轴直径d=4.5cm 插板厚度=6cm n销轴数量n=2 2.1.5.2 导梁销轴校核： 根据工况: 上弦Nmax= -0.3105kg 下弦Nmax= +0

12、.2105kg 上弦销轴剪切： max= 4 N上弦max/d2n1n2 =472kg /cm2 d销轴直径d=4.5cm n1每一销轴剪切面n1=2 n2每一节头销轴数n2=2 下弦销轴剪切： max=4N下弦max/d2n1n2 =314kg /cm2 d=4.5cm n2=2 n2=2 上弦销轴挤压： jy=N上弦max/dn =666kg /cm2 d销轴直径d=4.5cm 加强板厚度=5cm n销轴数量n=2 下弦销轴挤压： jy=N下弦max/dn =370kg /cm2 d销轴直径d=4.5cm 插板厚度=6cm n销轴数量n=2 主梁销轴采用40Cr，=2840 kg /cm2

13、 jy=6000kg /cm2 导梁销轴采用45#钢，=1870 kg /cm2 jy=4000kg /cm2 由此可知：max 满足要求； jy jy 满足要求。 2.1.6 主梁焊缝计算： 根据“A”字桁架梁结构及受力特点，最危险焊缝发生在上弦公榫插板与相邻母材焊接处，故只对该处焊缝进行检算。 材质：公榫插板16Mn 相邻母材Q235 计算应力按Q235 上弦Nmax= -1.4105kg helw=140cm2 f= Nmax/helw=1.4105/140=1000 kg/ cm2 查4表4-2-3 w= / 2 =1245 kg/ cm2 fw 焊缝满足要求。 2.2 前支腿计算：

14、前支腿采用套管形式，受力P=65000 kg，考虑安全性，计算按照小套管计算，管子为24510，材料为Q235，计算长度l=300cm，取2，采用折减系数法，计算如下： i=1/424.52+22.52=8.316 =2300/8.316=72.15 查4表4-1-16 =120 根据3附录3 查得=0.824 =P/A=65000/0.82473.827=1068 kg /cm2 =1760 kg/cm2 = 120 前支腿满足强度及刚度要求。 2.3 前支腿销轴计算： 前支腿销轴采用65，材质为40Cr，根据结构，销轴只需校核剪切应力和挤压应力。 max= 4P/d2n =980kg /c

15、m2 P 销轴最大受力P =65000 kg d 销轴直径d=6.5cm n 销轴剪切面n=2 jy=P /dn =1250kg /cm2 P 销轴最大受力P =65000 kg d销轴直径d=6.5cm 铰链插板厚度=4cm n铰链插板数量n=2 max =2840 kg /cm2 jy jy=6000 kg /cm2 销轴满足要求。 2.4 边梁挂架计算： 2.4.1 边梁挂架上横梁校核： 边梁挂架上横梁材料为Q235，尺寸如图所示： h=(9110.5-4.54.14)/(91+4.1202-4.54.12)=0.2cm 惯性矩 Jx=913/12+4.12032/12-4.14.532

16、/12+9110.32+4.1200.222-4.54.14.222=5715.6cm4 边梁挂架上横梁受力如图所示： M=4200055/4=kg.cm 弯=/5715.610.8=1091kg/cm2 剪=21000/136.1=154kg/cm2 =10912+1542=1102 kg/cm2 =1760 kg/cm2 强度满足要求。 2.4.2 边梁挂架吊板校核： 吊板截面20100，材料Q235 =P/S P 吊板最大受力P =21000 kg S 截面面积S =20 cm2 =21000/20=1050 kg/cm2 =1760 kg/cm2 吊板强度满足要求。 2.4.3 边梁挂

17、架销轴校核： 销轴采用45，材质为 40Cr，根据结构，销轴只需校核剪切应力和挤压应力。 max= 4P/d2n =1320kg /cm2 P 销轴最大受力P =42000 kg d 销轴直径d=4.5cm n 销轴剪切面n=2 jy=P /dn =1138kg /cm2 P 销轴最大受力P =42000 kg d销轴直径d=4.5cm 接触板厚度=4.1cm n接触板数量n=2 max =2840 kg /cm2 jy jy=6000 kg /cm2 销轴满足要求。 3.机械结构计算： 3. 1 中支腿上、下行走机构功率计算： 3.1.1 计算条件如下表所示： 3.1.2 下行走电机功率：

18、f=0.5 =0.015 =1.5 d=100 D=400 一台电机 摩擦阻力 Pm=601000(20.5+1000.015)1.5/400=563kg 坡 阻 力 Pp=6010000.02=1200kg 风 阻 力 Pf=600kg 总 阻 力 Pz=563+1200+600=2363kg 功 率 N=23632.45/61200.9=1.05kW 选用电机功率1.5 kW，满足使用要求。 3.1.3 上行走电机功率： f=0.5 =0.015 =1.5 d=80 D=317 二台电机 摩擦阻力 Pm =301000(20.5+800.015)1.5/317=312kg 坡 阻 力 Pp

19、 =3010000.03=900kg 风 阻 力 Pf =300kg 总 阻 力 Pz =312+900+300=1512kg 功 率 N=15122.45/61200.9=0.58kW 选用电机功率1.1 kW，满足使用要求。 3.1.4 下行走机构轴承选择： 轮压P=60/4=15t 装320 轴承2 套，每套基本额定负荷13t，满足使用要求。 3.1.5 上行走机构轴承选择： 轮压P=60/4=15t 装416 轴承2 套，每套基本额定负荷12.5t，满足使用要求。 3.2 起吊天车计算： 3.2.1 起吊天车运行机构功率计算： 摩擦阻力 Pm=(Q起+G0)(2K+d)K附/D轮= (

20、Q起+G0) f0 Q起 起升载荷重量Q起=350001.1=38500 kg G0 起吊天车自重G0=6000kg K 滚动摩擦系数K取0.05 d 轴承内径d=9cm K附 附加摩擦阻力系数K附取1.5 D 车轮直径D=33cm f0 摩擦阻力系数f0=(2K+d)K附/D轮 滚动轴承摩擦系数取0.015 计 算 得 Pm =475 kg 坡 阻 力 Pp=445000.01=445kg 风 阻 力 Pf =Cq(F 起+F 物)=812kg C 风载体型系数C取1.4 q 工作标准风压q 取25kg/m2 F 起 小车挡风面积F 起取1.2 m2 F 物 物品挡风面积F 物取22 m2

21、运行阻力 P 静 = Pm + Pp +Pf =1732kg 满载时电动机的静功率 N静= P 静V/102m V 小车运行速度 V=0.0708m/min 机械传动效率取0.9 m 电动机数目m=2 计 算 得 N静= 12900.0708/1020.92=0.668Kw 电动机功率 N=K电N静=1.30.668=0.868Kw 选择电动机功率为1.5 Kw 满足要求。 3.2.2 起吊天车行走箱强度计算： 行走箱截面为箱形，材料为Q235，尺寸如图所示： h=28.91.420.7/(28.91.4+401.42)=5.5cm 惯性矩 Jx=1.44032/12+28.91.43/12+

22、1.44025.52+28.91.415.22=27675.82cm4 起吊天车行走箱受力如图所示： M=45000150/4=kg.cm =25.5/27675.82=1555kg/cm2 =1760 kg/cm2 行走箱强度满足要求。 3.2.3 车轮轮压计算： 车轮受力：P 单=P 总/m=13000kg P 总支撑点垂直总反力P 总=52000kg M支撑的车轮数m=4 车轮参数：D=33cm 材料ZG340-640 表面HB300-380 车轮和钢轨接触应力： 线=6002 P 计/bd线 b 车轮与轨道接触宽度b 取5.5cm D 车轮直径D=33cm P 计 车轮的计算轮压P 计

23、=K1P 单 K1 等效冲击系数K1 取1 载荷变化系数取0.8 故P 计=10.813000=10400kg 线=600210400/5.533=6423kg/cm2 查表得 线=6400-8000 kg/cm2 线max=9000-12000 kg/cm2 线在允许范围内，满足要求。 3.2.4 传动齿轮齿根弯曲疲劳和弯曲强度计算： 齿轮参数 m=0.8cm Z小=21 材料40Cr 齿根弯曲应力 弯=2MC/Zm2B M 小齿轮传递的扭矩M=9087kg.cm C 速度系数C取1.0245 B 齿宽B=5.4cm 齿形系数取0.327 磨损系数取0.8 弯=290871.0245/210.825.40.3270.8=981 kg/cm2 查表得 弯=1600 kg/cm2 弯弯 弯曲强度满足要求。 3.3 卷扬机及滑轮组的计算： 3.3.1 钢丝绳计算： 卷扬机型号 JM6 滑轮组采用上下各5 组的形式 钢丝绳最大拉力 P=Q起/ m Q起 起升载荷包括吊具Q起=44000 kg m 滑轮组倍率m=11 滑轮组效率取0.91 P=44000/ 110.91=4396 kg6000 kg 满足要求 专心-专注-专业