卷扬机受力计算书
卷扬机设计计算说明书
哈尔滨工业大学（卷扬机动力总成设计计算说明书）院系专业年级设计者学号指导教师成绩2013年1月5日设计题目：设计卷扬机动力总成：见附录设计条件：1.载重=1600N；2.钢丝绳速=1.5m/s；3.卷筒直径=300mm；4.钢丝直径=3.5mm设计工作量：绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；编写设计计算说明书一份。
1.前期计算1.1输出功率：PW=F×V=1600×1.2÷1000=1.92 KW1.2求输入功率：经过查表得到各部件的传动效率：联轴器： 0.99带轮： 0.96链轮： 0.97球轴承： 0.99滚子轴承： 0.99卷筒： 0.97 这样可以算出总效率是η=0.994×0.992×0.97×0.96×0.97=0.850所以P（输入）=PW/η=2.26 KWP 需要 = K A P （输入）=2.94 KW1.3选电机经过查机械设计手册，选取合适的电机，选取的电机是型号为Y132S-6 的三相异步电机。
n 输出 =60v/（2πr ）=60×1.2/2π(150+1.75)×103=75.5r/min所以i 总 =960/75.5=12.7根据i 总 =i 低×i 而i 低和i 高 都在3~7之间， 取i 低=3 则i 高=4.232.带传动设计：带型选择表带轮直径选择表型号 额定功 率满载时 轴径 转动惯 量转速 电流 效率Y132S-63kw960r/mi n3.65A 79%380.0021kg.m 22.1确定直径：取小带轮是d1=100 mm，大带轮是d2=423 mm。
由上表圆整为450mm2.2 确定中心距：一般情况下 0.7（dd1+dd2）≤a0≤2(dd1+dd2)所以 385mm≤a0≤1100mm取a=500mm2.3计算带长：Ld0 ≈2a+π/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a得出Ld0≈1925mm 由教材表8-2取 Ld0=2000mm2.4计算实际中心矩a及变动范围：a=a0+（Ld-Ld0）/2=537.5mm考虑到带轮的制造的误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要，常给出的中心矩的变动范围：amin=a-0.015Ld=507.5mmamax=a+0.03Ld=597.5mm2.5验算小带轮的包角α1：小带轮上的包角α1小于大带轮的包角α2.小带轮上的摩擦力相应地小于大带轮上的摩擦力。
卷扬机机构计算以及天车和大车运行机构计算书
50t 门机机构部分计算书、50t 门机起吊小车计算1 •主要技术参数（计算条件）2 •起升机构的设计计算 50t 门式起重机主梁上布置一台起吊小车，可沿主梁全行程移动。
起吊小车有一台卷扬 机和一组滑轮组。
起吊小车起升载荷：Q 0= 500kN小车自重：G=6t起升速度：Vq=3.9m/min滑轮组倍率：m=62.1钢丝绳计算选用国产名优钢丝绳：按起重机设计手册执行 型号：6X 37类纤维芯钢丝绳钢丝绳直径：21.5mm ；最小破断拉力：（T bmin =296kN （1700N/mm 2）钢丝绳重量： 1.63kg/m钢丝绳安全系数 n = c bmin /S =296宁43.86=6.7（按照参考文献［1］，工作级别M4查得安全系数不小于4） 1） 小车额定起吊质量: 2） 最大横坡度 3） 起升高度： 4） 起升速度： 5） 走行速度： 8）起升机构工作级别: 50t 10%o 12 m 0-3.9m/min (重载) M40-7.8m/min (空载) 钢丝绳最大静拉力SS 二 Q 2m z公式见参考文献［3］P94 2-2-1 Q —起升载荷，Q= Q 0 = 500 kNn z —滑轮组效率；滑轮组倍率: 滑轮组效率z :1-叩 1 -0.986z 0 - - 0.95m(1 - °) 6 (1—0.98) Q _ 500 =43.86kN2m • z 2 6 0.95 m=6 ,2.2起升卷扬机计算及选型 2.2.1卷筒设计计算a ） 卷同参数：钢丝绳直径：d =21.5mm 卷筒底径：D o =7OOmm 卷筒有效长度：L o =85Omm 绳槽距： p=23mm 卷绕圈数：n=1b ） 容绳量L 计算：L = =h • m+ 3 n D o 式中：D o —第一层绳圈直径 D o = 0.7（m ） L = L i + L 2 =h • m + 3 n D o=12X6+ 3n X o.7=72+ 6.6 =78.6（m ）c ）卷筒容绳长度L o 效核:行 12o °° 6 23 =8°4(mm)1 3.14 (7oo 1 21.5)2.2.2卷扬机驱动计算a ）起升静功率：Pj = Q n VqQ=5ookN3 9Vq=3.9m/mi n=——m/s60n = n 1 • n 2 z —滑轮组效率，z =0.95； n 2—减速机效率,500 3.9P== 500— =40.2 Kw0.95 x 0.85电机驱动功率 P= K d X P (kW )K d ------功率增大系数，取1.1p=K d X P j =1.1X40.2 =44.2 (kW )建议电机选取如下：电机型号： YZP250M-6 （调频电机+制动）电机功率： 45kW额定转速： 978r/mi n生产厂家： 江特电机厂、长航电机厂等 可见，按1层计算, 卷筒有效长85omm 已够。
单元体吊装卷扬机承载力计算书
卷扬机小车承载力设计计算书
计算模型 2.图纸条件： 玻璃厚度： 层高： 平均宽度： 面材重度： t := 16mm Ls := 5.7m B1 := 1.280m ρg := 25600 N m3
3.荷载计算 3.1 恒荷载的计算 Gk := 1.1t ⋅ ρg 3.2 荷载的计算 幕墙重量标准值： 幕墙重量设计值： 安全系数： PG := Gk ⋅ Ls ⋅ B1 PGy := 1.2Gk ⋅ ( Ls ⋅ B1) λ := 3 PG = 3287 N PGy = 3945 N Gk = 450.56 Pa
2.弯矩作用平面外的稳定性： 弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数： ϕy := 0.172 （该值出自《钢结构设计规范》附录C） ϕb = 1 η := 0.7 βtx := 1 σwx = 39.997 ⋅ MPa < 215MPa 安全! （闭口型材）
轴心受弯构件整体稳定系数： 构件截面影响系数： 等效弯矩系数： η ⋅ βtx ⋅ M1 ⎞ ⎛ N1 σwx := ⎜ + ⎟ ϕb ⋅ Wzx ⎠ ⎝ ϕy ⋅ Az 3.连接钢板螺栓计算： 采用4个M12普通螺栓 ： 200mm x200mm 埋板厚度： 所受剪力： 所受拉力最大值： 受弯矩最大值：
M12螺栓受拉承载力设计值：
M12螺栓受剪承载力设计值：
截面塑性发展系数： γx := 1.05 （该值出自《钢结构设计规范》表5.2.1）
⎡ N1 σcx := ⎢ + ϕx ⋅ Az ⎢ ⎣
βmx ⋅ M1 ⎤ 0.8 ⋅ N1 ⎞ ⎥ ⎛ γx ⋅ Wzx ⋅ ⎜ 1 − ⎟⎥ N Ex ⎠ ⎦ ⎝
σcx = 12.425 ⋅ MPa
<
手动卷扬机绞磨推力计算
手动卷扬机绞磨推力计算13.2卷扬机牵引力及锚固压重计算13.2.1手动卷扬机（绫磨）推力计算作用在绞磨推杵上箫要的力按F式计算（图13-10）：1 一线磨支架；2一鼓轮j 3一推杆；4—制动器；F =竽衣（13-38）式中F——推动绞磨推杆需要的推力（N）;R——钢丝绳的拉力（N）；r-- 鼓筒的半径（mm）;’2——推力作用点至中心轴的距离（mm）;K——阻力系数，取K = l.l~l.2c【例13-11】有一构件重85kN,用一台绞磨由二人在平地拖运，已知绞磨2 = 2000mm, r — 120mm, K = L1.试求需用推力。
【解】推动绞磨需用推力由式（13-38）得：=T K= 2000 -X11 ^561N 故知推动绞磨推E，Rr v 8500 xl20 sz i [ am F力为561N O13.2.2电动卷扬机牵引力计算卷扬机牵引力是指卷筒上钢丝绳缠绕一定层数时，钢丝绳所具有的实际牵引力。
实际牵引力与额定牵引力有时不一致，当钢丝绳缠绕层数较少时，实际牵引力比额定牵引力大，.需要按实际情况进行计算。
电动卷扬机的传动简图如图13-Uo其卷筒上钢丝绳的牵引力可按下式计算：S = 1020 号（13-39）其中V =元。
足（13-40）。
=也包（13-41）q =甲。
・切1 •歹2 •Ta （13-42）式中S——作用于卷筒上钢丝绳的牵引力（N）；P H——电动机的功率（kW）;——卷扬机传动机构总效率（％）,等于各传动机构效率的总乘积；根据齿轮传动方式及轴承类别决定；m——卷筒效率。
当卷筒装在滑动轴承上时，刃=0.94；当卷筒装在滚动轴承上时，70 = 0.96;小、小、小…%—分别为第1、2组等传 动机构的效率，不同 的传动机构有不同的 效率由表13-16取 用；V 一钢丝绳速度（m/s ）; 开——圆周率，取3.14; D'——缠有钢丝绳的卷筒的 计算直径（m ）;D' = D + （2机-DJ;D ——卷筒直径（m ）; d ——钢丝绳直径（m ）;m ——钢丝绳在卷筒上的缠 绕层数；九n —卷筒转速（r/s ）, n n7th?= ■■. 60 '«h ---- 电动机转数（r/min ）;人——电动机转速（r/s ）; i ——传动比，；T e ——所有主动齿轮的乘积； Tp ——所有被动齿轮的乘积。
人工挖孔桩卷扬机受力验算
人工挖孔桩提升机承重验算书荷载计算1、桶的直径48cm，高50cm，自重m1=18kg。
2、桶的体积V=3.14×0.24×0.24×0.50=0.090m3桶内石头重量按照最大重量碎石计算：碎石头密度为1.55g每立方厘米一方=1000000立方厘米：1*1.55=1.55吨重量：m2=0.09×1550kg=139.5kg M=m1+m2=157.5kg （G=mg自重1.575KN）3、电机自重36kg G=mg自重0.36KN一》钢丝绳拉力计算：1、直径8毫米，面积4*4*3.14=50.24mm2，承受拉力约为50.24*65=3265.6kg公式f=ksk为每平方毫米承受的拉力s为截面积钢丝绳起重的安全系数为5.3265.6kg>193.5kg×5=967.5kg钢丝绳满足要求。
二》配重要求：提升机尾部是长2m，宽1.27m角钢架，在上面放置4块C20混凝土块(每方2500kg)，配重M=4×0.5m×0.2m×0.2m×2500kg=200kg矩形管40x80x3.5每延米重量6.21kg。
槽钢50x37x4.5每延米重量5.44kg矩形管：6.21kg/m×1.9m=11.799kg槽钢：5.44kg/m×2m=10.88kg支架自重：22.679kg桶加石渣自重：157.5kg其他小部件忽略不计，按照最大弯矩考虑：157.5kg×10N/kg×1.3m+22.679kg×10 N/kg ×0.6m=2183.57 KN.m <200kg ×10 N/kg×1.4m+36kg×1.7×10 N/kg=3412KN.m2183.57 KN.m <3412KN.m力矩满足要求，配重满足要求。
卷扬机受力计算
附件
1、根据φ12.5钢丝绳质量证明书：单股φ12.5钢丝绳的实测破断拉力总和为
106.54 kN，则最小破断拉力为：106.54÷9.8×0.82=8.87（t）
2t卷扬机起吊重量：Q=45.2÷2+0.155+2
=242.76t 构件在楼层间运输超长超重，故将构件不超过12米运输均满足荷载要求
2、卷扬机基础应能可靠的承受作用在其上的荷载，地脚螺栓埋深与做法应符合
设计和说明书的规定。
本工程混凝土板为C50，厚度为200mm。
连接螺栓必须拧紧，涂抹黄油、垫弹簧垫圈，不得少装漏装。
3、缆风绳直径不小于9.3mm，角度45-60度对角布置，缆风绳应设独立地锚，缆风绳螺丝与地锚连接，地锚应符合要求，缆风绳不得有接头，绳卡数量不少于3个。
4、安装钢丝绳在卷筒上最少圈数不小于4圈，在卷筒上必须排列整齐，不许错乱扎压。
5、迁引钢丝绳和副钢丝绳接头的绳夹不能少于3个，绳夹的距离为绳径的6倍以上，绳夹方向一致，U型螺栓装在绳尾一侧，绳夹以下的绳尾末端用铁丝绑扎。
卷扬机受力计算
卷扬机受力计算附件1、采用电动机功率1.5KW，钢丝绳直径11.5mm，卷筒直径180mm，卷筒容绳量35m，额定速度1380r/min，整机重量150kg。
动力采用ZD121-4型电动机。
采用Φ16mm螺纹钢筋锚入混凝土做支撑锚固，具体布置详见附图。
2、斜坡段抗弯强度和挠度验算斜坡支撑采用壁厚3.2mm、外径48mm的架子管，抗剪强度满足要求，仅对其进行弯矩和挠度进行验算。
①抗弯强度验算弯矩验算按照三等跨连续梁进行计算，跨间距即钢筋支撑间距l=1.0m。
动荷载系数取1.4，净荷载系数取1.2；当荷载位于跨中时弯矩和挠度最大架子管自重均布净荷载：q=3.33×10=33.3N·m最大弯矩×l=0.08×1.2×33.3×1×1+0.2×1.4×M=0.08×1.2×q×l2+0.2×1.4×F垂1056.67×1=299.1N·m抗弯强度架子管截面抵抗矩W=4493mm3σ=M/W=299.1×1000÷4493=66.56 N/㎜2＜205 N/㎜2=f满足要求②挠度验算挠度计算按照二等跨连续梁偏安全容许长细比取150钢材弹性模量E=206KN/㎜2架子管惯性矩I=10.78㎝4ν=0.521×q×l4÷（100×E×I）+1.497×F垂×l3÷（100×E×I）=0.712mm＜1000/150=6.67㎜满足要求3、斜坡段支撑稳定性验算支撑采用壁厚3.2mm、外径48mm的架子管面积A=380.13mm2惯性矩I=11499.01mm4回转半径i=5.5mm长度系数μ取1.5①对稳定性公式适用范围进行验算柔度λ=μh/i=1.5×700÷5.5=190.9小于钢结构支撑容许长细比[λ]=200 满足公式要求②稳定性验算由λ=190.9查得ψ=0.218/(ψA)= 1056.67÷（0.218×380.13）=12.75 N/㎜2＜205 N/㎜2=f F垂满足稳定性要求。
卷扬机埋件受力验算
卷扬机埋件受力验算（1）埋件结构组成埋件由300*300*12的Q345锚板和6根φ12的HRB335钢筋组成。
结构情况如下图：（2）埋件计算1）已知条件剪力：=50KN V F 剪埋件面板厚t=12mm ，采用d=12mm 的HRB335钢筋,f y =300N/mm 2；混凝土按C35等级计算，f c =16.7N/mm 2。
2）验算计算公式：因不受弯矩和拉力作用，所以取用设计公式为0.30.41.3s r v y r b y V N M Nz A f f zαααα--≥+ As 要大于上公式中的计算值。
验算过程：埋件锚固钢筋布置3层，；因为本埋件仅受剪力作用，弯矩作用极小可以忽略不计。
20.30.41.350000000.90.566251300 1.30.90.75300300327.01s r v y r b y V N M Nz A f f z mm αααα--≥+-=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯= 223.14159126678.584As mm ⨯=⨯= 22678.58327.01s A mm mm =>综上所述，埋件的构造满足受剪要求。
抗风吸埋件受力验算（1）埋件结构组成埋件由1块规格为300*300*12和2块188*60*12的Q345锚板组成。
结构情况如下图：埋件结构图（21）已知条件剪力：=100KN V F =拉埋件面板厚t=12mm 材质为Q345的钢板；混凝土按C35等级计算，f c =16.7N/mm 2。
2）验算计算公式：因不受弯矩和剪力作用，所以取用设计公式为 b M 0.80.4zs y r b y N A f f ααα≥+ As 要大于上公式中的计算值。
验算过程：埋件锚固钢板布置2层， 1.0r α=；(4.00.080.7v d α=-= 0.60.250.85b t dα=+= 因为本埋件仅受剪力作用，弯矩作用极小可以忽略不计。
b 2M 0.80.4z 10000000.80.85300490.19s y r b y N A f f mm ααα≥+=+⨯⨯= 22121002400As mm =⨯⨯= 222400490.19s A mm mm =>综上所述，埋件的构造满足受拉要求。
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自制小吊车受力计算书
一、单元体自重G
G=18000 N=18KN
G k=γw G
γw为风荷载分项系数，γw=1.4
G k=18*1.4=25.2KN
二、小吊车的抗倾覆
根据图示尺寸求得单元体吊点力距为2m。
钢丝绳重力距为2m，自重为100KG
卷扬机、电动机重力距为4m，自重为500KG。
配重重力距为4m，重量为1000KG。
M GK=(25200N＋1000)*2m=52400N.m
M G’=（500kg＋1000KG）*9.8N/kg*4m
=58800N.m
M G’/ M GK=58800N.m/52400N.m=1.12>1
因为M G’> M Gk
所以，小吊车的抗倾覆能满足要求。
三、吊绳计算
钢丝绳的容许拉力（安全荷载）S=S b/K1
S b为钢丝绳的拉断拉力S b=aPg
Pg为钢丝绳的破断拉力总和Pg=0.5d²
d为钢丝绳直径d=17mm
查表得Pg=184KN
a为钢丝绳之间荷载不均匀系数，a取0.85
S b=0.85*184=156.4KN
K1为钢丝绳使用安全系数，查表得K1=5.5
S= S b/ K1=156.4/5.5=28.44KN=28440N>25200N= G k
因为S> G k即钢丝绳的容许拉力大于单元体在风荷载作用下的力。
所以选用6*19，直径为17mm的钢丝绳能满足要求。
四、卡环即御甲的计算
卡环横销的直径为28mm
卡环的安全荷载Q b=40d1²
=40*28²
=31360N>25200N= G k
因为Q b> G k，即卡环的安全荷载大于单元体在风荷载作用下的力。
所以，选用直径为28mm横销的卡环能满足要求。
五、绳卡计算
钢丝绳所受综合受力为25.2KN,采用骑马式绳卡夹接，用19mm螺栓紧固，绳卡数量:
N＝2.5*P/T
P=25.2KN
T=24.5KN
N=2.5*25.2KN/24.5KN=2.57个
故需用绳卡3个。
六、滑轮的计算
滑轮的直径D=250mm
单滑轮的安全起重力F=D²/2
F=250²/2=31250N>25200N= G k
因此本小吊车上使用的滑轮能满足要求。
七、起重臂的抗弯强度
共有 2 跨
梁材性：Q235
全梁有均布荷载0.04 KN/M
考虑自重，自重放大系数为 1.2
//////////////第 1 跨计算结果////////////// 跨度为 2 M
截面为HW250x175
截面Ix = 6.12e+007 mm4
截面Wx = 501639 mm3
面积矩Sx = 267386 mm3
腹板总厚7 mm
塑性发展系数γx = 1.05
整体稳定系数φb = 0.6
由最大壁厚11 mm 得：
截面抗拉抗压抗弯强度设计值 f = 215 MPa
截面抗剪强度设计值fv = 125 MPa
剪力范围为-26.3396--0 KN
弯矩范围为0--51.5396 KN.M
最大挠度为 1.03974 mm (挠跨比为1/1923)
由Vmax x Sx / (Ix x Tw) 得
计算得最大剪应力为16.4398 MPa 满足!
由Mx / (γx x Wx) 得
计算得强度应力为97.8498 MPa 满足!
由Mx / (φb x Wx) 得
计算得稳定应力为171.237 MPa 满足!
受压翼缘外伸宽度与厚度之比为7.63636 满足!(GB50017--2003 第32页 4.3.8)
腹板高厚比为31.7143 无局部压应力可不配置加劲肋!(GB50017--2003 第26页 4.3.2)
//////////////第 2 跨计算结果//////////////
跨度为 2 M
截面为HW250x175
截面Ix = 6.12e+007 mm4
截面Wx = 501639 mm3
面积矩Sx = 267386 mm3
腹板总厚7 mm
塑性发展系数γx = 1.05
整体稳定系数φb = 0.6
由最大壁厚11 mm 得：
截面抗拉抗压抗弯强度设计值 f = 215 MPa
截面抗剪强度设计值fv = 125 MPa
剪力范围为37.8924--39.112 KN
弯矩范围为-25.4649--51.5396 KN.M
最大挠度为0.601664 mm (挠跨比为1/3324)
由Vmax x Sx / (Ix x Tw) 得
计算得最大剪应力为24.4118 MPa 满足!
由Mx / (γx x Wx) 得
计算得强度应力为97.8498 MPa 满足!
由Mx / (φb x Wx) 得
计算得稳定应力为171.237 MPa 满足!
受压翼缘外伸宽度与厚度之比为7.63636 满足!(GB50017--2003 第32页 4.3.8)
腹板高厚比为31.7143 无局部压应力可不配置加劲肋!(GB50017--2003 第26页 4.3.2)
八、卷扬机功率
卷扬机的起吊能力为3000kg，能满足要求。
综上所述，本方案中的所有设备均能满足要求。
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