米架桥机计算书

40米架桥机计算书

1、架桥机概况

架桥机由主梁总装、前支腿总装、中托总装、后托总装、提升小车总装、后支腿总装、液压系统及电控部分组成，可完成架桥机的过孔，架梁功能，架桥机的高度可由安装于前支腿、后托的液压系统调节，整个架桥机的所有功能可由电控系统控制完成。

2、架桥机的结构计算

2.1、架桥机主梁的承载力计算

计算架桥机主梁承载力，要分别考虑架桥机的三个情况。

a过孔

过孔时计算主梁上、下弦的强度，此工况，梁中的弯矩，可能是主梁所承担的最大弯矩，所以校核此状态时可计算主梁的强度。

b架中梁

此工况时，前提升小车位于主梁41米的跨中，弯矩可能出现最大值

c架边梁

当提升小车偏移架桥机主梁一侧时，此侧主梁中的剪力最大，所以应校核主梁腹杆的强度及稳定性。

=717t·m

M

m ax

架中梁时，当提升小车位于主梁41米的跨中时，梁中的最大弯矩(如图)

=477t·m

M

m ax

此较两处的弯矩可知过孔时的弯矩是主梁承受的最大弯矩，也是控制弯矩，按此弯矩来校核主梁上、下弦的强度

=717t·m

M

m ax

主梁截面如图：

上弦是两根工字钢32b，中间加焊

10mm芯板。

下弦是四根槽钢25a，中间加焊8mm

芯板。

截面几何参数如表所示：

主梁的正应力:

/W X=717×104×10-9

σmax=M

m ax

=153MPa＜［σ］=170Mpa

主梁上、下弦采用Q235B钢材其许用应力为170Mpa

所以过孔时主梁是安全的。

梁中的最大弯矩

M

=477t·m

m ax

主梁的正应力:

σmax=M

/W X=477×104×10-9

m ax

=102MPa＜［σ］=170Mpa

主梁上、下弦采用Q235B钢材其许用应力为170Mpa

工作应力小于Q235B的许用应力，满足强度条件，所以架中梁时，弦杆是安全的。

2.1.2 弦杆的接头销板及销轴的强度计算

过孔时的悬臂端的根部，尺寸如图所示，材质Q235。

销板、销轴所承受的最大轴力为

N max=285t

销轴材质为45#钢，销轴的工作直径φ50mm，销轴的布置如图所示。

上弦单块销板的轴力为：N max上=N max /4=71.25t

上弦单块销板的面积为

A上=8136x10-6m2

销板的工作应力为

σ销板上= N max上/A上=71.25×104/8136x10-6=87.57Mpa<［σ］=170Mpa 上弦销板满足抗拉强度。

下弦单块销板的轴力为：N max下=N max/4=71.25t

下弦单块销板的面积为

A下=6600x10-6m2

销板的工作应力为

σ销板下= N max下/A下=71.25×104/6600x10-6=108<［σ］=170Mpa

下弦销板满足抗拉强度。

单根销轴所承担的剪力为

F上=285t/3=95t

销轴中的工作剪力为

τ=（F上/8×104）/（3.14/4×502×10-6）=60.5Mpa<［τ］=110Mpa 45#钢许用剪应力［τ］=110Mpa，上弦销轴满足抗剪强度条件.

单根销轴所承担的剪力为

F上=285t/6=47.5t

销轴中的工作剪力为

τ=（F下/4×104）/（3.14/4×502×10-6）=60.5Mpa<［τ］=110Mpa

45#钢许用剪应力［τ］=110Mpa，上弦销轴满足抗剪强度条件.

架边梁时，提升小车不位于架桥机的中心，而是偏移架桥机主梁的一侧，此侧主梁承担的剪力最大，而剪力是由腹杆承担的，设计腹杆时，将它放在最不利位置。

取卷扬小车偏移一侧的主梁为研究对象，由平衡方程可求解，前支及中托处的反力

N中=110t

N前=95t

主梁中的最大剪力发生在中托附近及前支附近，所以腹杆选用12#槽钢对扣，在中托附近及前支附近加强，打花撑旨在增加抗剪面积。

主梁中的最大剪力为N 中=110t

腹杆所受的轴力可根据平衡方程求出，

F 腹杆=115t

此轴力由八根12#槽钢承担，

腹杆的截面面积为

A 腹杆=15.366×8 cm 2

腹杆的工作应力为

σ腹杆=腹杆腹杆A F =4410

8366.1510115-???=93.55Mpa<[σ]=170 Mpa 腹杆满足强度条件。

f c =pl 3/48EI x =32×41003/48×2100×6249466,1818

=3.5cm <[4100/600]=3.83cm

主梁的刚度满足要求。

经上面对主梁弦杆、销板、销轴及腹杆的强度、刚度及稳定分析，可知，架桥机主梁可安全承载，主梁是安全的。

2.2 前支、中托部分的强度计算

计算前支腿的强度时，将前支腿放在其最不利的工作状况，既架设边梁时，提升小车偏移一侧主梁，此时前支腿受力最大， 所受的最大轴向力为：N 前=95t

前支腿立柱选用箱型截面如图：

材质为Q235B ，由无缝钢管φ325*12及四周12mm 厚钢板焊接而成。

截面几何参数如表所示：

前支腿立柱的工作应力为：

σ前支=前前A N =4410

538.2091095-??=45.3Mpa<[σ]=170 Mpa 支腿立柱满足强度条件。

下横梁由钢板组焊而成，W 前x =4821.6cm 3

工作应力σ下横梁=X W 前前M =6410

6.48213.01095-???=59.1Mpa<[σ]=170 Mpa 前支腿定位销直径φ80，材质为45#钢

销轴的受剪面积为A=100.5 cm 2

销轴中的工作剪力为F s = 95t

销轴中的工作剪应力为：

τ=As Fs =4

4105.1001095-??=94.5Mpa<[τ]=110 Mpa 从以上计算中可知，前支腿各部分满足强度条件，可安全承载。 弯梁截面：W 弯x =5945.213cm 3

工作应力σ弯梁=X W 弯弯M =6410

5836.2663.01055-???=28.3Mpa<[σ]=170 Mpa 中托弯梁满足强度条件。

选用φ80的销轴，材质45#钢

受剪面积为A=1/4π×802×2=10048×10-6 m 2

工作剪力为Fs= 55t

工作剪应力：

τs=As Fs =6

410100481055-??=54.7Mpa<[τ] 连接铰座的耳板选用δ30的钢板，受挤压面积

Ac=2×30×80×10-6=4800×10-6 m 2

工作挤压应力

σc =Ac Fc =6410

48001055-??=114.6Mpa<[σc ]=220 Mpa 中托连接铰座可安全承载

2.3 提升小车横梁的强度计算

架设中梁时，提升小车所承受的弯距最大，其值为

Mmax=193t.m

小车横梁截面为箱型双梁如图

截面Wx=14011cm3

工作许用应力σmax =X

W M max =64101401110193-??=137.7Mpa<[σ] =170 Mpa 提升小车可安全承载

3.结论

经过对架桥机的主要受力构件的强度进行计算，可知均满足相应的强度条件及稳定条件，所以可按计算中的各截面尺寸设计架桥机。 架桥机在不同的工况下均可安全工作。

4.天车电机、减速机的选择:

4.1横移小车电机、减速机的选择

V=2.3m/min;车轮φ500;大、小齿轮齿数分别为:59、17;

f=(80+4.8)×(2%+2‰)+1×1.6×250×(1.7×2)/104=2.44t

P =f ×10×(2.3/60)/(0.9×2)×2.2

=1.14KW

注：2.2为放大系数。

经综合考虑:

选择电机型号:ZD122-4/1.5KW;转速:1380转/min

减速机速比的选择:

i=1380×17/59×3.14×.5/2.3=249.7

查减速机型号:BLED2718-253速比

4.2 纵移小车电机、减速机的选择

V=4.8m/min;车轮φ500;大、小齿轮齿数分别为:59、17;

f=(80+14)×(2%+2‰)+1×1.6×250×(1.7×2)/104=2.644t

P =f×10×(4.8/60)/(0.9×2)×2.2

=2.58KW

注：2.2为放大系数。

经综合考虑:

选择电机型号:YEZ112S-4/3.0 KW;转速:1380转/min

减速机速比的选择:

i=1380×17/59×3.14×.5/1.8=119.7

查减速机型号:BLED2718-121速比

5.钢丝绳的选择

根据单个小车起重量80t，选择5t卷扬机，滑轮组倍率16。

钢丝绳所受最大静拉力

Smax=80/16=5t

n绳=4

所选钢丝绳的破断拉力应满足

S绳/Smax≥n绳

S绳= Sma x×n绳/0.82

=5×104×4/0.82

=235294N<329500N

查钢丝绳产品目录,可选钢丝绳18×19-22-1700,所以符合全使用要求.

6.大车运行机构的验算

6.1.纵移机构电机的选择

V=4.8m/min

f=93.5×(2%+2‰)+1×1.6×250×(1.264×2.17+3.2×0.5×2+.42×1.1×2+0.4×27)/ 104

=2.75t

所需单个电动机功率:

P=2.75×10×(4.8/60)/(0.9×4)×2.2

=1.34KW

注：2.2为放大系数。

综合考虑后,最终选择电动机为：ZD122-4/1.5KW;转速:1380转/min 减速机的选择:

电机转速:n=1380转/min;车轮直径为:φ500; 小齿轮与大齿轮的齿数分别为17,59

故减速机速比:

i =1380×17/59×3.14×0.5 /4.8

=119.6

查减速机型号为:BLED2718-121速比

6.2.横移机构电机的选择

V=2.3m/min

f=355.8×(2%+2‰)+3.8

=11.63t

所需单个电动机功率:

P=11.63×10×(2.3/60)/(0.9×4)×2.2

=2.72KW

注：2.2为放大系数。

综合考虑后,最终选择电动机为：YEZ112S-4/3.0KW;转速:1380转/min

减速机的选择:

电机转速:n=1380转/min;车轮直径为:φ500; 小齿轮与大齿轮的齿数分别为17,59

故减速机速比:

i =1380×17/59×3.14×0.5 /2.3

=249.7

查减速机型号为:BLED2718-253速比

7.各机构制动力矩校核：

7.1.提升机构

满载时卷筒钢丝绳上的拉力为5t,卷筒直径Φ377mm,

扭矩M=PR=5x0.1885 =1.0556tm=10556Nm

卷扬机钢丝绳平均绳速v=9m/min=0.15m/s

取动载系数Φ2

此时最大扭矩Mmax=Φ2M=1.105x10556≈11664Nm

减速器传动比139 , YWZ-300/45制动器制动力距630Nm

实际传到高速轴上的力矩:M1=11664/139=83.9Nm ＜630Nm

安全系数=630/83.9=7.5，安全可靠。

7.2. 天车横移制动

ZD122-4/1.5KW电动机，制动力矩8.1x2=16.2Nm

≈0.393 tm=3930Nm

减速器速比253，大小齿轮数比59/17=3.47

实际传到高速轴上的力矩:M1=3930/(253x3.47)=4.47Nm ＜16.2Nm

安全系数=16.2/4.47=3.6 ，安全可靠。

7.3. 天车纵移制动

YEZ112S-4/3.0KW电动机，制动力矩43x2=86Nm

扭矩M=PR=(114x0.015)x0.25 ≈0.4275tm=4275Nm

减速器速比121，大小齿轮数比59/17=3.47

实际传到高速轴上的力矩:M1=4275/(121x3.47)=10.2 Nm ＜86Nm 安全系数=86/10.2=8.4 ，安全可靠。

7.3. 大车纵移制动

ZD122-4/1.5KW电动机，制动力矩8.1x4=32.4Nm

≈0.3506tm=3506Nm

减速器速比121，大小齿轮数比59/17=3.47

实际传到高速轴上的力矩:M1=3506/(121x3.47)=8.4Nm ＜32.4Nm 安全系数=32.4/8.4=3.8，安全可靠。

7.4大车横移制动

采用YEZ112S-4型3.0kw电动机，制动力矩43x4=172Nm

扭矩M=PR=(358x0.015)x0.25= 1.3425 tm=13425Nm

减速器速比253，大小齿轮数比59/17=3.47

实际传到高速轴上的力矩:M1=13425/(253x3.47)=15.3Nm ＜172Nm

安全系数=172/15.3=11.2 ，安全可靠。