18方浮式抓斗起重机设计计算书》.doc
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3、分级7(五) 计算载荷及载荷组合9(六) 强度计算:14(七) 疲劳计算:15(八) 等效载荷的计算(参考起重机计算实例P25面)17(九) 钢丝绳的选择与计算19(十) 滑轮和卷筒设计与计算20(十) 联轴器的计算23(十二) 主减速器的设计计算31(十三) 轴承的校核38(十四) 迴转摆动齿轮校核计算40(十五) 摆动行星减速机的计算42(十六) 迴转滚轮与轨道板的校核计算43(十七) 天轴强度校核计算46(十八) 卷筒轴强度校核计算47(十九)卷筒齿轮校核49(二十)卷筒轴轴承校核50(二十一)底盘抗倾翻校核计算51(二十二)底盘主梁设计计算54(二十三)臂架(吊杆)的设计与计算56(二
4、十四)人字架的计算与校核66(二十五)起升制动器的计算74一 总结76二 使用标准依据77三 参考文献18方浮式抓斗起重机设计计算书一, 概述18方浮式抓斗起重机主要安装在工程船上,具备挖泥起吊和吊钩起吊双重功能;主要从事航道疏浚,港口建设等水下的抓、挖泥工程的工程机械。也可以从事水上船舶之间的装缷及水上桥梁建设大梁安装工程,其在工程船上可以360旋转,其起重范围抓斗挖泥直举120吨,起吊半径=15米;抓斗最大挖泥深度可达70米,吊钩最大下放深度70米;由于本30方浮式抓斗起重机釆用了液粘调速、变矩离合器和2台可燃烧重油的柴油机具有节能降耗,降低使用成本。由于控制系统釆用了手动与自动控制双向切
5、換方式,使操作使用更方便灵活。二, 主要性能与技术参数1.卷筒直举载荷: 1200kN2.吊杆长度: 23m3.起重臂变幅角度: 55 754.作业回转半径: 15m 24m5.载荷提升速度: 0 55m/min6.抓斗(吊钩) 下降速度: 0 55m/min7.起重机旋转角度:0 3608.起重机旋转速度:0 1.0 rpm可调9.抓斗抓水容积: 18m10.抓斗最大升高 (顶部):15m11.抓斗、吊钩最大下放深度:水面下70m12.30方浮式抓斗起重机的使用等级: A6三,机械传动路线1,抓斗提升传动路线:柴油机液粘偶合器主减速箱互动轴内涨提升小齿轮提升卷筒大齿轮提升钢丝绳抓斗。2,抓斗
6、合斗传动路线:柴油机液粘偶合器主减速箱互动轴内涨合斗小齿轮合斗卷筒大齿轮合斗钢丝绳合斗滑轮组抓斗。3,回转传动路线:柴油机尾轴尾轴变速箱油泵油管控制系统油马达立式减速机摆动小齿轮大齿圈滚轮底盘转动。4,抓斗下降传动路线:合斗、提升外刹脫离开及互动轴内涨、外刹脫离互动轴的小齿轮及提升、合斗的卷筒大齿轮均处于自由状态合斗、提升钢丝绳抓斗靠其自重自由落体下降。四,结构型式的组成 18式抓斗起重机它是由抓斗、吊杆、主钢丝绳、卷筒、主减速箱、液粘偶合器、柴油机、柴油机尾轴变速箱、油泵、油管、油马达、立式减速机、摆动小齿轮、大齿圈、底盘、上轨道板、滚轮组件、下轨道板、转盆、甲板座、变幅人字架、变幅卷扬、变
7、幅滑轮组、控制室、机棚等按定次序组合起来成为一个整机。五,主要材料选用1,开式齿轮:,卷筒大齿轮 ZG42CrMo表面淬火。,卷筒小齿轮 38CMA氮化处理。,轴 40C调质处理。 2,主减速箱:,大齿轮 40C调质齿部表面淬火。,小齿轮 38CMA氮化处理。,轴 40C调质处理。 ,箱体 Q235A去应力退火。3,底盘构件:,主梁 Q345C H型钢 自焊。,付梁 Q345C H型钢。,橫梁 Q345C H型钢。 ,上轨道板 45厚板去应力退火。4,吊杆构件:,四肢杆 Q345C 无缝钢。,撑杆 Q345C无缝钢。,杆脚 Q345C厚板自焊。 ,滑轮 ZG42 CM0。 ,天轴 40C。5,
8、下轨道座构件:,滚轮 45。,滾轮轴 40C。,下轨道板 ZG25 ,立圈 ZG25厚板自焊。 ,放射连接板 Q235-A H型钢。 (其中c.d两项可从整体铸造) 7,卷筒构件: ,卷筒 25#钢卷制。,卷筒挡 ZG25。,卷筒挡 ZG25。 ,卷筒加强板 ZG25。 ,轴承座 ZG25。六,设计计算A,起升机构设计计算起升机构是18方浮式抓斗起重机的主要构件,是18方浮式抓斗起重机的心脏,它是由抓斗、吊杆、主钢丝绳、卷筒、主减速箱、液粘偶合器、柴油机组成。下面分别计算:(一) ,动力输出的扭矩及起升重量已知条件:1.柴油机功率2560马力換算千瓦为1880kw,转速1500rpm; (常用
9、转速1200rpm) 。2. 提升速度65m/in,卷筒直径1500mm;3. 卷筒传动比: 8=97 Z7=35 i4=2.7714;4. 主减速箱传动比:=62 Z=31 i3=2; 4=79 Z3=38 i2=2.079; 2=71 Z1=35 i2=2.028;计算动力输出的扭矩及起升重量 1. 求柴油机输出扭矩: M柴=12000N一m2. 求卷筒转速: n巻=14rpm3. 求液粘偶合器输出转速: n液=14=327.3 rpm4. 求液粘偶合器输出扭矩: M液=54849 N-M5. 求卷筒扭矩: M卷=1282295 N-M6. 求卷筒园周力: P卷=1282295/0.75=
10、1709725 N=170吨7. 考虑传动效率系数取0.9,则卷筒可起升170x0.9=153吨。 滿足120吨的设计要求。(二),整机工作等级的确定已知条件:根据情况我们釆取抓斗由下降合斗提升摆动开斗缷载摆动回程开始下个循环需3分钟。每天工作20小时,每年工作320天,使用20年。1. 求整机循环次数(使用寿命) C=6032032020=2560000次=2.5610循环次数查规范表1 其2.0010C4.0010一栏,则整机使用等级为6级。(整机载荷循环状态见图() 所示)2.求整机负荷状态级别及载荷谱系数k 根据浮式抓斗起重机的工作特点是经常抓挖较重载荷或超载的载荷如图(二) 所示。查
11、规范表2 其0.250k0.500 则其载荷状态级别Q4级。3.求整机工作级别根据使用级别和载荷状态级别查规范表3或者根据附录A,可以确定整机工作等级为A6级。(三),机构分级根据规范表4、表5、表6及附录B来确定机构的分级。1. 机构使用等级 起升机构为T6级 回转机构为T4级 变幅机构为T1级2.机构工作级别 起升机构为M6级 回转机构为M3级 变幅机构为M1级(四),结构件或机械零件的分级根据规范表7、表8、表9来确定结构件机械零件的分级。1.结构件及零件使用等级 起升臂为B3级 液粘偶合器为B4级减速器为B4级卷筒为B6级摆动小齿轮为B6级3. 结构件及零件工作级别 起升臂为E7级 液
12、粘调速、变矩离合器为E6级减速器为E6级卷筒为E6级摆动小齿轮为E6级 (五) ,计算载荷及载荷组合 1. 常规载荷:a. 设备自重P=300吨 b. 额定起升载荷P=120吨 C. 自重振动载荷 P: 式中取a 0a0.1 d. 起升动载荷 P: =式中、查规范表10,稳定起升速度,单位米/每秒(m/s)。查表得=0.68 =1.2 =65/60=1.083 m/s=0.6865/601.2=1.93则起升动载荷 P=1201.93=230吨e. 突然缷载时的动力效应 P:已知抓斗重55吨67吨,则抓容物重65吨53吨此时取P=65吨 取1.11.3,取1.3 P=1.365=85吨f. 在
13、轨道上运行起重机由于轨道不平产生上下垂直冲击力P:式中=1.10.058v 其中为冲击系数,v为运行速度m/s,h为轨面错位高度mm,摆动式般取1.125。 g. 变速运行引起的载荷P: 式中取值范围13,求回转离心力=1,釆用无级变速加(减) 速度呈连续平稳状态=1.2,传动系统存在微小间隙加(减) 速度呈连续但非平稳状态=1.5,传动系统存在较大间隙加(减) 速度呈突然非连贯性=2,传动系统存在很大间隙或存在明显反向冲击=3,根据本设备情况:取=2。 h. 水平惯性力P:此时=1.5,(见P面该段落顺5行)。 j. 起重机回转离心力和回转与变幅运动起(制) 动时的水平惯性力P:式中取值范围
14、:离心力时=1.5,当回转速度2rpm时水平惯性力按钢丝绳摆角a进行计算,即臂架平面内10(前、后摆动) ,垂直臂架变幅平面内12(左、右摆动) 。k. 偶然载荷风载荷、雪载荷及船体倾斜引起偏斜分力载荷:风载荷按500N/m计算,雪载荷暂不考虑。2. 载荷类型及载荷组合a.30方浮式起重机整机载荷类型及载荷组合:见表130方浮式起重机整机载荷类型及载荷组合 表1载荷类型疲劳计算(寿命计算)强度计算载荷验算第a类第b类第a类第b类第类结构自重G=300吨G=300吨G=300吨G=300吨G=300吨G=300吨起升重量Q=120吨(1.1)120132吨120吨(1.93)120230吨120
15、吨起升绳摆动重量引起的水平力T120tg1226吨120tg1226吨旋转机构旋转产生切向分力P旋P旋=1.5120=180吨P旋=1.5120=180吨起重机旋转时离心力P离P离=1.5120=180吨P离=1.5120=180吨风载荷P风P风=15吨P风=50吨说明:抓斗迎风面积15M,臂架迎风面积20M,机棚迎风面积68M,风压q=150N/ M,q=500N/ M,q=1000N/ M。 b. 底盘主梁载荷类型及载荷组合:见表2底盘主梁载荷类型及载荷组合 表2载荷类型疲劳计算(寿命计算)强度计算载荷验算第a类第b类第a类第b类第类结构自重G=300吨G=300吨G=300吨G=300吨
16、G=300吨G=300吨起升重量Q=120吨(1.1)120132吨120吨(1.93)120230吨120吨起升绳摆动重量引起的水平力T120tg1226吨120tg1226吨旋转机构旋转产生切向分力P旋P旋=1.5120=180吨P旋=1.5120=180吨起重机旋转时离心力P离P离=1.5120=180吨P离=1.5120=180吨风载荷P风P风=15吨P风=30吨c. 主臂载荷类型及载荷组合:见表3主臂载荷类型及载荷组合 表3载荷类型疲劳计算(寿命计算)强度计算载荷验算第a类第b类第a类第b类第类结构自重G=40吨G=40吨G=40吨G=40吨G=40吨G=40吨起升重量Q=120吨(
17、1.1)120132吨120吨(1.93)120230吨120吨起升绳摆动重量引起的水平力T120tg1226吨120tg1226吨旋转机构旋转产生切向分力P旋P旋=1.5120=180吨P旋=1.5120=180吨起重机旋转时离心力P离P离=1.5120=180吨P离=1.5120=180吨风载荷P风P风=15吨P风=50吨(六),强度计算:起重机的零部件和金属结构挼第类载荷(工作状态最大载荷) 进行强度计算和按类载荷(非工作状态最大载荷) 进行强度验算对于塑性材料(钢、铝合金等) ;对于脆性材料(铸铁、青铜等) ;:不考虑应力集中的危险截面的最大应力;:材料旳屈服极;:材料旳强度极限;:安
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