施工升降机设计计算书

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1、SC200/200型施工升降机设计计算书1导轨架（标准节）的设计与校核1.1主要性能参数及几何参数标准节重量：140 kg ；吊笼重：Q01500kg；最大吊杆起重量：q = 200kg ；每个吊笼的额定载重量为：Q1 Q22000kg ；提升高度：H144m;最大附着间距：L = 6m ；标准节高：h = 1.508m ；起升速度：v = 33m/min导轨架最大架设高度：H = 150m；标准节主弦杆 尺寸： 76mm 4.5mm标准节主弦杆中心距：a x b = 650 x 650mm吊笼空间尺寸：3.0 x 1.5 x 2.27m；工作吊笼数：N=2主电机额定功率：P = 3 x 11

2、kW1.2计算载荷1.2.1结构自重载荷图1-1标准节结构图表1-1标准节自重明细表.81o+5o OQW?1O +139101112锚i二卜序号材料规格名称数量材料单重总重(kg)(kg)1 76X 4.5主弦杆42010.642.4275 X 50 X 5前（后）角钢4Q235A2.75113 26.8 X 2.75斜腹杆I4Q235A1.265.044短角钢4Q235A0.31.2563 X 40 X 5前后角钢2Q235A2.174.346齿条2Q235A23.847.67齿条连接块6Q235A0.20.128连接弯板8Q235A0.342.27975 X 50 X 5角钢4Q235A

3、2.8211.2810 26.8 X 2.75斜腹杆U2Q235A1.372.741163 X 40 X 5角钢2Q235A2.34.612 26.8 X 2.75斜腹杆川2Q235A1.432.8613接头4Q235A0.210.8414M16X 70螺钉6Q235A0.110.6615M16螺母6Q235A0.020.12总计137.1考虑到焊缝及安装用紧固件的重量，取每个标准节的计算自重为140kg结构（自重）线载荷风载荷由实际结构计算得出(一个标准节)实际迎风面积为：A 1.508 2 0.076 0.075 2 0.587 0.068 2 0.587 2 0.775 0.02680.

4、438m2(应 为 As=2(1.508 X 0.076+0.587 X 0.075+0.775 X 0.0268)+0.587 X20.063+1.508 X 0.06=0.486m )桁架轮廓面积A :结构迎风面充实率As / A,0.4380.98型钢桁架结构充实系数0.30.6，取根据安装高度与结构形式确定风载体形系数0.45；（需改）0.5 ; （与应一致）C ；型钢构成平面桁架风力系数C = 1.61.7，取C = 1.6 ;标准节为两桁架并列的等高结构，则总迎风面积为:2 A2式中，A1小1 （前片结构的迎风面积）A 22A2 （后片结构的迎风面积）U 1 = 1卩2：按前片结构

5、的 1=0.5和间隔比a/b=1确定折减系数卩2=0.5代入上式，则总迎风面积为：工作状态最大风力线载荷：最大风力线载荷按下式求得qf 牛 CKhqf (?)式中：Kh风压系数；工作风压系数Kh 1风载荷 pw 的计算依据 GB3811-2008 pw Cp A ;由 GB3811-2008表 15 得p 250N/ m2 25kg / m2，按照在沿海等地方选取。工作状态风力线载荷qfx 牛 说.735*1*25 /1-508 19.49 (kg/m)( ？)非工作状态风力线载荷：根据 GB3811-2008表 18得川 600 p皿 1000,单位 N/m2 ,计算取pm 800N/m2，

6、由表19 得Kh=1，贝q 皿 fx CAKhp 皿 /1.50862.39 (Kg/m)( ?)根据GB3811-2008表 19确定的风压高度变化系数Kh,计算得到导轨架各风压 段的计算风压线载荷值。表1-2计算风压线载荷随导轨高度变化参数表导轨架安装高度(m)风压咼度变化系数 Kh计算风压线载荷qn fx ( kg/m) 101.062.39201.1370.50301.3282.35401.4691.09501.5797.95601.67104.19701.75109.18801.83114.17901.90118.541001.96122.281102.02126.031202.08

7、129.771302.13132.891402.18136.011502.23139.13本计算书取导轨架顶部的计算风压作为整机全高的定值风压。结构的起升冲击载荷结构起升冲击系数的确定：由GB/T10054-2005得载荷冲击系数为1.1+0.264V，式中v为额定提升速度（m/s）。331 0.264V 10.2641.145 （应为 1.1+0.264v=1.245）60结构线载荷形成的冲击载荷：吊笼滚轮在导轨架（主弦杆）上的摩擦力：正常状态下，由于吊笼重心偏离 滚轮，所以滚轮与导轨主弦杆间存在摩擦力; 当起升重物向外偏离吊笼中心线，达到外偏位置时，摩擦力最大。在下图中：Q。：吊笼自重（k

8、g）； Q1：额定载重量（kg）图1-2受力简图 对A或B点取矩求出PL2f d2 0.04 0.015 3摩擦力：F PLK0 1593.75 1.2 27.17kgD8.8（0.04 改为 0.075）式中：f:滚轮与主弦杆间摩擦系数，取0.0 75;n :轴承摩擦系数，取0.015;d:滚轮轴径d=30mm;D:滚轮直径D=88mmKo：附加阻力系数，取K=1.2.因摩擦力F=27.17kg与导轨架整体受力相比较是很小的，故忽略。（不应忽略）1.3 标准节截面几何特性及许用应力单肢杆特性一(7.62 6.852)8.51cm248 51(7.626.852)55.68cm416引用材料力

9、学12公式计算 主弦杆截面积：A （D2 d2）4惯性矩：I1 jAl（D2 d2）16惯性半径：riII l 55.68 2.55cmVA 8.51长细比：i S二 27.45/ri2.55查表得稳定系数：=0.968腹杆截面积：A惯性矩：12惯性半径:(D2 d2) (2.682 2.232) 1.74cm2(2.23 应为 2.13) 44A(D2 d2)0(2.6822.232)1.32cm416 16320.87cm A . 1.74长细比 212885101.722/20.87查表得稳定系数：=0.630整体特性截面积：A=4A| =4X 8.51=34.04 cm2 ;惯性矩：l

10、xa 2J4l134.0465 24()4 55.6836177.47cm ；2惯性半径：r .A36177.4734.0432.6cm ；抗弯模量：WxWylx361171052.97 cm3y34.31.3.3许用应力Q235材料的许用应力为 s 2350Kg /cm2，取安全系数n 1.5（应按GB3811P35表22中的B、C两种组合分别取值）,按公式s/n,计算可得到：s/n 2350/1.51566.67kg/cm21.4 工况确定可能存在的工况考虑到施工升降机的各种 工作状况，共列出12种工况。加入动载系数，分别计算各工况的轴向极限载荷N值（均取满载值）。工况I:双笼同时满载启动

11、上升；N1 乜 FQ2qxh = （3700+3700） X 1.145+106.3 X 150=24418kg （应为1.245)工况U:双笼同时满载下降制动；N2 FQ1 FQ2(22) qxh= (3700+3700) (2-1.45 ) +106.3 X 150=22272kg工况川：一笼满载上升，一笼满载下降制动；N3 FQFQ2 (2) qxh =3700X 1.145+3700 X( 2-1.145 ) +106.3 X 150=23345kg (应为 1.245)工况W: 侧吊笼满载上升，另一侧停止；N4 FQ1FQ2 qxh =3700 X (1+1.145) +106.3

12、X 150=24251.5kg (应为 1.245)工况V: 侧吊笼满载下降，另一侧停止(空中)；N5 FQ1 (2- ) +Pq2 hqx =3700(2-1.145)+3700+150 X 106.3=22808.5kg (应 为 1.245)工况侧吊笼满载下降，另一侧静止于地面；N6= FQ1 (2- ) h qx =3700(2-1.145) +106.3 X 150=19108.5kg (- ?) 工况:侧吊笼满载上升，另一侧静止于地面；N7= FQ1+h qx =3700X 1.145+106.3 X 150=20181.5kg (应为 1.245)工况毗：两侧吊笼满载停于空中；N

13、8= FQ1+PQ2+h qx=3700+3700+106.3X 150=23345kg工况区：两侧吊笼停于地面；N9 = h qx=15945kg工况X:安装时，双笼同时动作，其中上升时受力大；N10= ( Q01 + Q02)+h qx=1700X2X 1.145+106.3 X 150=19838kg(应为 1.245)工况幻：安装时，一侧吊笼动作，另一侧停于地面；Nn=Qo1 +h qx =1700 X 1.145+106.3 X 150=17891.5kg (应为 1.245)工况刘：安装时，一侧吊笼动作，另一侧停于空中N12=Qo1 + Q02 + h qx=1700X 1.145

14、+1700+106.3 X 150=19591.5 kg (应为 1.245)确定计算工况在以上工况轴向力计算中，假定的都是可能出现的各种工况。综合计算结果 相比较，工况I受力最大，需校核强度和刚度；工况受倾 翻力矩较大，即所受 弯矩较大；工况区的非工态承受最大风载荷，也 需校核。所以选上述三种 典型工 况作为本机的计算工况，校核整体稳定性和结构强度，并将其分别定义为工况1、 工况2和工况3。计算典型工况下结构承受的弯 矩工况1 ：结构端部弯矩；M ox Moy 01横向载荷引起的弯矩；M HX 0； M HY - qn fh22工况 2： MoX 0.325 FQMoY 0.88 FQ=0.

15、88 X 3700=3256 kg.mMhx = 0 ； M hy = 012工况 3： M ox M OY 0 ； Mhx； M HY ?qnfh1.5 导轨架结构整体稳定性校核确定最大自由工作高度（第一附着支撑点的位置）设最大自由工作高度为h = 12m，自重作用于结构顶部。导轨架长细比：（查结构力学5计算得）查表得稳定系数为=0.879风载荷对导轨架根部弯矩及应力校核公式：1 2Mqnf = -qnfh =1/2 X 19.50 X12X 12 = 1404 kg.m本结构为双向压弯结构，采用下面的（钢结构）计算公式进行校核：在本结构中：取：=1; w = 1 ； CY=1；Nex Ne

16、y ； WX WY ； Chx Chy 1计算工况1条件下的结构整体稳定性：又 M OX M OY M HX 0 ; M hy M qnf1404 Kg m ; Wx 1052.97 cm将上述数据带入公式中得：1 （=?）2 （ = ?）即在工况1条件下，是安全的。计算工况2下的结构的整体稳定性：3Wx 1052.97cm ; M OX 1202.5kg m M OY 3256kg m M HX 0;M HY 1404kg?m。1 （=?）2 （=?）所以，本结构在条件2下也是安全的。计算工况3下，结构的整体稳定性：N3max 15945kg ; NEy 183280.1kg ; W 105

17、2.97cm3;M OX M OY M HX 0 ;1 1M 弧 -qmfx ? 62.39 122 4492.08kg m （62.39 应为 139.13）Nqx= qx h =92.84 X 12=1114.08kg2皿 2087.5 kg/ m所以，本结构在工况3条件下是安全的（非工作状态）结论：导轨架自由工作高度在12m以下时，不加附着支撑 是安全的。本升降 机规定自由工作高度w 7.5m，是偏安全的。确定第一附着支撑 后的最大工作高度（第二附着位置） 设定长细比，确定二附着支撑之间的间距为保证导轨架整体结构在工作时，其受力状态差异不太大，应使整体结构具有的长细比相差不大。取h 60

18、1 2 2由 h=40 A = h 40 4 = 60rA0.4可得 h 23.46m式中带中间支承的等截面压杆的计算长度系数。经验计算：a 0.6 h1.11 时，a 12.9m所以h 21.14m，取h 21m，因最大自由高度为12m则附着支撑之间的间距为9m本升降机规定附着支撑之间的间距为6m左右，是偏安全的。结构长细比：h 彳21040 459.6可取h 60查表得 0.883风载荷对导轨架的弯矩a）工作状态最大风载荷对第一支承点处产生的弯矩：b）工作状态最大风载荷对导轨架根部产生的弯矩：c）非工作状态最大风载荷对第一支承点处产生的弯矩（取 20m高处风载）：11M 叭-q珥（h a）

19、2 62.39 92 2526.8kg m （62.39 应为 139.13）m fx2 町 x2d）非工作状态最大风载荷 对导轨架根部产生的弯矩（取20m高处风载）： 1 2 1 1 2 1 M 皿f-qmf a -M 皿f - 62.39 12- 2526.8 140.38kg mx 8 x 2 x 8 2（62.39 应为 139.13）在计算工况1条件下的结构稳定性所受最大轴向载荷：N1 24418kg ;2 2.06 1 06 34.04NEy2194833.66kg ;W 1052.97cm3 ; M HX M HY 0 ; M 内 M f 789.75kg m将上述数据代入公式可

20、得：2 （ ?）所以，本结构在工况1条件下是安全的。在计算工况2条件下的结构稳定性3WX 1052.97cm ; M OX 1202.5kg m ; M OY 3256kg m;M hx 0 ； M hy 789.75Kg m带入公式得：所以，本结构在工况2条件下也是安全的。计算工况3下结构的稳定性：NEy 195449.2Kg ； WX 1052.97cm3Nqx= qx h = 92.84 X 9 = 835.56kg所以，本结构在工况3条件下是安全的（非工作状态）。结论：本结构 在工作高度不超过21m时，结构的稳定性可以保证，若超过 21m时，需在21m处加第二附着支撑。I. 5.3确定

21、第二附着支撑后的最大工作高度（第三附着位置）确定附着支撑之间的间距，计算长细比为保证结构的附着支撑具有一定的规律性，各附着支撑之间的间距相等，均为9 m图1-3附着支撑结构简图取 h a1 2a212 2 930 m所以20.75ai 12若不考虑结构的受载过程中横向载荷的影响，其第一附着点A恰为结构弯曲中心反弯点，故可把图a简化为图b。现在简化条件下考核该结构的稳定状态因 横向载荷仅为风载荷，故失真性不大。简化后结构高度丨h a1 2a2 18m， 邑 0.5，由GB3811-2008中表 l 18J.1 查得： 1.35计算长度：h l 1.35 1824.3mI 2I2长细比：h、丄 4

22、0 J 24空40 4 62h y rA V 0.4查表得：0.875风载核对第二附着支撑处的弯矩1 1工作状态：Mp q fa2219.5 92 789.75kg m非工作 状态：M 丄 q a22 1 62.39 92 2526.8kg m （ 62.39 应为 %2 皿fx 22139.13）计算工况1条件下结构的稳定性及强度：3W 1052.97cm ; M HX M HY 0 ; M Hy M f 789.75kg m将上述数据代入公式可得：所以，本结构在工况1条件下也是安全的。计算工况2条件下结构的稳定性及强度：2EA3N220181kg ； NEy $180041.71kg ；

23、Wx 1052.97cm ；hMox 1202.5kg m ; M y 3256kg m ; M hx 0 ； M hy 789.75Kg m带入公式得：所以，本结构在工况2下也是安全的。计算工况3条件下的整体稳定性（非工作状态）1 2 1 2M 帀 -q帀 h - 62.39 92526.8kg m （62.39 应为 139.13）m fx2 m fx 2所以在工况3条件下结构也是安全的。结论：结构在工作高度超过30米时，须在30米处加第三附着支撑。由于结 构受力的一致性，在30米基础上每增加9米，增加一个附着支撑。其计算与第 三附着支承相同，不另证明。需要说明的是，在以上稳定性校核中，结

24、构所受的竖向力均按最大高度H=150m工况的轴力进行计算的，虽有些保守，但对校核结 果偏安全。1.6 结构的单肢杆件受力计算主弦杆计算工作状态：=.287.412（1117.7 1404）2 =2538.02Kg m则，NN1 N2 5045.25 3191.41 8236.66kg工作状态，安全非工作状态则 N N, N23986.25 2978.83 6965.08kg非工作状态，安全综上所述，主弦杆满足强度要求。腹杆计算因工作状态只有风载产生横向力，但其值很小。故只检验非工作状态风载产 生的内力。由对标准节的分析知腹杆与框架连接处最危险；斜腹杆与框架的夹角54：;风载产生的横向力；腹杆轴

25、向力；腹杆的应力；所以，腹杆满足强度要求。主弦杆厚度的校核主弦杆选用76 4.5的无缝钢管制造，接头部位管内径为6.85mm。主弦杆截面积： A (D2 d2)(7.62 6.852)8.51cm244最底一节标准节受力为：则有：F84000 224.64MPaS 4 8.52 102所以壁厚为4.5mm的钢管满足强度条件1.7 标准节连接螺栓强度计算选用M24的8.8级六角螺栓，考虑到工作时的偏心受载，螺栓在标准节两侧 受拉。因此，按工况2计算：MOX； M OY 3256kg.m ； M HX 0 ； M HY 1404kg.m实际受力状况：Fl1202.5 3256 1404 45096

26、.1N2a2a2 0.65螺钉的面积A 201mm2;(按M24计算)8.8级螺栓、螺栓的屈服极限s 640MPa ;(是屈服极限，不是许用应力)所以该螺栓连接是安全的。2吊笼笼架强度校核2.1笼架承受的总载荷其中 a=1.5,b=2.2( ？)P总2000 500 1.145 2000 500 2790kg ( 1.145 应为 1.245)笼架承受的总载荷由4根主梁分担P=0.25X 2790kg X 10N/kg = 6975N2.2笼架受力分析吊笼内装载额定载重量，载荷重心位置沿吊笼宽度方向，向远离导轨架方向 偏离六分之一宽度处设置。(参见图1-2)a aMmax p( )6975 (

27、0.750.25)6975N m ( ?)2 6由于笼架中主槽钢、顶槽钢和斜槽钢均采用12#槽钢制成，由机械设计手册查得槽钢Wx 57.7cm3弯曲的强度条件为：满足弯曲强度条件，选用的型钢符合要求2.3关键连接焊缝强度校核吊笼连驱动耳板处焊缝校核图2-1吊笼连驱动耳板处焊缝示意图Nhelw0.4 12 4.8mm ；焊缝的计算长度 匚=(100-10)mm，即焊焊缝一：如图所示，外力与焊缝长度方向平行,其中：he 0.4hf缝的实际长度减10mm将数值代入公式得：11.145 35000N 4f423.19MPahelw4.8 (100 10)所以焊缝一满足强度要求。160MPa （ 1.1

28、45 应为 1.245）Nhe1 w0.4 12 4.8mm ；焊缝的计算长度1w = (135-10)mm，即焊焊缝二：如图所示，外力与焊缝长度方向垂直,其中：he 0.4hf缝的实际长度减10mm f正面直角角焊缝的强度设计值增大系数，对承受动力 载荷的结构f 1.22，将数值代入公式得：1N1.145 35000f 423.85MPa f 195.2MPa (应为 1.245)helw4.8 (135 10)所以焊缝二满足强度要求。2.3.2驱动架连接耳板处焊缝校核图2-2驱动架连接耳板处焊缝示意图如图所示：外力与焊缝长度方向平行,Nhel w其中：he 0.4hf0.4 20 8mm焊

29、缝的计算长度lw = (120-10)mm，即焊缝的实际长度减10mm将数值代入公式得: 所以焊缝满足强度要求。安全钩板处焊缝校核外力与焊缝长度方向垂直,Nhelw其中：he 0.4hf 0.4 10 4mm焊缝的计算长度lw = (100-10)mm，即焊缝的实际长度减10mm f正面直角角焊缝的强度设计值增大系数，对承受动力载荷的结构f 1.22，将数值代入公式得：所以焊缝满足强度要求。2.4主要受力构件的强度校核笼顶吊耳的校核图2-3驱动架连接耳板处焊缝示意图吊耳的材料为Q235s 235MPa-156.6MPa1.51.5吊耳的最小危险截面的面积 A 2 1 d2241.145 400

30、00其许用应力为1-162402.12 mm2 （错）4吊耳强度:N2A56.95MPa吊耳焊缝强度：f2Nhel w402.124.8mm，焊缝的计算长度匚=(60-10)mm ,即焊 缝的实际长度减10mm将数值代入公式得11.145 40000N 2 f273.40MPahelw4.8 (75 10)所以焊缝满足强度要求。立梁槽钢的校核 立梁由12#槽钢制成，其中：he 0.4hf 0.4 12fw 160MPa （75 应为 60）槽钢的强度条件为:机械设计手册N2A查得槽钢截面积A 15.36cm21.145 40000 14.9MPa 156.6MPa2 1536槽钢满足强度要求3

31、驱动部分校核电机功率：3X 11kw额定输出转速：87.5r/mi n额定输出转矩：2600N.m减速器速比：1:16 ;3.1电动机由于电动机选用施工升降机专用电机，所以仅作过载和发热校验电动机过载校验电动机过载校验应满足公式：式中：Pn :电机额定功率，33kWH :电压损失及转速差异 系数；笼式交流异步电动机取H=2.5; m :电动机台数；m :相对于额定功率时的电动机最大转矩倍数m 2.2 ；Pq :额定起升载荷;Vq :额定起升速度;:起升机总效率c H 臥 2.540000 33, “PN14.36 m m 10003 2.2 1000 0.58 60电机额定功率满足过载校验。电动机发热校验（按GB/T3811增加内容）3.2制动器制动时间计算最大减速发生在电机额定转矩的150%最大值 M bmax 1.5 26003900Nm负载转动惯量：J1 2 2(2000500) 0.921012.5kg m2最快的减速时间：tb2J n60 M b max确定平均减速时间，令tb 5s计算减速时间为5s的制动转矩Mb计算制动功率制动器额定制动力矩（查电机说明书，增加内容）4传动部分校核4.1减速器（增加内容）4.2驱动齿轮（增加内容）4.3齿条（增加内容）