60T龙门吊设计计算书midas

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60T龙门吊计算书

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目 录

1、计算依据 ........................................................................................................................................................................................ 2 2、龙门吊总体结构形式..................................................................................................................................................................... 2 3、设计荷载 ........................................................................................................................................................................................ 3

3.1．计算荷载 ............................................................................................................................................................................. 3 3.2.考虑的运动系数..................................................................................................................................................................... 5 3.3.工况分析 ................................................................................................................................................................................ 7

3.3.1工况一.......................................................................................................................................................................... 7 3.3.2工况二.......................................................................................................................................................................... 7 3.3.2工况三.......................................................................................................................................................................... 8 3.3.2工况四.......................................................................................................................................................................... 8

4、龙门吊各工况详细验算 ................................................................................................................................................................. 8

4.1.工况一 .................................................................................................................................................................................... 8 4.2.工况二 .................................................................................................................................................................................. 12 4.3.工况三 .................................................................................................................................................................................. 15 4.4.工况四 .................................................................................................................................................................................. 15 5、龙门吊细部构件验算................................................................................................................................................................... 15

5.1．吊具计算 ........................................................................................................................................................................... 15 5.2．起吊平车吊梁计算 ............................................................................................................................................................ 16 5.3．龙门吊轨道验算 ................................................................................................................................................................ 18 6、结论 .............................................................................................................................................................................................. 19

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1、计算依据

1.1、《钢结构设计规范》（GB50017－2003）；

1.2、《起重机设计规范》（GB/T 3811-2008）；

1.3、《机械设计手册》；

1.4、《钢结构设计手册》。

2、龙门吊总体结构形式

60T龙门吊采用轨道行走式，轨道间距43m，净高约12m。门吊主梁采用三角桁架组拼，三脚架高2.5m，每个主梁采用2排三角架，三角架主桁采用2[20a双拼槽钢,间距80cm；门吊支腿采用钢管结构，主支腿采用φ400×10钢管、副支腿采用Φ219×10钢管，支腿设置三道平联，连杆采用Φ219×10钢管；卷扬机最大输出张力8t，卷扬机与80t滑车组相连，滑车组绕12线；主桁架上的吊梁采用HW428×407型钢，天车轨道采用33#轻轨，龙门支腿采用50#重轨。龙门吊总体构造见图2-1。

图2-1 60T

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龙门吊总体构造图

3、设计荷载

3.1．计算荷载

(1)自重荷载PG

自重荷载主要包括的结构、机械设备、电气设备以及附设在起重机上的存仓等的重力，在这里主要是指拼装龙门吊的杆件、节点板、螺栓、天顶起吊系统以及行走系统等重量。根据龙门吊的构造，计算时由midas自行计入。

PG=900kN

(2)起升荷载PQ

龙门吊最大起升重量600kN，荷载作用方向为竖直向下。

PQ=600kN，考虑均布的分布在2m的天车轨道上，均布荷载：q= PQ/2×2m=150kN/m。

(3)天车及吊具荷载Pt

天车自重80kN,吊具自重30kN。

Pt=80+30=110kN，考虑均布的分布在2m的天车轨道上，均布荷载：q= Pt /2×

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2m=27.5kN/m。

(4)龙门吊纵向运动惯性力PH1

主要是由于龙门吊纵向行走电机突然启动产生的惯性力。

PH11.5ma1.5900000.1621600kgm/s22.16t

上式中：1.5是考虑起重机驱动突加及突变时结构的动力效应。

(5)起重质量的起重惯性力PH2

起升质量由龙门吊的纵向运动产生的水平力按照与起重机刚性连接作用在起重机横梁上，作用点为小车轮子上，作用方向与加速度方向相反。该荷载方向为纵向。

PH21.5ma1.5(300060000)0.1615120kgm/s21.51t

(6)起升质量横向移动惯性力PH3

起升荷载横向惯性力主要是在天顶平车突然启动或制动时发生，作用点为天车钢轮与轨道接触点处，天车运行速度暂时取v=0.25m/s，加（减）速时间t=3.2s，加（减）速度a0.078m/s，则起升质量荷载的横向惯性力为。

2PH31.5ma1.5(8000300060000)0.0788307kgm/s20.8t

式中符号同上。

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(7)风荷载

由于当地没有大风、台风等极端天气，在此不考虑风荷载效应。

(8)轨道与滚轮之间的摩擦力

由于轨道与滚轮之间的摩擦力属于滚轮摩擦力，摩擦系数很小，一般情况下只有0.0006，产生的摩擦力对龙门吊的影响可以忽略不计。

3.2.考虑的运动系数

① 起升冲击系数φ1

起升质量突然离地起升或者下降制动时，自重荷载将产生延其加速度相反的方向的冲击作用。在考虑这种工作情况下的荷载组合时，应将自重荷载PG乘以起重冲击系数，此处φ1=1.1。

② 起升荷载动载系数φ2

考虑到起升质量突然离地起升或者下降制动时结构物将产生一定的震动，震动引起动载效应，因此须对起升荷载给予动载增大系数φ2，其值得大小与起升速度，系统刚度及操作情况有关，φ2按下式计算：

21cv1g(0y0)

式中：

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v——额定起升速度，m/s；起升速度与卷扬机卷筒线速度和动滑轮轮数有关系，这里暂定v=0.05m/s的起升速度计算。

C——操作系数，对于一般吊钩式采用规范推荐值中的c=0.5；

g——重力加速度，g=9.81m/s2；

0——在额定起升荷载作用下滑轮组对上滑轮组的位移量，对于各类起重机可近似取

00.0029H，H为实际起升高度，这里偏安全取H=10m，实际起升高度出现此情况的较少。

y0——在额定起升荷载作用下物品悬挂处的结构静变位值，对于桥式起重机（包含龙门起

重 机）可取：y0(1/700)L，L=43m:

则 y0(1/700)L(1/700)430.0614m。

——结构质量影响系数，其值按照下式计算：

1y0m1()2m2y00

m1—结构在物品悬挂处的折算质量，kg；对于桥式起重机，取小车质量与桥架质量的一半。

m2——起升额定质量。

经过计算分析，φ2≈1

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③ 运动冲击荷载φ3

本系数主要考虑到龙门吊在行走过程中，由轨道不平而使运动的质量产生铅垂方向的冲击作用，在计算龙门吊起吊重物行走的工况时，对于结构自重荷载和起升荷载均需要乘以该冲击荷载系数φ3：

31.100.058vh1.100.0580.551.165

其中：v为运行速度，这里暂定取v=0.5m/s。

h——轨道接缝处两轨道面对高差，取h=5mm。

组合系数φ=φ1×φ2×φ3=1.1×1×1.165=1.28。

3.3.工况分析

3.3.1工况一

龙门吊在行走，天车在主梁跨中突然提起吊物，并且快速横向移动，此时主梁将产生最大的弯矩应力和变形，同时验算此工况下的整体屈曲稳定性。

荷载组合：φ3（1）+φ（2）+φ（3）+（5）+（6）

3.3.2工况二

龙门吊在行走，天车在支腿上方突然吊起最大吊重物，并且快速横向移动，此时主梁将产

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生最大的剪切应力和支腿将受到最大的压力，同时验算次工况下的整体屈曲稳定性。

荷载组合：φ3（1）+φ（2）+φ（3）+（5）+（6）

3.3.2工况三

天车在上行走，此时将引发龙门吊朝横向的稳定性问题。

荷载组合：φ3（1）+（6）

3.3.2工况四

龙门吊空载突然启动，此时将引发龙门吊朝纵向的稳定性问题。

荷载组合：φ3（1）+（4）+（5）

4、龙门吊各工况详细验算

4.1.工况一

根据荷载组合情况，采用midascivil2010整体建模如下：

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图4-1 60T龙门吊整体模型图

工况一下计算结果如下：

图4-2工况一组合应力图

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图4-3 工况一剪切应力图

图4-4 工况一位移变形图

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图4-5 工况

一最大反力图

图4-6 工况一屈曲稳定性分析

龙门吊机构件在工况一下最大组合应力125Mpa＜[σ]=140 Mpa，发生在主梁上弦杆跨中处，可以考虑局部的加强措施；最大剪切应力29.2 Mpa＜[τ]=85 Mpa，安全储备高；最大位移变形fmax69.5mmf43000/400107.5mm最大挠度位置发生在横梁跨中位置，主要由起升荷载引起；最大支撑反力501kN；整体屈曲稳定性系数10.2＞4，结构有足够的稳定性。

工况一下结构的强度、刚度及稳定性均满足要求。

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4.2.工况二

根据荷载组合情况，采用midascivil2010整体建模如下：

图4-7 工况二整体模型图

工况二下计算结果如下：

图4-8 工况二组合应力图

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图4-9 工况二剪切应力图

图4-10 工况二位移变形图

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图4-11 工况二反力图

图4-12 工况二屈曲稳定性分析

龙门吊机构件在工况一下最大组合应力101Mpa＜[σ]=140 Mpa；最大剪切应力30.6 Mpa＜[τ]=85 Mpa；

最大位移变形fmax27.4mmf43000/400107.5mm；最大支撑反力721kN；整体屈曲稳定性系数12＞4，结构有足够的稳定性。

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工况二下结构的强度、刚度及稳定性均满足要求。

4.3.工况三

验算龙门吊朝横向抗倾覆的稳定性：

动力弯矩：PH3L344kNm。

抗弯矩主要是由自重产生：900kN×L/2=19350kN·m。

1935056.251.3344，结构有足够的抗倾覆的能力。

K14.4.工况四

验算龙门吊朝纵向抗倾覆的稳定性：

动力弯矩：PH215.5m234.1kNm，（4）水平力作用点在支腿轨道上影响很小，可以不计。

抗弯矩主要是由主梁自重产生：600kN×4/2=1200kN·m。

12005.11.3234.1，结构有足够的抗倾覆的能力。

K15、龙门吊细部构件验算

5.1．吊具计算

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龙门吊起重设备采用卷扬机起吊，卷扬机最大输出张力8t，卷扬机与80t滑车组相连，滑车组绕12线，钢丝绳直径24mm、最大破断拉力317KN，取安全系数5，则吊具理论吊装重量317×12/5=760.8KN＞1.2×(550+30)=696KN，满足要求。

5.2．起吊平车吊梁计算

起吊平车轨道间距2m，吊梁采用HW428×407型钢，吊梁跨中承受吊重荷载及吊具荷载：

P1.28(66030)883.2kN。

(1) 吊梁计算

HW428×407截面参数：

433A361.4cm2，Ix119000cm，Wx5560.7cm，Sx3120cm，b20mm

弯矩

MmaxPL883.22.0441.6KNm44

剪力VmaxP/2883.2/2441.6KN

Mmax441.610679.4MPa140MPa3Wx5560.710

VmaxSx441.6103321010359.6MPa85MPaIxb11900010420

(2) 吊耳计算

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起吊平车吊梁连接吊耳结构见图5-1所示。

图5-1 60T龙门吊吊耳构造图

① 焊缝强度计算

吊耳连接焊缝采用角焊缝，设计焊缝高度不小于10mm，焊缝强度按100MPa计。

吊板焊缝抗拉应力：

P883.210365.7MPa100MPahelw0.710(4500810)

② 销接强度计算

耳板厚度为20mm，销孔加强板厚度10mm，销轴直径110mm，销轴材质为Cr40。

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P883.210378.8MPa85MPaA1402202耳板销孔抗剪应力：

P883.2103100.4MPac200MPaA110402耳板销孔抗压应力：

P883.210346.5MPa125MPa22A2(110/4)销轴抗剪应力：

5.3．龙门吊轨道验算

天车每相邻两个车轮之间的最小距离为1.2m，当小车行走到轨道相邻两分配梁中间时，轨道为最不利，轨道按最不利简支梁进行计算（不考虑轨道梁自重作用），则有：

Pl224.41.24M=4==67.32kN·m

拟采用重轨33，则有：

W=180.6+178.9=359.5cm3

M6.732104σ=W=359.5=187.2MPa ＜ 750Mpa

满足要求，故提梁龙门天车承重桁架梁顶轨道采用重轨33。

龙门支腿轨道采用单侧双轨道，受到的最大轮压721kN,考虑基础的不均匀沉降引起的最大2m的范围将轨道形成简支状态，计算最大应力值：

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Pl7212M=4=42=180.25kN·m

拟采用50双轨，则有：

W=287.2+251.3=538.5cm3

M18.025104σ=W=538.5=334.7MPa ＜ 750Mpa

满足要求，故龙门支腿采用单侧采用50双轨。

6、结论

经过计算进行验算可知，龙门吊各项受力及变形指标均满足规范要求，另因计算软件本身为杆系计算，故会导致小车轨道及主支座等个别地方出现应力集中现象，而现实中节点连接均是面面接触，且局部有加强连接板，根据设计经验其应力集中现象可以忽略其影响。

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