SC200200施工升降机结构设计计算书.doc

SC200/200施工升降机结构设计计算书 机械厂一、受力分析：根据该机的使用工况，出现的载荷有：工作载荷、风载荷以及自重载荷，最不利的载荷组合为：升降机超速运行且载荷的吊笼宽度外偏放置，风载荷沿平行于建筑物方向吹来。最不利工况为一个吊笼运行至上极限位置，另一个吊笼在底部的情况。(如图一所示)二、立柱几何特性计算1、立柱标准节构造立柱标准节构造为：以四根76×4mm无缝钢管(材料为Q235)为主肢，成正方形截面650×650mm布置，以8根26.8×2.75mm钢管(材料Q235)及8根L75×50×5mm角钢(上、下框架)和四根L75×50×5mm角钢(中框架)为连缀件焊接而成。(如图二所示)2、主肢截面积Ao=×(D2d2)4式中 Ao主肢截面面积(mm2)D主肢钢管外径(mm)d主肢钢管内径(mm)已知：D=76mm d=68mmAo=(D2d2)= ×(762682)=904.78mm23、立柱截面形心位置因为立柱截面为对称结构，所以立柱截面形心位于立柱截面几何中心位置，(xc、yc)为形心坐标。4、一根主肢截面惯性矩。Io=( D4d4)式中Io为一根主肢对通过形心坐标轴的惯性矩(mm4)D=76mm， d=68mmIo=( D4d4)= (764684)=588106.14mm45、立柱标准节对形心轴X轴、Y轴的惯性矩Ix=4Io+4YcA=4×588106.14+3252×904.78×4=384621974.6mm4Iy=Ix=384621974.6mm46、立柱截面面积A=4Ao=4×904.78=3619.12mm27、立柱截面对形心轴的回转半径rx= rx对形心x轴的回转半径。ry= ry对形心y轴的回转半径。Ix=Iy=3846=1974.6mm4 A=3619.12mm2rx=ry=326mm8、连缀件截面面积。26.8×2.75mm钢管截面面积Ag=(D2d2)= (26.8221.32)=207.78mm2L63×40×5 mm角钢截面面积 Fg1=499.3mm2L75×50×5 mm角钢截面面积 Fg2=612.5mm29、边缀件截面惯性矩26.8×2.75mm钢管截面惯性矩Ig=( D4d4)= (26.8421.34)=15218.76mm4L63×40×5 角钢截面惯性矩Ig1x=20.02cm4 Ig1y=6.31cm4截面面积 Ag1=4.993cm2L75×50×5 角钢截面惯性矩Ig2x=34.86cm4Ig2y=12.61cm4截面面积 Ag2=6.125cm2三、载荷计算(如图三所示)1.升降机载荷作用于升降机的垂直载荷有驱动机构自重 P驱=659(10N)吊笼自重P笼=1070(10N)额定提升载重量 P载=2000(10N)考虑动载、超载因素则系统计算载荷P=K1P驱+ K1P笼+ K1K2P载式中K1动载系数K1=1.2K2超载系数K2=1.1P=1.2×659+1.2×1070+1.2×1.1×100=4186.8(10N)由设计图纸可计算得齿条简化中心到同侧立柱管中心的距离为:L1=56mm同侧立柱管中心到标准节形心的距离为： L2=325mmL=L1+L2=56+325=381mm载荷对立柱形心产生弯矩Mc为Mc=K1P驱(L驱+L)+ K1P笼(L笼+L)+ K1K2P载(L载+L)=1.2×659×(170+381)+1.2×1070×(730+381)+1.2×1.1×(950+381)×1600=4673.3268(10Nm)因此可知:作用于立柱顶端的载荷有:轴压力P=4186.8(10N)弯矩Mc=467.3268(10N·m)吊笼风载荷 P风下面计算P风2.吊笼风载荷P风(通过吊笼上的滚轮作用于立柱上)P风=CwqAL式中Cw风力系数 取Cw=1.5 q标准工作风压 q=(10N/m2)结构充实率 =0.4AL升降机外轮廓面积 AL=3×4.198=12.594M2P风=1.5×25×0.4×12.594=188.91(10N)3.导轨架风载荷按下式计算 FW=CwqAL式中Cw=1.2q=25(10N/m2)=0.4AL=H(0.65+0.076)=0.726H m2风载荷沿整个导轨架高度均匀布，按单位高度计算风载荷：q= =8.712(10N/m)即q=8.712kg/m四、结构内力计算1.计算简图根据结构受力情况，导轨架可简化为多跨连续梁，并运用多跨连续梁的三弯矩方程求解结构内力及支反力，为此将各支点用铰代替，为与厚结构等效，用弯矩M0，M1M16作用于顶端以保持其平衡。(如图四所示)。2列方程求内力对第16点取弯矩(如图五所示)，由平衡条件(M16=0)得Mc+ P风L+qL2+M16=0M16=(Mc+ P风L+qL2)式中:Mc=4673326.8(10Nmm)=4673.3268(10Nm)P风=188.91(10N)L=9mq=8.712(10Nm)M16=(4673.3268+188.91×9+×8.712×92)=6726.3546(10Nm)对于支点15,运用三弯矩方程，得：(如图六所示)M16L+2M15(L+L)+M14L=qL3即：M16+4M15+M14=352.35同理可得: M15+4M14+M13=352.35M14+4M13+M12=352.35M13+4M12+M11=352.35M12+4M11+M10=352.35M11+4M10+M9=352.35M10+4M9+M8=352.35M9+4M8+M7=352.35M8+4M7+M6=352.35M7+4M6+M5=352.35M6+4M5+M4=352.35M5+4M4+M3=352.35M4+4M3+M2=352.35M3+4M2+M1=352.35对于支点1,运用三弯矩方程:M2L+2(L+L0)M1+M0L0=q(L3+L03)式中L=9mL0=6m即：9M2+30M1+6M0=×8.7×(93+63)=2055.375化简得：3M2+10M1+2M0=685.125由支点0的平衡条件(0点转角为零)，得=+=03M1+4M0=78.4解联立方程组：M16=6550.1748M16+4M15+M14=352.35M15+4M14+M13=352.35M14+4M13+M12=352.35M13+4M12+M11=352.35M12+4M11+M10=352.35M11+4M10+M9=352.35M10+4M9+M8=352.35M9+4M8+M7=352.35M8+4M7+M6=352.35M7+4M6+M5=352.35M6+4M5+M4=352.35M5+4M4+M3=352.35M4+4M3+M2=352.35M3+4M2+M1=352.353M2+10M1+2M0=685.1253M1+4M0=78.4将M16=6726.3546代入下式，得M15=0.25M14+1593.5并依次代入下式，得M14=518.89M13=0.268M12+44.61M12=0.268M11106.37M11=0.268M1065.91M10=0.268M976.75M9=0.268M873.85M8=0.268M774.62M7=0.268M674.47M5=0.268M474.46M4=0.268M374.46M3=0.268M274.46M2=0.268M174.46M1=0.21750.211.78M0=28.19解出M0并代入以上各式，得：(单位10Nm)M0=15.81M1=46.78M2=61.69M3=57.93M4=58.94M5=58.67M6=58.75M7=58.68M8=58.90M9=58.06M10=61.19M11=49.51M12=93.10M13=69.56M14=537.44M15=1727.86M16=6726.35463求各支座反力(由图五、图六)R16= R16 + R16 由图五所示，由MA=0，得R16L+M16+McqL2=0R16=qL如图六所示，由M15=0，得：R16 L+M16qL2M15=0R16 1=qL+R16= R16 + R16= qL+将q=8.712 10N/m M15=1727.86 10N/m M16=6726.410N/m Mc=4673.3268 10N/m代入上式，得R16=8.712×9+=1245.9(10N)对于1点 R1= R 1+ R 1其中R 1=+×8.712 ×9R 1=+×8.712 ×6R1= R1+ R1=+8.712×7.5 =42.86(10N)对于其他各点(除O点外)，可用下面方法求出支反力(如图七、八、九所示)如图七，由Mn+1=0，得：RnL+MnMn+1qL2=0Rn=+qL如图八，由Mn-1=0，得RL+MnqL2Mn1=0R=+qLRn=Rn+Rn=+qL(n=2，3，15)对于O点，如图九所示，由M1=0，得：RoLo+MoqLo2M1=0Ro=qLo+=×8.712×6+ =20.98 10N将Mo、M1、M2M16及q·L值代入以上两式，可计算得出各点支反力：(Rn'为该支点上临界支反力) (Rn"为该支点下临界支反力) 单位(10N)R16=1245.9R16'=267.3 R16"=978.6R15=1112.7R15'=-900.2 R15"=-212.5R14=397.5