【文章內(nèi)容簡介】 體中間 上下垂直運動，兩側(cè)由滑輪導向；吊籠上下運動由卷揚機通過鋼絲繩帶動，牽引鋼絲繩的一端固定在天梁上，另一端從吊籠頂部滑輪繞過，經(jīng)天梁上兩個改向滑輪后至卷揚機。整機架體通過 扶墻架 與建筑物相連，每隔 6m 設一道 扶墻架 ，在整機架體的上部可根據(jù)用戶的需要裝備把桿。該機獨立高度為 12 m，標準型高度設計成 24m，最大搭設高度定為 60m。 該機的主要技術(shù)性能參數(shù)如下： 額定起重量 10 kN 額定提升速度 25 m/min 獨立高度 12 m 標準搭設高度 24 m 最大搭設高度 60 m 吊籠凈空尺寸（長寬高） 2025 17702021 mm 鋼絲繩直徑 11 mm 防墜器制動距離 ≤ 100 mm 本設計計算書計算高度按照最大搭設高度 60m 來進行。計算主要針對WTJ1000 型物料提升機設計所確定結(jié)構(gòu)形式對選定材料的強度、剛度及穩(wěn)定性等進行工程計算和采用有限元方法進行 復核計算 。 南京工業(yè)大學學士學位論文 4 計算模型建立 計算按架體搭設高度 60m（ 40 個節(jié)距）進行，此時 扶墻架 設置共 10 道，附著架之間間距為 6m，自由端高度為 6 m。計算模型如圖 所示。 取坐標系 xyz，在 xy平面內(nèi)，將立柱結(jié)構(gòu)看作為支承在彈性支座上的連續(xù)梁，而在 yz 平面內(nèi)，將立柱結(jié)構(gòu)看作為支承在鋼性支座上的連續(xù)梁。 計算工況確定 根據(jù) WTJ1000 型物料提升機使用工況及可能出現(xiàn)的情況，計算時考慮以下載荷組合工況。 非工作工況 此時吊籠停在地面 。架體上作用有全部靜載荷及非工作狀態(tài)風載荷。 圖 工作工況（一） 此時吊籠滿載升降。架體上作用有全部自重載荷及工作狀態(tài)風載荷與工作動載荷。 工作工況（二） 此時吊籠停在地面不工作，把桿起吊額定載荷。架體上作用有全部自重載荷及工作狀態(tài)風載荷與把桿起吊載荷。 安裝工況 此時吊籠靜止于空中，鋼井架上作用有全部自重載荷及工作狀態(tài)風載荷 。第二章 物料提升機的設計計算 5 計算載荷確定 提升機各部件自重確定 根據(jù) WTJ1000 型物料提升機設計圖紙及結(jié)構(gòu)尺寸計算相關(guān)零部件重力如下： （ 1）井架架體（每個 節(jié)距） 1900 N （ 2）天梁 1664N （ 3）小把桿 1004N （ 4）吊籠（帶防墜裝置等） 4602N （ 5）鋼絲繩 262 N 井架體各計算單元自重 標準井架體每 自重 1900N，假設模型梁各單元自重以集中載荷形式作用于該單元下端之節(jié)點上，則每個單元上的架體自重如下表 所列： 節(jié)點 0～ 9 作用有 N1=1900 4=7600 N 表 節(jié)點 作用力（ N） 節(jié)點 作用力（ N） 0 7600 5 7600 1 7600 6 7600 2 7600 7 7600 3 7600 8 7600 4 7600 9 7600 作 用于頂部的非工作狀態(tài)下的垂直載荷 考慮天梁、滑輪、鋼絲繩等自重，計算值如下： N2=1664+262=1926 N 小把桿自重載荷作用于架體的垂直載荷及所引起的偏載力矩 根據(jù)設計小把桿安裝在節(jié)點 9部位，可看成作用于節(jié)點 9上。 垂直載荷為： N3=1004 N 偏載力矩為： N4=1004 1524= 106（ ） 第二章 物料提升機的設計計算 6 圖 圖 吊籠滿載工作時作用于頂部的垂直動載荷 N5=（ 4602+10000） =19712（ N） 吊 籠滿載工作時作用于頂部的偏載力矩 天梁沿架體對角線方向布置，如圖 所示，由于卷揚機牽引鋼絲繩在天梁上繞過的改向滑輪偏心布置而形成偏載力矩。 N6=19172247。 2（ 238+1524） = 107（ N.㎜） a) 小 把桿滿載工作時作用于架體的垂直動載荷 小把桿滿載工作時受力 如圖 所示， 其自重引起的力在上面已經(jīng)計算，在此沒有考慮。 上圖中， 由∑ MO=0 可得： Q 5575Cos60176。 =Ta 6000Sinβ 圖 式中： Q— 小把桿額定提升載荷，為 5000N。 β =arctg[ 5575 Cos60176。 /（ 60005575Sin60176。） ]=176。 Ta= Q 5575Cos60176。 /176。 =5000 （ N） 圖 中，小把桿吊重時對架體的作用力點為 O點和 A點， O 點為支反力 Rx、Ry， A點為 Ta， To=Q=5000N，吊重對架體的垂直載荷為： 南京工業(yè)大學學士學位論文 7 N7=Ta Cosβ + Ry=2Q=10000（ N） b) 小把桿滿載工作時作用于架體的 偏載力矩 N8 =（ Ta Cosβ + Ry） 1524+6000 Ta Sinβ = 107+ 107= 107（ N.㎜） 外界風載荷計算 外界風載荷可由下式求出： NW=C Kh q A 式中： q— 風壓，取工作狀態(tài) q=250N/m2，非工作狀態(tài) q=700N/m2。 Kh— 風壓高度變化系數(shù)，取工作狀態(tài) Kh=，取非工作狀態(tài) Kh=（ h/10） ， Kh值計算如下表 所列。 C— 風力系數(shù)，取工作狀態(tài) C=，取非工作狀態(tài) C= A— 迎風面積， A A2為架體結(jié)構(gòu)輪廓面積，如圖 。 表 單元 工況 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工作狀態(tài)Kh 非工作狀態(tài) Kh 圖 第二章 物料提升機的設計計算 8 (1)當風沿 XY 平面（側(cè)向）吹時，迎風面積 A 為： A=α（ A1+β A2） 式中：結(jié)構(gòu)充實率α =、折減系數(shù)β =，則風載荷為 ： NW側(cè) =C Kh q A= C Kh qα（ A1+β A2） = C Kh q（ A1+） （ 2）當風沿截面對角線方向吹時，迎風面積取側(cè)向風力的 倍，則風載荷為： NW斜 = C Kh q A= C Kh qα（ A1+β A2） = C Kh q（ A1+） 分解到 XY 和 YZ平面內(nèi)的風力為 NXY和 NYZ NXY= C Kh q（ A1+） Cos（ arctg2021/2300） = C Kh q（ A1+） NYZ= C Kh q（ A1+） Sin（ arctg2021/2300） = C Kh q（ A1+） 根據(jù)上面的側(cè)面吹風載荷和對角線吹風載荷的計算分析可看出，在風沿 XY平面，即側(cè)向吹時最為不利，因此這里僅計算側(cè)向風載荷。 NW側(cè) = C Kh q（ A1+） 式中： A1=b1l、 A2=b2l， b b2為寬度， l 為沿 Y方向長度。 則沿 Y方向線性風載荷 N 線 為： N 線 = NW側(cè) /l= C Kh q（ A1+= C Kh q（ b1l+ b2l） /l = C Kh q（ b1+ b2） 因此可得到： 工作狀態(tài)： N 線 = 250（ 2+ ） =380（ N/m） 非工作狀態(tài)： N 線 = Kh 700（ 2+ ） =900 Kh（ N/m） 各單元線性風載荷如表 所列： 表 單元 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 南京工業(yè)大學學士學位論文 9 工況 工作狀態(tài) 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 非工作狀態(tài) 774 954 1071 1170 1251 1323 1386 1440 1494 1791 各工況下的載荷分析計算 非工作工況 Ⅰ Ⅰ截面（在圖 1）受力： NⅠ Ⅰ =7600 10+1926+1004=78930（ N） MⅠ Ⅰ = N 線 l2/4=774 62/4 103= 107（ ） Ⅱ Ⅱ截面（在圖 10）受力： NⅠ Ⅰ =7600+1926+1004=10530（ N） MⅠ Ⅰ = N 線 l2/2=1791 62/2 103+ 106= 107（ ） 工作工況（一） Ⅰ Ⅰ截面（在圖 1）受力： NⅠ Ⅰ =7600 10+1926+1004+19712=98642（ N） MⅠ Ⅰ = 107+380 62/4 103= 107（ ） Ⅱ Ⅱ截面（在圖 10）受力： NⅠ Ⅰ =7600+1926+1004+19712=30242（ N） MⅠ Ⅰ = 107+380 62/2 103+ 106= 107（ ） 工作工況（二） Ⅰ Ⅰ截面（在圖 1）受力： NⅠ Ⅰ =7600 10+1926+1004+10000=88930（ N） 第二章 物料提升機的設計計算 10 MⅠ Ⅰ = 107+380 62/4 103= 107（ ） Ⅱ Ⅱ截面（在圖 10）受力： NⅠ Ⅰ =7600+1926+1004+10000=20530（ N） MⅠ Ⅰ = 107+380 62/2 103+ 106 = 107（ ） 安裝工況： 安裝工況假設無 扶墻架 的自由高度為 12 米，此時因為可以不考慮有偏載載荷，如單從軸向力（ Y 軸方向）考慮，其應力無工作工況、非工作工況Ⅰ Ⅰ截面來得大，故在此不再計算。 整機架體應力計算 架體立柱應力計算 ㈠ 立柱的截面性質(zhì) 立柱截面為 2300 2021 的矩形，節(jié)距為 1500，每一節(jié)距節(jié)點用 4 個 M14螺栓聯(lián)結(jié)（每根主沖天上、下各 2個）。立柱主沖天為 70 70 7 角鋼。 圖 單根主沖天截面性質(zhì)： A1= (cm2) Ix1= (cm4) rz1= (cm) rx1= (cm) 組合截面性質(zhì)： Ix=4( ＋ 1062)=423724 cm4 南京工業(yè)大學學士學位論文