毕业设计100t船用起重机设计计算说明书

1、100t船用起重机计算说明书上海海湾机电港口工程有限公司武 汉 理 工 大 学2008.06目 录第1章 绪 论11.1起重机工作条件11.2起重机的主要性能参数1起重机和各机构的工作级别1主要性能参数2机构工作使用工况21.3设计依据21.4计算载荷21.5计算工况31.6动态系数Cv计算3第2章 机构设计52.1 主起升机构设计5工况1设计计算（100t工况）5工况2设计计算（50t工况）10工况4计算（检验工况）142.1.4 100t吊钩组计算152.1.5 50t吊钩组计算272.2副起升机构设计392.3 回转机构设计45由SWL引起的载荷45由于臂架引起的载荷48由于油缸引起的载

2、荷52由转台机房引起的载荷54计算载荷汇总56回转大轴承选型57回转减速机选型582.4主变幅机构设计682.4.1.计算参数68设计载荷计算68主臂架变幅油缸最大推力计算73变幅油缸缸径计算、行程确定及选型74主变幅油缸压杆稳定性计算75变幅油缸流量、工作压力及功率计算76各工况计算结果统计76主变幅油缸装配销轴校核772.5副变幅机构设计792.5.1.计算参数79设计载荷计算79副变幅油缸最大推力计算83变幅油缸缸径计算、行程确定及选型84油缸选型84副变幅油缸压杆稳定性计算84变幅油缸流量、工作压力及功率计算85副变幅油缸装配销轴校核86第3章 液压系统设计883.2主液压泵站选型设计

3、88系统主要执行元件最大工作情况汇总88主泵组驱动电机选型计算88主泵组液压泵选型计算903.3应急备用泵组选型设计91应急备用泵驱动电机选型91应急备用泵选型计算913.4液压泵控制形式923.5液压油箱及其附件选型92液压油箱容积计算92油箱附件92循环过滤冷却泵组923.6 CVG主控制阀块93进油模块933.6.2 控制模块933.6.3 尾部模块94回转马达平衡安全阀块943.6.5 主变幅油缸平衡安全阀块943.6.6 副变幅油缸平衡安全阀块94主起升马达平衡安全阀块95副起升马达平衡安全阀块95应急释放回路96第4章 结构设计974.1臂架结构设计97计算标准974.1.2 计算

4、工况974.1.3 计算载荷98计算结果1014.2 主起升机构平台计算1194.2.1 计算标准1194.2.2 计算载荷1194.2.3 计算工况1194.2.4 计算模型1194.2.5 材料及许用应力1204.2.6 计算结果1214.2.7 与平台撑杆连接销轴校核1244.2.8 销轴耳板校核1254.3 转台与机房总成结构计算1264.3.1 计算标准1264.3.2 计算载荷1264.3.3 计算工况1264.3.4 计算模型1314.3.5 材料及许用应力1324.3.6 计算结果1334.4支承圆筒结构计算138支承圆筒结构有限元计算138支承圆筒结构的稳定性校核144第1章

5、 绪 论100t船用起重机是按照100t船用起重机技术规格书的要求，由上海海湾机电港口工程有限公司和武汉理工大学共同设计的一种电动液压折臂近海甲板起重机。起重机包括主起升机构、副起升机构、油缸变幅机构、回转机构、主臂架、副臂架、转台与机房总成、支承圆筒、液压系统、电气控制系统、安全装置等等，其中起升机构、变幅机构和回转机构采用液压驱动。起升机构设有起重量100t/50t的主吊钩各1个和起重量10t的副吊钩1个。变幅机构采用液压油缸变幅，起重机通过液压油缸的变幅达到各种工况要求的高度和幅度，并且通过油缸的变幅，可以使臂架放倒至水平状态，从而降低整个起重机的重心，方便航行。回转机构可实现360&#

6、176;全回转，回转支承采用三排滚柱式回转支承。整机控制采用PLC可编程序控制器和智能触摸屏，对起重机各机构的动作进行逻辑控制，对各安全装置的信号进行收集并处理，保证起重机安全可靠地工作。1.1起重机工作条件航 区：近海开敞水域主钩使用工况：风力蒲氏4级浪高0.91.5m 副钩使用工况：风力蒲氏5级浪高1.53m 船舶最大纵倾2°，最大横倾斜5° 海 水 温 度：0+35 大 气 温 度：-10+401.2起重机的主要性能参数起重机和各机构的工作级别整机工作级别：A4起升机构工作级别：M4变幅机构工作级别：M4回转机构工作级别：M41.2.2主要性能参数 100t船用起重机

7、各工况下的工作幅度、起升高度以及各机构的工作速度等主要性能参数见表。 性能参数表 表1.2.1起重量(t)100502010工作幅度最大/最小(m)10/515/527/525.37/5起升高度甲板以上/甲板以(m)16/828/828/829/8机构工作速度起升速度(m/min)05010010020变幅时间(s)120回转速度(r/min)0.5液压驱动总功率(kW)2×315kW+45kW船用动力电源415V-50Hz-3ph1.2.3机构工作使用工况（1）各机构可单独动作，主（或副）起升机构可分别与回转机构联合动作。（2）主、副变幅机构为非工作机构，仅允许在较小的幅度变化范围

8、内，主（或副）变幅机构与起升、回转机构中的某一个工作机构作调整性的联合动作。（3）起重机臂架垂直于船舷方向作业起吊50t以上货物时，船体应预先进行水仓压载，方可进行起重作业。1.3设计依据100t船用起重机依据API Spec 2C-2004海上平台起重机规范和美国船级社ABS起重机检验规范设计，同时参考中国船级社CCS船舶与海上设施起重设备规范和中华人民共和国国家标准起重机设计规范（GB3811-83）设计。1.4计算载荷（1）安全工作负载SWL；（2）起重机部件产生的垂直载荷；（3）供给船运动产生的前倾力；（4）供给船运动产生的侧倾力；（5）静态起重机倾斜产生的水平载荷；（6）起重机运动产

9、生的水平载荷；（7）风载荷1.5计算工况1.5.1工况1：100t船用起重机在工作幅度10m时起吊100t，臂架垂直于船舷方向，船舶前倾2°，横倾5°。1.5.2工况2：100t船用起重机在工作幅度15m时起吊50t，臂架垂直于船舷方向，船舶前倾2°，横倾5°。1.5.3工况3：100t船用起重机在工作幅度27m时起吊20t，臂架垂直于船舷方向，船舶前倾2°，横倾5°。1.5.4工况4：100t船用起重机在工作幅度25.37m时起吊10t，臂架垂直于船舷方向，船舶前倾2°，横倾5°。1.5.5工况5（检验工况）：起

10、重机在10m时起吊200t，同时承受水平载荷8t，无风无浪。1.6动态系数Cv计算起重机整体的刚度等于起重机自身的刚度和钢丝绳刚度的合成，两个弹性元件组合模型可以简化成下图：图 起重机简化模型总体刚度合成公式，即。主钩使用工况：风力蒲氏4级，浪高0.91.5m 由ANSYS查出，臂架顶部变形量，钢丝绳变形量。所以，副钩使用工况：风力蒲氏5级，浪高1.53m由ANSYS查出，臂架顶部变形量，钢丝绳变形量。所以，第2章 机构设计 2.1 主起升机构设计主起升机构有四种作业工况：计算工况 表计算工况额定负载（t）起升高度（m）起升速度（m/min）马达工作情况甲板以上甲板以下工况1（100t/10m

11、）10016805双马达工作工况2（50t/15m）50288010单马达工作工况3（20t/27m）20288010单马达工作工况5检验工况208双马达工作根据各种工况计算对比，在主起升机构中，选择工况一和工况二作为设计工况。工况1设计计算（100t工况）起重机工作条件：安全工作负载SWL=100+5=105t(100t吊钩组自重按照5t计算)； 风力蒲氏4级；浪高；动态系数Cv=1.66；船舶最大纵倾2°，最大横倾斜5°。.1 供给船运动产生前倾和侧倾当起重机臂架垂直于船舷方向，船舶横倾5°，纵倾2°。（1）供给船运动产生的前倾力：（2）供给船运动产

12、生的侧倾力：.2静态起重机倾斜产生的水平载荷式中，起重机静态侧倾角度查API Spec 2C-2004表4，取1°。.3起重机运动产生的水平载荷式中，水平加速度，查API Spec 2C-2004表4，=0.0577。（1）水平载荷作用在臂架顶部的前倾水平载荷当在前倾为，侧倾为时为最不利工况。（2）水平载荷作用在臂架顶部的侧倾水平载荷.4水平载荷组合由于起重机运动于供给船运动产生的水平载荷的组合如下：（1）前倾载荷组合（2）侧倾载荷组合.5 风载荷（1）风压：式中，v风速，取19.68mph。（2）载重的风载荷重物投影面积 重物风载荷 .6 总水平载荷的组合总前倾载荷：总侧倾载荷：.

13、7 总起吊载荷 .8 钢丝绳选型计算（1）起吊额定载荷100t时钢丝绳静拉力其中式中， 安全工作负载，；滑轮倍率，2；穿绳系效率；支承载荷的钢丝绳绳数，取； 轴承常数，取； 在行走滑轮组和顶部滑轮组或吊臂顶端滑轮组的滑轮总数，取；（2）钢丝绳的选型钢丝绳型号：DF-G IWRC 6*WS(36) SHINKOSSTANDARD F45mm GALVANIZED 300m RIGHT HAND REGULAR LAY 2160(日本神钢钢线工业株式会社)；最小破断拉力： 1895kN；钢丝绳直径： F45mm；安全系数： 。（3）钢丝绳单绳工作拉力式中，总起吊载荷，；滑轮倍率，2； 穿绳系效率，

14、0.9； .9 滑轮选型计算滑轮直径： mm取滑轮直径：1000mm.10 卷扬机构计算卷筒形式 双联单层卷筒卷筒槽底直径 D=1200mm每联绕绳圈数 n=；式中，H最大起升高度，取H=36m；D0卷筒计算直径，D0=D+d绳=1.2+0.045=1.245。（ 注：此处H取50t工况时的起升高度36m；钢丝绳使用时间长了会伸长，因此卷筒上多加两圈绳槽，取，另外需设5圈安全圈）最大单绳拉力 478kN作用在卷筒上的扭矩 选用卓轮卷筒组 ZHP4.34EG卷筒长度 2780mm容绳量 203.4m（ 注：卓轮卷筒组ZHP4.34EG包括内藏式行星减速机两台（i=432.75）、驻车制动器2套、

15、双联双出绳卷筒、卷扬机机座、压绳器、安全制动器（棘轮棘爪机构）、电力推杆、钢丝绳压板与紧固件、位置传感器等。）.11液压马达选型计算液压马达型号：F11-250-QF-SH-K-000 派克汉尼汾流体传动产品（上海）有限公司元件数量：2台 排量： 最大转速： 最低稳定转速：50r/min 最高工作压力：350bar 初定系统工作压力：减速器减速比：计算满载起升时液压马达的输出扭矩此时需要液压马达工作压差压力满足要求。当起升速度为5m/min，卷筒的转速此时液压马达转速最高转速满足要求。当起升速度为0.5m/min，卷筒的转速此时液压马达转速最低转速满足要求。液压马达输入油量液压马达输出功率kW

16、工况2设计计算（50t工况）起重机工作条件：安全工作负载SWL=100+5=105t(100t吊钩组自重按照5t计算)； 风力蒲氏4级；浪高；动态系数Cv=1.66；船舶最大纵倾2°，最大横倾斜5°。.1 供给船运动产生前倾和侧倾当起重机臂架垂直于船舷方向，船舶横倾5°，纵倾2°。（1）供给船运动产生的前倾力：（2）供给船运动产生的侧倾力：.2静态起重机倾斜产生的水平载荷式中，起重机静态侧倾角度查API Spec 2C-2004表4，取1°。.3起重机运动产生的水平载荷式中，水平加速度，查API Spec 2C-2004表4，=0.0577。（

17、1）水平载荷作用在臂架顶部的前倾水平载荷当在前倾为，侧倾为时为最不利工况。（2）水平载荷作用在臂架顶部的侧倾水平载荷.4水平载荷组合由于起重机运动于供给船运动产生的水平载荷的组合如下：（1）前倾载荷组合（2）侧倾载荷组合.5 风载荷（1）风压：式中，v风速，取19.68mph。（2）载重的风载荷重物投影面积 重物风载荷 .6 总水平载荷的组合总前倾载荷：总侧倾载荷：.7 总起吊载荷 .8 钢丝绳选型计算钢丝绳选型同工况1。（1）钢丝绳单绳工作拉力式中， 总起吊载荷，；滑轮倍率，2； 穿绳系效率，0.9。 .9 滑轮选型计算滑轮选型同工况1。.10 卷扬机构最大单绳拉力 246kN作用在卷筒上的

18、扭矩 .11液压马达选型计算液压马达型号：F11-250-QF-SH-K-000 派克汉尼汾流体传动产品（上海）有限公司元件数量：1台（2台马达中仅1台工作） 排量： 最大转速： 最低稳定转速：50r/min 最高工作压力：350bar初定系统工作压力： 减速器减速比： 滑轮倍率计算满载起升时液压马达的输出扭矩此时需要液压马达工作压差压力满足要求。当起升速度为10m/min，卷筒的转速此时液压马达转速最高转速满足要求。当起升速度为0.5m/min，卷筒的转速此时液压马达转速最低转速满足要求。液压马达输入油量液压马达输出功率kW工况4计算（检验工况）.1计算参数起重量： Q=208 t 吊钩组自

19、重：.2马达扭矩校核（1） 起吊200 t时钢丝绳静拉力其中式中穿绳系效率；支承载荷的钢丝绳绳数，取； 轴承常数，取； 在行走滑轮组和顶部滑轮组或吊臂顶端滑轮组的滑轮总数，取；此时钢丝绳安全系数 。（2）卷筒扭矩（3） 所需马达驱动扭矩马达排量为484ml/r，此时马达工作压力为 100t吊钩组计算.1吊钩选型设计（1） 吊钩技术参数起重量：Q=100t强度等级：T机构工作级别：M4吊钩材料：DG34CrMo吊钩材料的屈服强度：载荷系数：，(2)吊钩主要尺寸D=280mm d=236mm图.1 吊钩主要尺寸图 (3)钩身强度校核a. 垂直截面B-B应力计算图.2 B-B截面图mmmmmmB-B

20、截面面积：由起重机设计手册表3-4-6得：曲梁截面形状系数：屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPaB-B截面内侧最大拉应力： 满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPaB-B截面内侧最大拉应力： 满足要求。b. 斜截面C-C应力计算图2.1.4.3 C-C截面图 mmmmmm C-C截面面积：由起重机设计手册表3-4-6得：曲梁截面形状系数：屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPaC-C截面内侧最大拉应力：满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPaC-C截面内侧最大拉应力：满足要求。 (4)头部直柄强度校核直颈钩劲最小截面尺寸：mm螺纹选用螺纹小径

21、：mm屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa直颈钩劲最小截面拉应力：Mpa，满足要求。螺纹的剪应力按第一圈螺纹承受有效载荷的一半、剪切面的高度为螺距的一半的假定计算：许用剪应力：MPa螺纹的剪应力：Mpa，满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa直颈钩劲最小截面拉应力：Mpa，满足要求。螺纹的剪应力按第一圈螺纹承受有效载荷的一半、剪切面的高度为螺距的一半的假定计算：许用剪应力：MPaMpa，满足要求。.2 吊钩横梁的计算图.4 吊钩横梁mmmmmmmmmmmm吊钩横梁材料：45屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa中间截面A-A的最大弯曲应力：MPa，满

22、足要求。轴孔的许用挤压应力：轴孔的平均挤压应力：MPa，满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa中间截面A-A的最大弯曲应力：MPa，满足要求。轴孔的许用挤压应力：轴孔的平均挤压应力：MPa，满足要求。.3滑轮轴计算图.5 滑轮轴计算简图图.6 滑轮轴计算弯矩图滑轮轴材料：40Cr屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa滑轮轴受最大的弯矩： 滑轮轴抗弯模量：，满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa滑轮轴受最大的弯矩： 滑轮轴抗弯模量：，满足要求。.4 拉板的计算图.7 拉板拉板材料：Q345C屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：Mpa轴孔的许用挤

23、压应力：由起重机设计手册图3-4-18得：应力集中系数：B-B截面的最大应力：，满足要求。A-A截面的最大拉应力： ，满足要求。轴孔处的平均挤压应力：，满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：Mpa轴孔的许用挤压应力：由起重机设计手册图3-4-18得：应力集中系数：B-B截面的最大拉应力：，满足要求。A-A截面的最大拉应力： ，满足要求。轴孔处的平均挤压应力：，满足要求。.5 滑轮组轴承选型(1) 按额定动载荷选择轴承根据机械设计手册第2卷，当轴承可靠性为90%、轴承材料为常规材料并在常规条件运转时，取500h作为额定寿命的基准，同时考虑温度、振动、冲击等变化，则轴承基本额定动载荷为：

24、式中：基本额定动载荷值，N； 当量动载荷，按机械设计手册第2卷式（7-2-2）计算，N； 寿命因数，按机械设计手册第2卷表7-2-8选取；速度因数，按机械设计手册第2卷表7-2-9选取；力矩载荷因数，取1.5；冲击载荷因数，按机械设计手册第2卷表7-2-10选取；温度因数，按机械设计手册第2卷表7-2-11选取；轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，N。取，。由于轴承选定为圆柱滚子轴承，所以N，代入上式得N=415kN(2) 按额定静载荷选择轴承根据机械设计手册第2卷，额定静载荷计算见下式 式中：基本额定静载荷计算值，N； 当量静载荷，N；安全因数，按机械设计手册第2卷表7-2-15选取；

25、轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，N；取N，=1.5，代入上式得N=375kN(3) 轴承选型结果根据以上动载荷和静载荷的计算，吊钩滑轮轴承选择圆柱滚子轴承，型号：NJ1048，240×360×56，=470 kN，=745 kN，符合要求。.6 吊钩横梁轴承选型(1) 按额定动载荷选择轴承根据机械设计手册第2卷，当轴承可靠性为90%、轴承材料为常规材料并在常规条件运转时，取500h作为额定寿命的基准，同时考虑温度、振动、冲击等变化，则轴承基本额定动载荷为： 式中：基本额定动载荷值，N； 当量动载荷，按机械设计手册第2卷式（7-2-2）计算，N； 寿命因数，按机械设

26、计手册第2卷表7-2-8选取；速度因数，按机械设计手册第2卷表7-2-9选取；力矩载荷因数，取1.5；冲击载荷因数，按机械设计手册第2卷表7-2-10选取；温度因数，按机械设计手册第2卷表7-2-11选取；轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定动载荷，N。取，。由于轴承选定为圆柱滚子轴承，所以N，代入上式得N=1660kN(2) 按额定静载荷选择轴承根据机械设计手册第2卷，额定静载荷计算见下式 式中：基本额定静载荷计算值，N； 当量静载荷，N；安全因数，按机械设计手册第2卷表7-2-15选取；轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定静载荷，N；取N，=1.5，代入上式得N=1500kN(3) 轴承选型结

27、果根据以上动载荷和静载荷的计算，吊钩横梁轴承选择推力调心滚子轴承，型号：29448，240×440×122，=2725 kN，=9771kN，符合要求。 50t吊钩组计算.1 吊钩选型设计(1) 吊钩技术参数起重量：Q=50t强度等级：T机构工作级别：M4吊钩材料：DG34CrMo吊钩材料的屈服强度：载荷系数：，(2) 吊钩主要尺寸D=250m图.1 吊钩主要尺寸图(3) 钩身强度校核a. 钩身主弯曲截面A-A最危险图2.1.5.2 A-A截面图mmmmmmA-A截面面积：由起重机设计手册表3-4-6得：曲梁截面形状系数：屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa

28、A-A截面内侧最大拉应力：，满足要求。A-A截面外侧最大拉应力：，满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPaA-A截面内侧最大拉应力：，满足要求。A-A截面外侧最大拉应力：，满足要求。（4）头部直柄强度校核直颈钩劲最小截面尺寸：mm螺纹选用螺纹小径：mm屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa直颈钩劲最小截面拉应力：MPa，满足要求。螺纹的剪应力按第一圈螺纹承受有效载荷的一半、剪切面的高度为螺距的一半的假定计算：许用剪应力：MPa螺纹的剪应力：MPa，满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa直颈钩劲最小截面拉应力：MPa，满足要求。螺纹的剪应力按第一圈螺纹承受

29、有效载荷的一半、剪切面的高度为螺距的一半的假定计算：许用剪应力：MPaMPa，满足要求。.2 吊钩横梁的计算图.3 吊钩横梁mmmmmmmmmmmm吊钩横梁材料：45屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa中间截面A-A的最大弯曲应力：MPa，满足要求。轴孔的许用挤压应力：轴孔的平均挤压应力：MPa，满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa中间截面A-A的最大弯曲应力：MPa，满足要求。轴孔的许用挤压应力：轴孔的平均挤压应力：MPa，满足要求。.3 滑轮轴计算图.4 滑轮轴计算简图图.5 滑轮轴计算弯矩图滑轮轴材料：40Cr屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：

30、MPa滑轮轴受最大的弯矩： 滑轮轴抗弯模量：，满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa滑轮轴受最大的弯矩： 滑轮轴抗弯模量：，满足要求。.4 拉板的计算图.6 拉板拉板材料：Q345C屈服应力：当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa轴孔的许用挤压应力：由起重机设计手册图3-4-18得：应力集中系数：B-B截面的最大应力：，满足要求。A-A截面的最大拉应力： ，满足要求。轴孔处的平均挤压应力：，满足要求。当取载荷系数时：安全系数：许用应力：MPa轴孔的许用挤压应力：由起重机设计手册图3-4-18得：应力集中系数：B-B截面的最大拉应力：，满足要求。A-A截面的最大拉应力： ，满足

31、要求。轴孔处的平均挤压应力：，满足要求。.5 滑轮组轴承选型(1) 按额定动载荷选择轴承根据机械设计手册第2卷，当轴承可靠性为90%、轴承材料为常规材料并在常规条件运转时，取500h作为额定寿命的基准，同时考虑温度、振动、冲击等变化，则轴承基本额定动载荷为： 式中：基本额定动载荷值，N； 当量动载荷，按机械设计手册第2卷式（7-2-2）计算，N； 寿命因数，按机械设计手册第2卷表7-2-8选取；速度因数，按机械设计手册第2卷表7-2-9选取；力矩载荷因数，取1.5；冲击载荷因数，按机械设计手册第2卷表7-2-10选取；温度因数，按机械设计手册第2卷表7-2-11选取；轴承尺寸及性能表中所列径向

32、基本额定动载荷，N。取，。由于轴承选定为圆柱滚子轴承，所以N，代入上式得N=207.5kN(2) 按额定静载荷选择轴承根据机械设计手册第2卷，额定静载荷计算见下式 式中：基本额定静载荷计算值，N； 当量静载荷，N；安全因数，按机械设计手册第2卷表7-2-15选取；轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，N；取N，=1.5，代入上式得N=187.5kN(3) 轴承选型结果根据以上动载荷和静载荷的计算，吊钩滑轮轴承选择圆柱滚子轴承，型号：NJ1048，240×360×56，=470 kN，=745 kN，符合要求。.6 吊钩横梁轴承选型(1) 按额定动载荷选择轴承根据机械设计

33、手册第2卷，当轴承可靠性为90%、轴承材料为常规材料并在常规条件运转时，取500h作为额定寿命的基准，同时考虑温度、振动、冲击等变化，则轴承基本额定动载荷为： 式中：基本额定动载荷值，N； 当量动载荷，按机械设计手册第2卷式（7-2-2）计算，N； 寿命因数，按机械设计手册第2卷表7-2-8选取；速度因数，按机械设计手册第2卷表7-2-9选取；力矩载荷因数，取1.5；冲击载荷因数，按机械设计手册第2卷表7-2-10选取；温度因数，按机械设计手册第2卷表7-2-11选取；轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定动载荷，N。取，。由于轴承选定为圆柱滚子轴承，所以N，代入上式得N=830kN(2) 按额定

34、静载荷选择轴承根据机械设计手册第2卷，额定静载荷计算见下式 式中：基本额定静载荷计算值，N； 当量静载荷，N；安全因数，按机械设计手册第2卷表7-2-15选取；轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定静载荷，N；取N，=1.5，代入上式得N=750kN·根据以上动载荷和静载荷的计算，吊钩横梁轴承选择推力调心滚子轴承，型号：29338，190×320×78，=1301 kN，=4861kN，符合要求。2.2副起升机构设计副起升机构性能参数表 表工作级别M4起重量（t）10工作幅度（m）最小工作幅度5最大工作幅度25.37起升高度（m）甲板以下8甲板以上29起升速度（m/m

35、in）起重机工作条件：起重载荷SWL=10+0.5=10.5t(10t吊钩组自重按照0.5t计算)。风力蒲氏5级；浪高；动态系数Cv=3.31；船舶最大纵倾2°，最大横倾斜5°。 供给船运动产生前倾和侧倾当起重机臂架垂直于船舷方向，船舶纵倾2°，横倾5°。（1）供给船运动产生的前倾力：（2）供给船运动产生的侧倾力：静态起重机倾斜产生的水平载荷式中，起重机静态侧倾角度查API Spec 2C-2004表4，取1°。起重机运动产生的水平载荷式中，水平加速度，查API Spec 2C-2004表4，=0.124。（1）水平载荷作用在臂架顶部的前倾水平

36、载荷当在前倾为，侧倾为时为最不利工况。（2）水平载荷作用在臂架顶部的侧倾水平载荷水平载荷组合由于起重机运动于供给船运动产生的水平载荷的组合如下：（1）前倾载荷组合（2）侧倾载荷组合 风载荷（1）风压：式中，v风速，取40mph。（2）载重的风载荷重物投影面积 重物风载荷 总水平载荷的组合总前倾载荷：总侧倾载荷： 总起吊载荷 钢丝绳选型计算（1）起吊额定载荷时的钢丝绳静拉力其中式中安全工作负载，；滑轮倍率，1；穿绳系效率；支承载荷的钢丝绳绳数，取； 轴承常数，取； 在行走滑轮组和顶部滑轮组或吊臂顶端滑轮组的滑轮总数，取；（2）钢丝绳的选型钢丝绳型号：DF-G IWRC 6*WS(36) SHIN

37、KOSSTANDARD F35.5mm GALVANIZED 94m RIGHT HAND REGULAR LAY 2160(日本神钢钢线工业株式会社)；最小破断拉力： 990kN；钢丝绳直径： F35.5mm；安全系数： 。（3）钢丝绳单绳工作拉力式中总起吊载荷，；滑轮倍率，1； 穿绳系效率，0.942。 滑轮选型计算滑轮直径： mm取滑轮直径：800mm 卷扬机构卷筒形式 单联单层卷筒卷筒槽底直径 D=800mm每联绕绳圈数 n=；( 注：钢丝绳使用时间长了会伸长，因此卷筒上多加两圈绳槽，取，另外需设5圈安全圈)最大单绳拉力 369kN作用在卷筒上的扭矩 选用卓轮卷筒组 ZHP4.31EG

38、（包括内藏式行星减速机1台，i=300.81）卷筒长度 924mm容绳量 60.4m（注：副起升卷扬机选用卓论（天津）机械有限公司的行星齿轮减速器内藏式卷扬机ZHP4.31EG，包括内藏式行星减速器1台、驻车制动器1套、单出绳卷扬机卷筒、卷扬机机座、压绳器、安全制动器(棘轮和棘爪机构) 、电动推杆、钢丝绳压板和紧固件、位置传感器等。）液压马达选用计算液压马达型号：F11-150-HF-SH-K-000 派克汉尼汾流体传动产品（上海）有限公司元件数量：1台 排量： 最大转速： 最低稳定转速：50r/min 最高工作压力：350bar 初定系统工作压力：减速器减速比：滑轮倍率计算满载起升时液压马达

39、的输出扭矩此时需要液压马达工作压差，压力满足要求。起升速度为20m/min，卷筒的转速此时液压马达转速最高转速满足要求。液压马达输入油量液压马达输出功率kW检验工况校核（1）计算参数 起重量：，吊钩重量0.5t。考虑钢丝绳4%的偏摆，那么校验载荷为（2）起吊20t时钢丝绳的静拉力其中式中滑轮倍率，1；穿绳系效率；支承载荷的钢丝绳绳数，取； 轴承常数，取； 在行走滑轮组和顶部滑轮组或吊臂顶端滑轮组的滑轮总数，取；此时，钢丝绳的安全系数（3）马达校核 此时，卷筒扭矩 所需马达驱动扭矩 马达排量为150ml/r，此时马达工作压力所以满足要求。2.2.13 10t吊钩组选型副起升机构10t吊钩组由天津

40、科索比机电贸易有限公司提供，由 1个带重力球的旋转吊钩、1个卸扣和1个浇铸接头组成，吊钩型号为MB15T1150，产品编号1036225；卸扣型号为G-2130，产品编号1019631；浇铸接头型号为G-416，产品编号1039771。2.3 回转机构设计工作条件：风力蒲氏4级，浪高；动态系数Cv=1.66；船舶最大纵倾2°，最大横倾斜5°；起重载荷SWL=105t(含吊钩组自重5t)。由SWL引起的载荷.1 供给船运动产生前倾和侧倾船舶横倾5°，纵倾2°。（1）供给船运动产生的前倾力：（2）供给船运动产生的侧倾力：.2静态起重机倾斜产生的水平载荷：式中

41、，起重机静态侧倾角度查API Spec 2C-2004表4，取1°。.3起重机运动产生的水平载荷：式中，水平加速度，查API Spec 2C-2004表4，=0.0577。（1）水平载荷作用在臂架顶部的前倾水平载荷：当在前倾为，侧倾为时为最不利工况。（2）水平载荷作用在臂架顶部的侧倾水平载荷.4水平载荷组合由于起重机运动于供给船运动产生的水平载荷的组合如下：（1）前倾载荷组合：（2）侧倾载荷组合：.5 风载荷（1）风压：式中：风压；v风速，取19.68mph。（2）载重的风载荷：重物投影面积 重物风载荷 .6 总水平载荷的组合总前倾载荷：总侧倾载荷：.7由SWL引起的倾覆力矩根据AP

42、I Spec 2C-2004海上平台起重机规范第5.2节，对于安装在平台上的基座、主柱及其配件，应将API Spec 2C-2004海上平台起重机规范中第4.2，4.3和4.4节中定义的各种载荷以及应用于垂直设计载荷和应用于垂直设计载荷产生的水平载荷（前倾力和侧倾力）乘以1.5倍附加系数进行设计（1）由于SWL产生的垂直设计载荷：垂直设计载荷=SWL×Cv×附加系数 变幅平面内力矩垂直设计载荷工作幅度（2）由于SWL产生的前倾载荷：前倾载荷=总前倾载荷×附加系数变幅平面内力矩=前倾载荷臂架顶部距回转大轴承水平的高度（3）由于SWL产生的侧倾载荷：侧倾载荷总侧倾载荷

43、×附加系数侧面力矩侧倾载荷×臂架顶部距回转大轴承水平的高度（4）由于SWL的侧倾载荷引起的力矩侧倾载荷×工作幅度由于臂架引起的载荷由于臂架重量和其他起重机部件产生的载荷，不受API Spec 2C-2004海上平台起重机规范第5.2节的1.5附加系数的影响，由于起重机运动的影响，臂架自重会产生垂直载荷、前倾载荷和侧倾载荷。对于船外或船上起升，部件重量要乘臂架的垂直加速度,在倾覆力矩计算时考虑,浪高。 主副臂架的中心位置 表工作幅度10m臂架顶部距回转大轴承水平的高度16.13m主臂架重心距回转中心距离2.13m主臂架重心距回转大轴承水平的高度16.23m主臂架质心

44、距回转大轴承水平的高度16.32m主臂架迎风面积38.1副臂架重心距回转中心距离5.4m副臂架重心距回转大轴承水平的高度21.5m.1由于主臂架引起的载荷（1）主臂架自重引起的垂直载荷：垂直载荷=主臂架自重× 式中：臂架的垂直加速度，查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表5，取1.07。（2）主臂架自重引起的前倾载荷：前倾载荷=主臂架自重× 式中，臂架的垂直加速度，查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表4，。（3）主臂架自重引起的侧倾载荷：侧倾载荷=主臂架自重×tan（静态侧倾角度）式中，静态侧倾角查API Spec 2C-2004

45、海上平台起重机规范表4， 取1°。（4）作用于主臂架的风载荷： 风载荷= p×主臂架迎风面积×sin78°×3.28082=1.646×38.1×sin78°×3.28082=148.43lb=660N（5）主臂架引起的倾覆力矩：变幅平面内力矩：变幅平面内力矩=主臂架垂直载荷×主臂架重心距回转中心的距离 +主臂架的前倾载荷×主臂架重心距回转大轴承水平的高度+风载荷×主臂架质心距回转大轴承水平的高度侧面力矩： 侧面力矩=主臂架的侧倾载荷×主臂架重心距回转大轴承水平的高

46、度力矩：力矩=主臂架的侧倾载荷×主臂架重心距回转中心距离.2由于副臂架引起的载荷（1）副臂架自重引起的垂直载荷：垂直载荷=副臂架自重× 式中：臂架的垂直加速度，查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表5，取1.07。（2）副臂架自重引起的前倾载荷：前倾载荷=副臂架自重× 式中：臂架的垂直加速度，查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表4，。（3）副臂架自重引起的侧倾载荷：侧倾载荷=副臂架自重×tan（静态侧倾角度）式中，静态侧倾角查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表4， 取1°。（4）副臂架引起的倾

47、覆力矩：变幅平面内力矩：变幅平面内力矩=副臂架垂直载荷×副臂架重心距回转中心的距离+副臂架的前倾载荷×副臂架重心距回转大轴承水平的高度侧面力矩：侧面力矩=副臂架的侧倾载荷×副臂架重心距回转大轴承水平的高度力矩：力矩=副臂架的侧倾载荷×副臂架重心距回转中心距离由于油缸引起的载荷油缸重心高度 表工作幅度10m主油缸重心距回转中心距离2.5m主油缸重心距回转大轴承水平的高度7.5m副油缸重心距回转中心距离7.88m副油缸重心距回转大轴承水平的高度21.83m.1由主油缸引起的载荷（1）主油缸自重引起的垂直载荷：垂直载荷=主油缸自重× 式中：油缸的垂直

48、加速度，查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表5，取1.07。前倾载荷=主油缸自重× 式中：油缸的垂直加速度，查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表4，。（2）主油缸自重引起的侧倾载荷：侧倾载荷=主油缸自重×tan（静态侧倾角度）式中，静态侧倾角查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表4， 取1°。（3）主油缸引起的倾覆力矩：变幅平面内力矩：变幅平面内力矩=主油缸垂直载荷×主油缸重心距回转中心的距离+主油缸的前倾载荷×主油缸重心距回转大轴承水平的高度侧面力矩：侧面力矩=主油缸的侧倾载荷×主油缸重心距回转大轴承水平的高度力矩：力矩=副臂架的侧倾载荷×副臂架重心距回转中心距离.2由副油缸引起的载荷（1）副油缸自重引起的垂直载荷：垂直载荷=副油缸自重× 式中：副油缸的垂直加速度，查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表5，取1.07。前倾载荷=副油缸自重× 式中：副油缸的垂直加速度，查API Spec 2C-2004海上平台起重机规范表4，。（2）副油缸自重引起的侧倾载荷：侧倾载荷=副油缸自重×tan（静态侧倾角度）式中，静态侧倾角查API Spe