起重機主梁課程設計說明書

焊接結構課程設計說明書焊接結構課程設計說明書 題 目： 橋式箱型起重機主梁 院 （系）： 材料科學與工程學院 班 級： 材料08-2班 姓 名： 吳志威 學 號： 15 指導教師： 朱燕 目 錄第1章 橋式起重機概述- 4 -第2章 橋式起重機主梁的結構及尺寸- 4 -2.1 主梁的總體構造- 4 -2.1.1 主梁- 4 -2.1.2 端梁- 5 -2.1.3 隔板- 5 -2.2 主梁結構主要參數(shù)- 6 -2.2.1 已知參數(shù)- 6 -2.2.2 其他參數(shù)- 6 -第3章 橋式起重機主梁的受力分析及校核- 8 -3.1 載荷計算- 8 -3.1.1 均布載荷- 8 -3.1.2 集中載荷-8 -3.1.3 小車輪壓- 8 -3.2 主梁垂直最大彎矩和剪切力- 9 -3.3 主梁強度的驗算- 10 -3.3.1 主梁跨中截面的最大正應力- 10 -3.3.2主梁支承截面的最大切應力- 10 -3.4 主梁垂直剛度的驗算- 11 -3.5 主梁穩(wěn)定性的驗算- 12 -3.5.1 主梁整體穩(wěn)定性的驗算- 12 -3.5.1 主梁局部穩(wěn)定性的驗算- 12 -3.6 疲勞強度的校核- 12 -第4章 焊縫的設計及校核- 12 -4.1.1 主梁翼緣焊縫采用的設計與強度計算- 12 -第五章 橋式起重機主梁的制造工藝設計- 13 -5.1 備料- 13 -5.1.1 蓋板（上下蓋板=8mm）- 13 -3.5.2 腹板（=6mm）- 13 -3.5.3 大小隔板（=6mm）- 14 -5.2 下料- 14 -5.2.1 上下蓋板- 14 -5.2.2 腹板- 14 -5.2.3 肋板- 14 -5.3 坡口選擇- 14 -5.4 焊接方法的選擇- 14 -5.5 主梁的裝配與焊接- 14 -5.5.1 主梁的焊接順序- 14 -5.5.2 主梁裝配焊接的一般順序圖- 16 -5.6 檢驗- 17 -5.6.1 上拱度的檢驗- 17 -5.6.2 撓度的檢驗- 17 -5.6.3 變形量的檢驗- 17 -5.6.4 焊縫質量檢驗- 17 -5.6.5 上下蓋板- 17 -總結- 18 -參考文獻- 29 -第1章 橋式起重機概述橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉等部門和場所均得到廣泛的運用，是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。主要介紹了跨度22.5m,起重量5t的通用橋式起重機箱型梁的設計生產(chǎn)過程，設計過程較為詳細地考慮了實際生產(chǎn)與工作中的情況。 第2章 橋式起重機主梁的結構及尺寸2.1 主梁的總體構造2.1.1 主梁橋式起重機機架中主要的受力元件，由左右兩塊腹板，上下兩塊蓋板，以及若干大小隔板及加強筋板組成。其主要技術要求有：（1）主梁上拱度：當受載后，可抵消按主梁剛度條件下產(chǎn)生的撓曲變形，避免承 載小車爬坡。（2）主梁旁彎：在制造橋架時，走臺側后有殘余的拉伸應力，當運輸及使用過程中殘余應力釋放以后，導致主梁向后彎曲，而且主梁在水平慣性載荷作用下，按剛度條件允許有一定的側內(nèi)彎曲，兩者疊加會造成過大的彎曲變形。（3）腹板波浪變形:受壓區(qū)0.70，受拉曲1.20。規(guī)定較低的波浪變形對于提高起重機的穩(wěn)定性和壽命是有利的。（4）上蓋板水平度b250.腹板垂直度h0200，b為蓋板寬度，h0為梁高。2.1.2 端梁端梁是橋式起重機橋架組成的一部分，一般采用箱型結構，并在水平面內(nèi)于主梁剛性連接。端梁受載情況分為以下兩類：（1） 端梁受有主梁最大的支撐應力，即端梁上作用有垂直載荷。（2） 端梁沒有垂直載荷，端梁只起聯(lián)系主梁的作用。2.1.3 隔板為了使梁的垂直腹板具有局部剛度，將他們用橫向肋板從內(nèi)部加強，肋板又稱為隔板，這些隔板被焊接到垂直腹板及蓋板上，隔板不焊到下蓋板上，因為這樣做很困難，而且隔板本身與其腹板相連的焊縫會產(chǎn)生很高的內(nèi)應力，這是由于四周封閉造成的。 圖1-1 橋梁的構造示意圖2.2 主梁結構主要參數(shù)2.2.1 已知參數(shù)（1）起重量Q(t):5（2）跨度L（m）：22.5（3）小車輪距（mm）：11002.2.2 其他參數(shù)（1）主梁高度h： （2）腹板間距b。： 又因為，而且當時，梁高不宜超過650mm所以滿足條件的 （3）腹板厚度：=6mm（4）蓋板寬度b： 自動焊: （5）蓋板厚度， 受壓蓋板厚度： 其中 ，（6）腹板高度： （7）端粱的高度和寬度： 端粱的高度 取 寬度 取 （8）主梁端部梯形的高度d： ?。?）加強肋的布置尺寸由于，所以除設置橫向肋板外，還需設置一條縱向加強肋。1) 主梁端部橫向加強肋的間距，即 取 2) 主梁端部短橫向加強肋的間距，即 3）主梁中部（矩形部分）橫向加強肋的間距a， 即 即 a=1.8m 4）主梁中部段橫向加強肋的間距， 即 其中 鋼軌選P15輕軌，由表可得 根據(jù)布置的方便，取 5）短橫向加強肋高： 6）縱向加強肋采用第3章 橋式起重機主梁的受力分析及校核3.1 載荷計算3.1.1 均布載荷（1）梁的重量 由產(chǎn)生的均布載荷， （2）大車集中驅動引起的均布載荷， 查表得 3.1.2 集中載荷（1）大車集中驅動引起的集中載荷， 查表得 （2）司機房重力引起的集中載荷一般取1015kN， ，取3.1.3 小車輪壓 查表得 因為小車輪壓b值不大，則 考慮起升載荷動載因素，小車輪壓值應為3.2 主梁垂直最大彎矩和剪切力已知，：起升沖擊系數(shù)，取=1.1主梁受力如圖所示 圖3-1 3.3 主梁強度的驗算3.3.1 主梁跨中截面的最大正應力因為 所以 又因為 鋼 所以 3.3.2主梁支承截面的最大切應力 =58mm 其中 則 則 又因為 所以 3.4 主梁垂直剛度的驗算主梁的垂直撓度可按公式（1）和公式（2）綜合計算：移動載荷： (3-1)均布載荷： (3-2) 則 其中 查表得 則 故主梁的靜剛度滿足要求3.5 主梁穩(wěn)定性的驗算3.5.1 主梁整體穩(wěn)定性的驗算 由 因此主梁的整體穩(wěn)定性滿足要求3.5.1 主梁局部穩(wěn)定性的驗算由于加強肋設置是按前面局部穩(wěn)定性的要求設置的，此局部穩(wěn)定性不需驗算。3.6 疲勞強度的校核 由于起重機的工作級別為,故主梁的疲勞強度不需要驗算第4章 焊縫的設計及校核4.1.1 主梁翼緣焊縫采用的設計與強度計算由于主梁翼緣焊縫采用CO2氣體保護焊焊接，焊腳尺寸選為K=6mm，由于CO2氣體保護焊焊接方法有較大的熔深。所以 （取焊縫正應力等于母材最大正應力）又因為 所以 故設計合理第五章 橋式起重機主梁的制造工藝設計5.1 備料5.1.1 蓋板（上下蓋板=10mm）（1）對已選定的Q235材料進行檢驗等焊前處理；（2）切割：選用市場上規(guī)格為101400L的材料，切成兩均等份，對邊緣進行精整切割。（3）開坡口：板厚為10mm時，采用單Y型坡口，允許用火焰氣割，但坡口面應將熔渣等清除干凈。（4）采用CO2焊對板材進行拼接至 22mm（對接前先將各板材點固焊住，或采用夾具固定均可；且可采用壓具以防止波浪變形，兩端使用引弧，收弧板）。（5）預置拱度：fs=L/1000=22500/1000=22.5mm 以上fs為理論值，實際下料時，fs=（23）fs fs=（4567.5）mm上蓋板下料的加長量為：2.5L/1000=2.522500/1000=56.3mm下蓋板下料的加長量為：1.5L/1000=1.522500/1000=33.8mm 圖5-13.5.2 腹板（=6mm）（1） 對已選定的Q235進行校平到噴丸預處理。（2） 切割：選用市場上規(guī)格為61800L的鋼板，切去多余的部分，然后對材料進行精整（3） 開坡口：=6mm，根據(jù)焊接手冊選用CO2氣保焊無需開坡口。即“I”型坡口。（4） 采用CO2焊進行拼接。（5） 切割示圖。 （6）下料拱度：fs=（1/10003/1000）L=（22.567.5）mm3.5.3 大小隔板（=6mm）按設計尺寸對板材進行切割，注意下料時合理組合尺寸，盡量減少板材的消耗。5.2 下料采用自動火焰切割方法下料。 5.2.1 上下蓋板 蓋板蓋板下料將上、下蓋板矯平后。在對接長度方向上放400mm的工藝余量。5.2.2 腹板腹板下料腹板矯平后，首先在長度方向拼接，然后左右兩側腹板對稱氣割以防主梁兩側腹板尺寸不同引起主梁的扭曲變形。為使主梁有規(guī)定的上拱度，在腹板下料時必須有相應的上拱度，且上拱度應大于主梁的上拱度。腹板下料時，需放1.5L1000，即34mm的余量，并且在離中心200mm處不得有接頭，為避免焊縫集中，上、下蓋板與腹板的接頭應錯開，距離不小于200mm。腹板下料后長度誤差為10mm。5.2.3 肋板長短肋板下料主梁的長短肋板的寬度尺寸只能小不能大(1mm左右)。長度尺寸可允許有一定的誤差(2mm以內(nèi))。肋板的4個角應為90。，尤其是肋板與上蓋板聯(lián)接處的2個角更應嚴格保持直角，以使裝配后主梁的腹板與上蓋板垂直，同時主梁在長度方向上不會發(fā)生扭曲變形。5.3 坡口選擇上蓋板對接接頭形式，當板厚68mm時，采用I型坡口；板厚1020mm時，采用單Y型坡口；板厚2030mm時，采用雙Y型坡口。開坡口允許用火焰切割，但坡口面應將熔渣等清除干凈。上、下蓋板和腹板的對接，可采用單面焊雙面成形工藝，坡口角度為30。40。，單面V形坡口，以減小開坡口和焊后翻轉的工作量。5.4 焊接方法的選擇 上下蓋板的拼接采用CO2氣保焊，角焊縫采用手工電弧焊。5.5 主梁的裝配與焊接5.5.1 主梁的焊接順序 （1）上蓋板置于支撐平臺上，并加壓板固定。在地上鋪好已拼接好的上蓋板，在兩端加凸臺，使其中間向下彎曲，彎曲程度等于預置的上拱度，即中點處向下?lián)螸/1000。（2）裝配焊接大隔板和小隔板 1）在制定的位置上焊接大小隔板，為保證其垂直度及位置的準確，需采用撐住固定或者點固焊對其位置固定。 2）為保證旁彎以防止受力時蓋板過度向中心彎曲，應從大梁的中部向蓋板邊緣焊接，先焊隔板的一面，然后再焊另一面(避免結構翹曲)。（3）腹板與隔板的焊接1）將腹板組立點焊于制定位置，由于腹板有預置上撓，裝配時需要使蓋板與之貼合嚴密。（采用楔形墊片）2）將點固好的梁旋轉90側向放置，再對腹板與隔板之間進行焊接。在焊接過程中，需注意事項（1）大隔板斷續(xù)焊，小隔板連續(xù)焊。（2）為方便施焊（由于間距較?。话悴捎煤笚l手工焊或者CO2焊。（3）為保證要求的拱度與旁彎：兩個焊接工人同時由大梁的中部開始將隔板焊上，先焊主腹板一側，每條焊縫由外緣向蓋板側板，最好不立即從兩面焊接隔板。（4）角鋼的焊接 為了減小變形，從而需減少線能量的輸入，角鋼采用斷續(xù)焊，且由于空間較小，采用CO2半自動焊。（5）裝配下蓋板及蓋板與腹板的焊接 1）在裝配壓緊力作用下預彎成所需形狀，使用撐具等輔助設備以保證蓋板的傾斜度和腹板的垂直度，然后點固焊住。2）測量撓度： 在上蓋板平面上的兩端固定一根細鋼絲繩，使其滑移到不同的位置，在這個過程中鋼絲繩保持水平，檢驗大梁的上拱度。 3）測量撓度后，若上撓度大于允許值，則：先焊1、2，使焊后產(chǎn)生一定量的下?lián)?，與上撓度有一定的抵消，從而使上撓度符合預置撓度。若上撓度小于允許值，則：先焊3、4，使焊后產(chǎn)生一定上撓，與原上撓度值相疊加，使上撓度等于預置撓度。 若上撓度正好，則按1423的順序來焊接，可防止扭曲變形。 4）四條長角焊縫用埋弧焊（6）對主梁的修整及檢驗 對焊后的焊縫進行表面清理及打磨等工序。主梁制成后，如有超出規(guī)定的撓曲變形，需進行修理，可用錘擊法和重擊法，但應用最多的是火焰矯正。再按要求對其進行探傷。5.5.2 主梁裝配焊接的一般順序圖上蓋板大隔板小隔板焊縫腹板加強筋上蓋板裝大小隔板隔板焊接裝腹板腹板點焊下蓋板點焊焊縫焊縫341 2腹板與蓋板焊接下蓋板測量撓度焊接變形檢驗矯正5.6 檢驗5.6.1 上拱度的檢驗在上蓋板平面的兩端固定一根細鋼絲繩，使其水平，將其滑移到不同位置在此過程中保持水平，檢驗大梁的上拱度。5.6.2 撓度的檢驗在垂直腹板的兩端一米高的地方，固定一根懸線，檢查大梁在水平面內(nèi)的撓度，在安裝大隔板的地方測量大梁撓度，其值不應超過L/2000=11.3mm5.6.3 變形量的檢驗 檢驗各板的變形量：腹板波浪變形受壓區(qū)0.70=4.2mm，其余區(qū)域1.20=7.2mm，上蓋板水平度0.328mm，腹板垂直度6mm。5.6.4 焊縫質量檢驗對主要的工作焊縫進行100%的X射線檢驗。其他聯(lián)系焊縫采用抽檢進行超聲或磁粉探傷。5.6.5 上下蓋板（1）上蓋板下料后，毛刺和凹凸不平應鏟除，毛刺高度不應大于0.5mm，劃痕不得大于1mm。（2）采用氣割下料，氣割后氣割面與軌制面直偏差不應超過2mm，氣割表面不平度不應超過11.4mm。（3）對接后要對余高進行機械加工，從而減小應力集中。對于Q235等低合金鋼應注意緩冷?？偨Y 通過對主梁的設計，在實踐過程中是我對梁式起重機的工作原理和相關的設計要求有了新的和更加深刻的認識，這對我今后的學習工作起到了重要作用。在課程設計中大量運用了相關焊接方面的知識，可以更好的對大學三年時間學習的相關過程得到了很好的鞏固和深化，將最近尤其是近幾個學期以來學習的專業(yè)可進行很好的融合與辨析。在對橋式起重機主梁的設計過程中，由于自身的不足，和相關知識的欠缺，遇到了許許多多的問題，正是在老師與同學們的相互合作中，自己才從迷茫中找到了解決問題的終南捷徑，通過對相關文獻的的查詢，和虛心請