QD225-5起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、金 屬 結(jié) 構(gòu)課程設(shè)計(jì)說明書 題 目：QD22.5-5起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師：目 錄第一章 緒 論11.1 橋式起重機(jī)概述11.2 橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)4第二章 總體設(shè)計(jì)52.1橋架尺寸的確定5 2.1.1主梁尺寸5 2.1.2端梁尺寸52.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)6 2.2.1 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6第三章 載荷計(jì)算73.1主、端梁截面幾何性質(zhì)7 3.1.1主梁截面幾何性質(zhì)7 3.1.2端梁截面幾何性質(zhì)73.2 固定載荷7 3.2.1梁自重7 3.2.2小車軌道質(zhì)量8 3.2.3走臺(tái)、欄桿等質(zhì)量83.2 小車輪壓93.3 動(dòng)力效應(yīng)系數(shù)93.4 慣性載荷10

2、3.4.1一根主梁上的小車慣性力：10 3.4.2大車運(yùn)行起制動(dòng)慣性力10 3.4.3小車起制動(dòng)產(chǎn)生的水平慣性力103.5 偏斜運(yùn)行側(cè)向力11 3.5.1滿載小車在主梁跨中央11 3.5.2 滿載小車在主梁左端極限位置113.6扭轉(zhuǎn)載荷12第四章 主梁計(jì)算134.1 內(nèi)力13 4.1.1垂直載荷13 4.1.2水平載荷144.2 強(qiáng)度174.3 主梁穩(wěn)定性20 4.3.1 整體穩(wěn)定性20 4.3.2 局部穩(wěn)定性20第五章 端梁計(jì)算215.1 載荷與內(nèi)力21 5.1.1垂直載荷215.2水平載荷225.3 疲勞強(qiáng)度25 5.3.1 彎板翼緣焊縫25 5.3.2 端梁中央拼接截面265.4 穩(wěn)定性

3、27 5.4.1整體穩(wěn)定性27 5.4.2局部穩(wěn)定275.5 端梁拼接28 5.5.1內(nèi)力及分配28 5.5.2翼緣拼接計(jì)算30 5.5.3腹板拼接計(jì)算31 5.5.4端梁拼接接截面1-1的強(qiáng)度32第六章 主梁和端梁的連接34第七章 剛度計(jì)算357.1橋架的垂直靜剛度357.2橋架的水平慣性位移357.3垂直動(dòng)剛度357.4水平動(dòng)剛度36第八章 橋架拱度378.1橋架跨度中央的標(biāo)準(zhǔn)拱度值為37致 謝38參考文獻(xiàn)39附 錄40 第一章 緒 論1.1 橋式起重機(jī)概述橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上

4、的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。 橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場(chǎng)等處。橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、簡易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī)三種。 普通橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。 起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。電動(dòng)機(jī)通過減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)

5、動(dòng)，即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車輪；另一類為分別驅(qū)動(dòng)、即兩邊的主動(dòng)車輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。中、小型橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬向聯(lián)軸器。 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般只用四個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當(dāng)車輪超過四個(gè)時(shí)，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機(jī)的載荷均勻地分布在各車輪上。 橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，

6、用以支承橋架在高架上運(yùn)行。主梁上焊有軌道，供起重小車運(yùn)行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。 箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。 偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復(fù)雜。 四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成

7、封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺(tái)板，自重輕，剛度大，但與其它結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強(qiáng)度較低，已較少生產(chǎn)。 空腹桁架結(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口，形成一個(gè)無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺(tái)板，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。橋式起重機(jī)分類： 1) 普通橋式起重機(jī)主要采用電力驅(qū)動(dòng)，一般是在司機(jī)室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離控制的。起重量可達(dá)五百噸，跨度可達(dá)60米。 2) 簡易梁橋式起重機(jī)又稱梁式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式

8、起重機(jī)類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其它型鋼和板鋼組成的簡單截面梁，用手拉葫蘆或電動(dòng)葫蘆配上簡易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運(yùn)行。橋架可以沿高架上面的軌道運(yùn)行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運(yùn)行，這種起重機(jī)稱為懸掛梁式起重機(jī)。 3) 冶金專用橋式起重機(jī)在鋼鐵生產(chǎn)過程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機(jī)相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機(jī)構(gòu)或裝置。這種起重機(jī)的工作特點(diǎn)是使用頻繁、條件惡劣，工作級(jí)別較高。主要有五種類型。 4) 鑄造起重機(jī)：供吊運(yùn)鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運(yùn)鋼水注入連續(xù)鑄錠設(shè)備或鋼錠模等用。主小車吊運(yùn)盛桶，副小車進(jìn)行翻轉(zhuǎn)盛桶等輔

9、助工作。 5) 夾鉗起重機(jī)：利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運(yùn)到深坑均熱爐中，或把它取出放到運(yùn)錠車上。 6) 脫錠起重機(jī)：用以把鋼錠從鋼錠模中強(qiáng)制脫出。小車上有專門的脫錠裝置，脫錠方式根據(jù)錠模的形狀而定：有的脫錠起重機(jī)用項(xiàng)桿壓住鋼錠，用大鉗提起錠模；有的用大鉗壓住錠模，用小鉗提起鋼錠。 7) 加料起重機(jī)：用以將爐料加到平爐中。主小車的立柱下端裝有挑桿，用以挑動(dòng)料箱并將它送入爐內(nèi)。主柱可繞垂直軸回轉(zhuǎn)，挑桿可上下擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)。副小車用于修爐等輔助作業(yè)。 8) 鍛造起重機(jī)：用以與水壓機(jī)配合鍛造大型工件。主小車吊鉤上懸掛特殊翻料器，用以支持和翻轉(zhuǎn)工件；副小車用來抬起工件。 在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合起重機(jī)的實(shí)際工作條

10、件，注意了以下幾方面的要求：整臺(tái)起重機(jī)與廠方建筑物的配合，以及小車與橋架的配合要恰當(dāng)。小車與橋架的相互配合，主要在于：小車軌距（車輪中心線間的水平距離）和橋架上的小車軌距應(yīng)相同，其次，在于小車的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好，小車的撞尺和橋架上的行程限位裝置要配合好。小車的平面布置愈緊湊小車愈能跑到靠近橋架的兩端，起重機(jī)工作范圍也就愈大。小車的高度小，相應(yīng)的可使起重機(jī)的高度減小，從而降低了廠房建筑物的高度。小車上機(jī)構(gòu)的布置及同一機(jī)構(gòu)中各零件間的配合要求適當(dāng)。起升機(jī)構(gòu)和小車平面的布置要合理，二者之間的距離不應(yīng)太小，否則維修不便，或造成小車架難以設(shè)計(jì)。但也不應(yīng)太大，否則小車就不緊湊。小車車輪的輪

11、壓分布要求均勻。如能滿足這個(gè)要求，則可以獲得最小的車輪，輪軸及軸承箱的尺寸，并且使起重機(jī)橋架主梁上受到均勻的載荷。一般最大輪壓不應(yīng)該超過平均輪壓得20%。小車架上的機(jī)構(gòu)與小車架配合要適當(dāng)。為使小車上的起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)與小車架配合得好，要求二者之間的配合尺寸相符；連接零件選擇適當(dāng)和安裝方便。在設(shè)計(jì)原則上，要以機(jī)構(gòu)為主，盡量用小車架去配合機(jī)構(gòu)；同時(shí)機(jī)構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，但在不影響機(jī)構(gòu)的工作的條件下，機(jī)構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計(jì)，使其構(gòu)造簡單，合理和便于制造。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，以提高設(shè)計(jì)與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。小車各部分的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制造，安裝和維護(hù)檢修的

12、方便，盡量保證各部件拆下修理時(shí)而不需要移動(dòng)鄰近的部件。總之，要兼顧各個(gè)方面的相互關(guān)系，做到個(gè)部分之間的配合良好。本次設(shè)計(jì)為5t電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)，我在參觀，實(shí)習(xí)和借鑒各種文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，同時(shí)在安老師的精心指導(dǎo)下及本組成員的共同努力下完成的。1.2 橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)起重量Q： 5t跨度S(L)： 22.5 m工作級(jí)別： A5起升高度： 12m起升速度： 11m/min小車運(yùn)行速度： 40 m/min大車運(yùn)行速度： 90m/min小車自重： 2.6t總重： 19.1t 第二章 總體設(shè)計(jì)2.1橋架尺寸的確定 B=（）S=（）22.5= 5063.75m取B0=4m；根據(jù)小車軌距和中軌

13、箱型梁寬度以及大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)置，取B=4m。2.1.1主梁尺寸 主梁高度H1=（）S=1607.11323.5mm 取H1=1500mm；取腹板高度 h=H1-2=1480mm；腹板厚度 =6 mm；翼緣板厚度 =10mm；主梁B1(1/501/60）S=0.450.375m 且 H1/B13 取B1=400mm。翼緣板寬度B2=B1+2+40=452mm；上下翼緣板相同，為10 mm452 mm。2.1.2端梁尺寸 高度1/2=750mm；腹板高度h2=730mm；總寬=260mm，各板厚=8mm,b=260mm；端梁長度S2取4000mm.；主、端梁采用焊接連接，端梁為拼接式.2.2 運(yùn)

14、行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)2.2.1 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由于本起重機(jī)跨度為22.5m，在起重機(jī)的常用跨度（10.5-32m）,大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案采用分別驅(qū)動(dòng)。其大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的布置方式如圖2-1所示圖2-1分別傳動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方式 1-電動(dòng)機(jī)；2-制動(dòng)器；3-帶制動(dòng)輪的半齒輪聯(lián)軸器；4-浮動(dòng)軸；5半齒輪聯(lián)軸器；6-減速器；7-全齒輪聯(lián)軸器； 8-車輪 第三章 載荷計(jì)算 3.1主、端梁截面幾何性質(zhì)3.1.1主梁截面幾何性質(zhì) 主梁 A=(45210+13006)2 =24640mm2慣性矩 Ix=mm4 =2.21mm4=mm4=8.74108mm43.1.2端梁截面幾何性質(zhì) 端梁 A2=(7508

15、+2608)2 mm2 =16160 mm2慣性矩Ix2=8.66108mm4Iy2=2.15108mm43.2 固定載荷3.2.1梁自重：由8中公式7-26 （4-1）式中 h-梁的高度，單位mm -箱形梁的兩塊腹板厚度，單位 mm -鋼材密度，取為Q235鋼，密度為7.8510-3g/ mm3S-梁的 跨度,單位mm-構(gòu)造系數(shù)。沒有加勁肋時(shí)，=1.0。有橫向加勁肋時(shí)，=1.2。所以單根主梁的質(zhì)量為 =21500127.8510-322500（1.2.0-） =5511kg重量 =g=55119.8N=54004N；單根端梁的質(zhì)量為 =2750167.8510-34000（1.0-） =50

16、2 kg重量 =g=5029.8N=4923N；端梁均布載荷F均=4923/4=1230.75N/m。3.2.2小車軌道質(zhì)量 查6 中附表22 軌道選用輕軌15（線密度q=15kg/m）。 =Sq=1522.5=337.5kg 重量 =g=337.59.8=3307.5N3.2.3走臺(tái)、欄桿等質(zhì)量 =355kg 重量 =g=3559.8N=3479N； 半橋架總重量PBQ=PG1+PGg+=60790.5N ； 半橋架總質(zhì)量mBG=mG1+m1+m2=6203.5kg 主梁的均布載荷 =2701.8N/m； 一組大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量：6 表7-3得=4500N 重心作用位置=1.5m。 司機(jī)室重

17、量：PGS=10000N，重心作用位置=2.8m。3.2 小車輪壓 起升載荷為 =g=49000N；小車質(zhì)量m=2600kg ； 小車自重 =25480N；小車輪壓：查書二表7-4得小車輪壓為 ； ；空載輪壓 P=PGX/4=6370N；3.3 動(dòng)力效應(yīng)系數(shù) 起升沖擊系數(shù) ； 起升動(dòng)載系數(shù) 式中 =1.10； =0.34； 起升速度 等于11m/min ； 所以 =1.10+0.34=1.162運(yùn)行沖擊系數(shù) 式中 =90m/min=1.5m/s；大車運(yùn)行速度；H=1mm，軌道接頭處兩軌面高度差； 所以 =1.1+0.0581.5=1.187 ；3.4 慣性載荷 大小車都是4個(gè)車輪，其中主動(dòng)輪占

18、一半，按車輪打滑條件確定大小車運(yùn)行的慣性力3.4.1一根主梁上的小車慣性力： 考慮起升動(dòng)載系數(shù)，則小車輪壓為 ； ； 單根主梁上受到的總輪壓=54614N。3.4.2大車運(yùn)行起制動(dòng)慣性力 小車質(zhì)量和總起升質(zhì)量產(chǎn)生的水平慣性力 ；式中 -動(dòng)力效應(yīng)載荷系數(shù)，查8 表3-4取為1.5； m=7600kg； -大車起制動(dòng)平均加速度，為0.32m /s2； 由半橋架質(zhì)量引起的水平慣性力 主梁跨端設(shè)備慣性力影響力小，忽略。3.4.3小車起制動(dòng)產(chǎn)生的水平慣性力 式中 -小車起制動(dòng)時(shí)平均加速度，為0.25/s2 所以 ；3.5 偏斜運(yùn)行側(cè)向力3.5.1滿載小車在主梁跨中央 左側(cè)端梁總靜輪壓按圖3-1計(jì)算 圖3

19、-1、端梁總輪壓計(jì)算=（4900+25480）+60790.5+10000（1-)+4500+2600=91836.1N；由=5.6查得=0.11；側(cè)向力=91836.10.11=5051N；為水平側(cè)向系數(shù)3.5.2 滿載小車在主梁左端極限位置 左側(cè)端梁總靜輪壓為(應(yīng)稍大于小車軸距，取為1.5m)= =(49000+25480)()+60790.5+10000()+4500+2600 =146160.7N；側(cè)向力 = =8038.9 N。3.6扭轉(zhuǎn)載荷 由于水平、垂直載荷對(duì)主梁截面的偏心作用，因而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)載荷（如圖3-2）。（e=0.56m，=（500+91）mm=591mm=0.591m）；

20、 走臺(tái)、欄桿的總重力及梁端機(jī)電設(shè)備重力引起的外扭矩： m； 水平慣性力引起移動(dòng)集中外扭矩： ； 圖3-2、主梁載荷偏心作用 主梁受到的總扭矩為 。 第四章 主梁計(jì)算4.1 內(nèi)力4.1.1垂直載荷 計(jì)算大車傳動(dòng)側(cè)的主梁。在固定載荷與移動(dòng)載荷作用下，主梁按簡支梁計(jì)算，如圖所示4-1 圖4-1、 主梁計(jì)算模型 主梁距左支座x處由固定載荷引起的彎矩為：由移動(dòng)載荷小車輪壓的計(jì)算值和引起的支反力為： 有移動(dòng)載荷引起x截面的彎矩為： 由移動(dòng)載荷和固定載荷共同引起距左支座距離x處截面的彎矩為（5-1）將公式（5-1）對(duì)x求一次導(dǎo)數(shù)并使之為0，即可得 將所得x值代入公式（5-1）后，求的主梁的最大彎矩為：=77

21、6056Nm；即=776056Nm。當(dāng)小車一個(gè)車輪輪壓作用在左支座處時(shí)，主梁跨端截面上有最大剪力，最大剪力為： =100743.6.N；滿載小車在跨中時(shí)，跨中下翼緣板下側(cè)的剪切力為：=21301N；。4.1.2水平載荷 作用在主梁跨中的最大水平彎矩為：； 式中 -大車起制動(dòng)時(shí)的平均加速度，為0.32； g-重力加速度，為9.8；-主梁在垂直載荷作用下的最大彎矩，但不計(jì)算沖擊系數(shù)和動(dòng)力系數(shù)；由下式計(jì)算得： =481484.7N； 因此可得主梁最大水平彎矩為： =1）水平慣性載荷：在水平載荷及作用下，橋架按剛架計(jì)算。K=4 ； b=K=2 ； a= (B-K)=1；水平剛架計(jì)算模型示表圖4-2 圖

22、4-2、水平剛架計(jì)算模型 小車在跨中。剛架的計(jì)算系數(shù)為 =1+=1.132；跨中水平彎矩=97105Nm； 小車在跨端?？缍怂郊羟辛椋?=1350N；2） 偏斜側(cè)向力。在偏斜側(cè)向力作用下，橋架也按水平剛架分析（如圖5-3） 圖4-3、 側(cè)向力作用下剛架的分析 a=1m；b=2m；這時(shí)，計(jì)算系數(shù)為 =1.3； 小車在跨端。側(cè)向力為 ；超前力為=N；端梁中點(diǎn)的軸力為=1380.5N；端梁中點(diǎn)的水平剪切力為= （）=8803.4（-）=3841N；主梁跨端的水平彎矩為：= a+b=8803.41+2937.4221500N.m；主梁跨端的水平剪切力為=-=1380N；主梁跨端總的水平剪切力為=8

23、920N ；小車在跨端時(shí)，主梁跨中水平彎矩與慣性載荷的水平彎矩組合值較小，不需計(jì)算。4.2 強(qiáng)度 需要計(jì)算主梁跨中截面危險(xiǎn)點(diǎn)1、2、3、4的強(qiáng)度1）主腹板上邊緣1的應(yīng)力= =； ；式中 n=1.34，為安全系數(shù)，從8 表4-11查??； 2）主腹板上邊緣點(diǎn)2的應(yīng)力： 主腹板邊至軌頂距離為=313mm；主腹板邊的局部壓應(yīng)力為 = =7.1 M Pa。垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為= =72.9M Pa；水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為= =22.5MPa；慣性載荷與側(cè)應(yīng)力對(duì)主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用方向相反，應(yīng)力很小，故不計(jì)算主梁上翼緣板的靜矩為=/2=10652（900-10）/2 =0.011 m3主腹板上邊的切應(yīng)

24、力為=Pa=2.28 M Pa；A0-主梁跨端封閉截面面積點(diǎn)2的折算應(yīng)力為=+=95.4MPa =95.4 M Pa=175 M Pa3）點(diǎn)3的應(yīng)力為=175MPa腹板對(duì)y軸的靜距為： ； ； ； 4）點(diǎn)4處的局部彎曲應(yīng)力：翼緣板的實(shí)際載荷如圖（5-4）所示：根據(jù)軌道與翼緣板在力作用點(diǎn)處位移相等的變形協(xié)調(diào)條件，得接觸支撐力： 式中 a=700mm，為主梁小隔板間距； b=600mm，為主梁腹板間距； =10mm。為主梁翼緣板厚度。=0.1392，為計(jì)算系數(shù)，從8 中表7-5查取。=2.24106,軌道的慣性矩 圖4-4、翼緣板實(shí)際載荷圖 因此 F= =753.15N ； 小車軌道的高度=91m

25、m，軌道底寬=76mm。 取翼緣板壓力區(qū)長=291+50=232mm。 d=mm。 則k=232/76=3.05 ； d/b=244/6000.5 ；查書一表7-6得：=0.871 ； =0.919； 則翼緣板上表面的局部彎曲應(yīng)力： 縱向 =-65.6MPa； 橫向 =-69.2MPa； 箱形梁翼緣板上表面還受整體彎曲應(yīng)力： =95.4MPa；翼緣板受雙向彎曲作用，應(yīng)驗(yàn)算復(fù)合應(yīng)力：= = =88.1MPa=175MPa軌道與翼緣板之間的接觸壓應(yīng)力不大，一般不需演算。橫隔板是軌道的支承，當(dāng)小車輪位于橫隔板頂上時(shí)，隔板受最大輪壓，軌道的接頭應(yīng)盡量位于橫隔板處。4.3 主梁穩(wěn)定性4.3.1 整體穩(wěn)定

26、性 主梁高寬比 =3.75（穩(wěn)定）；4.3.2 局部穩(wěn)定性 翼緣板=56.550，需加縱向加勁肋； 翼緣板最大外伸部分=515 （穩(wěn)定）；腹板 =133.3320，需要設(shè)置橫向加勁肋； 第一條設(shè)置在距腹板受壓邊h1=（0.150.2）h0=120160mm取h1=150mm； 第二條設(shè)置在距腹板受壓邊h2=（0.30.4）h0=240320mm取h2=300mm 第五章 端梁計(jì)算端梁截面已初步選定，現(xiàn)進(jìn)行具體計(jì)算端梁計(jì)算工況取滿載小車位于主梁跨端，大小車同時(shí)運(yùn)行起制動(dòng)及橋架偏斜5.1 載荷與內(nèi)力5.1.1垂直載荷端梁按修改的鋼架尺寸計(jì)算，=1.4m, a=1 m, b=2 m, K=2b=4m

27、, B=6 m, =0.5 m。a2=0.2主梁最大支承力=97837N ；因作用點(diǎn)的變動(dòng)引起的附加力矩為零；端梁自重載荷為=606.4N/m；端梁在垂直載荷作用下按簡支梁計(jì)算如圖5-1端梁支反力為=+=97837+0.51.18714864 =101365 N。 圖5-1、 垂直載荷下端梁的計(jì)算截面1-1彎矩 =- =202730N.m；剪力 =0；截面2-2彎矩 =a- =10136510.51.1871486(10.5)297837 =197217.6N.m；剪力 =- =1013651.1871486(10.5)=98719N.m。截面3-3彎矩 =0；剪力 =- =1013651.1

28、8714860.5=100483N.m。5.2水平載荷 端梁的水平載荷有、等，亦按簡支梁計(jì)算，如圖所示5-2截面1-1因作用點(diǎn)外移引起的附加水平力矩為=54390=0N.m；彎矩 =a=54391=5439N.m；其中 =5439N。.圖5-2、 水平載荷下端梁的計(jì)算剪切力 =8803.4N；軸力=5212N；截面 2-2在、水平力作用下，端梁的水平支反力為=+ =8135+8803.4+5439 =22377.4N。水平剪切力=22377.4N；彎矩為=a=22377.41.09=24391.4Am 。其他內(nèi)力小，不計(jì)算截面1-1的應(yīng)力計(jì)算需待端梁拼接設(shè)計(jì)合格后方可進(jìn)行（按凈截面）截面 2-

29、2截面角點(diǎn)= = =38.2MPa =175MPa。截面3-3端梁支承處為安裝大車輪角軸承箱座而切成缺口并焊上兩塊彎板8mm130mm）,端部腹板兩邊都采用雙面貼角焊縫，取=8mm,彎板兩個(gè)垂直面上都焊有車輪組定位墊板,彎板參與端梁承載工作，支承處截面如圖所示5-3。1）形心= = =118.4mm。 圖5-3 端梁支承處截面慣性矩為=58.6106mm4；中軸以上截面靜矩 S=8184（205+4）=307648mm3上翼緣板靜矩 =8470（81.6-4）=291776mm3下翼緣板靜矩 =8260（118.4-4）=237952mm3腹板中軸處的切應(yīng)力為= =29.5MPa=100 M

30、Pa。端梁支承處的翼緣焊縫截面計(jì)算厚度（20.78mm=11.2 mm）比腹板厚度（8mm）大，故焊縫不需驗(yàn)算，截面3-3的水平彎矩小，忽略不計(jì)5.3 疲勞強(qiáng)度 端梁疲勞強(qiáng)度計(jì)算只考慮垂直載荷的作用5.3.1 彎板翼緣焊縫 驗(yàn)算截面3-3的彎板翼緣焊縫滿載小車在梁跨端時(shí)，端梁截面3-3的最大剪切力為=88873.3N；空載小車位于跨中不移動(dòng)時(shí)端梁的支反力為=22356.3N。這時(shí)端梁截面3-3相應(yīng)的剪切力為=22356.3-1309.20.265=22009.4N；彎板翼緣焊縫的應(yīng)力為 = =16.1MPa。=3.99MPa ；=0.24 ；按查的=133 M Pa，取拉伸式= = =234.

31、8 M Pa=166 M Pa；=0.0971.1；合格。 5.3.2 端梁中央拼接截面 根據(jù)端梁拼接設(shè)計(jì)，連接螺栓的布置形式已經(jīng)確定，可只計(jì)算受力大的翼緣板拼接截面1-1的內(nèi)力為=113895.2N. M?？蛰d小車位于跨中不移動(dòng)，主梁跨端的支承力為= =45291.25N。這時(shí)的端梁支反力為=44161.25-1309.20.265=43814.3N；端梁拼接截面1-1的彎矩為=44161.2542519.750.7-1309.21.52=63622.4N. M。翼緣板的平均應(yīng)力（按毛截面計(jì)算）為 =35.5 M Pa。翼緣板傳遞的內(nèi)力為= =35.58470=133480N。端梁拼接處翼緣

32、板面上布置有4-mm的螺栓孔，翼緣板凈截面積為=（470-421）8=3110 mm2應(yīng)力=133480/3110=42.9MPa=0.5590?？梢姡谙嗤难h(huán)工況下，應(yīng)力循環(huán)特性是一致的。根據(jù)A7和Q235及帶孔板的應(yīng)力集中等級(jí)，查得=101 M Pa。翼緣板拉伸疲勞需用應(yīng)力為= = =219.5 M Pa。若考慮垂直載荷與水平載荷同時(shí)作用，則計(jì)算應(yīng)力要大些腹板應(yīng)力較小，不再計(jì)算5.4 穩(wěn)定性 5.4.1整體穩(wěn)定性 =2.893 （穩(wěn)定）； 5.4.2局部穩(wěn)定 翼緣板 /=452/8=56.360 （穩(wěn)定）；腹板 /=480/8=6080。故不需要設(shè)置加勁肋。 5.5 端梁拼接 端梁在中

33、央截面1-1采用拼接板精制螺栓連接，翼緣用雙面拼接板8mm470mm450mm及8mm470mm440mm腹板用單面拼接板8mm470mm570mm,精制螺栓選用M20mm,拼接構(gòu)造及螺栓布置如圖（5-4）所示 圖5-4、 端梁拼接構(gòu)造 5.5.1內(nèi)力及分配滿載小車在跨端時(shí)，截面1-1的內(nèi)力為剪力 =0；=52478N.m；=1196.6N.m；端梁的截面慣性矩為=0.9719109 mm4=1.7757109 mm4腹板對(duì)x和y軸的總慣性矩為=2.837108 mm4=1.3843108 mm4翼緣對(duì)x和y軸的總慣性矩為=6.8817108 mm4=16.372108 mm4彎板分配： 腹板

34、 =N.m； 翼緣 =36965.6N.m；： 腹板 = =93.1N.m； 翼緣 = =1102.7N.m；水平剪切力分配剪力有上下翼緣板平均承受，一塊翼緣板所受的剪切力為= =6915N；=4706=2720 mm；=5978=4786；軸力分配軸力按截面積分配一塊翼緣板受軸力=735.9N；一塊腹板受軸力=579.3N； 5.5.2翼緣拼接計(jì)算 由產(chǎn)生的翼緣軸力為=61100N；一塊翼緣板總的軸力為=+=579.3+61100=61679.3N；拼接縫一邊翼緣板上有5個(gè)螺栓，一個(gè)螺栓受力（剪切力）為=10335.9N；由上下翼緣板平均承受，一塊翼緣板的水平彎矩為=551.4Nm；拼接縫一

35、邊翼緣板上螺栓的布置尺寸為= =3，可按窄連接計(jì)算=150 mm , =4(502+1502)=100000 mm2；翼緣板角點(diǎn)螺栓的最大內(nèi)應(yīng)力為：=827.1N角點(diǎn)螺栓順梁軸的內(nèi)力和為=+=827.1+10335.9=13163N；水平剪切力由接縫一邊翼緣上的螺栓平均承受，一個(gè)螺栓的受力為=1383 N；角點(diǎn)螺栓的合成內(nèi)力為=13235 N；選精制螺栓M20mm,孔d=21mm, =8mm；一個(gè)螺栓的許用承載力為剪切=96981N；承壓 =2181.8=52920 N； （合格）。5.5.3腹板拼接計(jì)算 由對(duì)腹板產(chǎn)生的軸力為=222.7N；一塊腹板總軸力為=+=222.7+735.9=968

36、.6N；焊縫一邊腹板螺栓平均受力，一個(gè)螺栓受力為=60.5N；腹板垂直彎矩由兩腹板承受，一塊腹板的彎矩為=7757N.m；拼接縫一邊腹板上螺栓的布置尺寸為=5.53，屬窄式連接 =550mm；=1102+3302+5502=423500mm2腹板角點(diǎn)螺栓的最大內(nèi)力為=5037N；腹板角點(diǎn)螺栓順梁軸的內(nèi)力和為=+=60.5+5037=5097.5N；單剪螺栓的許用承載力=10.8175=48490.6 N； （仍屬合格）。5.5.4端梁拼接接截面1-1的強(qiáng)度 因拼接處螺栓孔減少了截面慣性矩，需用凈截面驗(yàn)算強(qiáng)度同一截面中各板的螺栓孔對(duì)x和y軸的慣性矩為：=2188（307-4）2+4（552+16

37、52+2752+3852）=2.941108 mm4=1.07805108 mm4端梁拼接處凈截面慣性矩為：=-=9.719108-2.941108=6.778108 mm4=-=17.757108-1.078108 =16.679108mm4全部板材的螺栓孔截面積為：=218（8+10）=3024mm2。拼接處凈截面積為：=A-=47082+59782-3024=14048 mm2。端梁拼接處強(qiáng)度為;= =24.2MPa （合格）.顯然，垂直載荷產(chǎn)生的應(yīng)力是主要的。端梁計(jì)算中，載荷齊全，個(gè)別取值偏大，如小車運(yùn)行慣性力僅由一側(cè)端梁承受等，實(shí)際上要比計(jì)算結(jié)果小些。 第六章 主梁和端梁的連接 主、

38、端梁采用連接板貼角焊縫連接，主梁兩側(cè)各用一塊連接板與主、端梁的腹板焊接，連接板厚度=8mm，高度=0.95=0.95613=582mm,取=580mm，主梁腹板與端梁腹板之間留有2050的間隙，在組裝橋架時(shí)用來調(diào)整跨度。主梁翼緣板伸出梁端套裝在端梁翼緣板外側(cè)，并用貼角焊縫（=8 mm）周邊焊住。必要時(shí)可在主梁端部內(nèi)側(cè)主、端梁的上、下翼緣處焊上三角板，以增強(qiáng)連接的水平剛度，承受水平內(nèi)力，連接構(gòu)造示于表圖6-1 圖6-1、主梁與端梁的連接主梁最大支承力為=86180.5N;連接板需要的焊縫長度為=102.3mm.實(shí)際 （足夠）主、端梁的連接焊縫足夠承受連接的水平彎矩和剪切力，故不再計(jì)算. 第七章

39、剛度計(jì)算7.1橋架的垂直靜剛度 滿載小車位于主梁跨中產(chǎn)生的靜撓度為 =（符合要求）.7.2橋架的水平慣性位移 =*(1-)+=0.27 mmX= =11.25mm（符合要求）.7.3垂直動(dòng)剛度 起重機(jī)垂直動(dòng)剛度以滿載小車位于橋架跨中的垂直自振頻率來表征，計(jì)算如下主梁質(zhì)量 =2075kg；全橋架中點(diǎn)換算質(zhì)量為=0.5（2）+=2075+355=2430kg;起升載荷 =78400N;起升鋼絲繩滑輪組的最大下放長度為:=10+2-2=10 m.橋式起重機(jī)的垂直自振頻率為=2.07Hz（合格）7.4水平動(dòng)剛度 起重機(jī)水平動(dòng)剛度以物品高度懸掛，滿載小車位于橋架跨中的水平自振頻率來表征。半橋架中點(diǎn)的換算

40、質(zhì)量為=0.5=0.5（2075+355+355）=2785kg. 半主梁跨中在單位水平力作用下產(chǎn)生的水平位移為=0.000068mm/N.橋式起重機(jī)的水平自振頻率為 =8.95HZHZ（合格）, 第八章 橋架拱度8.1橋架跨度中央的標(biāo)準(zhǔn)拱度值為=22.5mm;考慮制造因素，實(shí)取=1.4=23.1 mm;跨度中央兩邊按拋物線曲線設(shè)置拱度，如圖所示8-1 圖8-1、 橋架的拱度1）距跨中為=的點(diǎn) =21.56mm;2)距跨中為= 的點(diǎn) =17.3mm;3)距跨中為= 的點(diǎn)=18.8mm(合格).因此，橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全部合格。 致 謝我在兩個(gè)月的時(shí)間，結(jié)合了大學(xué)三年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)查閱了大量起機(jī)專業(yè)的相關(guān)資料，以及起機(jī)教研室各位老師的幫助指導(dǎo)，特別是安林超老師的大力指導(dǎo)和幫助。使我