畢業(yè)設(shè)計（論文）-QD16t-13.5m箱型雙梁橋式起重機(jī)主梁及端梁設(shè)計

1、設(shè)計項目計算與說明結(jié)果概述第1章前言1.1概述隨著世界經(jīng)濟(jì)及工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是電 動葫蘆及其驅(qū)動裝置“三合一”（電動機(jī)，減速器，制 動器三合為一）部件的技術(shù)發(fā)展，以電動葫蘆為起升 機(jī)構(gòu)的葫蘆試起重機(jī)，以其高度的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和 通用化程度為前期在世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家不斷更 新發(fā)展，并逐步替代在主要性能參數(shù)相近的通用橋式 起重機(jī)產(chǎn)品。近年來，我們對本國的橋式和梁式起重機(jī)的生產(chǎn) 及其使用情況進(jìn)行了調(diào)查和分析，對國外的起重機(jī)產(chǎn) 品進(jìn)行研究，從起重機(jī)的使用性能、安全可靠性及主 要配套適合我國國情入手，克服舊型葫蘆起重機(jī)專業(yè) 化標(biāo)準(zhǔn)化，協(xié)作化程度不高的缺點。為此，新型葫蘆 雙梁橋式起重機(jī)（lhg

2、型），在主要性能參數(shù)、工作 級別、外形尺寸及廠房的輪壓值等方面，符合國內(nèi)最 新的起重機(jī)設(shè)計規(guī)范，并與國外起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接軌。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，電子計算機(jī)的廣泛應(yīng) 用，系統(tǒng)工程、優(yōu)化工程、創(chuàng)造性工程、人機(jī)工程等 現(xiàn)代化理論的發(fā)展，大大加快了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展進(jìn) 程，使社會生產(chǎn)力又躍上了一個新水平。當(dāng)今世界工 業(yè)生產(chǎn)，由于市場競爭的需要，生產(chǎn)方式由單一品種 的大批量向著多品種的變批量方向發(fā)展。30年代以 來，物料搬運(yùn)技術(shù)僅指的是各類起重運(yùn)輸設(shè)備，而 90年代的物料搬運(yùn)系統(tǒng)逐漸增加了許多自動化內(nèi) 容，包括自動識別、自動導(dǎo)向、自動計數(shù)、自動稱重 等。為了使生產(chǎn)和流動能夠緊密配合，構(gòu)成更大、更 高效的物流

3、系統(tǒng)，計算機(jī)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，起 重機(jī)的很多工作將被機(jī)器人和其它機(jī)器所取代。目前世界銷售市場對起重機(jī)械的需量正在不斷 增加，從而使國外各種制造起重機(jī)企業(yè)在生產(chǎn)屮更多 地采用優(yōu)化設(shè)計、機(jī)械自動化和自動化設(shè)備去提高勞設(shè)計項目計算與說明結(jié)果課題背景動生產(chǎn)率，這對世界銷售市場、制造商和用戶都產(chǎn)生 了巨大的影響。有關(guān)調(diào)杳資料表明，65%的起重機(jī)械 用戶主要是為了提高牛產(chǎn)率、減少勞動工資，因而要 求采用先進(jìn)的起重機(jī)設(shè)備的用戶便越來越多。近年 來，美國因制造技術(shù)、質(zhì)量問題和價格昂貴等原因， 降低了其在世界上的競爭能力;聯(lián)邦德國德馬克公司 (demag),由于實行了生產(chǎn)技術(shù)振興，解決了提 高生產(chǎn)的工藝手段

4、，以占優(yōu)勢的新產(chǎn)品來保持其發(fā)展 的優(yōu)勢，該公司1985年研制成dh系列電葫蘆,1990 年又研制了 dk新系列電葫蘆，其制造的電動葫蘆雙 梁起重機(jī)有一半以上供出口，產(chǎn)品在國際市場上聲譽(yù) 很好，銷路甚廣。當(dāng)今起重機(jī)械的發(fā)展方向如下：向大型、高 效和節(jié)能方向發(fā)展；向自動化、智能化、集成化 和信息化發(fā)展。將機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合， 將先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、 液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動和控 制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化和智能化；向成套化、系統(tǒng) 化、綜合化和規(guī)?；l(fā)展。將各種起重機(jī)械的單 機(jī)組合為成套系統(tǒng)，加強(qiáng)牛產(chǎn)設(shè)備與物料搬運(yùn)機(jī) 械的有機(jī)結(jié)合，提高自動化程度，改善人機(jī)系統(tǒng)； 向

5、模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展。許多 通用起重機(jī)械是成系列成批量的產(chǎn)品，為了降低 制造成木，提高通用化程度，可采用模塊組合的 方式，用較少規(guī)格的零部件和各種模塊組成多品 種、多規(guī)格和多用途的系列產(chǎn)品，充分滿足各類 用戶的需要；向小型化、輕型化、簡易化和多樣 化發(fā)展。有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在一般的車間和 倉庫等處使用，采用新理論、新方法、新技術(shù)和 新手段提高設(shè)計質(zhì)量，進(jìn)一步應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)， 不斷提高產(chǎn)品的設(shè)計水平與精度，采用新結(jié)構(gòu)、 新部件、新材料和新工藝提高產(chǎn)品性能。1.2課題背景設(shè)計項目計算與說明結(jié)果作為工科院校的合格畢業(yè)生，除了完成所學(xué)課程， 更重要的一項就是畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是鍛煉我們

6、將 理論知識與實踐逐步結(jié)合起來。通過畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)我 們綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識和技能，分析和解決機(jī)械工 程實際問題的能力，熟悉牛產(chǎn)技術(shù)工作的一般程序和 方法，培養(yǎng)我們懂得工程技術(shù)工作所必須的全局觀 念、牛產(chǎn)觀念和經(jīng)濟(jì)觀念，樹立正確的設(shè)計思想和嚴(yán) 肅認(rèn)真的工作作風(fēng)，培養(yǎng)我們調(diào)查研究，查閱技術(shù)言 文獻(xiàn)、資料、手冊，進(jìn)行工程計算、圖樣繪制及編寫 技術(shù)文件的能力。木畢業(yè)設(shè)計是對學(xué)習(xí)機(jī)械專業(yè)的我們在畢業(yè)前 的一次全面訓(xùn)練,目的在于鞏固和擴(kuò)大我們學(xué)牛在校 期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練我們綜合運(yùn)用 所學(xué)知識分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉我們 獨立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設(shè)計要求 我們在工作過

7、程中，要獨立思考，刻苦鉆研有所創(chuàng)造 的分析、解決技術(shù)問題。對于我們設(shè)計的箱形雙梁橋式起重機(jī)有一個由 兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架，在橋 架上運(yùn)行起重小車，可起吊和水平搬運(yùn)各類物件。箱 形雙梁結(jié)構(gòu)具有加工零件少、工藝性好、通用性好機(jī) 構(gòu)安裝檢修方便等一系列優(yōu)點，因而在牛產(chǎn)中得到廣 泛應(yīng)用。它適用于機(jī)械加工和裝配車間、倉庫和料場 等場合。箱形雙梁橋式起重機(jī)主要組成部分有小車 （主、副起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架）、橋架 （主梁、端梁）、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備等。木設(shè) 計要求對箱形雙梁橋式起重機(jī)做總體設(shè)計，對主梁、 端梁、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。第2章總體設(shè)計2.1原始數(shù)據(jù)及總體設(shè)計原則

8、1.起重量：0=16000檢2跨度:l= 13.5m設(shè)計項目計算與說明結(jié)果3工作級別：a54起重機(jī)利用等級：u55 起升高度：12m6工作速度：主起升速:v=8m/min小車運(yùn)行速度：v=40m/mm 大車運(yùn)行速度:v=90m/min7小車軌距：2m&大車走輪：4只，其中2只為驅(qū)動輪技術(shù)要求：1 主梁應(yīng)有上拱，跨中上拱度應(yīng)為 （0.9/1000-1.4/1000） -s （s為跨度）；且最大上拱度 應(yīng)控制在跨中s/10的范圍內(nèi)。2主梁在水平方向產(chǎn)生的彎曲應(yīng)不大于s/2000 （si位為兩端始于第一塊大筋板的實測長度）；3箱形梁上冀緣板的水平偏斜值應(yīng)不大于b/200 （b為上冀緣板的寬度

9、）；4箱形梁腹板的垂直偏斜值應(yīng)不大于h/200 （h 為腹板高度）?？傮w設(shè)計是機(jī)械設(shè)計中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié),它是對 機(jī)器木身總的設(shè)想?？傮w設(shè)計的成敗關(guān)系到整部機(jī)器 的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，直接決定了機(jī)械設(shè)計的成敗?？傮w設(shè)計指導(dǎo)機(jī)構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計的進(jìn)行，至關(guān) 重要。在接受設(shè)計任務(wù)后進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查研究，收集 國內(nèi)外同類機(jī)械的有關(guān)資料了解國內(nèi)外的使用、生 產(chǎn)、設(shè)計和科研情況，并進(jìn)行分析比較，制定總體設(shè) 計原則。設(shè)計原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計的機(jī)型符合有關(guān)的 方針、政策。在滿足使用要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)合 理，經(jīng)濟(jì)性好，壽命長，同時還應(yīng)考慮到綠色環(huán)保和 操作的舒適安全?？傮w設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：1 遵循“三化"原

10、則：零件標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品系列化， 部件通用化。2采用“四新,原則：新技術(shù)，新工藝，新結(jié)構(gòu)，設(shè)計項目計算與說明結(jié)果2.2.1外載 荷2.2.2載荷 的組合新材料。3滿足“三好"原則:好造,好用，好修。好造, 即具有良好的工藝性，制造簡單；好用，即具有良好 的使用性能，表現(xiàn)為牛產(chǎn)率高，操作輕便，機(jī)動靈活， 安全而且耐用可靠；好修，即一旦發(fā)牛故障，易于拆 卸，維修護(hù)理方便。4 對部件設(shè)計和零件設(shè)計負(fù)責(zé)的原則。把各部件 的設(shè)計制造特點作為部件和零件指導(dǎo)性文件,必須為 零部件的設(shè)計人員創(chuàng)造方便條件，而零部件設(shè)計必須 滿足總體設(shè)計提出的工作條、尺寸、性能參數(shù)等方面 的要求。2.2起重機(jī)的載荷為保證起

11、重機(jī)安全正常工作，起重機(jī)木身應(yīng)具備 三個基木條件：（1）金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)械零部件應(yīng)具有足 夠的強(qiáng)度、剛度和抗扭曲能力；（2）整機(jī)具有必要的 抗傾覆穩(wěn)定性；（3）原動機(jī)具有滿足作業(yè)性能要求的 功率，制動裝置提供必需的制動轉(zhuǎn)距。起重機(jī)設(shè)計計 算時，首先要確定載荷，載荷計算是起重機(jī)機(jī)械設(shè)計 計算的基礎(chǔ)。起重機(jī)的自重及其工作可靠性在很大程度上與 載荷和材料許用應(yīng)力的計算正確性有關(guān)。所以在起重 機(jī)的機(jī)構(gòu)零件和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計計算時，必須考慮載 荷的實際數(shù)值和作用情況，以便確定出與各種強(qiáng)度計 算方法相適應(yīng)的計算載荷；同時，還應(yīng)根據(jù)具體工作 條件來確定材料的許用應(yīng)力或安全系數(shù)。作用在橋式起重機(jī)上的外載荷有：起重量

12、載荷、 自重載荷、風(fēng)載荷、機(jī)構(gòu)在不穩(wěn)定運(yùn)動狀態(tài)時（起動 或制動）引起的慣性動力載荷、起重機(jī)運(yùn)行通過不平 的軌道接頭時引起的沖擊載荷、起重機(jī)運(yùn)行歪斜啃軌 時產(chǎn)牛的車輪的側(cè)向載荷、緩沖器的碰撞載荷等。在起重機(jī)設(shè)計計算方法中,對于起重機(jī)機(jī)構(gòu)零件 和結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要進(jìn)行以下三種計算：（1）疲勞、磨損 和發(fā)熱等耐久性計算；（2）靜強(qiáng)度計算；（3）強(qiáng)度驗設(shè)計項目計算與說明結(jié)果2.2.3疲勞 計算算。與這三種計算形式相適應(yīng),起重機(jī)的計算載荷也 有下面三類載荷組合情況：即第i類載荷組合、第ii 類載荷組合和第iii類載荷組合。1 第1類載荷組合（或稱壽命計算載荷）屬于這類載荷組合情況的是一些工作狀態(tài)下的 正常載荷

13、，這是指起重機(jī)在額定的起重量，平穩(wěn)的起 動或制動過程，承受著工作狀態(tài)下的平均風(fēng)壓以及行 駛在正常的道路等條件下工作吋所有外載荷的組合。2第ii類載荷組合（或稱強(qiáng)度計算載荷）屬于這類載荷組合情況的是工作狀態(tài)下的最大 載荷。這類載荷組合可以包括最大的靜阻力；急劇起 動或制動吋的慣性動載荷;工作狀態(tài)下的最大風(fēng)壓以 及通過不平軌道吋引起的沖擊載荷等。3 第iii類載荷組合屬于這類載荷組合情況的是非工作狀態(tài)下的最 大載荷。這類載荷組合-般僅包括起重機(jī)的自重和非 工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷。起重機(jī)機(jī)構(gòu)的傳動零件和金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件,大部分 在變載荷下工作，而計算其壽命則采用有限壽命，因 此在進(jìn)行零件疲勞計算時應(yīng)釆用等效

14、載荷，并用有限 壽命的材料疲勞許用應(yīng)力來計算。起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，當(dāng)載荷（應(yīng)力）變化的 循環(huán)次數(shù)較少時，如輕級和中級工作級別的起重機(jī)， 可以不作疲勞計算，而對于重級或特種級工作級別的 金屬結(jié)構(gòu)一般均需要進(jìn)行疲勞計算。2.3橋架的總體構(gòu)造箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)主要由兩根主梁和兩根端梁 所組成。主梁是由上、下蓋板和兩塊垂直腹板組成封 閉的箱形截面的實體板梁結(jié)構(gòu)。小車運(yùn)行的軌道可以 鋪設(shè)在主梁上蓋板的正中間（正軌型），也可以設(shè)在 靠里側(cè)的垂直腹板的上方（偏軌型）或介于上述兩者 之間的位置（半偏軌型）。因此橋架中兩根主梁的間設(shè)計項目計算與說明結(jié)果距主要取決于起重小車的軌距,而小車的軌距主要與 起升機(jī)構(gòu)的布

15、置有關(guān)，往往取決于卷筒的設(shè)計長度。 橋架的兩端梁間的距離決定于橋架的跨度大小。橋架端梁的長度主要取決于大車的輪距大小。大 車輪距k和橋架跨度厶的比值通常取為：k _ 厶 75比值過小容易引起橋架運(yùn)行歪斜和車輪啃軌;過大則 橋架外廓不緊湊,增大了廠房兩端起重機(jī)不能有效服 務(wù)的面積。2.4主梁的構(gòu)造和主要尺寸的確定箱形主梁的主要構(gòu)件是上蓋板、下蓋板和兩塊垂 直腹板。如果為了減輕自重做成等強(qiáng)度梁，則腹板的 下邊和下蓋板應(yīng)做成拋物線形，但通常為制造方便， 腹板屮部為矩形而兩端做成梯形，同時使下蓋板兩端 向上傾斜。這時梯形高度取為：( 1、c=l(5 10 丿一般c等于23m。主梁在跨度中部的高度h,根

16、據(jù)起重機(jī)橋架剛度 的要求和制造的經(jīng)驗，一般按照跨度厶的大小取如 下值：(1 1 h=l(1418丿當(dāng)小跨度時取較大值，大跨度時取較小值(有時甚至 取l/20),在相同跨度時，大起重量又比小起重量的 高度取得大一些。主梁在端梁連接處的高度可?。篽() = (0.4 0.6)h當(dāng)跨度較大而起重量較小時，弘宜取較小值，否則 取較大值。兩腹板的厚度5 般在正軌型箱形主梁中取相設(shè)計項目計算與說明結(jié)果等，而在偏軌型箱形主梁中可以不相同。上、下蓋板 的厚度g也常取同值，但有時上蓋板可取得比下蓋 板稍厚些。這些板厚的取值與起重量有關(guān)。為了保證橋架具有足夠的水平剛度，主梁兩腹板 內(nèi)壁的間距加不能太小，一般規(guī)定為

17、：&0>y且 b（）> ,查起重機(jī)設(shè)計手冊p618兩腹板間距得=z?-（4060）mm230加刃，手工焊取小值，自動 焊取大值，選擇自動焊。2.5端梁的構(gòu)造和主要尺寸確定箱形梁式橋架的端梁一般也采用箱形的實體板 梁式結(jié)構(gòu)。端梁的中部截面也是由上、下蓋板和兩塊 垂直腹板所組成。在使用地點安裝時一般均采用螺栓 連接方式，采用普通半光制螺栓連接。端梁的上蓋板一般均做成平直的，也可做成中部 凹下的。端梁腹板的間距，一般可按車輪兩側(cè)軸承箱 的位置來決定，亦即使兩腹板的中心正好通過車輪軸 承箱的中心面。為增加支承車輪處的端梁強(qiáng)度，在整 塊腹板之外，再用電釘（接觸點焊）焊上一小塊的腹 板

18、。端梁中部截面的高度，主要取決于主梁和端梁的 連接情況。端梁頭部上蓋板的下面要高于車輪的輪 緣;端梁中部的下蓋板也要離開大車軌道面一定的距 離 a > 50mm o2.6大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動方案大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動方案，基本分為兩類，即分別 傳動和集中傳動。在橋式起重機(jī)常用的跨度10.5 32加范圍內(nèi)，均可用分別傳動的方案。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置中聯(lián)軸器的選擇,軸承位 置的安排，軸長度的確定這三者是相互聯(lián)系的。現(xiàn)在 最常用的聯(lián)軸器是齒輪聯(lián)軸器，包括全齒聯(lián)軸器、半 齒聯(lián)軸器和帶制動輪的聯(lián)軸器?，F(xiàn)在常用的軸承是標(biāo)設(shè)計項目計算與說明結(jié)果準(zhǔn)的自位軸承，并帶有標(biāo)準(zhǔn)的軸承座。具體布置大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的零部件時應(yīng)

19、注意以下 幾點:（1 ）因為大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)要安裝在起重機(jī)橋架上， 橋架的運(yùn)行速度很高，而且受載之后向下?lián)锨?，機(jī)構(gòu) 零件在橋架上的安裝不可能十分準(zhǔn)確,所以若單從保 持機(jī)構(gòu)的運(yùn)動性能和補(bǔ)償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，凡是 靠近電動機(jī)、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。（2）為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)使機(jī)構(gòu)零部件盡 量靠近主梁而遠(yuǎn)離走臺欄桿；（3）對于分別傳動的大 車運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)參考現(xiàn)有資料，在浮動軸有足夠長度的 條件下，使安裝運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平臺減小，占用橋架的一 個節(jié)間至兩個節(jié)間的長度，總之要考慮到橋架的設(shè)計 和制造方便。（4）制動器要靠近電機(jī)，使浮動軸可以 在運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動時能發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。第3章主梁計

20、算箱形雙梁橋架具有加工零件少、工藝性好、通用性好 等優(yōu)點，在鋼板供應(yīng)充足情況下，廣泛采用這種結(jié)構(gòu) 形式。3說明1. 起重量：q= 16000kg2. 跨度：l=13.5m3工作級別：a54. 起重機(jī)利用等級：u55. 起升高度：12m6. 工作速度：主起升速度:v=8m/min小車運(yùn)行速度：v=40m/min 大車運(yùn)行速度:v=90m/min7. 小車軌距：2m8. 大車走輪：4只，其中2只為驅(qū)動輪技術(shù)要求：1. 主梁應(yīng)有上拱，跨中上拱度應(yīng)為（0.9/1000-1.4/ 1000） -s （s為跨度）；且最大上拱度應(yīng)控制在跨中 s/10的范圍內(nèi)。2. 主梁在水平方向產(chǎn)生的彎曲應(yīng)不大于si/20

21、00 （si位為兩端始于第一塊大筋板的實測長度）；3箱形梁上冀緣板的水平偏斜值應(yīng)不大于b/200 （b為上冀緣板的寬度）；4箱形梁腹板的垂直偏斜值應(yīng)不大于h/200 （h 為腹板高度）。3.2主梁斷面幾何特性根據(jù)參考資料選出主梁斷面見圖32。321斷面 面積f = 158.4cm2_ 450x6x6/z0870x6f = 45x（0.6+0.6）+2x0.6x870506400j;xx ocd1cu 寸 寸ii圖3-2主梁斷面圖0 寸寸 hcuz3.2.2慣性z = 44.2cmzi =45 x 0.6 x 87.9 + 2x 0.6 x87x44.1 + 45x1 x 0.3158.4z2

22、= 44cm設(shè)計項目計算與說明結(jié)果3.2.3斷面 模數(shù)z. =88-44.2tx (aa丫 2x06x(44 0.6)'j =45x0.6 x 44+12 )4(2x06x(44-0.6)'( 2x0.6x(44.2-0.6)3+ +j =169448cm4a人= 30624cm4wxl=3834cm3% =3851cmwy=1361cm31242x0.6x(44.2-0.6)3 必 0.6?+ +45x0.6x 44.212 1 2 )(0.6 + 0.6)><452><87皿+%乎>12 12 ' 丿w9448x1 z, 44.2w _

23、 a _169448x2 z244wy 亠 32624%22.5h 88.2 (、(、“1二=0.065 > l 135020h-882-2.205 <3.5b0 40b0401=0.03 > l 135060h°- 87 -145 <270© 0.63.3主梁載荷的計算箱形雙梁橋架的載荷有固定載荷、活動載荷和水 平慣性載荷及大車歪斜側(cè)向力等。查qd型20/5噸通用電動吊鉤橋式起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)得g總=20.7/ga=1500c3500 ” g電=160跆3 q薩4. 02g運(yùn) =500111 1 11 1 1 1 1 1 ii 1 1 1 1 1

24、ii 1jjz zip-1290十41(l=1350(圖3-3主梁(傳動側(cè))固定載荷作用及彎矩簡圖3.3.1固定 載荷及其 最大彎矩 的計算由起重機(jī)設(shè)計手冊公式(1-3-2)得g小車=0.4xq 式中q額定起重量(t)；起重小車質(zhì)量g小車=0.4x0 = 0.4x16查起重機(jī)設(shè)計手冊圖1-3-1 (雙梁箱形通用 起重機(jī)單根主梁的自重)得單根主梁自重30.57。固定載荷有均布和集中兩種。作用在主梁上的均 布載荷有主梁、走臺、軌道、欄桿等重量，作用在主 梁上的集屮載荷有操縱室、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)以及布置在 走臺上的電氣設(shè)備等重量。1.傳動側(cè)主梁均布載荷為：g傳總lg傳總r主+g傳走+g軌+g欄+g電管+

25、g其他式中 g主一 一根主梁的重量，g主=3050kgg傳走一傳動側(cè)走臺的重量，g傳走=1352kgg軌一 主梁軌道的重量，g軌=709公斤g欄一 一側(cè)欄桿的重量，g欄=98公斤g電管一主梁上附有電纜鋼管的重量,g電管=118公斤設(shè)計項目計算與說明結(jié)果g其他主梁上一些其他小物件如接線盒等，g其他=100公斤g傳總一傳動側(cè)總的均布載荷l跨度，l二13.5米g 傳總=305（） + 1352 + 709+98 + 118 + 100n _g傳總 _54279 傳l1350均布載荷產(chǎn)生的最大彎矩（在跨中）：“ q仟 xl? 0.402 x13.5221均=均881古1定集中載荷在跨中的彎矩：m固二g

26、運(yùn)u+g操t + g電x（分別驅(qū)動）查起重機(jī)設(shè)計手冊表438得：式屮g運(yùn)一大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量，g運(yùn)=500斤g操一操縱室的重量，g操=1500斤g電一布置在走臺上的電氣設(shè)備的重量g電=160公斤1 一大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重心至最近一端軌道屮心線的距離厶=160cm心一操縱室的重心至最近一端中心線距離，l = 290cm4一電氣設(shè)備的重心至最近一端軌道中心線的g傳總=5427焰口傳=0.402加m均=9lt m設(shè)計項目計算與說明結(jié)果距離 a =410cm290410m 門一 1500x+500xl60 + 160x1占1定載荷在主梁上產(chǎn)生的最大彎矩：m； = m 均 + m固=9.1 + 3.3031

27、 導(dǎo)電側(cè)呻q445m固二3.303/ m二 12.403/ mg導(dǎo)電總=6002kg如=0.451 m11 11 1 1 iiiiiiiiiiiiai/ z ? / / / / / /l-1350圖3-4主梁(導(dǎo)電側(cè))固定載荷作用及彎矩簡圖主梁均布荷載為門_g導(dǎo)電側(cè) q電l式中g(shù)導(dǎo)電側(cè)一導(dǎo)電側(cè)總的均布荷載；g導(dǎo)電血=g主+g導(dǎo)電走+g軌+g欄+g電柱+g滑線+g其他其中g(shù)導(dǎo)電走一導(dǎo)電側(cè)走臺的重量，g導(dǎo)電總=1352公斤g電柱一導(dǎo)電立柱的重量，g訕=160公斤g滑線一導(dǎo)電滑線的重量，g滑線=535公斤其他符號意義同前。g 導(dǎo)電總=305()+1352 + 709 + 98 + 160+535 +

28、 100_6002 4電 1350固定載荷在主梁上產(chǎn)生最大扭矩設(shè)計項目計算與說明結(jié)果mci=m0.45x13.528mg =10.14r m3.3.2活動 載荷及彎矩的計算由以計算可知，固定載荷在主梁上產(chǎn)生的最大力 矩，傳動側(cè)較大于導(dǎo)電側(cè)，故選用傳動側(cè)主梁計算數(shù) 據(jù)，作為設(shè)計依據(jù)。當(dāng)起重機(jī)運(yùn)行時，由于產(chǎn)生震動引起固定載荷對 橋架結(jié)構(gòu)的動力作用，所以計算時考慮沖擊系數(shù)”。當(dāng)大于運(yùn)行速度1.5m/s> v運(yùn)>lm/s吋，取“二11。mg 計x mg =1.1x1 2.403小車在橋架主梁的軌道上運(yùn)行時，作用于鋼軌上 的小車輪壓以p表示。由于起升機(jī)構(gòu)啟動或制動時 產(chǎn)生垂直慣性力，所以計算

29、時應(yīng)考慮動力系數(shù)（p。so1&0omg 廣 13.645l*j350圖3-5小車輪壓計算簡圖小車靜輪壓：p =卩小牟+ pq小車計算輪壓：p計二p小車+0xpq式中耳、車一小車自重引起輪壓;, 6000p小車p小車=1500畑pq 負(fù)載（包括吊具質(zhì)量）引起輪壓;pg =4.373/.16.4x1280 ，q_ 2x2400設(shè)計項目計算與說明結(jié)果16.4x1120£q =3.827/p2q2x2400(p-動力系數(shù)，根據(jù)起垂機(jī)工作制度決定，當(dāng)工作類型屮級，取(p為12二 p，m +1.2 x 片q=1.5+ 1.2x 4.373片訃=6.74&巳計二二 p小車 +1.2

30、xp2q=1.5 + 1.2x 3.827£ 計=6.092/小車靜輪壓:p嚴(yán) p小車+rq=15+4.373i>=5.873r巳=耳、車+瑞=15+3.827e=5327r靜載最大彎矩(2p+p.x-mp-<l >xlp4x(r+pj計算最大彎矩r_ l-k、2p|計+p2計xttme-4x(%+pjl/丿-xlepit2il)式中kr-一小車輪距，kt =2.4ml 一起重機(jī)跨度，l=13.5m13-5 2-4、25.873+5.327 xmp-7-xl3.5mp=31.66t mp4x(5.873 + 5.327)設(shè)計項目計算與說明結(jié)果3.3.3水平慣性載荷十

31、 c 13.5-2.4 丫6.748 + 6.092 xmpi,-4x(6.748 + 6.092)燈"mhi =36.33t m341跨中 主梁法向 應(yīng)力水平慣性載荷是在小車及橋架的運(yùn)行機(jī)構(gòu)啟動或制 動時產(chǎn)生的這種慣性了，通過制動車輪的粘著力，傳 遞到主梁上。(1) 當(dāng)小車制動時，水平慣性力4=*你動。由 于是縱向作用，所以在箱形結(jié)構(gòu)主梁計算中i般不考 慮，只在端梁計算中考慮。(2) 當(dāng)橋架制動時，橫向作用于主梁軸線的水平 慣性載荷根據(jù)車輪數(shù)決定。如主動輪為橋架全部車輪一半時，幾夷=需匕：動 式中心一慣性力(r)；冬動小車主動輪壓力(/)；在計算中，一般不單獨計算切，而對主梁水平慣

32、性 力引起彎矩等于垂直載荷引起彎矩的0倍，端梁計 算中取0.15倍(見大連起重機(jī)廠“吊鉤橋式起重機(jī)計 算書5由水平慣性力所產(chǎn)生的主梁最大彎曲力矩為：m 水=0.1 x 叫 p+g)=0.1x(31.66 + 12.403)"水=44.lt m3.4載荷組合及主梁應(yīng)力計算 第一類載荷組合：m =m(p® =mpil + mg-| =36.33 + 13.64 a_m(-)hxl()5=4997wx3834第二類載荷組合m嚴(yán)49.97t mer】二1303kg/cm，設(shè)計項目計算與說明結(jié)果3.4.2跨端 主梁腹板 的剪應(yīng)力m訐m（p+g）+0.1x m（p+g）=31.66 +

33、12.403 +0.1x（31.66 + 12.403）叫p+g） 1 ns °lx 叫 p+g）56 = - xlo + xlo-wxwy44 亦 0.1x445=xlo +xlo38341361cr2 <crb =1700kg/cm2第三類載荷組合mj =（p4o）if + 0.1 x計叫 p+gblojlxmwmxlo，wxwy50 1as 0.1x505=xlo +xlo，383413616 < 0l = 1700 kg/cm2aa第一類許用應(yīng)力，對a：取cr4 =1400kg/cm2 ；0b第二三類許用應(yīng)力，對a5取crb =1700kg/cm2 ；力q）式中：

34、enrix在固定載荷及活動載荷作用下，主梁跨端的最大列力；e.nax =zmin勺）lkrp.+p, =5.873+5.327i rxb 5.327x2.4b.=1 p,+p211.2mn = 48.47t m近二1476kg/cm26 二1674kg/cm2r=ll2tb=1.14m設(shè)計項目計算與說明結(jié)果3.5.1主梁 的靜剛度3.5.2主梁 的動剛度z斷一p小車位于極限跨端位置，取zmin-o；1 亠 oq/10.25tt-196 kg/cm2i = 555cm/ = 1.541 cm&/ / / z /lj計 圖36主梁活動載荷作用圖11 2qnax =(13.5-0-1.14)

35、h0 =870mm, &)=6mm補(bǔ);=196kg/cm2 < r = 1000kg/cm23.5剛度計算對兩個輪壓力：(p1+p2)z(0.75l2-z2)"12ejx式中：p.小車的實際靜輪壓，不計動力系數(shù)，p, =5.873t, p2=5.327t；l起重機(jī)跨度，l= 1350cme彈性模數(shù),e = 2.1xl06kg/cm2jx主梁跨中毛截面對中心軸的慣性矩，jx =169448 cm4；】l_kt 1350 - 2401 2 2(5.873 + 5.327)xl03x555x(0.75 xl3502 一5552)一12x2.1x106x169448厶化0001

36、<卩=1厶 1350l厶800設(shè)計項目計算與說明結(jié)果按空載吋的自振周期t - 2衛(wèi) < t = 0.3$式中：t自振局期；m大車及小車的換算質(zhì)量，按下式進(jìn)行計算；m - 1（0.5q厶 + g,卜）；k-繼爭其中：q橋架結(jié)構(gòu)單位長度的重量；g小小車（帶吊具）的重量；jx橋架結(jié)構(gòu)的慣性矩；m = 1 （0.5x4.45x1350 + 6000）980v748ejx 48 x 2. lx 106 x 169448k=1350v69423.6主梁穩(wěn)定性驗算主梁筋板的布置原則：70<<160腹板只加垂直橫5筋板；160v弘5240腹板應(yīng)布置垂直橫筋板還要加 一道水平縱向筋。人=

37、 166.67鴛，此時采用縱向加勁板離腹板 8 0.65受壓邊緣高度 =（0.20.5）人=（0.20.5）x 100cm 取h =25cm；此時，橫向加勁板的間距a,按下式計 算。2300/?（）a <ylr/xr -2560m =9 2 kg/cm is2k=6942t =0.23$ < 0.3s設(shè)計項目計算與說明結(jié)果式中：r所計算區(qū)段內(nèi)腹板最大的平均剪應(yīng)力；qnax其中廠cil ,l_c n l-c_b 0.38x19.5% 現(xiàn) l +£ l = 219.5-0.5 0.38x19.5 一 19.5-2.419.5219.519.5-0.5-2.4+x 6.7831

38、9.5_ q喰-016.75h()xj 100x2x0.6式中：7考慮b影響的增大系數(shù)，取 =142300x(100-25)宀 r100-25 人力 “l(fā)x 71.4x140-25600.6因為a是負(fù)值，所以取a=2h2=2x(h0-h, )=2x(100-25)=150短的橫向加勁板間距a 2(x)a=-=1 44橫向加勁板的設(shè)計：彎身寬度 b.-h(, +40-10° + 40« 73.3mm勁 3030厚度 15 一 15 一6縱向加勁板的設(shè)計 對縱向加勁要求的慣性矩：當(dāng)九=25 =0.25時，/% 100qnax =16.75(t-140kg/cm2取 a=200c

39、ma=50cm取b 勁=90mm取b勁=6mm設(shè)計項目計算與說明結(jié)果( 2j 2.5 - 0.5 x 83uho 丿 h0式中：a橫向大加勁板的間距，a=200cm ；h()腹板的高度，ho=ioocm ；*腹板的厚度，4=06期；7 仁心 200) 2002 2丿字=2.5-0.5x xx0.6,6i i100 丿 100先選用z60x60x6角鋼，它對x-x軸的慣性 矩：jy, x)= jx +fl xe?式中jx角鋼對x-x軸的慣性矩，j x =233c加 °fl角鋼的截面積，-6.91cm2e自西州軸之間的距離e=6l .7=4.3cmjy x =23.3 + 6.91x4.

40、32= 151c腫因為jx_x >丿需，所以安全。3.7小車鋼軌應(yīng)力計算小車鋼軌受活動載荷后引起彎曲應(yīng)力b軌舄/ <1700kg/cm2。弘軌式中p計小車最大計算最大輪壓；p1l+>p2計，所以,%=&56x10嘆ga主梁垂直加勁板z間最大距離，4= 129.6cm4jx-x =151cm4設(shè)計項目計算與說明結(jié)果391加勁q = 50cm叫軌鋼軌對自身水平軸線x-x斷面模數(shù)，對采用24kg/m的軌道，軌=902。11?b軌一 6x90 12-791.5kg/cnr vl700kg/cm符合要求。3.8主梁蓋板與腹板聯(lián)接焊縫計算焊縫剪應(yīng)力q切 xs上<900kg/

41、cm2片 2xo.7hxjx7式屮：q切計算的剪應(yīng)力；按下式確定q切 qp +mg phi +p2ii- x l +1-ix219.5-2.4 0.38x19.5=8.56 + 7.74x+ l.lx19.52s（.上蓋板斷面對梁整個斷面水平軸線的靜力矩；5±=fi.xz2（3）其中樸上蓋板斷面積；即 f卜二=50x1.2z7上蓋板中心到水平軸線x-x距離，zz = 50.6cms 卜=60x55.6如焊縫高度取力焊=0.6cm%二791.5kg/cm2q 切=19.43(fv=60cm2s| =3036cm3板端部表 面擠壓應(yīng) 力計算主梁斷面對水平軸線x-x的慣性矩,jx = 40

42、7244c/?4=172.4kg/cm2 < 900cm219.43 xl03 x 3036172.4kg/cnr2x0.7x0.6x4072443.9垂直加勁板驗算式中：p計小車計算輪壓，p計=8560fm加勁板斷面的計算面積fm= 8m x lm 其屮心加勁板厚度，» = 0.6cmlm加勁板斷面計算長度，lm =仇 + 2爲(wèi)=9.2 + 2x1.23.9.2小加 勁板的彎 曲計算其中bb軌道底面寬度對24 kg/m軌道,bb = 9.2cmq上蓋板丿孚度，5 = 0.6cm ； 化=0.6x11.6fm = 6.96cm b擠二1230kg/cnr際體勻230kg/cn?

43、< 2100 kg/cn?彎曲應(yīng)力中間小加勁板計算彎曲力矩式中 b小加勁板長度，b=49cm ；mn =69906kg cm8560x103x49由于加勁板與上蓋板緊緊連接并焊牢,所以加勁板斷 面系數(shù)計算時，取字形斷面，在這一斷面屮上蓋 板寬度取為16厲。16x1.2x1.2x0.6 + 0.6x25x(12.5 + 1.2)16x1.2x1.2 + 0.6x25c、=5t! cm厶=16x 1.2x 1.2x(5.77 0.6)2 十 0.6,+0.6x25x(12.5 + 1.2-5.77)c,_2340-5.772340cm2jx% 卜-26.5c234026.5-5.77込=:善

44、j = 172.2kg/cm2 < 1400 kg/cm1 6下二 °¥嚴(yán)=607.9 kg/cm2 < 1400 kg/cm1115406cm3115cm3s上二172.2焙伽$s下二607.9 rg/c"第4章端梁計算箱形結(jié)構(gòu)斷面一般采用箱形斷面。4.1.1活動 載荷作用 下主梁支 反力ii ii圖4-1端梁構(gòu)造圖設(shè)計項目計算與說明結(jié)果4.1.2活動 載荷作用 下主梁計 算支反力4.1.3固定 載荷作用4.1端梁支撐反力和彎矩的計算小車在橋架主梁的軌道上運(yùn)行時，作用于鋼軌上的小 車輪壓以p表示。ap話曾馬）t - k垃（£> 馬）式

45、屮：片,和馬小車的靜輪壓；斥=再=5873畑p2 = p,= 5327焙l跨度，l-13.5kgkt小車輪距，陷=2.4m135-2 4a -£ -5873+ x5327p p13.524b - d =5327x p卩13.5an十-片計+ l毘計（片計 > 馬計）ep計一 a計+ l人計（人計 > 烏計）式中片計、£計、呂計及馬計小車的計算輪壓弘 p計=6748kg竝計=%=6092kg13 5-24芻計=爲(wèi)計=6748+十石一x 60922 4陽“廿6092 x市ap 二 ep = 10253畑bp二dp =947焰apit 二 ep 計二11757kgbp

46、滬dp計二1083kg下主梁支 反力ppapkt.:f導(dǎo)電側(cè)圖4-2端梁活動載荷作用受力簡圖固定載荷有均布和集中兩種。作用在主梁的均布載荷 有主梁、走臺、軌道、欄桿等重量，作用在主梁上的 集中載荷有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、操縱室以及布置在走臺上 的電氣設(shè)備等重量。g運(yùn)g* g電affg爲(wèi)圖43端梁固定載荷受力簡圖觀傳 xz | g操 x（l_4）| © 十 g電 x（l_x）_q電 xl er式中9傳主梁傳動側(cè)均布載荷,的=0.402 t/m主梁導(dǎo)屯側(cè)均布載荷,q電=0.445 t/m4.1.4固定 載荷作用 下主梁計 算支反力大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量，g運(yùn)=500弦g操操縱室的重量，g操=1500

47、儀布置在走臺上的電氣設(shè)備的重量,觀二 5103kg=160檢i、= 160cm l2 = 290cm/3 =410cm0.402x13.5x103 * 50() * 1500x(1350 290)筏2160x(1350-410)1350eg =3004焰4.1.5活動 載荷作用 下端梁支 反力1350廠 0.445x13.5xlo3eg=；ap匚p免計二 5613.3kgeg計二3304.4kg圖44 i占i定載荷作用下端梁受力簡圖4計=zx4g = 1x5103£*& 計二?？?1.1x3004an x ( l, +l) + enxln =卩 ' il匕p =（舛+

48、 e,-np； c”計=（舛計+場計）竹計4.1.6固定 載荷作用 下端梁支 反力和計 算支反力& in 圖4-5活動載荷作用下端梁受力簡圖式中:c”、nf)活動載荷作用下端梁支反力;n廠10253弦力;n計、c“計活動載荷作用下端梁計算支反cp =10253畑-小車軌距;n卩計二 11757kg小車軌道中心到大車車輪的距離，加所以的10253x（2 + 1） + 10253x1q計=11757kg10253畑的計二c網(wǎng)-11757kgn _ 筏 x（乙 + +，c） + eg x 筏計 （厶+ lt +存+ ： ） + eg計x cg計=(免計+氐計)-皿計式中：ng、cg固定載荷作

49、用下端梁支反力n(?計、cg計固定載荷作用下端梁計算支反力;4.1.7活動 載荷作用設(shè)計項目計算與說明結(jié)果下端梁的人傳動側(cè)主梁固定載荷在端梁上作用點彎矩和計ng =算彎矩至最近一端端梁支撐處之間的距離，in =0.665/714876畑lc導(dǎo)電側(cè)主梁固定載荷在端梁上作用點cg = 3231畑至最近一端端梁支撐處之間的距離，c -= 0.827/71g計=4丄8固定 載荷作用5103x(4-0.665) + 3004 ><：0.8275363.3kg4q計=3554.4kg下端梁的彎矩和計cg =5613.3 + 3304.4 5363.3算彎矩&5613.3x(4-0.66

50、5)+ 3304.4 x 0.827%計4map = 10253kg mmep =£計=5613.3 + 3304.45363.310253rg m活動載荷作用下端梁的彎矩："耐=旳初= 10253x111757他 m= 10253x1mepi =11757kg m活動載荷作用下端梁的計算彎矩：刈如十=飾計= 11757x1mag =3242.54rg m4.1.9固定 載荷作用 下端梁的m加 | =cp計 x/ = 11757xl 固定載荷作用下端梁的彎矩： mp = ng x ln = 4876 x 0.665meg = 2672畑 mm -支反力、計叫g(shù)計-算支反力旳陽=3231x0.8273566.6kg m彎矩、計算固定載荷作用下端梁的計算彎矩：m%計=彎矩和水 平方向彎mg計=飩計 x 人=5363.3x0.6652939.5kg in矩m/tg 計=g 計 x： =