300t橋式起重機設計計算書

1、僅供個人參考300t橋式起重機設計計算書原始參數：跨度=33.4起重量：320起升高度：221)。截面確定，主要參數列表上翼緣板厚度8 1= 20下翼緣板厚度8 2= 20主腹板厚度8 3= 14副腹板厚度8 4= 12腹板高度H= 2650腹板內側寬度B= 1800上翼緣板寬度B1= 2075下翼緣板寬度B2= 1920小車軌距b= 6,小車基距=4.385大車軸距=6一，總體設計橋架尺寸的確定1 .大車軸距B0=(1/4 1/6)L= 8.35 5.666667根據小車軌距和偏軌箱形梁寬度以及大車運行機構的設置，取BO= 6,端梁全長62 .主梁尺寸高度 h=(1/14 1-17)L= 2

2、.571429 1.235294取腹板高 h0= 2650主梁總高度H1= 2690主梁寬度 b=(0.4 0.5)H1= 1076 1345取 b= 1800主梁端部變截面長 d=L/8= 4.175取 d= 4.173 .端梁尺寸高度 H2= 0.5*H1= 1345取 H2= 1200考慮大車輪安裝，端梁內寬b0= 540總寬B2= 900,上翼緣板厚8 1= 20,下翼緣板8 2= 20,腹板8 3= 162 .主，端梁截面幾何性質主梁： A= 148800A0= 4840710形心：x1= 852.3763x2= 1013.624y1= 1317.1875y2= 1372.8125I

3、x= 2968.75I1=Iy= 897.1606端梁 A= 74400Ix=I2=Iy= 5.398525E+093 .載荷1 .固定載荷主梁自重載荷Fq'=k* p *A*g= 16042.41072填充系數k取k=1.4,考慮走臺重量小車軌道重量 Fg=mg*g= 1111.6692欄桿等重量Fl=ml*g= 981主梁的勻布載荷 Fq=Fq'+Fg+Fl= 18135.079922 .小車輪壓.滿載小車靜輪壓 2 P =Pj1+Pj2= 20950003 .動力效應系數31=1.1W2=1+0.7*Vq= 1.066667¥4=1.1+0.058*Vd*hA0

4、.5= 1.162833(h=1mm)統(tǒng)一取較大值 W = 1.1628334 .慣性載荷不得用于商業(yè)用途僅供個人參考, 小車運行的大 , 小車都是8 個車輪 , 其中總輪數是主動輪的I= 4 倍 , 按車輪打滑條件確定大慣性力一根主梁上的小車慣性力為Pxg=N P/(I*7)= 74821.86大車運行起, 制動慣性力( 一根主梁上) 為PH至 P/(I*7)= 74821.86FH=Fq/(I*7)= 647.6814主梁跨端設備慣性力影響小, 忽略不計5 . 偏斜運行側向力一根主梁的重量為PG=Fq(L-0.4)= 598457.63736一根端梁單位長度的重量為:Fq1=k* p *A

5、*g= 16042.41072一根端梁的重量為PGd=Fq1*B= 37814.25384一組大車運行機構的重量( 兩組對稱配置) 為PGj=mj*g= 7877.43司機室及設備的重量( 按合力計) 為PGs=ms*g= 19620333333(1), 滿載小車在主梁跨中央左側端梁總靜輪壓計算PR1=0.5*(PQ+PGx)+0.5*(2*PG)+PGs*(1-d2/L)+PGj+PGd= 2886807.0457509由 L/B0= 5.666667,查得入=0 .1927778側向力為Ps1=0.5*PR1* 入=278256.5(2) 滿載小車在主梁左極限位置左側端梁總靜輪壓為PR2

6、= (PQ + PGx) * (1 - 2 / L) + PG + PGs * (1 - 3 / L) + PGj + PGd= 3760641.測向力為：PS2=0.5*PR2* 入=362484.06 . 扭轉載荷偏軌箱形梁由2 Ph和PH的偏心作用而產生移動扭矩,其他載荷PGj,PGs產生的扭矩較小且作用方向相反, 故不計算44444偏軌箱形梁彎心在梁截面的對稱形心X軸上(不考慮翼緣外伸部分)，彎心至主腹板中線的距離為e1=S2*(b- 6 1/2- 8 2/2)/( 8 1+8 2)= 836.9231軌道高 hg= 150h''=0.5*H1+hg= 1495移動扭矩

7、為Tp=N P*e1= 1753031.N.MTH=PH*h''= 111858N.M四 , 主梁計算1. 內力(1) 垂直內力計算大車傳動側的主梁. 在固定載荷與移動載荷的作用下, 主梁按簡支梁計算,55555固定載荷作用下主梁跨中的彎矩為MqW * (Fq * L A 2 / 8 + PGj * 0.94 / 2 + PGs * 3 / 2)= 2979154.跨端剪切力為:Fqc=W * (0.5 * Fq * L + PGj + PGs * (1 - 3 / L)= 382096.1移動載荷作用下主梁的內力1) 滿載小車在跨中, 跨中 E 點彎矩為MpW * SP /

8、(4 * L) * (L - b1) a 2輪壓合力2P與左輪的距離為b1=P2*b/ SP= 2.7則 ,Mp= .1124064跨中 E 點剪切力為Fp=0.5 * W* 2 P * (1 - b1 / L)= 999253.1跨中內扭矩為Tn= 0.5 * ( W * TP + TH)= 10751712) . 滿載小車在跨端極限位置(z=e1), 小車左輪距梁端距離為C1 = e1-l1 2-0.48 * b=0-.1048跨端剪切力為Fpc=W * 2 P * (L - bl - C1) / L 2246846.跨端內扭矩為Tn1=( W * TP + TH) * (1 - el /

9、 L)= 2021578.主梁跨中總彎矩為Mx=Mq+Mp= .2403829主梁跨端總剪切力(支撐力 )為FR=Fc=Fqc+Fpc= 2628943.09864868(2) 水平載荷1)水平慣性載荷.在水平載荷PH及FH作用下，橋架按剛架計算.因偏軌箱形梁與端梁連接面較寬 , 應取兩主梁軸線K' 代替原小車軌距K 構成新的水平剛架, 這樣比較符合實際, 于是K'=K+2*x1= 7.010753b=K'/2= 3.505376a=0.5*(B0-K')=-.5053764水平剛架計算模型66666 . 下車在跨中, 剛架的計算系數為:r1 = 1 + 2 *

10、 a * b * 7 / (3 * (a + b) * L)= .4332559跨中水平彎矩( 與單梁橋架公式相同) 為 :MH = PH / 4 * L * (1 - 1 / (2 * 門)+ FH / 8 * L A 2 * (1 - 2 / (3 * r1)= 275221.5跨中水平剪切力為Fph0.5*PH= 37410.43跨中軸力為NH = (a - b) / (a * b * r1) * (FH * L A 2 / 12 + PH * L / 8)= 630239.003709905 小車在跨端. 跨端水平剪切力為F'CH= FH * L * 0.5 + PH * (1

11、 - 2 / L)= 81157.382) 偏斜側向力. 在偏斜側向力作用下, 橋架也按水平剛架分析, 這時 , 計算系數為rs=1+K'*I1/(3*L*I2)= 2.840749 小車在跨中, 側向力為PS1= 278256.5超前力為Pw1=PS1*B0/L= 49986.56端梁中點的軸力為Nd1=0.5*Pw1= 24993.08端梁中點的水平剪切力為Fd1=PS1 * (0.5 - a / K' / rs)= 153222.8主梁跨中的水平彎矩為Ms= PS1 * a + Fd1 * b - Nd1 * 0.5 * L=-64284.9主梁軸力為Ns1=PS1-Fd

12、1= 125033.7主梁跨中總的水平彎矩為My=MH+Ms= 210936.6 小車在跨端. 側向力為PS2= 362484.0超前力為PW2= PS2 * B0 / L= 65116.71端梁中點的軸力為Nd2=0.5*PW2= 32558.35端梁中點的水平剪切力為Fd2=PS2 * (0.5 - a / k' / rs)= 199603.4主梁跨端的水平彎矩為Mcs=PS2 * a + Fd2 * b= 459982.3主梁跨端的水平剪切力為Fcs=Pw2-Nd2= 32558.35主梁跨端總的水平剪切力為, 不需計算FcH=F'cH+Fcs= 113715.8小車在跨

13、端時, 主梁跨中水平彎矩與慣性載荷下的水平彎矩組合值較小2. 強度需要計算主梁跨中截面的危險點，的強度(1) 主腹板上邊緣點的應力主腹板邊至軌頂距離為hy=hg+ 8 1= 170b m = w * pji /(2 * hy + 50)/8 3= 227.5192垂直彎矩產生的應力為(t01 = Mx *y / Ix= 29.86319水平彎矩產生的應力為(t02= My * X1 / Iy= 2.154519E-03慣性載荷與側向力對主梁產生的軸向力較小且作用方向相反, 應力很小, 故不計算主梁上翼緣的靜矩為Sy=S 1 * B1 * ( Y1 - 0.5 *8 1)= .25主腹板上邊的切

14、應力為t = Fp * Sy / (Ix * ( S3 + 8 4) + Tn / (2 * A0 *8 3)= 2.491124點的折算應力為(r0=(t01+(t 02= 29.30334(r1 = ( (T 0 A 2 + erm A 2 - (T 0 * erm + 3 * t a 2) A 0.5= 214.9575(2) 點的應力b 2 = (Mx * Y2 / Ix + My * (B1 - x1111) / ly) = 154.4977(3) 點的應力;(t3 = 1.15 * (Mx * Y2 / Ix + My * (x2 - 20) / ly) = 177.1513(4)

15、 主梁跨端的切應力主梁跨端截面變小，為便與主，端梁聯接，取腹板高度等于端梁高度hd= 1240mm,跨端只需計算切應力1)主腹板，承受垂直剪力FC及扭矩Tn1,故主腹板中點切應力為t = 1.5 * FC / hd / ( S3 + 8 4) + Tn1 / 2 / S3 / A0主梁跨端封閉截面面積為A0=(B+0.5* 8 1+0.5* S2)*(h0+ 8 0)= 4840710(8 0 為端梁翼緣板厚度 )代入上式t = 1.5 * FC / hd / ( S3 + 8 4) + Tn1 / 2 / S3 / A0= 153.162副腹板中兩切應力反向, 可不計算2) . 翼緣板 .

16、承受水平剪應力Fch= 113715.8 及扭矩 Tn1= 2021578.t = 1.5 * FcH / (8 1 * (2 * B1 + B2) + Tn1 / (2 *8 1 * A0)= 24.5106主梁翼緣焊縫厚度取hf= 14mm, 采用自動焊, 不需計算3. 主梁疲勞強度校核橋架工作級別為A 5, 應按載荷組合I 計算主梁跨中的最大彎矩截面(E) 的疲勞強度由于水平慣性載荷產生的應力很小, 為了計算簡明而忽略慣性應力求截面 E 的最大彎矩核最小彎矩, 滿載小車位于跨中( 輪壓 P1 在 E 點上 ), 則Mmax=Mx= .24038297空載小車位于右側跨端時左端支反力為FR

17、1 弋 17088.74532Mmin = Mq + W * FR1 * (L - 1.5) * 0.5= 3296102.3626827(1) 驗算主腹板受拉翼緣焊縫的疲勞強度888b max=Mx * (Y2 -8 1) / Ix= 149.0652b min=Mmin * (Y2 -8 1) / Ix = 24.66905應力循環(huán)特性r= o- min/ o- max=0 .3623882根據工作級別 A 5,應力集中等級 K1及材料Q235，查的囁1= 0MPa,b=370MPa焊縫拉伸疲勞許用應力為b 川=1.67*(r_1/(1-r*(1- (r_1/0.45/<rb)尸 0

18、(rmax= 149.0652< <r r1.(合格)(2) 驗算橫隔板下端焊縫與主腹板聯接處b max = Mx * (Y2 - 50 -8 2) / Ix= 0b min = Mmin * (Y2 - 50 -8 2) / Ix= 0r= o- min/ o- max=0 0顯然 , 相同工況下的應力循環(huán)特性是一致的根據A 5及Q235,橫隔板采用雙面連續(xù)貼角焊縫連接，板底與受拉翼緣間隙為50mm應力集中等級為K3,查得(t_1= 0拉伸疲勞許用應力為b 川=1.67*(r_1/(1-r*(1- (r_1/0.45/<rb)尸 0o- max= 0< o- r1.(

19、合格)由于切應力很小, 忽略不計4. 主梁穩(wěn)定性(1) 整體穩(wěn)定性主梁高寬比h/b= 1.45(2) 局部穩(wěn)定性翼緣板b0/ 8 0= 90需要設置一條縱向加強勁, 不再驗算翼緣最大外伸部分 be/8 0= 8.75(穩(wěn)定)主腹板 h0/ 8 3= 189.5714副腹板h0/ 8 4= 220.3333需要設置橫隔板及一條縱向加強勁，主，副腹板相同，不再驗算隔板間距 a= 2650mm，縱向加勁肋位置 h= 662.5mm1) 驗算跨中主腹板上區(qū)格I 得穩(wěn)定性, 區(qū)格兩邊正應力為(r1=(t01 +(t 02= 29.30334(t2 = (T 01 * (Y1 - h -8 1)/ ( Y

20、1 -8 1) + (T 02= 13.71399E =(r2/ b 1=0 .52601( 屬于不均勻壓縮板)區(qū)格 I 得歐拉應力為b E = 18.6 * (100 * S3 / b) A 2= 83.06(b=h= 662.5)區(qū)格分別受b 1, b m。作用時得臨界壓力為o- 1cr= x *K o- * o- E嵌固系數 X =1.2, a =a/b= 4,屈曲系數 Kb =8.4/( E +1.1)= 5.648665 則(r'1cr= % *K b * b E= 532.4247需修正 , 則b 1cr=235 * (1 - 235 / 5.3 /'1cr)= 2

21、15.6789腹板邊局部壓應力 b m= 227.5192壓力分布長c=2*hy+50= 390a =a/b= 4>3,按 a=3b 計算民=33 =c/a=c/(3b)= .4166039區(qū)格I屬雙邊局部壓縮，板得屈曲系數為 Km=0.8 * (2 + 0.7 /“人2) * (1 +3 ) /3/ a = 3.377721b 'mcr= x * Km * E= 336.5089需修正 , 則b mcr = 235 * (1 - 235 / 5.3 /'mcr)= 204.0938區(qū)格平均切應力為t = Fp / h0 / ( S3 + 84) + Tn / (2 *

22、A0 *8 3)= 22.4113由a =a/b= 4>1,板得屈曲系數為Kt =5.34+4/ a A2= 5.59t 'cr =% * K t * b E= 557.99613A0.5* t 'cr= 965.05263A0.5* t cr=235 * (1 - 235 / 5.3 / (3A0.5t 'cr)尸 224.0223t cr=3A0.5* t cr/3A0.5= 129.7572區(qū)格上邊緣得復合應力為(bl A 2 + (T m A 2 - bl * erm + 3 * t a 2)a 0.5= 217.3781a =a/b= 4>2,區(qū)格

23、的臨界復合應力為bcr = ( (r1 a 2 +<rm a 2 -d 1 * (rm + 3 * t a 2)a 0.5 /(1 +衛(wèi))/ 4 *(1 / (T 1cr) + (3 - E)/ 4 * ( (r1 / d 1cr) a 2 + ( <r m / <r mcr) a 2 + ( t / t cr) A 0.5)= 175.1041b cr= b cr/n= 175.1041/3= 131.7249(b1 A 2 + (T m A 2 - (T 1 * (T m + 3 * T A 2)A 0.5< b cr區(qū)格 II 的尺寸與I 相同 , 而應力較小,

24、故不需再計算, 主腹板外測設置短加緊肋, 與上翼緣板頂緊以支撐小車軌道, 間距 a1= 662.5mm2) 驗算跨中副腹板上區(qū)格I 的穩(wěn)定性.副腹板上區(qū)格I只受b 1及。的作用.區(qū)格兩邊的正應力為(r1 = d 01 + d 02 * (x2 -(B1 - B) / 2 -S 3 / 2) / X1= 29.13297(t2 = (T 01 * (Y1 - Hh -8 1)/ ( Y1 -8 1) + (r 02 * (x2 - (B1 - B) / 2 -S3 /2) / X1= 13.54362切應力為:t = Fp / H / ( S3 + 8 4) - Tn / (2 * A0 *8

25、4)= 5.09597( 很小)區(qū)格 I 的歐拉應力為(tE = 18.6 * (100 *8 4 / b) a 2= 61.0314E =(r2/ b 1=0 .5000227( 屬于不均勻壓縮)a =a/b= 4>1屈曲系數 K(r =8.4/(+1.1)= 5.011532(r'1cr= % *K b* b E= 391.0216(r'1cr>0.75 os需要修正，貝Ud 1cr= 235 * (1 - 235 / 5.3 /<r '1cr尸 215.6789a =a/b= 4>1,K T =5.34+4/ a A2= 5.59t 

26、9;cr = x * K t * b E= 409.75223A0.5 t 'cr= 709.055需修正 , 則3A0.5 t cr= 235 * (1 - 235 / 5.3 / 3A0.5t 'cr尸 220.6415t cr = 3A0.5 t cr / 3 a 0.5= 129.7572復合應力為(b1 a 2 + 3 * t a 2)a 0.5= 30.43619a =a/b= 4>2,區(qū)格I的臨界復合應力為ercr = ( (T 1 a 2 + 3 * t a 2)a 0.5 /(1 +衛(wèi))/ 4 *(1 / 1cr) + (3 - E)/ 4 * ( (r

27、1 / b 1cr) a 2 + ( t / t cr) a 0.5)= 98.00591(b1 a 2 + 3 * t a 2) a 0.5< cr/n= 56.35229區(qū)格 II 和跨端應力較小, 不再計算3)加緊肋的確定，橫隔板的厚度8= 8mm,板中開孔尺寸為 2150X 1400mm五 , 主梁與端梁的連接主 , 端梁采用連接板貼角焊縫連接. 主梁兩側各用一塊連接板與主, 端梁的腹板焊接, 連接板厚度6 = 14mm,高度h1=0.95hd= 1178取h1= 1170mm，主梁腹板與端梁月I板之間留有2050mm勺間隙，在組裝橋架時用來調整跨度.主梁翼緣板伸出梁端套裝在端梁

28、翼緣板外側，并用貼角縫 ( 取 hf= 20mm) 周邊焊住. 必要時可在主梁端部內側主, 端梁的上, 下翼緣處焊上三角板 , 以增強連接的水平剛度, 承受水平內力, 連接構造如下9主梁最大支撐力為FR= 2628943.09864868連接板需要的焊縫長度為lf=1.2 * FR / (2 * 0.7 * hf * 100) + 10= 2826.216實際 h1>lf( 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, 故不再計算六 . 剛度計算(1) 橋架的垂直靜剛度滿載小車位于主梁跨中產生的靜撓度為Y = NP / (48 * 206000# * Ix) * (L

29、a 3- b a 2 */ 2 *(3 * L - b)= 42.6885<Y=L/1000 33.4(2) 橋架的水平慣性位移X = PH * L A 3 / (48 * 206000 * ly) * (1 - 0.75 / r1) + 5 * FH* L A 4 /(384 * 206000 * Iy) * (1 - 0.8 / r1)= .134011<X=L/2000= 16.7(3) 垂直動剛度起重機垂直動防毒以滿載小車位于橋架跨中的垂直自振頻率來表征, 計算如下全橋架中點換算質量為m1=0.5*(2mG)+mx= 178599.6起升質量m2=mQ+m0= 338870

30、起升載荷PQ=m2*g= 3296000起升鋼絲繩滑輪組的最大下放長度為lr=Hq= 22橋架跨中靜位移為Y0 = PQ / (48 * 206000# * Ix * 2) * (L A 3- b A 2/ 2 *(3 * L - b)= 33.23372起升鋼絲繩滑輪組的靜伸長為入 0 = PQ * Ir / (nr * 100000# * Ar尸 0結構質量影響系數為3 = ml / m2 * (y0 / (y0 +入 0) a 2= .4166039橋式起重機的垂直自振頻率為fv= 1 / (2* 兀)* (9810 / (y0 + 入 0) / (1 +3 ) a 0.5= 2.215037>fv=2Hz(