起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)

1、起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)目錄1、典型金屬結(jié)構(gòu)的識別2、主要受力焊縫及缺陷（裂紋）的識別3、金屬結(jié)構(gòu)件螺栓和銷軸連接型式及常見缺陷一、典型金屬結(jié)構(gòu)的識別（一）授課要求： 1、了解起重機(jī)械（橋、門式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、門座起重機(jī)等）的主要組成； 2、了解（薄壁箱型結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)）主要受力結(jié)構(gòu)件基本型式、組成、作用及基本要求，受力模式，材料選用原則等；3、了解主要受力構(gòu)件缺陷（失穩(wěn)、腐蝕、裂紋、變形）及報廢條件。4、了解起重機(jī)械安全監(jiān)察規(guī)定中主要受力結(jié)構(gòu)件的制造要求（二）情景例題1、根據(jù)下圖（通用橋式起重機(jī)薄壁箱型結(jié)構(gòu)圖）指出各序號所指結(jié)構(gòu)件名稱，并根據(jù)圖中軌道布置位置說出該主梁的型式。和的作用分別是什么?

2、起重機(jī)主要受力結(jié)構(gòu)件可否委托加工，有何規(guī)定？參考答案：大加筋板（橫向加勁肋） 小加筋板（短橫向加勁肋） 上蓋板 水平加筋板（縱向加勁肋）腹板 下蓋板型式：正軌箱型梁大加筋板的作用：保持腹板的局部穩(wěn)定性。小加筋板的作用：使小車的輪壓更直接地傳到腹板上去，并進(jìn)一步增加腹板的局部穩(wěn)定性。制造單位不得將主要受力結(jié)構(gòu)件（主梁、主副吊臂、主支撐腿、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，下同）全部委托加工或者購買并用于起重機(jī)械制造。主要受力結(jié)構(gòu)件需要部分委托加工或者購買的，制造單位應(yīng)當(dāng)委托取得相應(yīng)起重機(jī)械類型和級別資質(zhì)的制造單位加工或者購買其加工的主要受力結(jié)構(gòu)件并用于起重機(jī)械制造。2、如圖為橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)圖。請問為什么主梁端部下蓋板

3、向上傾斜？水平加筋板的作用？并說明一般情況下上、下蓋板的厚度有什么不同，為什么?答：為了減輕重量，根據(jù)主梁的受力特點做成等強(qiáng)度梁，則腹板的下邊和下蓋板應(yīng)做成拋物線形。但為制造方便，通常腹板中部為矩形，兩端做成梯形，同時使下蓋板兩端向上傾斜。水平加筋板也是為了增加腹板的局部穩(wěn)定性。同時也有利于對腹板不平度的控制。一般情況下上蓋板厚度大于下蓋板，因為上蓋板受壓，下蓋板受拉，由于上蓋板受壓要考慮受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性，即考慮穩(wěn)定系數(shù)，所以一般情況下上蓋板厚度大于下蓋板。 3、指出下圖各序號所指結(jié)構(gòu)件名稱。安全技術(shù)規(guī)范中所指的造船門式起重機(jī)主要受力構(gòu)件有哪些？說出其支腿結(jié)構(gòu)的特點及作用。答: 端梁；主梁

4、；剛性支腿；柔性支腿；下橫梁（或地橫梁）主要受力構(gòu)件:主梁，支腿支腿結(jié)構(gòu)的特點及作用：考慮溫度變化所引起的主粱伸長和縮短，以及兩邊運(yùn)行機(jī)構(gòu)不同步運(yùn)行時所引起的主梁變形，所以都采用一邊為柔性支腿，另一邊為剛性支腿的門架。4、下圖為一自升式小車變幅塔式起重機(jī)，請指出圖中標(biāo)出的各部件名稱。試述小車變幅的塔式起重機(jī)起重臂的常用結(jié)構(gòu)截面形狀，說明下弦桿采用的材料的形狀及用途。這類起重臂斷面內(nèi)凈空高度1.8m及1.8m時，其走道如何設(shè)置？參考答案： 1-吊臂（或起重臂）、2-吊臂拉桿、3-塔頂（或塔帽）、4-頂升套架、5-塔身、 6-平衡臂拉桿、7-平衡重（或配重）、8-平衡臂、9-壓重、10-底架 為減

5、輕自重，大部分截面為正三角形，下弦桿用方鋼或槽鋼或角鋼對焊扣方制成，既承受吊臂的各種載荷，又作為小車運(yùn)動的軌道。按塔式起重機(jī)安全規(guī)程（GB5144-2006），斷面內(nèi)凈空高度1.8m時走道應(yīng)設(shè)置在起重臂的內(nèi)部，斷面內(nèi)凈空高度1.8m時走道應(yīng)沿著起重臂一側(cè)設(shè)置。5、指出塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圖中各桿件的名稱。并簡述自升式塔式起重機(jī)后續(xù)補(bǔ)充結(jié)構(gòu)件（如標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、預(yù)埋節(jié)等）的要求。 答：連接套；斜腹桿；主弦桿（或主肢）；平腹桿。要求：根據(jù)塔式起重機(jī)安全規(guī)程（GB5144-2006），自升式塔式起重機(jī)后續(xù)補(bǔ)充結(jié)構(gòu)件（如標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、預(yù)埋節(jié)等）的要求。1、 自升式塔機(jī)出廠后，后續(xù)補(bǔ)充的結(jié)構(gòu)件(塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、預(yù)埋節(jié)、基礎(chǔ)連

6、接件等)在使用中不應(yīng)降低原塔機(jī)的承載能力，且不能增加塔機(jī)結(jié)構(gòu)的變形。2 、對于頂升作業(yè)，不應(yīng)降低原塔機(jī)滾輪(滑道)間隙的精度、滾輪(滑道)接觸重合度、踏步位置精度的級別。3、 對于安裝拆卸作業(yè)，不應(yīng)降低原塔機(jī)連接銷軸孔、連接螺栓孔安裝精度的級別。6、右圖為一起重機(jī)結(jié)構(gòu)圖，請指出該起重機(jī)在特種設(shè)備目錄中的“類別”名，指出件號16的名稱，簡述該圖中變幅機(jī)構(gòu)的形式名稱及特點？參考答案： 該起重機(jī)的類別為：門座式起重機(jī)1-門架、2-轉(zhuǎn)柱、3-人字架、4-臂架（或主臂架）、5-拉桿、6-象鼻梁平面四桿機(jī)構(gòu)。特點：在變幅過程中，象鼻梁的端點將沿接近于水平線的軌跡移動7、下圖為主要受力構(gòu)件缺陷的幾種表現(xiàn)形式

7、，指出圖中的缺陷名稱，并說明主要受力結(jié)構(gòu)件的修復(fù)及報廢條件？圖1圖2圖3 圖4答：圖1：整體失穩(wěn)，圖2腹桿、下弦桿塑性變形，圖3腐蝕，圖4裂紋。主要受力構(gòu)件失去整體穩(wěn)定性時不應(yīng)修復(fù)，應(yīng)報廢。金屬結(jié)構(gòu)的修復(fù)及報廢1、主要受力構(gòu)件失去整體穩(wěn)定性時不應(yīng)修復(fù)，應(yīng)報廢。2、主要受力構(gòu)件發(fā)生腐蝕時，應(yīng)進(jìn)行檢查和測量。當(dāng)主要受力構(gòu)件斷面腐蝕達(dá)設(shè)計厚度的10%時，如不能修復(fù)，應(yīng)報廢。3、主要受力構(gòu)件產(chǎn)生裂紋時，應(yīng)根據(jù)受力情況和裂紋情況采取阻止措施，并采取加強(qiáng)或改變應(yīng)力分布措施，或停止使用。4、主要受力構(gòu)件因產(chǎn)生塑性變形，使工作機(jī)構(gòu)不能正常地安全運(yùn)行時，如不能修復(fù)，應(yīng)報廢。二、主要受力焊縫及缺陷（裂紋）的識別1

8、、了解起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的焊接連接的特點及優(yōu)缺點；2、了解（薄壁箱型結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)）主要受力結(jié)構(gòu)不同焊接工藝對受力結(jié)構(gòu)變形的影響及工藝措施；3、了解主要受力構(gòu)件焊接缺陷形式；4、了解焊接裂紋的處理及檢驗方式。、下圖為一橋式起重機(jī)加筋板的裝配圖，其焊接方向如圖所示，請指出適用于有旁彎還是無旁彎的形主梁？橋式起重機(jī)蓋板和腹板拼接時應(yīng)注意哪些問題？主要承載結(jié)構(gòu)件中不同厚度的鋼板對接有何要求，并說明這樣做的目的？ 答：適用于有旁彎的形主梁（說明：對要求形梁外彎的550t通用橋式起重機(jī)主梁，上蓋板與筋板焊縫的焊接方向應(yīng)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)。對不要求外彎的形梁，焊接方向應(yīng)一邊由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，另一邊由外側(cè)向內(nèi)側(cè)交錯進(jìn)行

9、。）蓋板、腹板的接頭不應(yīng)布置在同一截面上，錯開距離不小于200mm，（2）蓋板、腹板盡量減少接頭。如采用不同長度鋼板拼接，應(yīng)將長度長的鋼板布置在跨中，兩端布置較短的鋼板，（3）拼接時應(yīng)避免十字接頭。不同厚度鋼板的焊接，應(yīng)從一側(cè)或兩側(cè)制成不大于1:4的過渡斜度，其目的為了減少應(yīng)力集中，防止疲勞損壞。、說出焊縫缺陷的幾種表現(xiàn)形式（至少5種）？下圖為一在用起重機(jī)的主梁端部焊接處出現(xiàn)了裂紋，外觀檢查懷疑有裂紋，應(yīng)采用何種檢驗方式，該方式有哪幾種形式？ 答：裂紋、氣孔、固體夾雜、未熔合、未焊透、咬邊、焊縫超高、凸度過大、角焊縫喉厚超過（小于）公稱、角焊縫焊腳不對稱、下塌、錯邊、焊瘤等。應(yīng)進(jìn)行表面探傷，有

10、磁粉探傷和滲透探傷二種形式。三、金屬結(jié)構(gòu)件螺栓和銷軸連接型式及常見缺陷1、了解起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)螺栓、銷軸連接型式、特點及優(yōu)缺點；2、了解高強(qiáng)度螺栓的標(biāo)識和使用要求；3、了解螺栓和銷軸連接缺陷（松動、缺件、斷裂、腐蝕、磨損等）的形式。、指出圖中標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接缺陷，分析可能帶來的危害？重復(fù)使用高強(qiáng)度螺栓有何規(guī)定？高強(qiáng)度螺栓連接要求？ 答：右邊螺栓缺防松螺母。危害：容易發(fā)生松動，會造成塔身搖擺加劇，增大結(jié)構(gòu)件及連接件的附加動載荷，嚴(yán)重時會使連接套根部發(fā)生裂紋斷裂，使標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接失效。按照起重機(jī)安全使用第3部分：塔式起重機(jī)（GB/T23723.3-2010）高強(qiáng)度螺栓的重復(fù)使用應(yīng)嚴(yán)格按照制造商規(guī)定

11、的條件。摩擦型高強(qiáng)度螺栓不應(yīng)重復(fù)使用，除非按照制造商提供的說明書的規(guī)定。用于緊固回轉(zhuǎn)支座的螺栓一旦取出，應(yīng)更換新的，除非制造商提供的說明書另有規(guī)定。螺栓應(yīng)只能按制造商提供的說明書的要求進(jìn)行緊固。按照塔式起重機(jī)安全規(guī)程（GB5144-2006），采用高強(qiáng)度螺栓連接時，其連接表面應(yīng)清除灰塵、油漆和銹蝕。應(yīng)使用力矩扳手或?qū)Ｓ冒馐?，按使用說明書或設(shè)計圖樣規(guī)定的預(yù)緊力或預(yù)緊力矩擰緊。、（1）高強(qiáng)度螺栓M30*300-10.9中,各數(shù)字表示何意思？該螺栓的屈服強(qiáng)度至少能達(dá)到多少？（2）簡述螺栓斷裂失效有幾種形式？（3）并分析下圖高強(qiáng)螺栓斷裂失效的形式。參考答案：（1）30表示螺栓的公稱直徑d=30mm。3

12、00表示螺栓公稱長度l=300mm。10.9標(biāo)示螺栓的使用性能等級，10表示螺栓的抗拉強(qiáng)度為1000MPa，9表示螺栓的屈強(qiáng)比為0.9。該螺栓的屈服強(qiáng)度至少能達(dá)到10000.9=900 MPa.（）斷裂失效有韌性斷裂、脆性斷裂和疲勞斷裂等三種失效形式。（）從圖中高強(qiáng)度螺栓斷口可看出有典型的疲勞臺階，故屬于疲勞斷裂。、 簡述高強(qiáng)螺栓連接的優(yōu)缺點。塔機(jī)的銷軸連接和高強(qiáng)度螺栓連接方式主要應(yīng)用在哪些部位？應(yīng)注意些什么？參考答案： （1）螺栓聯(lián)接的優(yōu)點是連接的韌性和塑性較好，檢查方便，傳力均勻。對經(jīng)常變化與動力載荷的結(jié)構(gòu)，以及在低溫下工作的結(jié)構(gòu)，連接可靠性好。其缺點是在動載作用下容易松動。高強(qiáng)度螺栓不是

13、靠本身傳力，而是靠很高的螺栓預(yù)緊力在連接間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞力。由于這種螺栓克服了螺栓的許多缺點，保留了優(yōu)點，而且其靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比同尺寸的鉚接還要高，因此被廣泛采用。但在安裝過程中，其預(yù)緊力必須保證，須用力矩扳手緊固。 （2）銷軸連接：吊臂之間，吊臂與轉(zhuǎn)臺、配重臂與轉(zhuǎn)臺、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間；應(yīng)可靠固定防止脫落，不得有缺陷，直徑減少不大于 5。 高強(qiáng)度螺栓： 回轉(zhuǎn)支承連接、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接；達(dá)到規(guī)定的力矩（力矩扳手），不應(yīng)缺件。2.4.2.2 鉚釘、螺栓副、銷軸材料鉚釘材料宜采用符合GB715的BL2、BL3圓鋼。普通螺栓材料應(yīng)符合GB/T699和GB/T700的規(guī)定。高強(qiáng)度螺栓、螺母和墊圈材料應(yīng)符合GB

14、/T1231或GB/T3633的規(guī)定。大于M24的扭剪型高強(qiáng)度螺栓副和大于M30的高強(qiáng)度螺栓副，應(yīng)符合GB/T3098.1、GB/T3098.2等的規(guī)定。各種規(guī)格的螺栓副除選用GB/T1231標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料外，還可采用GB/T3077規(guī)定的用于8.8級的40Cr和用于10.9級以上的35CrMo、42CrMo等鋼材。主要承載連接銷軸的材料，宜采用符合GB/T699的45鋼及符合GB/T3077的40Cr、35CrMo、42CrMo等鋼材，并進(jìn)行必要的熱處理。螺紋連接的主要類型有螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接。它們的構(gòu)造、主要尺寸關(guān)系、特點及應(yīng)用見表5.1。1. 螺紋連接的預(yù)緊實

15、際應(yīng)用上絕大多數(shù)螺紋連接裝配時都必須擰緊，使連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的在于增強(qiáng)連接的可靠性、緊密性和防松能力，防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對滑移。適當(dāng)選用較大的預(yù)緊力，對提高螺紋連接的可靠性以及連接件的疲勞強(qiáng)度都是有利的。但過大的預(yù)緊力也會導(dǎo)致整個連接件的結(jié)構(gòu)尺寸增大，甚至在裝配或偶然過載時拉斷。因此，為了保證連接所需的預(yù)緊力，又不使連接件過載，對重要的螺紋連接，如氣缸蓋、壓力容器蓋、管路凸緣等的連接，裝配時要控制預(yù)緊力。實際應(yīng)用中，預(yù)緊力是通過控制預(yù)緊力矩來控制的。而預(yù)緊力矩的大小常用測力矩扳手和定力矩扳手控制。2. 螺紋連接的防

16、松所謂防松就是防止螺紋副工作時產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。按防松原理的不同，常見防松方法分摩擦防松、機(jī)械防松和永久止動防松3 種。摩擦防松較為簡單方便，機(jī)械防松可靠性高，重要的連接應(yīng)采用機(jī)械防松。3.26 金屬結(jié)構(gòu)的連接檢驗方法金屬結(jié)構(gòu)的裂紋多產(chǎn)生在局部應(yīng)力較高處，如主梁、端梁的連接部位、車輪角軸承架的連接部位，以及走臺連接部位。下面介紹金屬結(jié)構(gòu)連接的檢驗方法：1. 金屬結(jié)構(gòu)的焊接連接及焊縫外觀的檢驗方法外觀檢驗使用目測和焊工卡尺檢查，或用5 倍放大鏡檢查，必要時用滲透法（煤油試驗或著色PT）檢驗，金屬結(jié)構(gòu)的連接焊縫無明顯可見的焊接缺陷。（1）關(guān)鍵焊縫、重要焊縫的外觀質(zhì)量不允許有下列缺陷：裂紋、孔穴、固體夾

17、雜，未溶合和未焊透、形狀缺陷及上述以外的其它缺陷；裂紋、表面氣孔、表面夾渣、咬邊、飛濺、敞開的尾部弧坑、（2）焊縫的內(nèi)在質(zhì)量，一般應(yīng)通過適當(dāng)?shù)臒o損檢測方法予以確認(rèn)，射線探傷應(yīng)不低于GB3323中規(guī)定的級，超聲波探傷應(yīng)不低于JB/T10559 中規(guī)定的級；（3）焊接接頭應(yīng)避免焊縫立體交叉和在一處焊縫大量集中。2. 金屬結(jié)構(gòu)的螺栓連接、銷軸連接的檢驗方法主要承載結(jié)構(gòu)件在同一連接處不允許采用不同的連接方式；每一桿件在節(jié)點處或接頭的一側(cè)，螺栓數(shù)不得少于2 個；螺栓聯(lián)接不得松動，不應(yīng)有缺件、損壞等缺陷。螺栓連接主要是普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩類。（1）普通螺栓連接又分為粗制和精制，普通螺栓連接不允許

18、用在重要受力構(gòu)件的連接。粗制螺栓連接由于配合間隙大，受剪情況不好且連接變形大，常用在次要構(gòu)件的連接中；精制螺栓安裝較為困難，僅適用于受剪力的連接。（2） 高強(qiáng)度螺栓連接主要用于重要構(gòu)件的連接，高強(qiáng)度螺栓在受剪和受拉兩方面的性能都比較好，對被聯(lián)接的螺栓孔精度要求不高，但對螺栓孔的聯(lián)接面要求較高，要求聯(lián)接面的磨擦系數(shù)必須穩(wěn)定。 采用高強(qiáng)度鋼（45 號鋼和40B 鋼）制造螺栓，并經(jīng)熱處理，就是使預(yù)緊力可以獲得大些，因而摩擦力也可以大一些。 為了保證連接有較大的摩擦力，應(yīng)對構(gòu)件接觸表面進(jìn)行噴砂、噴小鐵丸和酸洗等除繡處理，再涂以無機(jī)富鋅漆，防止再生銹。 為使螺栓的預(yù)緊力能均勻地傳遞給桿件，每個高強(qiáng)度螺栓要用兩個高強(qiáng)度鋼制造的墊圈，墊圈應(yīng)倒角45保證能夠貼緊，以防止鋼板表面被螺栓頭和螺母壓陷或損傷。 嚴(yán)格保證接觸面的清潔，必須把在螺栓孔周圍30 毫米范圍內(nèi)的油污、氧化皮、鐵銹、涂料等處理