橋式起重機(jī)主梁設(shè)計說明書

1、橋式起重機(jī)設(shè)計說明書姓 名： 胡會會 學(xué) 號： 20082091 學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級： 材0802-2 指導(dǎo)教師： 朱浩 日 期： 2011年7月 目 錄第一章 橋式起重機(jī)箱型主梁截面尺寸一、主梁的幾何尺寸11、梁的截面選擇和驗算12、箱形主梁截面的主要幾何尺寸2二、主梁的受力分析31、載荷計算32、強(qiáng)度驗算33、主梁剛度的驗算5第二章 主梁的制造焊接工藝過程6一、備料6二、下料7三、焊接7第三章 焊縫外觀評定及焊接無損檢測9一、焊接外觀質(zhì)量評定9二、無損檢測9第四章 焊接工藝卡10第五章 焊接接頭微觀組織及顯微硬度11一、微觀組織觀察11二、顯微硬度測試12第六章 焊接接

2、頭的力學(xué)性能評定13一、接頭拉伸試驗14二、接頭彎曲試驗15三、接頭沖擊試驗15結(jié) 束 語 16橋式起重機(jī)設(shè)計說明書第一章 橋式起重機(jī)箱型主梁截面尺寸一、主梁的幾何尺寸1、梁的截面選擇和驗算通常按剛度和強(qiáng)度條件，并使截面積最?。ń?jīng)濟(jì)條件），滿足建筑條件要求（如吊車梁及平臺焊接梁最大高度受建筑條件限制），來確定梁的高度，然后初步估算梁的腹板、蓋板厚度，進(jìn)行截面幾何特征的計算，然后進(jìn)行驗算，經(jīng)適當(dāng)調(diào)整，直到全部合格。圖1 起重機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 第 17 頁 共 16 頁計算項目計算過程及說明結(jié) 果中部高度h端梁連接處高度h1 梯形高度c端梁寬度腹板的壁間距b0腹板厚度0蓋板寬度b大隔板間距a小隔板高度h

3、2小隔板間距a1縱向加筋角鋼h3腹板厚 均布載荷移動載荷每個輪子的輪壓F1、F2小車自重Gx水平均布載荷qsh水平集中載荷Fsh2、箱形主梁截面的主要幾何尺寸靠近端梁處跨中為 查表并根據(jù)實(shí)際需要確定二、主梁的受力分析1、載荷計算由起重機(jī)主梁自重曲線得橋梁自重Gq=11t,自重均布載荷q1=Gq/L=55N/cm其中為確定小車自重的系數(shù)，Q=5100t的小車，=0.35，動力系數(shù)取1.2Gx= =172kN2、強(qiáng)度驗算（1）、垂直彎矩包括兩部分： 移動載荷引起的彎矩： 均布載荷引起的彎矩：(2) 水平彎矩包括兩部分： 水平集中載荷引起的彎矩： 水平均布載荷引起的彎矩：（3）尺寸確定后慣性矩的計算

4、對x軸的慣性矩 對y軸的慣性矩（4）截面彎曲系數(shù) 由產(chǎn)生的主梁跨中截面的正應(yīng)力分別為故水平和垂直彎矩同時作用時，在主梁上下蓋中引起最大正應(yīng)力為16鋼為225.5MPa故為安全主梁截面最大剪應(yīng)力在腹板中部，主梁端部主梁端部截面對x軸的靜矩為主梁端部截面對x軸的慣性矩故(16鋼為137.3MPa)故為安全3、主梁穩(wěn)定性的計算由于，故應(yīng)配置橫向和縱向加筋。由于，需設(shè)置縱向加筋一根，布置在距上蓋板273.6mm處。4、主梁剛度的驗算由撓度計算公式得忽略小車輪距，即B=0時：則相對撓度為符合條件1300mm700mm2000mm3500mm700mm6mm752mm1272mm2000mm424mm63

5、6mm318mm查資料查資料172kN5.5N/cm38kN橋式起重機(jī)設(shè)計說明書第二章 主梁的制造焊接工藝過程一、備料1、蓋板（=16mm）（1）對已選定的16Mn材料進(jìn)行校平到噴丸等預(yù)處理；（2）切割：選用市場上規(guī)格為16mm×1600mm的材料，切成兩均等份，對邊緣進(jìn)行精整切割。（3）開坡口：板厚為16mm時，采用單V型坡口，允許用火焰氣割，但坡口面應(yīng)將熔渣等清除干凈。（4）采用CO2焊對板材進(jìn)行拼接至 22mm（對接前先將各板材點(diǎn)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(yù)置拱度：fs=L/1000=19500/1000=19.5m

6、m 以上fs為理論值，實(shí)際下料時， fs=（23）fs ，fs=（3958.5）mm上蓋板下料的加長量為：2.5L/1000=2.5×19500/1000=49mm下蓋板下料的加長量為：1.5L/1000=1.5×19500/1000=30mmfsxL/2L圖5 拱度示意圖2、腹板（=6mm）（1）對已選定的16Mn進(jìn)行校平到噴丸預(yù)處理。（2）切割：選用市場上規(guī)格為6mm×1800mm的鋼板，切去多余的部分，然后對材料進(jìn)行精整（氣割）。（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(jìn)行拼接。（5） 下料拱度：fs

7、=（1/10003/1000）L=（19.558.5）mm3、大小按設(shè)計尺寸對板材進(jìn)行切割，注意下料時合理組合尺寸，盡量減少板材的消耗。   二、下料  采用自動火焰切割方法下料。 (a)、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。 (b)、腹板下料腹板矯平后，首先在長度方向拼接，然后左右兩側(cè)腹板對稱氣割以防主梁兩側(cè)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(yīng)的上拱度，且上拱度應(yīng)大于主梁的上拱度。腹板下料時，需放1.5L1000，即30mm的余量，并且在離中心200mm處不得有接頭，為

8、避免焊縫集中，上、下蓋板與腹板的接頭應(yīng)錯開，距離不小于200mm。腹板下料后長度誤差為10mm。 (c)、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(yīng)為90。，尤其是肋板與上蓋板聯(lián)接處的2個角更應(yīng)嚴(yán)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。三、焊接1、 焊接材料 與16Mn匹配的焊接材料是H08MnA焊絲和HJ431焊劑。焊接前，必須將焊絲表面的油污、鐵銹等污物清除干凈，為防止氫侵入焊縫，對焊劑必須嚴(yán)格烘干，HJ431焊劑要求250、2h烘干。2、 接頭形式上、下蓋

9、板及腹板的拼接采用對接接頭形式，組合時采用T型接頭形式 3、 坡口制備上、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(zhuǎn)的工作量。 4、 裝配一焊接（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(yù)置的上拱度，即中點(diǎn)處向下?lián)螸/1000。（2）裝配焊接大隔板和小隔板 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(zhǔn)確，需采用撐住固定或者點(diǎn)固焊對其位置固定。 為保證旁彎以防止受力時蓋板過度向中心彎曲，應(yīng)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(jié)

10、構(gòu)翹曲)。（3）腹板的隔板的焊接將腹板組立點(diǎn)焊于制定位置，由于腹板有預(yù)置上撓，裝配時需要使蓋板與之貼合嚴(yán)密。（采用楔形墊片）將點(diǎn)固好的梁旋轉(zhuǎn)90°側(cè)向放置，再對腹板與隔板之間進(jìn)行焊接。（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在裝配壓緊力作用下預(yù)彎成所需形狀，使用撐具等輔助設(shè)備以保證蓋板的傾斜度和腹板的垂直度，然后點(diǎn)固焊住。四條長角焊縫用埋弧焊圖7 起重機(jī)主梁焊接的一般順序圖8 主梁角焊縫的焊接（6）組對間隙 上、下蓋板及腹板在對接時，均應(yīng)留有一定的間隙，板厚16mm，間隙為3

11、4mm，以保證單面焊雙面成形。兩腹板與下蓋板在組對時，應(yīng)盡量減小組焊間隙。間隙量<1.0mm，以減小焊接變形。長短肋板在與上蓋板進(jìn)行組對時，也同樣應(yīng)將各組件壓緊，以盡量減小組焊間隙。 5. 焊接工藝要保證箱形主梁的焊接質(zhì)量及合理的上拱度，并有效控制其焊接變形。(1)、施焊前，先檢查坡口及組對質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)尺寸超差應(yīng)及時處理后再施焊。 (2)、焊前必須清除坡口及焊縫兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的油、污、水、銹及其他雜質(zhì)。 (3)、焊接順序：先焊上、下蓋板及腹板的對接焊縫再焊兩腹板與下蓋板的2條縱縫；焊接過程中，應(yīng)盡量采用2名或4名焊工同時、對稱地進(jìn)行焊接，以防止主梁發(fā)生扭曲變形。 (4)、選用合理的

12、焊接工藝參數(shù)：焊接方法采用埋弧焊。第三章 焊縫外觀評定及焊接無損檢測一、焊縫外觀質(zhì)量評定項次項目質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（mm）檢驗記錄1裂紋一、二、三類焊縫均不允許2表面夾渣1、 二類焊縫不允許三類焊縫深不大于0.1，長不大于0.33咬邊1、 二類焊縫深不超過0.5，連續(xù)長度不超過100，兩側(cè)咬邊累計長度不大于10%全長焊縫三類深不大于1，長度不限4未焊滿1、 二類焊縫不允許三類焊縫不超過0.2+0.02，且不超過1，每100焊縫內(nèi)缺陷總長不大于255表面氣孔一類焊縫不允許6焊縫余高手工焊 一、二類焊縫 三類焊縫 埋弧焊一、二類焊縫04，三類焊縫057飛濺清除干凈8焊瘤不允許二、無損檢測1. 射線檢測 采用

13、x射線或射線照射焊接接頭檢查內(nèi)部缺陷的無損檢驗法，叫射線探傷。當(dāng)被透視的焊件厚度小于50mm時，應(yīng)采用x射線探傷。原理：應(yīng)用最廣泛的是照相法。當(dāng)射線通過金屬材料時，其部分能量被吸收使射線發(fā)生衰減，如果透過金屬材料的厚度不同（如焊縫內(nèi)部有裂紋、氣孔、未焊透等缺陷時，該處發(fā)生空穴，使材料變?。┗蛎芏炔煌ㄈ绾缚p內(nèi)部有夾渣等缺陷時）產(chǎn)生的衰減也不同，透過較厚或較大的物體時衰減大，因此射線底片上的強(qiáng)度就較弱，底片的感光度就較小，經(jīng)過顯影后得到的黑度就淺，反之，黑度就深，根據(jù)底片上黑度深淺不同的影像，就能將缺陷清楚的顯示出來。方法：射線照相前，焊縫及其熱影響區(qū)得表面質(zhì)量應(yīng)先經(jīng)外觀檢查合格，被檢區(qū)域和照相

14、底片上均應(yīng)作出永久性的定位和識別標(biāo)記作為底片復(fù)查和重新定位的依據(jù)。5、 超聲波檢測原理及方法：高頻脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高頻脈沖電壓同時作用在探頭和接受放大器上，探頭能把接受的高頻交變電壓變成超聲振動，向焊件發(fā)射車超聲波，作用在接收放大器上的高頻脈沖信號經(jīng)放大后，在指示器熒光屏上顯示出“始脈沖a”，表示已向焊件發(fā)射超聲波，熒光屏上的始脈沖對應(yīng)焊件表面的位置，進(jìn)入焊件內(nèi)部的超聲波按直線傳播，在其傳播方向上遇到缺陷時，就會引起反射，這些反射波被探頭接收后，再把聲波振動變?yōu)樽冸妷?，由接收放大器放大后在指示器熒光屏上產(chǎn)生“缺陷脈沖c”，另一部分超聲波在焊件底部發(fā)生反射，在指示器熒光屏上產(chǎn)生“底脈沖b”，根據(jù)

15、缺陷脈沖與始脈沖的距離l和底脈沖與始脈沖的距離L的不同，可以計算出不同的缺陷深度，為焊件厚度。6、 磁粉探傷原理：首先將被檢焊縫的兩側(cè)局部充磁，焊縫中便有磁力線通過，對于斷面尺寸相同，內(nèi)部材料均勻的焊縫，磁力線的分布是均勻的。當(dāng)焊縫內(nèi)部有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷存在時，則磁力線因各段磁阻不同而產(chǎn)生彎曲，磁力線將繞過磁阻較大的缺陷，如果缺陷位于焊縫表面及近表面，則磁力線不但在焊縫內(nèi)部彎曲，而且將穿過焊縫表面形成漏磁的作用，磁粉就被吸附在缺陷上，根據(jù)被吸附磁粉的形狀、多少、厚薄程度便可以判斷缺陷的大小和位置。探傷方法有干法和濕法兩種，用干法時，在焊縫充磁后直接撒上干的磁粉進(jìn)行檢驗，用濕法時，則在磁化

16、的焊縫表面上涂上磁渾濁液進(jìn)行檢驗。7、 滲透探傷原理：利用帶有熒光染料或紅色染料的滲透劑的滲透作用，顯示缺陷痕跡來進(jìn)行無損檢驗。用于工件表面和近表面缺陷的探傷。方法：著色法，先用清洗劑去除焊件表面油脂、污垢，干燥后施加滲透劑，然后用清洗劑除去多余的滲透劑，再施加顯示劑，施加完畢用410倍放大鏡進(jìn)行觀察，可看到裂紋痕跡。第四章 焊接工藝卡第五章 焊接接頭微觀組織及顯微硬度一、微觀組織觀察1、焊縫組織室溫組織為鐵素體和珠光體，可觀察顯微組織形態(tài)為柱狀晶。 2、熔合線 室溫組織為鐵素體和珠光體，可觀察到柱狀晶和粗大的晶粒。 3、熱影響區(qū) 緊鄰熔合區(qū)為粗晶區(qū)，室溫組織為粗大的鐵素體和珠光體。 4、細(xì)晶

17、區(qū)該區(qū)金屬在加熱過程中全部經(jīng)歷了由鐵素體和珠光體到奧氏體的相變重結(jié)晶，而冷卻過程又經(jīng)歷了由奧氏體到鐵素體和珠光體的相變重結(jié)晶，這兩次相變重結(jié)晶的作用使晶粒得到了顯著的細(xì)化，而且大小均勻。其組織為晶粒細(xì)小均勻的鐵素體和珠光體。5、母材室溫組織為鐵素體和珠光體，晶粒大小均勻，無柱狀晶和粗大晶粒。二、顯微硬度測試 檢測設(shè)備: HVS-1000數(shù)顯顯微硬度計 載荷: 0.1kgf1、 焊縫 HV=(254.939+253.189+251.46)/3=253.1962、 熔合區(qū) HV=（263.97+251.46+294.11）/3=269.853、熱影響區(qū) HV=265.8294、細(xì)晶區(qū) HV=（29

18、4.11+287.68+269.61）/3=283.80第六章 焊接接頭的力學(xué)性能評定焊縫力學(xué)實(shí)驗：試樣對齊放平，間距2mm。依據(jù)經(jīng)驗選擇焊接性能較好的焊接方式焊接。第一步：把焊材放平，坡口對齊，間距2mm，兩端用焊條點(diǎn)焊，固定一下。第二步：用埋弧焊進(jìn)行焊接，使得試樣單面焊接雙面成形。焊接后試樣的外觀要求：試板撓度f在200mm長度內(nèi)不應(yīng)超過板厚的10%（0.8mm）,且對接接頭平板錯位h不應(yīng)超過板厚的15%(1.2mm）。焊縫及其熱影響區(qū)表面無裂紋、未熔合、夾渣、弧坑和氣孔，焊縫咬邊深度不超過0.5mm，焊縫處不低于母材表面。在符合要求處截取試樣如圖所示：（1）拉伸試樣：（2）沖擊試樣：、拉

19、伸試驗步驟1、 準(zhǔn)備試件。用刻線機(jī)在原始標(biāo)距 范圍內(nèi)刻劃圓周線（或用小鋼沖打小沖點(diǎn)），將標(biāo)距內(nèi)分為等長的10格。用游標(biāo)卡尺在試件原始標(biāo)距內(nèi)的兩端及中間處兩個相互垂直的方向上各測一次直徑，取其算術(shù)平均值作為該處截面的直徑，然后選用三處截面直徑的最小值來計算試件的原始截面面積A。（取三位有效數(shù)字）。 2.調(diào)整試驗機(jī)。根據(jù)低碳鋼的抗拉強(qiáng)度b和原始橫截面面積估算試件的最大載荷，配置相應(yīng)的擺錘，選擇合適的測力度盤。開動試驗機(jī)，使工作臺上升10mm左右，以消除工作臺系統(tǒng)自重的影響。調(diào)整主動指針對準(zhǔn)零點(diǎn)，從動指針與主動指針靠攏，調(diào)整好自動繪圖裝置。 3.裝夾試件。先將試件裝夾在上夾頭內(nèi)，再將下夾頭移動到合適

20、的夾持位置，最后夾緊試件下端。 4.檢查與試車。請實(shí)驗指導(dǎo)教師檢查以上步驟完成情況。開動試驗機(jī)，預(yù)加少量載荷（載荷對應(yīng)的應(yīng)力不能超過材料的比例極限），然后卸載到零，以檢查試驗機(jī)工作是否正常。 5.進(jìn)行試驗。開動試驗機(jī)，緩慢而均勻地加載，仔細(xì)觀察測力指針轉(zhuǎn)動和繪圖裝置繪出 圖的情況。注意捕捉屈服荷載值，將其記錄下來用以計算屈服點(diǎn)應(yīng)力值S,屈服階段注意觀察滑移現(xiàn)象。過了屈服階段，加載速度可以快些。將要達(dá)到最大值時，注意觀察“縮頸”現(xiàn)象。試件斷后立即停車，記錄最大荷載值。 6.取下試件。 7.用游標(biāo)卡尺測量斷后標(biāo)距。 8. 用游標(biāo)卡尺測量縮頸處最小直徑d1。二、沖擊試驗步驟1. 測量試件尺寸。2.

21、檢查機(jī)器，校正零點(diǎn)。校零點(diǎn)用空擺實(shí)驗進(jìn)行。3. 將試件裝入在沖擊試驗機(jī)上，簡梁式?jīng)_擊實(shí)驗應(yīng)使沒有缺口的面朝向擺錘沖擊的一邊，缺口的位置應(yīng)在兩支座中間，要使缺口和擺錘沖刃對準(zhǔn)。將擺錘舉起同空打時的位置，打開鎖桿。使擺錘落下，沖斷試件，然后剎車，讀出試件沖斷時消耗的功，以下式可計算出材料的沖擊韌度值 沖斷試件時所消耗的功 試件缺口橫截面積4. 注意事項：在實(shí)驗過程中要特別注意安全，絕對禁止把擺錘舉高后安放試件，當(dāng)擺錘舉高后，人就離開擺錘擺動的范圍，在放下擺錘之前，應(yīng)先檢查一下有沒有人還未離開，以免發(fā)生危險。實(shí)驗結(jié)果：拉伸試樣（mm）6.306.105.90沖擊焊（mm）5.725.805.82拉伸

22、破壞載荷第一次 第二次（KN）105 104沖擊功母 材 焊 縫 HAZ （J） 33.75 35.88 40.24分析：當(dāng)拉伸試驗結(jié)果達(dá)到或不低于母材標(biāo)準(zhǔn)值時，可停止試驗，判為合格；否則，為不合格允許從同一試樣上再取一試樣重新試驗。結(jié)束語經(jīng)過了為期四周的課程設(shè)計，我終于完成了橋式起重機(jī)主梁的設(shè)計說明書。從開始接到設(shè)計題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到說明書的完成，每走一步對我來說都是一次新的挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的一個項目。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識，從對起重機(jī)一無所知，對工藝卡的制作、對焊接車間的設(shè)計等相關(guān)技術(shù)了解甚少的狀態(tài)，通過查看相關(guān)的資料和書籍，請教老師和同學(xué)，一步步完成了起重機(jī)主梁的設(shè)計說明書。 設(shè)計過程中， 由于本人理論知識和實(shí)驗條件的限制，設(shè)計說明書的部分內(nèi)容不是很成熟，存在些許不足之處，在今后的設(shè)計中應(yīng)對此加以改進(jìn)，因為學(xué)問無極限，知識無邊界。 這次做設(shè)計的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做學(xué)問是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)和研究的過程。正如古語所云：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行！”對我來說，這次專業(yè)技能訓(xùn)練，為我更深刻了解專業(yè)知識提供了機(jī)會，也使我在實(shí)踐中感受到了知識的力量！這次技能訓(xùn)練更加堅定了我學(xué)好本專業(yè)的信心，我相信成功貴在堅持，我相信只要努力，我們都會有所獲。因為：Your