45t-26m門式起重機(jī)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)說明書

論文題目：45t-26m門式起重機(jī)設(shè)計(jì)

—金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系部：機(jī)械工程

專業(yè)：起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)與制造

班級：起機(jī)121

學(xué)生姓名：石立騰

學(xué)號：120125127

指導(dǎo)教師：安林超

目錄

第一部分...........................................................1

第一章設(shè)計(jì)初始參數(shù)..............................................1

1.1基本參數(shù)：.................................................1

1.2選用相關(guān)設(shè)計(jì)許用參數(shù)：....................................2

第二章初選支腿結(jié)構(gòu)形式...........................................3

2.1門架結(jié)構(gòu)型式、尺寸及計(jì)算截面.............................3

第三章載荷計(jì)算....................................................4

3.1垂直作用載荷...............................................4

3.1.1.自重載荷............................................4

3.1.2.移動載荷.............................................5

3.2水平作用載荷..............................................5

3.2.1水平慣性力F...................................................................................5

3.2.2啟動或制動時(shí)貨物的擺動力T.....................................................5

3.2.3.均布風(fēng)力.............................................6

3.2.4小車集中慣性力.......................................6

3.2.5.小車集中風(fēng)力.........................................6

3.2.6.偏斜側(cè)向力...........................................6

第四章金屬結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì).........................................7

4.1主梁設(shè)計(jì)...................................................7

4.1.1主梁基本尺寸設(shè)計(jì)....................................7

4.1.2主梁截面形式........................................7

4.1.3主梁內(nèi)力計(jì)算........................................8

4.2主梁應(yīng)力校核計(jì)算..........................................13

4.3疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算..........................................16

4.3.1懸臂根部主腹板下角點(diǎn)疲勞計(jì)算........................17

4.3.2懸臂根部腹板上角點(diǎn)（拉應(yīng)力）疲勞強(qiáng)度計(jì)算..........18

4.3.3主梁腹板局部穩(wěn)定性計(jì)算..............................18

4.4主梁腹板局部穩(wěn)定校核......................................18

4.5主梁整體穩(wěn)定性............................................20

第五章支腿的設(shè)計(jì)計(jì)算.............................................21

5.1支腿的設(shè)計(jì)................................................21

5.1.1支腿基本尺寸設(shè)計(jì)...................................21

5.1.2支腿等效截面形式..................................21

第六章龍門架剛度設(shè)計(jì)計(jì)算........................................23

6.1主梁垂直靜剛度計(jì)算........................................23

6.2主梁水平靜剛度計(jì)算.......................................24

6.3門架縱向靜剛度計(jì)算.......................................25

第七章支承架設(shè)計(jì)計(jì)算............................................26

71支承架強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算.......................................26

7.1.1垂直載荷作用下，馬鞍橫梁跨中截面內(nèi)力計(jì)算..........26

7.2水平載荷作用下，馬鞍橫梁跨中截面內(nèi)力計(jì)算................29

7.3支承架各截面內(nèi)力及應(yīng)力計(jì)算..............................32

第八章支承架剛度設(shè)計(jì)計(jì)算........................................37

8.1垂直移動載荷作用下，支承架的小車軌頂處位移.............37

8.2水平載荷作用下，支承架的小車軌頂處位移.................39

第九章支腿整體穩(wěn)定性計(jì)算........................................46

9.1性腿側(cè)支腿整體穩(wěn)定性計(jì)算.................................46

第十章連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算..........................................48

10.1馬鞍立柱下截面螺栓強(qiáng)度..................................48

10.1.1剛性支腿側(cè)計(jì)算....................................48

10.2支腿下截面螺栓強(qiáng)度計(jì)算..................................49

10.2.1剛性腿側(cè)計(jì)算.......................................50

第十一章整機(jī)性能驗(yàn)算............................................52

11.1傾翻穩(wěn)定性計(jì)算..........................................52

11.1.1穩(wěn)定力矩：........................................52

11.1.2傾翻力矩：........................................52

11.1.3各工況傾翻穩(wěn)定性計(jì)算..............................52

11.2輪壓計(jì)算................................................53

11.2.1一個(gè)車輪的正常工作最大輪壓：......................53

11.2.2一個(gè)車輪正常工作最小靜輪壓：......................53

第二部分起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)..........................................55

第一章小車起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)初始參數(shù)................................55

1.1門式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù).................................55

1.2主起升機(jī)構(gòu)的選用設(shè)計(jì)參數(shù).................................55

第二章鋼絲繩.卷筒.滑輪組的選型設(shè)計(jì)..............................57

2.1鋼絲繩的計(jì)算：............................................57

2.1.1鋼絲繩所受最大靜拉力；............................57

2.1.2鋼絲繩的選擇：.....................................58

2.2滑輪、卷筒的計(jì)算.........................................58

2.2.1滑輪、卷筒最小直徑的確定..........................58

2.2.2卷筒長度和厚度的計(jì)算..............................59

2.2.3卷筒轉(zhuǎn)速...........................................60

2.2.4強(qiáng)度的計(jì)算.........................................60

第三章電機(jī)的選型及校核計(jì)算......................................62

3.1根據(jù)靜功率初選電機(jī).......................................62

3.1.1起升機(jī)構(gòu)靜功率計(jì)算.................................62

3.1.2初選電動機(jī)功率.....................................62

3.2電動機(jī)過載能力效驗(yàn).......................................62

3.3電機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算..............................................63

第四章減速器的選型及校核計(jì)算...................................64

4.1減速器的選擇..............................................64

4.1.1減速器傳動比.......................................64

4.1.2標(biāo)準(zhǔn)減速器的選用...................................64

4.1.3驗(yàn)算減速器被動軸端最大徑向力......................64

4.1.4減速器輸出軸承受短暫最大扭矩校核..................65

第五章制動器.聯(lián)軸器的選型及校核計(jì)算............................66

5.1制動器的選擇..............................................66

5.2聯(lián)軸器的選擇.............................................66

5.3起動和制動時(shí)間驗(yàn)算......................................67

第三部分運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)............................................69

第一章小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算.........................................69

1.1輪壓的計(jì)算................................................69

1.2電動機(jī)的選擇..............................................70

1.2.1運(yùn)行阻力的計(jì)算：...................................70

1.3電機(jī)初選..................................................71

1.4減速器的選擇.............................................71

L5聯(lián)軸器的選擇：............................................72

1.6空載.滿載起動打滑的驗(yàn)算..................................73

1.7制動器的選用：...........................................75

1.8車輪計(jì)算..................................................75

1.8.1車輪的計(jì)算輪壓.....................................75

1.8.2車輪踏面應(yīng)力接觸疲勞計(jì)算...........................76

1.8.3車輪軸的計(jì)算........................................77

L9強(qiáng)度計(jì)算...................................................78

第二章大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算......................................80

2.1設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)：...........................................80

2.2運(yùn)行機(jī)構(gòu)型式.............................................80

2.3大車輪壓的計(jì)算............................................81

2.4車輪踏面疲勞強(qiáng)度校核：...................................81

2.5車輪踏面靜強(qiáng)度校核：....................................82

2.6運(yùn)行阻力計(jì)算..............................................82

2.7風(fēng)阻力計(jì)算：..............................................83

2.8總靜阻力計(jì)算：............................................83

2.9電機(jī)的選型及計(jì)算..........................................84

2.10選聯(lián)軸器：..............................................84

2.11減速器的選型及計(jì)算......................................85

2.12電機(jī)的發(fā)熱及過載校核...................................85

2.12.1電動機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算：..................................85

2.12.2起動時(shí)間驗(yàn)算：....................................85

2.12.3電動機(jī)過載驗(yàn)算：..................................86

2.13空載、滿載起動打滑驗(yàn)算................................86

2.14制動器的選型及校核計(jì)算................................87

總結(jié)：........................................................89

參考資料.....................................................90

第一部分

第一章設(shè)計(jì)初始參數(shù)

1.1基本參數(shù):

起重量4=45.000(t)

跨度S=26(m)

左懸臂長Lx=8(m)

左有效懸臂長Ln=5.5(m)

右懸臂長L2=8(m)

起升高度H0=9(m)

結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖1—1所示。

圖1—1結(jié)構(gòu)形式及尺寸

整機(jī)工作級別為A7

主起升工作級別為E7

小車運(yùn)行工作級別為E5

大車運(yùn)行工作級別為E5

主起升速度VZQ=重載1.2?12(m/min)/輕載1.8-18(m/min)

小車運(yùn)行速度VXY=3?30(m/min)

大車運(yùn)行速度VDY=4?40(m/min)

1

1.2選用相關(guān)設(shè)計(jì)許用參數(shù):

鋼結(jié)構(gòu)材料Q235-8

許用正應(yīng)力[b]，=156MPa

[cr]n=115MPa

許用剪應(yīng)力[r]=124MPa

龍門架許用剛度：

主梁垂直許用靜剛度：

跨中[y]x=S/800=32.5mm；

懸臂[y]i=Z51/360=15.28mm；

主梁水平許用靜剛度：

跨中[Y]y=S/2000=13mm；

懸臂[Y]i=ZS1/700=7.86mm；

龍門架縱向靜剛度：

主梁沿小車軌道方向W]XG=H/800=11.25mm；

許用動剛度[/]=2.0Hz；

連接螺栓材料8.8級螺栓

許用正應(yīng)力[b]s=210.0Mpa；

疲勞強(qiáng)度及板屈曲強(qiáng)度依GB3811-2008計(jì)算許用值選取。

2

第二章初選支腿結(jié)構(gòu)形式

2.1門架結(jié)構(gòu)型式、尺寸及計(jì)算截面

門架結(jié)構(gòu)型式及尺寸及計(jì)算截面如圖2-1所示

9320

7及0丁1-，9200720

10761

圖2-1

Ai=9320mm

A2=4982mm

A3=9144mm

L{=10761mm

Bx=9200mm

B2=780mm

3

第三章載荷計(jì)算

3.1垂直作用載荷

3.1.1.自重載荷

計(jì)算出梁的質(zhì)量有公式叫』"+/6」］］小和公式型=3人(￡-!］可得單根

h13力h\3J

主梁自重：

mG=2hSpS\J3-^

=2x1,7x(0.008x2)x7.85xl03x(26+8+6.6)xj^l.3-1^

?16.76(Z)

若軌道每米質(zhì)量為軌道安裝質(zhì)量系數(shù)為r,欄桿、小車導(dǎo)電架質(zhì)量和為

0.03(t/m),則軌道安裝等質(zhì)量和為：

M=(Mgxr+0.03)=(0.043x1.200+0.03)=1.538(t)=15.378(KN)

單根主梁總重量M為

M=/nG+M;=16.76+1.538=18.28(t)

運(yùn)行沖擊系數(shù)。4對于軌道接頭狀況一般，起重機(jī)通過接頭時(shí)會發(fā)生垂直沖擊效應(yīng),

此時(shí)運(yùn)行沖擊系數(shù)。4由式。4=LI+0.058i，y〃■確定

所以由=l.l+0.058vyV^=l.l+0.058x0.67x1=1.139

由于本機(jī)工作級別較高所以02min取L139,凡取0.51

所以起升動載系數(shù)%=02min+為乙=L139+0.51x0.343

構(gòu)件質(zhì)量或質(zhì)量集度與重力加速度(=10.0m/s.s)之積，便為作用門機(jī)結(jié)構(gòu)上的集中重

力或重力集度。于是，主梁重力集度名為：

Mxp16.76x10.,「cr(KN八

q,=------------x0.=----------x1.3=5.37

14+4+5426+8+6.61/m)

其余構(gòu)件質(zhì)量(t)、質(zhì)量集度(t/m)計(jì)算方法相同，詳見表1—1,表中重力考慮了沖擊

系數(shù)。4

4

表3-1(單位：t)

單根主梁馬鞍梁質(zhì)支腿質(zhì)量下橫梁質(zhì)上橫梁質(zhì)司機(jī)房及大車運(yùn)行

質(zhì)量量量量電氣質(zhì)量機(jī)構(gòu)質(zhì)量

18.285.06186.3414.57241.8463.7517.376

3.1.2.移動載荷

移動載荷由起重量、小車質(zhì)量及起升、下降、運(yùn)行的沖擊引起的，如假設(shè)小車的輪

壓均勻分布，則作用在一根主梁上兩小車輪壓力和為：

Pl=(Vx/+/x%)/2

=(45x1.05+20.74x1.3)/2=37.11。尸371.1(KN)

3.2水平作用載荷

水平作用載荷主要是自重載荷和移動載荷的質(zhì)量，在大車制動時(shí)產(chǎn)生的慣性力及風(fēng)

載荷引起的。它可分為均布力和集中力作用在結(jié)構(gòu)上。

3.2.1水平慣性力F

吟平

g

G——物體自重

g——重力加速度

a平——大車制動/啟動時(shí)產(chǎn)生的平均加速度

V

a￥=*/=0笈6%=0.083(配52)

t=8?10s,本題取8s

上端梁慣性水平力辱計(jì)，主梁慣性水平力F梁計(jì)和小車及載荷慣性水平力取車計(jì)算

耳黃計(jì)=G橫；Q平=C=0.00767x1()3(依)

4計(jì)=/x呢=5.37x^^=0.045x103(kg)

F小車=(°-%車;%機(jī)室)xa平=^5+20.74+3.5)*0083:01696xl03(kg)

3.2.2啟動或制動時(shí)貨物的擺動力T

八』二45x2xO.O83=o,3735(kg)

2g2x10

5

3.2.3.均布風(fēng)力

結(jié)構(gòu)件風(fēng)力也屬于均布力，通常多考慮沿大車軌道方向的風(fēng)力作用。若單位風(fēng)壓為

0.025t/m.m,箱型結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)C=L5,迎風(fēng)面積為時(shí)，

主梁所受風(fēng)力為：

梁=0.025義1.5*X]X(S+L]+L])

=0.025x1.5x1.66%(26+8+6.6)

=2.2076(t)=22.076(KN)

若主梁均布風(fēng)力集度為。。，貝U：

Qo=4梁/(S+4+右)=2.2076/(26+8+6.6)

=0.054(t/m)=0.544(KN/m)

小車的風(fēng)載荷計(jì)算

注：風(fēng)力、風(fēng)力集度及迎風(fēng)面積的含義在這里均為沿大車軌道方向

3.2.4小車集中慣性力

當(dāng)大車制動時(shí)，起重量及小車質(zhì)量產(chǎn)生集中慣性力，它通過車輪作用于二根主梁上,

若摩擦系數(shù)為0.14,大車驅(qū)動輪數(shù)n驅(qū)=2,全部車輪數(shù)n全=8,

其比值為0.3,則作用于一根主梁的集中慣性力打。為：

PH0=0.1x(4+&)/2=3.287(。=32.87(KN)

3.2.5.小車集中風(fēng)力

當(dāng)風(fēng)沿著門機(jī)軌道方向吹時(shí),工作狀態(tài)風(fēng)力為：

舄、車=0-025x1.5x(S車罩+S吊具+S電氣房+S司機(jī)室)

=0.025x1.5x(6.324+3.82+3+7)

=0.7554(t)=7.554KN

水平合力心為：

PH=尸加+「小車=11.504+7.554=19.058(KN)

3.2.6.偏斜側(cè)向力

就這種結(jié)構(gòu)而言，因側(cè)向力計(jì)算值不準(zhǔn)確，引起應(yīng)力不大，故本計(jì)算中忽略此因素

作用。

由于主梁和支承架均以載荷組合n作用時(shí)，受力嚴(yán)重，故以此工況校核強(qiáng)度和穩(wěn)定

性。組合n的工況為：大車運(yùn)行和滿載下降同時(shí)制動的工況，此時(shí)側(cè)向橫推力減弱了，

可忽略不計(jì)。

6

第四章金屬結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)

4.1主梁設(shè)計(jì)

4.1.1主梁基本尺寸設(shè)計(jì)

選用主梁為偏軌式箱型主梁；

主梁的合理高度一般取為:

h=xs

【1417

11、

X26000

[1417）

=1529.41?1857.14（即）

根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求和結(jié)構(gòu)要求，取0=1700加小箱型梁翼緣板的寬度（兩腹板凈

間距）按整體穩(wěn)定性和水平剛度要求確定，取為此人及計(jì)算得b>566.67mm

360

根據(jù)本起重機(jī)工作級別較高以及方便施焊等其他因素考慮，取b=944mm通常取腹板厚

8=612祖加，在這里取5=8祖小箱型梁翼緣板的總寬度為：5=b+2j+40=1000mm,

取為8=1000mm箱型梁受壓翼緣板的厚度按局部穩(wěn)定條件決定：

cr>=18.8mm,MX,<J=20mm

050V2350

4.1.2主梁截面形式

主梁截面形式如圖4-IT所示

圖4-1-1主梁截面形式

端梁基至尺寸設(shè)計(jì)：

取端梁高度h'=980mm

7

端梁寬度B'=800/7：zn

端梁上下翼緣板厚(Jo'=\0mm

腹板8'-6mm

主梁和端梁采用法蘭盤螺栓連接

端梁截面形式

端梁截面形式如圖4-1-2所示。

圖4-1-2端梁截面形式

4.1.3主梁內(nèi)力計(jì)算

1.主梁截面積S計(jì)算

8=0.95x0.02+0.89x0.02+1.45x(0.008+0.008)=0.06(/)

截面對中性軸x-x的慣性矩I,計(jì)算

111AA

Z=_xlx(0.02)3x2+—X0.008x(1.66)3x2+lx0.02x(--+0.01)2x2=0.03432m4

Y12122

截面對中性軸Y—Y的慣性矩I，計(jì)算

11o944

—x0.02xl3+—xl.66x(0.008)3x2+1.66x0.008x(--+0.004)2=0.006339m4

=12122

2.垂直載荷作用產(chǎn)生內(nèi)力

主梁在垂直載荷作用下，取計(jì)算簡圖為簡支剛架，作用有均布載荷及集中輪壓，主

梁的跨中截面1-1及主梁的懸臂根部2-2為危險(xiǎn)計(jì)算截面。

(1)小車位于跨中時(shí)，計(jì)算簡圖如圖4-1-3

8

p

qi

圖4-1-3計(jì)算簡圖

Lu=5(m)Lx=8(m)L22=4.25(m)L2=6.6(m)

S=26(m)Pi=37.11(t)qx=5.37(t/m)

支腿反力馬計(jì)算

_%x(s+L[+4)尸x(s+L]+4)PdjXL?

-----H-----------------------------1------------------------------------------

22ss

_37,115.37x(26+8+6.6)0.437x(26+8+6.6)0.437x6.6

222626

=128.393(t)

計(jì)算主梁跨中彎矩為：

MX1=-Pdjx?+L2)-qlx(L]+L2)+RA^

=-0.437x(8+6.6)-5.37x(8+6.6)+128.393xy

=344.0681//m

“中X344.0618

0中上?8516.38%；

%上0.0404

，0.03432C

x=—<…=0.0404/n3

h1.66+0.04

22

卬中X

一亡

2

計(jì)算主梁跨中剪力為:

9

QXI=此一G端-q梁計(jì)x(ZS2--)

OK

=128.393-1.846-0.537x(8+—)

2

=1.1527(W)

⑵小車作用在懸臂端極限位置時(shí)，計(jì)算簡圖如圖4-1-4

ql

圖4-1-4計(jì)算簡圖

計(jì)算主梁懸臂彎矩為

=xcx

"AX^"lsi+ZS2+PdjxZS2+P計(jì)

1,

=—X0.537X82+0.437X8+37.11X5.5

2

=224.785(t?m)

…滔=5563.985/

MAX224.785

下二=-35460.64/

玩70.006339

計(jì)算主梁懸臂剪力為

。、2=與+X4

=37.11+0.537x8=41.4064(f)=414.06(?V)

3.水平載荷作用產(chǎn)生內(nèi)力

主梁和上端梁組成水平框架，承受水平慣性力、風(fēng)力和小車及吊重引起的慣性力。

其中水平慣性力和風(fēng)力為均布作用載荷，小車及吊重引起的慣性力為移動的集中載荷作

用o

⑴水平框架超靜定內(nèi)力計(jì)算：

小車位于跨中或位于懸臂端時(shí)，計(jì)算簡圖如圖4-1-5,4-1-6所示

10

當(dāng)移動載荷位于跨中

主梁慣性力和主梁風(fēng)載荷之和計(jì)算

P。=展計(jì)+&梁

=0.045+2.276

=1.081(t)

主梁懸臂根部A點(diǎn)支反力R4y

r,一kJ梁計(jì)+P主梁上“小車+以車+T

RAY-，dj+---------------+----------------------

0,045+2.20760.1696+0.7554+0.375

=0.00767+------------------+-----------------------------

22

=1.782(t)

主梁跨度中間彎矩加式計(jì)算

M”=&x(L]+J)+R“xJ+歹梁計(jì)義[乙2+生梁義(4+J]X￡±A.

+/梁計(jì)義[x2+[]+生梁義[乙2+']XS；—

=0.00767x(8+13)+1.8512xl3+[0,045x(6.6+13)+2.2076x(8+13)]x^^

+[0.045x(6.6+13)+2.2076x(6.6+13)]x26^6-6

=1.54699(t*m)

移動載荷位于跨中，主梁跨中截面角點(diǎn)應(yīng)力b中y

上加中y

(7'中法二-r—

W上法

上_"中y154699

中怙一產(chǎn)----------=69.52

10.01366

11

*片=-k=-坦6紇69.53夕2)

Wv左0,02225\/mJ

zZE

下."中丫.

0L54699—h/21

中丫右W下丫右0,01667'\/m)

跨中截面翼緣角點(diǎn)最大彎曲正應(yīng)力為(計(jì)入約束扭轉(zhuǎn)8%)

32

b上中右=1.08x(o■上中+(T上中*)=1.08X(-75.06+69.53)=-5.9724xl0(Jlg/m)

3

b上中右=1.08x(b上中+o■上中丫右)=1.08x(-75.06-113.25)=-203.375xlO(kg/m)

32

cr下中左=1.08x(o■下中+cr下中丫左)=1.08x(88.61+69.53)=170.79x10(kg/m)

32

cr下中左=1.08x(b下中+b下中懷)=1.08x(88.61-92.8)=4.5252xlO(kg/m)

移動載荷處于有效懸臂處

=

AY5義(姓梁+五梁計(jì))*4?+(舄'車+/小車+7)*41+。*力2

=1x(2.2076+0.045)x82+(0.1696+0,7554+0.375)x5.5+0,00767x6.6

=79.28(t?m)

肛y79.28

b'y左==—3.563x106(依/刃2)

卬4左0.02225

一黑二就2.804x106

“下MAY

=7928=—3.563x106(依/m2)

"左"J左0.02225

7?28=4.756x106(奴//)

怙一卬下“右0.01667

由于偏軌箱形梁的約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力只占普通彎曲應(yīng)力的8%以下為簡化計(jì)算，應(yīng)將應(yīng)力

數(shù)值乘8%,其懸臂根部A點(diǎn)主梁截面翼緣板角點(diǎn)最大彎曲應(yīng)力為：

62

CT上4左=1.08X(O■上A+O■上”左)=1.08x(-5389.6+3563)=-1.937xl0(^/m)

。上4左=1.08x(cr上A+b上A?右)=1.08x(―5389.6—5804)=—12.089x106

62

。下達(dá)=1.08x(o■下4+o■下AY左)=1.08x(6362.6+3563)=10.72x10(kg/m)

62

b下A右=1.08x(o■下A+b下AY右)=1.08x(6362.6—4756)=1.735xlO(Zrg/m)

12

上述最大彎矩正應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，最大彎曲正應(yīng)力在小車位于有效懸臂處，懸臂根部

截面主腹板受壓翼緣板的左下角點(diǎn)其b上生=-12.089X106%2（壓應(yīng)力）。因此計(jì)算折

算應(yīng)力時(shí)，僅計(jì)算懸臂根部主腹板左下角點(diǎn)的切應(yīng)力和彎曲正應(yīng)力的組合。

4.2主梁應(yīng)力校核計(jì)算

危險(xiǎn)截面內(nèi)危險(xiǎn)應(yīng)力點(diǎn)為1、2、3、4、5點(diǎn)，如圖4-2所示，危險(xiǎn)端面內(nèi)3點(diǎn)承受

剪應(yīng)力最大，由于3點(diǎn)最大剪應(yīng)力與其許用剪應(yīng)力相比很小，可不進(jìn)行驗(yàn)算。5點(diǎn)為中

軌或半偏軌箱形梁上蓋板局部彎曲應(yīng)力驗(yàn)算點(diǎn)。

一般箱型梁上下蓋板厚度不等，造成截面的中性軸上移，1,4點(diǎn)應(yīng)力略大于2點(diǎn)應(yīng)力；

1點(diǎn)應(yīng)力略小于4點(diǎn)，由于1點(diǎn)2點(diǎn)亦為疲勞強(qiáng)度、板穩(wěn)定的驗(yàn)算點(diǎn)，當(dāng)1點(diǎn)滿足要求

而有余量時(shí)，4點(diǎn)也應(yīng)該滿足，因此，靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)只驗(yàn)算1點(diǎn)2點(diǎn)強(qiáng)度足以滿足設(shè)計(jì)要

求。

1.跨中截面1點(diǎn)應(yīng)力為：

垂直正應(yīng)力：

=—X1.15

%

^^xl.15

0.0404

=97.938("尸a)

垂直剪應(yīng)力：

q=QXi/(X,X(X12+

=1.1527/(1.66x(0.008+0.008))x1.1

=47.74(MPa)

扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：

r2=MZi/(x2-0.06+(xn+x13)/2.0)/(xx+x7/2+x8/2)/2/(x12+x13)/2.0

13

=0.091/(1-0.06+(0.008+0.008)/2.0)/(1.66+0.014/2+0.010/2)/2/(0.008+0.008)/2

=2.05(MPa)

剪應(yīng)力和：

%=4+J=47.74+2.05=49.79(MPa)

水平正應(yīng)力:

"中y154699

xl.15=xl.15=1.32(MPa)

CT川一%0.0135')

合應(yīng)力為:

%丫+3X7：

J(97.94+1.32『+3x49.792

131.49(MPa)

同理跨中截面2點(diǎn)應(yīng)力為：

垂直正應(yīng)力：

412=Qxix(//2.0-1y)/(■/2.0+1y)

=1.1527x(1.66/2-0.006339)/(1.662/2+0.006339)

=1.135(MPa)

水平正應(yīng)力：

X

cryl2=ZYn((x2-0.06)/2.0-1、)/((x2-0.06)/2.0+［、)

=1.32x((1-0.06)/2-0.03432)/((1.-0.06)/2+0.03432)

=1.14(MPa)

合應(yīng)力為：

^12=7(<7X12+Cri2)2+3X7O

=J(1.135+1.14y+3x49.792

=36.27(MPa)

跨中截面1點(diǎn)、2點(diǎn)計(jì)算應(yīng)力61、小于許用值160.000,滿足要求。

2.懸臂根部截面1點(diǎn)應(yīng)力為：

垂直正應(yīng)力：

bN2=QxiXa/2.0-Iy）/（七/2.0+§）

=1.1527x(詈-0.00639)/(1+0.00639)

=1.135(MPa)

水平正應(yīng)力:

14

ayl2=ZYnx((x2-0.06)/2.0-Jx)/((x2-0.06)/2.0+ix)

=1.32x((l-0.06)/2-0.03432)/((I-0.06)/2+0.03432)

=1.14(”Pa)

合應(yīng)力為：

bg-+3xJX]

=7(1.135+1.14)2+3X4.9792

=862rl(MPa)

跨中截面1點(diǎn)、2點(diǎn)計(jì)算應(yīng)力ZZ”、ZZ12小于許用值160.000,滿足要求。

2.懸臂根部截面1點(diǎn)應(yīng)力為：

垂直正應(yīng)力：

421="城/人干115

=224.785/0.03432x0.83x1.15

=62.5(MPa)

垂直剪應(yīng)力：

q=0x2/(石*(占2+丁3))X1」

=414.06/(1,66x(0.008+0.008))x1.1

=17,15(MPa)

扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：

-0.06+(X]2+%3)/2.0)/(7/2.0+%8/2)/2.0/((%123)/2-0)

T4—MX2/(X2玉+彳+占

=0.224785/(0.950-0.06+(0.008+0.008)/2.0)/(1.66+0.014/2.0+0.010/2.0)/2.0/((0.008+0.008)

/2.0)

=8.8634(MPa)

合剪應(yīng)力為：

=

r5=r3+r417.15+8.8634=26.013(MPa)

水平正應(yīng)力為:

MK

L

crv21=----xxxl.l5

79.28

x0.445xl.15

0.006339

=64("Pa)

合應(yīng)力為：

15

=J(63.51+64y+3x26.0132

=134.29(MPa)

同理懸臂根部截面2點(diǎn)應(yīng)力為:

=^(97.451+4.31)2+3X2,052

=101.8(MPa)

懸臂根部截面截面1點(diǎn)、2點(diǎn)計(jì)算應(yīng)力,1、/2小于許用值160.000,滿足要求。

4.3疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算

結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度取決于其工作級別、結(jié)構(gòu)件材料種類、接頭連接型式、結(jié)構(gòu)件的最

大應(yīng)力以及應(yīng)力循環(huán)特性等。對工作級別是A6、A6級的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度。

驗(yàn)算的截面為跨中和懸臂的根部，驗(yàn)算的點(diǎn)如圖4-3所示：

對于使用較繁重的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算其疲勞強(qiáng)度應(yīng)滿足

amax<b']。等效=9等效XQ

o—計(jì)及實(shí)際起重量變動影響的等效靜載荷系數(shù)。對重級工作類型的起重機(jī)，在

焊接的板結(jié)構(gòu)金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，取值。等效=0.85

。等效=。等效x。=45x0.85=38.25/

上面門架內(nèi)應(yīng)力計(jì)算中，最大應(yīng)力再懸臂根部截面主腹板翼緣板下角點(diǎn)，為此用。等效

代替Q,即為在等效載荷作用下產(chǎn)生的最高應(yīng)力。

16

4.3.1懸臂根部主腹板下角點(diǎn)疲勞計(jì)算

12

xx

"AX等效=]QiZ$2+%計(jì)xZS2+P券鼓

1.2x45x0.85+1.1x20.74

式中心效==34.357（t）

2

"AX等效=gx5.37x82+1.846x8+34.357x4=324.036（t?m）

下M224.785/\/r-p>\

0=—A—X=------------=-35.5（MPa）（壓應(yīng)力）

x左%下0.006339I八）

"AN等效=/x（6+F梁計(jì)）xZS2+（舄、車+以車等效+7）xZS、+瑪曲計(jì)xZS2

0.85x45+20.74+0.37350.083

式中K、車等效----------------------------------------------X-----------=0.246（t）

210

〃”等效=；x（37.11+0.045）x82+（0.246+0.7554+0.3735）x4+0.00767x8=1194.5（t?m）

-T_"AY等效1194.5=—5.3685x1（）5（K