桥式起重机金属结构设计.doc
《桥式起重机金属结构设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥式起重机金属结构设计.doc（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第一章桥式起重机金属结构设计参数
起重量Q：
8t
跨度S：
16.5m
工作级别：
A5
起升高度：
10m
起升速度：
8m/min
小车运行速度：
40m/min
大车运行速度：
90m/min
第二章总体设计
1.桥架尺寸的确定
B=（）S=（）16.5=4.13~2.75m取B0=3m
根据小车轨距和中轨箱型梁宽度以及大车运行机构的设置，取B=4m
2.主梁尺寸
主梁高度H1=（）S=1179~971mm取H1=1000mm
取腹板高度h=H1-2=800mm
腹板厚度=6mm
翼缘板厚度=10mm
主梁B1≥（1/50~1/60）S=0.33~0.275m且H1/B1≤3取B1=400mm
翼缘板宽度B2=B1+2+40=452mm
上下翼缘板相同，为10mm452mm
3.端梁尺寸
高度1/2=500mm
腹板高度h2=480mm
总宽=260mm，各板厚==8mm,b==260mm
端梁长度S2取4000mm.
主、端梁采用焊接连接，端梁为拼接式.
2.2其他设计
2.21大车运行机构的设计
由于本起重机跨度为16.5m，在起重机的常用跨度（10.5-32m）,大车运行机构的传动方案采用分别驱动。
其大车运行机构的布置方式如图2-2所示
图2-2分别传动的大车运行机构布置方式
1-电动机；2-制动器；3-带制动轮的半齿轮联轴器；4-浮动轴；
5半齿轮联轴器；6-减速器；7-全齿轮联轴器；8-车轮
第三章主、端梁截面几何性质
a）主梁A=（45210+8006）2=18640mm2
惯性矩
Ix=mm4=7.26×mm4
=mm4=5.67×108mm4
b）端梁A2=（500×8+260×8）×2mm2
=12160mm2
惯性矩
Ix2==3.43×108mm4
Iy2==1.47×108mm4
第四章载荷计算
4.1固定载荷
（1）梁自重：
由“机械装备金属结构设计”（记为“书一”，在本说明书中适用）中公式7-26
（4-1）
式中h---梁的高度，单位mm
δ---箱形梁的两块腹板厚度，单位mm
ρ---钢材密度，取为Q235钢，密度为7.85×10-3g/mm3
S---梁的跨度,单位mm
β---构造系数。
没有加劲肋时，β=1.0。
有横向加劲肋时，β=1.2。
所以单根主梁的质量为
=2×1000×12×7.85×10-3×16500×（1.0-）
=2075kg
重量=g=2075×9.8N=20335N
单根端梁的质量为
=2×500×16×7.85×10-3×4000×（1.0-）
=335kg
重量=g=335×9.8N=3283N；
端梁均布载荷F均=3283/4=820.75N/m
（2）小车轨道质量查起重机课程设计（记为“书二”）中
附表22轨道选用轻轨15（线密度q=15kg/m）。
=Sq=1516.5=247.5kg
重量=g=247.5×9.8=2425.5N
（3）走台、栏杆等质量=355kg
重量=g=355×9.8N=3479N
（4）半桥架总重量PBQ=PG1+PGg+PG=26239.5N
（5）半桥架总质量mBG=mG1+m1+m2=2677.5kg
（6）主梁的均布载荷
===1590.3N/m
（5）一组大车运行机构的重量：
查书二中表7-3得
=4500N重心作用位置=1.5m。
（6）司机室重量：
PGS=10000N，重心作用位置=2.8m。
4.2小车轮压
起升载荷为=g=78400N
小车质量m=4000kg小车自重=39200N
小车轮压：
查书二表7-4得小车轮压为
空载轮压P=PGX/4=9800N
4.3动力效应系数
起升冲击系数
起升动载系数
式中=1.10；=0.34；起升速度等于8m/min；
所以=1.10+0.34×=1.573
运行冲击系数
式中=90m/min=1.5m/s；大车运行速度；H=1mm，轨道接头处两轨面高度差；
所以=1.1+0.0581.5=1.187
4.4惯性载荷
大小车都是4个车轮，其中主动轮占一半，按车轮打滑条件确定大小车运行的惯性力
（1）一根主梁上的小车惯性力：
考虑起升动载系数，则小车轮压为
；
；
单根主梁上受到的总轮压=114829N
（2）大车运行起制动惯性力（一根主梁上）
小车质量和总起升质量产生的水平惯性力
式中---动力效应载荷系数，查书一表3-4取为1.5；
m=12000kg；
---大车起制动平均加速度，为0.32m/s2
；
由半桥架质量引起的水平惯性力
主梁跨端设备惯性力影响力小，忽略。
（3）小车起制动产生的水平惯性力
式中---小车起制动时平均加速度，为0.25/s2
所以
4.5偏斜运行侧向力
4.5.1满载小车在主梁跨中央
左侧端梁总静轮压按图4-1计算
图4-1、端梁总轮压计算
=
=（78400+39200）+26239.5+10000（1-）+4500+4000
=93539.5N
由==4.1查得=0.11；
侧向力==93539.50.11=5145N
为水平侧向系数
4.5.2满载小车在主梁左端极限位置
左侧端梁总静轮压为（应稍大于小车轴距，取为1.5m）
=
=（78400+39200）（1-）+26239.5+10000（1-）+4500+4000
=142280N
侧向力==71140N
4.6扭转载荷
由于水平、垂直载荷对主梁截面的偏心作用，因而产生扭转载荷（如图4-2）。
（e=0.56m，=（500+91）mm=591mm=0.591m）
走台、栏杆的总重力及梁端机电设备重力引起的外扭矩：
m
水平惯性力引起移动集中外扭矩：
图4-2、主梁载荷偏心作用
主梁受到的总扭矩为
第五章主梁计算
5.1内力
5.1.1垂直载荷
计算大车传动侧的主梁。
在固定载荷与移动载荷作用下，主梁按简支梁计算，如图所示5-1
图5-1、主梁计算模型
主梁距左支座x处由固定载荷引起的弯矩为：
由移动载荷小车轮压的计算值和引起的支反力为：
有移动载荷引起x截面的弯矩为：
由移动载荷和固定载荷共同引起距左支座距离x处截面的弯矩为（5-1）
将公式（5-1）对x求一次导数并使之为0，即
可得
将所得x值代入公式（5-1）后，求的主梁的最大弯矩为：
=1091135Nm
即=1091135Nm
当小车一个车轮轮压作用在左支座处时，主梁跨端截面上有最大剪力，最大剪力为：
=97837.N
满载小车在跨中时，跨中下翼缘板下侧的剪切力为：
=21301N
5.1.2水平载荷
5.1.3
作用在主梁跨中的最大水平弯矩为：
式中----大车起制动时的平均加速度，为0.32；
g----重力加速度，为9.8；
----主梁在垂直载荷作用下的最大弯矩，但不计算冲击系数和动力系数；由下式计算得：
=1084739N
因此可得主梁最大水平弯矩为：
=
1）水平惯性载荷：
在水平载荷及作用下，桥架按刚架计算。
K=4b=K=2a=（B-K）=1
水平刚架计算模型示表图5-2
图5-2、水平刚架计算模型
①小车在跨中。
刚架的计算系数为
=1+=1.168
跨中水平弯矩
==142813
②小车在跨端。
跨端水平剪切力为：
=4285.5N
2）偏斜侧向力。
在偏斜侧向力作用下，桥架也按水平刚架分析（如图5-3）
图5-3、侧向力作用下刚架的分析
a=1m；b=2m；
这时，计算系数为
=1.503
①小车在跨端。
侧向力为
==8803.4N
超前力为
==1853.3N
端梁中点的轴力为
==926.7N
端梁中点的水平剪切力为
=（）=8803.4（-）=2937.4N
主梁跨端的水平弯矩为
=a+b=8803.41+2937.42=14678N.m
主梁跨端的水平剪切力为
=-==926.7N
主梁跨端总的水平剪切力为
==5212N
小车在跨端时，主梁跨中水平弯矩与惯性载荷的水平弯矩组合值较小，不需计算。
5.2强度
需要计算主梁跨中截面危险点1、2、3、4的强度
1）主腹板上边缘1的应力
==
＜
式中n=1.34，为安全系数，从书一表4-11查取；
2）主腹板上边缘点2的应力：
主腹板边至轨顶距离为
=313mm
主腹板边的局部压应力为
=
=7.1MPa
垂直弯矩产生的应力为
==
=72.9MPa
水平弯矩产生的应力为
===22.5MPa
惯性载荷与侧应力对主梁产生的轴向力较小且作用方向相反，应力很小，故不计算
主梁上翼缘板的静矩为
=/2
=10×652×（900-10）/2=0.011m3
主腹板上边的切应力为
==Pa=2.28MPa
A0-----------主梁跨端封闭截面面积
点2的折算应力为=+=95.4MPa
===95.4MPa＜=175MPa
3）点3的应力为＜=175MPa
腹板对y轴的静距为：
4）点4处的局部弯曲应力：
翼缘板的实际载荷如图（5-4）所示：
根据轨道与翼缘板在力作用点处位移相等的变形协调条件，得接触支撑力：
式中a=700mm，为主梁小隔板间距；
b=600mm，为主梁腹板间距；
=10mm。
为主梁翼缘板厚度。
=0.1392，为计算系数，从书一中表7-5查取。
=2.24×
升级会员 