单梁箱形桥式起重机主梁设计文档格式.docx

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室温

材料

载荷类型

额定载荷

估计重量

起升高度

小车运行速度

Q235或16Mn

Ⅱ类

10t

小车不大于4t

12m

40m/min

工作类型

跨距

桥架主梁形式

大车不大于21.8t

起升速度

大车运行速度

（中级）

22.5m

箱形梁

8m/min

90m/min

表1-1箱形梁设计给定条件

1.2箱形梁的构造和主要尺寸的确定

图1-1箱形主梁的构造简图

1.2.1箱形梁的构造

箱形梁的结构尺寸示意图如图1-1所示。

1.2.2箱形梁的主要尺寸确定

1、筋板及腹板的相关设计

（1）主梁端部长度C的确定

（2）主梁盖板厚度与腹板厚度的确定（给出推荐值如表1-2）

起重量Q（tf）

5，8

10（12.5）

15（16）

20

30（32）

50

腹板厚

6

6，8

盖板厚

8，10

10，12

12，14

1622

表1-2箱形主梁腹板和盖板厚度的推荐值（mm）

注：

表中所列板厚较大者用于跨度较大者

据表1-2选出跨度为22.5m的盖板厚，腹板厚。

（3）主梁中部高度H和盖板间距h的确定

当17<

L<

23时

（4）主梁端部高度的确定

起升重量为10t，属于起升重量较重，

（5）腹板间距b的确定

根据起重机设计原则，b应该选择较小值，即。

（6）上下盖板的宽度B的确定

本次设计采用的是手工MAG焊,

2、主梁筋板的设置

（1）横向大筋板间距a的设置

当时，横向筋板之间的距离不应大于2h或3m

跨中处的

主梁端头处的

（2）横向小筋板高度及间距的设置

1）横向小筋板高度的设置

2）横向小筋板间距的设置

（3）纵向筋条设置

当时，需要设置纵向筋条。

当横向小筋板与纵向筋条都存在时，可适当减小筋板高度，

则

所以为了安全，选择整数。

（4）筋板间距的设置

根据以上C，主梁处的a、，端梁处的a、以及考虑到筋板在主梁及主梁端部的均布情况综合得出：

，

主梁、

主梁端部、

（5）横向筋板厚度的确定（据非标准机械设计手册[2]中式5-44和5-45得如下公式）

据起重机计设计手册[3]中表1-8-34选取。

（6）纵向角钢的确定（据非标准机械设计手册[2]中式5-42的如下公式）

据起重机计设计手册[3]中表1-8-41选取

同时据厚度可以选出相应的6号等边角钢，其标准为

1.3主梁预制上拱度计算

规定梁跨度中央的最大上拱度。

第2章梁的校核

2.1梁的静载强度校核

2.1.1许用应力

材料的许用应力是材料的极限应力除以安全系数n，即

对于Ⅱ类载荷情况下的强度计算安全系数见表2-1。

Q235和16Mn的机械性能分别见表2-2和表2-3。

Ⅱ类载荷组合情况时钢材的许用应力见表2-4。

（运送一般货物/运送液态金属）

（括号内为大高度起重机）

Q235

16Mn

1.5/1.7

1.55/1.75

1.2（1.3）

1.25（1.35）

表2-1金属结构构件材料的安全系数n

表2-2Q235的机械性能

材料名称

组别

棒钢直径或厚度

型钢和异型钢厚度

钢板厚度

1组

2组

3组

≤40mm

41~100mm

101~250mm

≤15mm

16~20mm

>

20mm

4~20mm

21~40mm

41~60mm

240

230

220

380~400

410~430

440~470

表2-316Mn的机械性能

钢号

钢材厚度或直径（mm）

抗拉强度（≥MPa）

延伸率（≥%）

<

16（1组）

17~25（2组）

26~36（3组）

37~50

55~100的方圆钢

520

500

480

350

330

310

290

280

210

190

表2-4Ⅱ类载荷组合情况时钢材的许用应力

应力种类

符号

许用应力（MPa）

第1组

第2,3组

第2组

第3组

拉，压，弯

剪切

160

95

140

85

130

205

120

本次设计的是Ⅱ类载荷组合的设计，所以可以根据表2-1选出Q235的，16Mn的。

根据表2-2和表2-3选出Q235的，。

16Mn的，。

所以，Q235和16Mn的许用应力可以从表2-4中选用，即

2.1.2强度校核

图2-1箱形梁式桥架结构的重量曲线

主梁自重的确定给定如图2-1的曲线图。

据图2-1可知，起重量为10t，跨距为22.5米的梁的重量，小车重量。

1、主梁自重引起的均布载荷q

2、梁的自重在处引起的最大弯矩为：

3、额定载荷P在处引起的最大弯矩为：

4、危险截面最大弯矩为：

5、主梁跨中截面对水平重心轴x-x的抗弯截面模量（）

主梁跨中截面对水平重心轴x-x的惯性矩（）

主梁跨中截面的一半

6、危险截面处的最大正应力σ的计算：

所以Q235和16Mn钢都可以用来制造箱形梁。

2.2主梁跨端截面的最大剪切应力的计算

1、各参数及其含义

梁自重引起的剪力（N），最大载荷移至跨端时引起的剪（N），主梁跨端最大剪力（N），主梁端部支承截面对水平重心轴x-x的惯性矩（），S主梁端部支承截面半面积对水平重心轴x-x的静矩（）。

2、各参数的计算

所以应该选择16Mn钢进行箱形梁的制造。

2.3主梁的静刚度计算

1、挠度许用值的确定

选取严格的挠度许用值。

2、挠度计算

主梁中部截面对水平重心轴x-x的惯性矩（）

E为弹性模量，对于钢可取

自重引起的最大挠度

额定载荷引起的最大挠度

第3章焊脚尺寸的设计及校核

3.1主梁的角焊缝

据焊接工艺简明手册[4]表7-6知，当7mm<

δ=10mm<

18mm时，焊脚尺寸选K=4mm。

据焊接结构学[5]中表4-12和表4-13知，16Mn钢的焊缝剪切应力许用值。

所以，即选用4mm焊脚高度合适。

据起重机计设计手册[3]表2-2-2选出筋板的焊脚尺寸。

3.2主梁与端梁的角焊缝

据起重机计设计手册[3]，主梁与端梁以角焊缝焊接，有公式。

式中为角焊缝切应力、为主梁最大支反力、为焊缝长度之和、为焊缝剪切强度许用应力。

据起重机计设计手册[3]中表2-2-2选，据表2-2-3可以得出

所以所选焊缝形式及焊脚尺寸强度校核合格。

第4章装焊工艺

4.1基本要求

4.1.1对焊工的要求

受力构件应由持证焊工施焊。

从事制造、安装、修理起重机的受力构件的焊工必须进行考试，对考试合格者发给焊工合格证（已取得锅炉、压力容器焊工合格证的可不再另行考试），凡考试不合格者不得从事起重机受力构件的焊接（起重机的主要受力构件指：

主梁、端梁、支腿、塔架、臂架等）。

4.1.2对设备的要求

要根据焊接方法正确选择焊接设备。

据MAG焊选择NBC-630（直流）型焊机。

4.1.3对材料的要求

1、根据使用条件确定母材种类、厚度。

根据市售钢板尺寸确定拼板时共有多少条拼接焊缝。

2、确定焊接材料的种类和规格

焊接材料应选用性能高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求。

还保证力学性能，且需控制抗拉强度上限。

选用熔化极气保护焊，则应确定保护气体种类和气体流量，焊丝牌号和直径。

4.1.4坡口和焊缝形式的选择

拼板采用对接焊缝，根据板厚、焊接方法和加工能力，坡口形式选择I型坡口。

箱形梁的角接头通常采用角焊缝。

根据焊缝的受力情况、部位、焊接方法及装焊顺序，角焊缝选择单面连续角焊缝以及双面连续角焊缝。

4.1.5对环境的要求

桥式箱形梁一般制造时都在室内，所以对环境要求较小。

只有湿度和温度要求。

一般要求湿度小于90%，温度大于-10。

4.2焊前准备

4.2.1焊接方法

主梁的上下盖板及腹板的对接采用MAG焊，腹板的下料采用微机控制，筋板用剪板机进行下料。

为了保证主梁的几何尺寸，在盖板、筋板、腹板定位焊完成后，按照工艺确定的电流、电压、焊接顺序、焊接方向、焊缝的分布进行二人、四人对称焊接，确保结构受热均匀，变形在控制范围内，然后在平台上进行桥架起吊翻转焊接。

在结构件的生产过程中，根据生产过程的检测结果，采取变换支撑点，变换焊接顺序，采用定位工装，配合火焰矫正等方法来控制和修复结构的变形，保证起重机的上拱度，同一截面高低差，垂直度等几何参数达到国家标准要求。

1、主梁下料采用自动火焰切割方法。

a、盖板下料将上、下盖板校正后在对接长度方向上放400mm的工艺余量。

b、腹板下料腹板矫平后首先在长度方向上拼接，然后左右两侧腹板对称气割，以防主梁两侧腹板尺寸不同，引起主梁的扭曲变形。

为使主梁有规定的上拱度，腹板下料时，需放22.5mm的拱度，并且在离中心处不得有接头，为避免焊缝集中，上下盖板与腹板的接头应错开，距离不小于200mm，腹板下料后长度误差为10mm。

2、坡口制备所有对接焊缝均采用Ⅰ坡口，间隙为2mm。

角焊缝也不开破口