扁担梁设计无偏心Word格式文档下载.docx
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式中D-钢管外经，d－钢管径
（4）、惯性半径：
i=（Iy/A）1/2=9.9cm
1.6、相关钢材的参数
A3：
σs=240MPa=2449Kg/cm2[σ]=[σ]p=1400Kg/cm2
[τ]=950Kg/cm2
16Mn:
σs=295MPa=3010Kg/cm2
[σ]=[σ]p=σs/1.7=1770Kg/cm2
[τ]=σs/nt=σs/2.5=1200Kg/cm2
45：
σs=360MPa
2、Ф299无缝钢管应力验算：
以下计算全部按1.2的动载系数考虑
2.1、根据扁担受力图1校核应力：
（1）轴向压力P=P1=57.8t
Ф299管轴向压应力：
σP=1.2*57.8吨/A=395.9Kg/cm2
符合要求
（2）、Ф299管子的剪力Ft为：
Ft=F1-F2=0
2.2、根据扁担受力图2校核应力和计算挠度：
（1）、轴向压力=P1-P2=57.8-14.1t=43.7t；
Ф299管子轴向压应力：
σP=1.2*43.7吨/A=300Kg/cm2
（2）、弯矩（倾翻力矩）：
M=1.2*P2*32=541440Kg.cm
倾翻力矩使管子上方受压，下方受拉。
（3）、Ф299管子弯曲应力：
σ1=M/W=472.3Kg/cm2
（4）、Ф299管子偏心轴向压应力：
在管子上方：
σP'
=轴向压应力+弯曲应力
=σP+σ1=300Kg/cm2+472.3Kg/cm2
=772.3Kg/cm2〈[σ]=σs/N=1400Kg/cm2，符合要求
（5）、Ф299管弯曲变形最大挠度：
fmax=ML2/（9EI*31/2）=3mm〈L/1000=6,符合要求
式中E=210GN/M2
（6）、Ф299管子的剪力Ft为：
2.3、根据扁担受力图3校核应力和计算挠度
（1）轴向压力=P1+P2=57.8t+14.1t=71.9t；
σP=1.2*71.9吨/A=492.4Kg/cm2
（2）、弯矩：
弯矩M方向与1.5.2的相反，倾翻力矩使管子下方受压，上方受拉。
（4）、Ф299管子偏心轴向最大压应力：
在管子下方：
=轴向压应力+弯曲应力=σP+σ1
=492.4Kg/cm2+472.3Kg/cm2=964.7Kg/cm2〈[σ]=σs/N=1400Kg/cm2，符合要求
fmax=ML2/（9EI*1.73205）=3.mm〈L/1000=6,符合要求
（6）、Ф299管子的垂直方向剪力Ft为：
2.4压杆稳定性验算
管子尺寸：
Ф299，厚20，长L=6000
（1）.长细比λ=μ*L/=1*600/9.9=60.6
式中：
λ:
长细比
μ:
长度系数，查得μ=1
（2）、用欧拉公式验算压杆稳定性：
λ1=（π2E/σp）1/2≈100
E:
弹性模量
因
（1）中λ=60.6〈λ1=100，不适应欧拉公式计算。
（3）、用直线法验算压杆稳定性：
σ1j=a-bλ
σ1j为临界压应力，
查的A3钢：
a=304MN/M2，B=1.12MN/M2，σs=235MN/M2
λ2=（a-σs）/b=（304-235）/1.12=61.6
因
（1）中λ=60.6〈λ2=61.6，故该压杆属小柔度压杆，可不专门验算压杆稳定性，按轴向压缩强度问题计算及可。
（4）、按折减系数法验算压杆稳定性；
因λ=60.6〈λ2=61.6，按一般轴向压缩强度问题计算（以就是上面2.1-2.3的计算）及可，从保守出法仍按折减系数法进行进一步压杆稳定性验算。
折减系数法：
σ＝P/ψA〈[σ]
该扁担还受弯曲应力，梁稳定性验算为：
σ＝M/W+P/ψA<
【σ】
M——弯矩Kg*cmW——抗弯断面系数cm3
P——杆所承受的正压力Kg
ψ——稳定系数A——截面积cm2
根λ=60.6据查的稳定系数ψ=0.842
扁担受力图1的工况：
σ＝P/ψA=395.9Kg/cm2÷
0.842
=470.2Kg/cm2<
【σ】=1400Kg/cm2符合要求
扁担受力图2的工况：
σ＝M/W+P/ψA
=300Kg/cm2+472.3Kg/cm2÷
0.842=860.9Kg/cm2<
扁担受力图3的工况：
=492.4Kg/cm2+472.3Kg/cm÷
0.842=1053Kg/cm2<
3、吊耳验算
吊耳钢材：
16Mn
3.1吊耳处的剪应力验算：
（1）、扁担梁图1-1断面
τ1-1=1.2*F1/[（28-9.5）*12+（36-28）*8]
1.6*100*1000/286=419Kg/cm2〈[τ]=1200Kg/cm2，符合要求
（2）扁担梁图3-3断面:
τ3-3=1.2*F1/[（28-9.5）*12/2+2*8]
=944.8Kg/cm2〈[τ]=1200Kg/cm2，符合要求
3.2、吊耳中部的拉应力验算：
因吊耳板最小厚度为80mm,断面80mm厚处的吊板的拉应力最大，即校核扁担梁图2-2断面的拉应力（危险截面拉应力）:
σL=1.2*Q1/36*8=482Kg/cm2<
[σ]=1770Kg/cm2符合要求
3.3吊耳孔的最大挤压应力：
σP=1.2*Q/d*δ=1.2*115.5t/9.5*12
=1216Kg/cm2<
[σ]p=1770Kg/cm2符合要求
式中，d－孔径，δ-孔的长度
4、根据以上计算，200吨级，长6.4米（孔的中心距离），吊200吨级的扁担梁能够满足要求。
其他比6.4米短的200吨级扁担梁，因受力情况比6.4米扁担梁好，就不再重复计算
5、扁担梁使用要求：
该扁担梁上部钢丝绳的夹角按600，扁担梁下部钢丝绳与垂直线的夹角按80验算的。
（1）、使用时扁担梁上部钢丝绳的夹角不大于600，，扁担梁下部钢丝绳与垂直线的夹角不大于50，
（2）、扁担梁的长短，可更换中间管子（附：
扁担梁管组合图）。
扁担梁孔的中心距离最长6400，最短2400；
总长度最长6740,最短2720。
6、卸扣选用：
6.1卸扣的基本尺寸
型号
Art.NO
额定载荷
t
Wmm
Dmm
dmm
emm
Smm
Lmm
自重
kg
s-bx120
120
133
95
92
203
372
447
118.1
s-bx150
150
140
108
104
229
368
160.6
t-bx110
110
127
85
79
165
330
400
74.8
t-140
133.5
203
371.5
450
123.6
6.2卸扣的选用
（1）、在扁担梁允许工作条件下：
Q2=100吨/cos8°
=101吨，因t-bx110无货，下方卸扣选用s-bx120型120吨卸扣，数量2只.
（2）扁担梁上方：
扁担梁上部钢丝绳的夹角不大于600，卸扣的拉力为100吨/cos30°
=115.4吨，扁担梁上方卸扣选用120吨2只，型号S-BX120
7、扁担梁上联接法兰和连接螺栓的验算：
联接法兰钢材：
16Mn；
连接螺栓钢材：
优质碳素钢（45）
法兰上均部8只Ф24，8.8级螺栓
7.1、连接螺栓拉应力分析：
（1）、扁担受力图1工况：
因扁担梁轴向只受轴向压力P1，偏心力产生的弯矩，在P1作用下扁担梁上下方只有压应力，故法兰连接螺栓连接螺栓不受预紧力以外的拉力，法兰接合面以不会出现间隙。
（2）、扁担受力图2工况：
扁担在压力P（P=P1-P2=43.7吨）的作用下，扁担梁上、下方都受压应力σP，在偏心力P2产生的弯矩M（倾翻力矩）作用下，Ф299管子和法兰上方受压，下方受拉.
法兰触面上方：
在压力P作用的压应力σP和弯矩M（倾翻力矩）作用下的挤压应力σ=M/W法兰，在法兰上方方向相同，故上方法兰连接螺栓不受预紧力以外的拉力。
法兰接触面下方：
因压力P作用下对法兰接触面产生的压应力σP与弯矩M（倾翻力矩）作用下产生拉应力σ=M/W法兰的方向相反，抵销了法兰连接螺栓的拉应力，法兰连接螺栓实际受的拉应力较小或无.（略）
（3）、扁担受力图3工况：
扁担在压力P（P=P1+P2=71.9吨）的作用下，扁担梁上、下方都受压应力σP，在偏心力P2产生的弯矩（倾翻力矩）M=541440Kg.cm作用下，Ф299管子和法兰下方受压，上方受拉.
法兰接触面下方：
法兰接触面上方：
压力P（P=P1+P2=71.9吨）的作用下：
均布压应力σP=P/A法兰=1.2*71900Kg/729.44cm2=118.2Kg/cm2
倾翻力矩M=541440Kg.cm作用下最大应力：
σmax=M/W法兰=104.6Kg/cm2
因：
σP=118.2Kg/cm2>
σmax=M/W法兰=104.6Kg/cm2
故法兰连接螺栓连接螺栓不受预紧力以外的拉力，法兰接合面以不会出现间隙。
7.2、连接螺栓拉应力验算：
从安全和保守从发，在不考虑压力P作用下，对减少法兰连接螺栓受力的有利因素，只考虑纯倾翻力矩M=541440Kg.cm对连接螺栓的影响。
单只螺栓受的最大拉力为：
Fmax=M*Lmax/∑Li2=541440*17.5/（8*17.52）=3867.4Kg
查的45：
σs=360MPa，N=3，
连接螺栓许用拉应力[σ]=σs/N=120MPa=1176Kg/cm2
连接螺栓拉应力：
σ=Fmax/（πD2/4）=855Kg/cm2<
[σ]=120MPa=1176Kg/cm2
符合要求
7.3、连接螺栓剪应力验算：
因：
F1-F2=0，故法兰垂直方向只受到管子的重力和磨擦力，挤压产生的磨擦力对防止法兰接触面滑动和减少连接螺栓剪应力有利，在这里不考虑有利因素，连接螺栓剪应力效核为：
每节管子的重量取为1000Kg，
τ=1000/16*3.14*（2.4/2）2=14Kg/cm2<
[τ]=360MPa/4=882Kg/cm2,符合要求
7.4、联接法兰的挤压应力：
因联接法兰的截面面积和抗弯截面惯性模量都比Ф299管子大，故不再重复计算法兰的挤压应力。
联接法兰的挤压应力符合要求。
8.焊缝：
焊缝采用角缝和对接焊缝等，焊缝高度和坡口形式按“火力发电厂焊接技术规程（DL/T869-2004）”，部分焊缝焊接前需先按规定打坡口。
.
.8.1焊缝验算：
钢板1与钢板2连接的角焊逢验算：
τ=（1.2Q/δ1）*δ/（0.7*L*δ）=375.2Kg/cm2〈[τ]=1400Kg/cm2符合要求
式中：
L---弧长（焊缝长度），L=280*3.14=879mm
Q---扁担上方钢丝绳的拉力115.5吨
δ---钢板1的厚度20mm
δ1--整块耳板的厚度δ1=120mm
7.2其他焊缝计算相同（略）
9.计算依据：
1.材料力学
2、起重机设计手册
3、火力发电厂焊接技术规程DL/T869-2004
4、钢结构设计规（文化音像出版室）
5、机械零件（高等教育出版室）
6、巨力集团卸扣规格
10、扁担使用的注意事项：
由于扁担上的卸扣的横向面与容器吊环平行，故扁担单边钢丝绳使用2倍率且很短时时，钢丝绳可能会交叉。
解决办法：
1、扁担单边钢丝绳使用2倍率时钢丝绳不能过于太短
2.中间可再接一卸扣，如吊装参考图，
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