桁架门机钢结构设计计算.docx

1、桁架门机钢结构设计计算桁架门式吊机设计计算概要 （知识需要分享才能实现它的真正价值）一，材料的选用及许用应力：A用公式计算：拉压许用应力：S1.5剪切许用应力：S1.51.8 S所选材料的屈服强度值；B直接选取：Q235B板、型钢 = 140 -156 MPa 拉压 =100120 MPa 剪切Q345B板、型钢 = 180200 MPa = 120150 MPaQ235B焊缝强度设计值： = 90120 MPa = 6080 MPaQ345B焊缝强度设计值： = 120150 MPa = 80100 MPa板厚小于16mm选大值；板厚大于16mm选小值；计算准确可选大值！焊缝形式及高度视其受

2、力及重要程度进行计算后标注；通常贴角焊缝的焊高，可按两焊接件较薄的板厚0.50.6倍进行标注；轴铰座板接触应力： = 200250 MPa根据铰座转动程度和重要性来合理选择！ 轴销许用应力：销轴：45调质 HB = 220250 = 240260 MPa = 150180 MPa销轴：40Cr调质 HB = 250280 = 270300 MPa = 160200 MPa螺栓许用应力：5.6级 = 130160 MPa = 100140 MPa8.8级 = 200260 MPa = 140180 MPa二，主要计算项目：主桁架的计算；柔性支腿计算；刚性支腿计算；整机功率计算；总体稳定计算；重要

3、部件计算；主桁架计算； （上、下玄杆计算、直杆计算、斜杆计算、接头计算、斜杆端头焊缝计算、下平联杆计算、自重下桡计算、吊重下桡计算）主梁高度、宽度的确定：我公司主要选用三角桁架型主梁，主梁的初始选定高度为跨度的：1/121/14。玄杆材料为Q235可选小值；玄杆材料为Q345可选大值！三角桁架的底宽为主桁高度的0.45H0.5H;桁高和桁宽圆整成整数。主梁直杆、斜杆的确定：大跨度门吊或80t以上门吊： B=6090 L2000mm 直杆按14（小车自重1.1吊重）设计，其选用截面比斜杆截面要小； 斜杆按支腿最大支反力（1.1倍吊重系数）设计；斜杆最初设计应力可超出许用应力的1520，通过在靠近

4、支腿附近的受压斜杆两侧补强来解决。 直杆的主要用途是用来减少上玄杆之间的跨度，从而降低在较大轮压下产生的局部应力！ 为了使整个行架美观，直杆选择也不宜太小，往往只比斜杆小12个型号。小跨度门吊或80t以下门吊： B=4560 L1200mm-2000mm 斜杆按支腿最大支反力设计计算；上下玄杆计算：上玄杆的截面面积是下玄杆的2倍余。上玄杆轨道可参与计算。下玄杆承受最大弯矩下的拉应力；上玄杆承受最大弯矩下的压应力车轮产生的局部应力；主梁加载最大吊重1.1 (最大动载系数)小车自重（主梁计算可参照主桁架计算模板）玄杆材料可选工字钢或H型钢（单小车100t以上的门吊和重要船厂门吊可选用玄杆材料为Q2

5、35B或Q345B的低桁高主梁），起重小车轮压较大的双工字钢上玄杆，要考虑在两个工字钢中间加焊竖隔板。接头计算：接头的联接体要略强于上、下玄杆本体！计算方式可采用两种：比较法，计算法。比较法：接头体最危险截面面积1.1玄杆截面面积； 接头体焊缝有效总面积1.5玄杆截面面积；计算法：接头体最大拉压力主梁最大弯矩主梁高；还需要计算：销轴剪应力校核；销孔接触应力校核；接头体焊缝校核；F总焊缝0.7hLn1000 应大于上下玄杆拉压力；主梁尽量减少接头数量，尽量避免接头在梁中；梁段最好为奇数。主梁每节长度尽量在12米左右。船厂门吊可考虑只设焊接接头在工地接长！斜杆端头焊缝计算：斜杆尽量与上、下玄杆焊接

6、（不与直杆相切）并加焊筋板；按斜杆的最大拉力（压力）校核焊缝；必要时，加大贴角焊缝，开坡口焊或加大贴角筋板尺寸或数量；下平联杆计算：80t以上门吊每节两端或中间，可考虑用相同的下玄杆做横联；平联、斜联一般用单根。当下玄杆高度超过200mm时，也可考虑用双根平联单根斜联；下玄杆高度超过250mm时，也可考虑用双根平联、双根斜联；将主梁所受最大横向荷载：大车制动惯性力、小车迎风荷载、重物迎风荷载、桁架迎风荷载叠加换算到斜杆，分解成水平力计算水平斜杆的最小截面；（按压杆计算）将小车四分之一载荷作用在桁架直杆上，分解成水平力计算水平直杆的最小截面；自重下桡计算： 自重下桡就是指主梁自重产生的下桡，不包

7、括小车的重量；此数据提供给生产做参考。 主梁生产中的预上桡值 L1000 + 主梁自重下桡计算值。吊重下桡计算： 小车自重1.1吊重在主梁中产生的最大下桡值；此值在梁中L800；在悬臂L350； 桁架的设计须经历初设计计算绘图修订再计算，反复循环调整桁架高度，上/下玄杆截面材料面积，直、斜杆截面等。逐渐逼近使上/下玄杆及斜杆同时达到许用应力极限值，又能够满足主梁的最大下桡，此时方为最佳！ 截面应力超出加大截面面积；下桡值超出加高绗架高度；注意：将绗高加高时，玄杆截面应力会相应下降！柔性支腿计算；刚腿、柔腿在支腿平面的夹角一般为252830；结构型式：角钢式门腿、钢管式门腿；选用500mm以下钢

8、管的厚度大于8毫米；选用800mm以下钢管的厚度大于10毫米；700mm直径内的钢管内不加隔板；700800mm直径的管内只加横隔板（或加厚）；1000mm以上钢管壁厚大于12，管内需加纵隔板、横隔板；角钢主肢壁厚的选择为公称尺寸1/10; 如60X60X6; 80X80X8100X100X10等；横向连接系杆柔度：80；柔腿主杆按起重车在最靠边时的压杆设计，其最大应力控制在80MPa90MPa,支腿高度超过15米选小值；计算准确可选大值；刚性支腿计算；刚性支腿在主跨度平面的宽度应大于主梁高度，主肢钢管略小于柔腿钢管，副肢钢管小于主肢钢管；主肢设计最大应力最大压应力最大弯曲应力；支腿最大弯矩（

9、0.080.12）(起重小车自重1.1吊重) 支腿高度；系数选取：(Q10t0.12; Q1650t0.10; Q50t75t0.08; )主肢最大应力控制在100MPa左右。因为刚腿主肢在两个方向都有连接，长度折减系数小；刚腿在主跨和支腿平面分别施加水平制动荷载后，其水平位移应控制在L/4000;刚腿、柔腿连接系一般柔度杆：120；刚腿、柔腿与连接板或横梁的连接，应加焊小筋板避免应力集中；其中刚性腿的副肢最好同时与主肢和横梁连接以减少应力集中。支腿上垫梁计算：分别与主梁和支腿连接，需要计算其最大应力及刚度。刚度控制在：L/1000 ;支腿下横梁计算：可按一侧大车总驱动力顶推斜支腿受压产生的水

10、平分力组合来校核下横梁受压；整机功率计算；整机功率计算分为：主钩卷扬机功率计算、副钩卷扬机功率计算、小车运行功率计算、大车运行功率计算等；可按标准计算程序公式进行；（祥见各功率计算模板）总体稳定计算； 总体稳定计算分为：空载运行稳定计算、重载运行稳定计算、最大抗风能力计算等；可按标准计算程序公式进行；（见总体稳定计算模板）三，其他设计注意事项：支腿平衡梁设计：平衡梁一般受弯曲，为箱梁结构，梁宽是梁高的0.60.8倍左右或根据支腿主杆连接法兰要求确定。计算项目：上下盖板承受弯曲应力；腹板承受剪应力；主梁刚度不小于L/800; （三项需同时满足！）受力特别大的梁需要校核腹板焊缝强度；可按支腿最大轮

11、压组合计算平衡梁受力；梁内隔板设置原则：主传力对应位置设计实心隔板；局部稳定需要或传力较小可设计空心隔板；当梁高与腹板厚度比60可不设计横隔板；当梁高与腹板厚度比60160时只设计横隔板，不需要设计纵隔板；当梁高与腹板厚度比160需要同时设计横隔板和纵隔板；轴销设计：车轮轴承按双倍承载选取；车轴按刚度控制设计，刚度为：L/1000 ; 材料一般为45钢，重要的轴可采用40Cr材料。凡采用上述合金钢都需要进行调质处理；直径大于100的销轴用卡板固定；直径小于80的销轴可采用开口销；经常拆卸的销轴需要在轴端设计引入角，引入角小于30。行走大车设计：行走大车可根据单轮轮压来设计选用。我中心根据常用门

12、吊的使用情况，建立了标准台车库。将大车的结构形式归纳为两种：1标准结构；2简易结构。驱动形式为两种：1全驱动车被动车；2半驱动车；（半驱动车的轴承箱为密封结构，无外齿轮，一个车体上主动轮、被动轮各一个，用于环境恶劣的地方。车轮直径的系列为：400/15t、450/20t、500/25t、600/30t、710/35t五种, 应合理选用。一般门吊无特殊要求，选用二分之一驱动大车；对于要求爬坡1以上或制动要求高的门吊，可选用全驱动大车或在被动车上加装防风制动装置。提高制动停车效果。起重小车设计：起重小车可分为：卷扬机、机架、行走机构、定滑轮组、动滑轮组（吊具）几个部分。卷扬机：需确定：最小单绳拉力

13、；平均绳速；最大容绳量。机架：定滑轮梁的强度、刚度、腹板剪力计算；两端焊缝剪切计算；行走机构梁的强度、刚度计算；机架的计算原则是：将各梁按简支梁加载逐一计算，对于大吨位的梁，要特别注意腹板的剪应力和传力隔板的设置。行走机构：驱动动力计算；轮压计算；定滑轮组：滑轮轴计算；滑轮直径选定；滑轮组支承座或吊挂部件计算；（多片滑轮的安装要考虑滑轮轴最佳间隙的选取：轴与轴承内孔的最小间隙：0.100.15）吊具：严格按照起重机设计手册中的吊钩部件安全系数设计！起重小车总成：需要校核动滑轮摆绳极限位置的入绳角：1.5,视其转动速度快慢，决定缠绕层数。无排绳器的卷筒，最大缠入量不得超过三层。取力称重装置的设计

14、安装应便于检查、检修。100t以上起重小车建议用8个车轮，其目的时减少主梁上玄杆的局部压应力。防护栏杆设计：栏杆高度H= 1050, 一般用1水煤管或35353方管制造。栏杆上面、中间设横杆，下设踢脚板。防止人员滑倒后从中横杆下面摔出。爬梯应根据国标要求来设计：爬坡斜度在3555之间；结构形式为：两侧用两根50X50X5角钢组合做边梁，踏板宽B=160mm180mm,用3mm花纹钢板折弯制成，台阶高度：200mm260mm;楼梯道净宽度不小于600mm. 一层最大梯长爬高：5米。直梯可用50X50X5角钢做边梁，用1 以上水煤管做台阶。台阶高度：260mm左右;楼梯道净宽度不小于550mm.一层最大梯长爬高：9米。当在高空时，须加装圆形防护圈，防护圈内径不小于700mm,梯子下面预留2米高度不装防护圈，方便人员进出。为了便于拆装和运输，斜梯与栏杆在工厂内放样做好，在工地将两者焊接。对于梁场门吊，由于要经常转场拆卸，可考虑做成可拆分件。在栏杆下端增加一套筒，筒壁钻孔攻丝，将套筒与楼梯焊牢，用螺栓与栏杆固定。