金属结构课程设计53mDOC.docx

1、金属结构课程设计53mDOCL型推主梁吊钩龙门起重机主梁金属结构设计计算书L型单主梁吊钩龙门起重机 主梁金属结构设计计算书 一、设计任务：为沿海某单位设计一般用途带双悬臂的L型单主梁吊钩龙门起重机。二、设计条件：货场宽度为53m,由使用要求和总体设计给出如下一些设计条件和参数。1.额定起重量为10吨，吊具质量380kg2.大车轮数为4,其中二个主动轮，布置在一边。大车运行速度为45m/min,大车行 车轨道采用P43型铁道钢轨。3.小车带有垂直反滚轮。小车车轮数为2,其中一个主动轮，反滚轮数为2,小车运 行速度为44.6 m/min,小车行车轨道采用P30铁道钢轨道轨:30. 10kg/m)o

2、4.全部金属结构采用箱形结构，材料为Q235-Bo5.大车轴距B=7. 5m,小车轴距b=2.3m。6.小车处于悬臂端极限位置时，车轮至悬臂端的距离a = 0. 9mo7.起升机构起升速度12m/,工作级别A5。8.电源为三相交流，380V, 50Hz,由大车导电架供电。9.支腿下支承截面中心线至从动轮中心线的水平距离Bl = 5. 74mo10.大车轨面至吊钩最高极限位置的垂直距离Ho=ll m o11.大车轨面至支腿下支承截面的垂直距离&=1500 mm.12.主梁下翼缘至大车轨面净空高度R=10200 mmo13.主梁重心至从动轮的水平距离bo=473O mmo14.小车质量=3989

3、kgo15.其它参数：C=580 mm； E=123 mm； D=400 mm。三、设计计算一跨度L和悬臂1的选择主梁总长 4 = + + 2 = 57100mm = 57. bn,按等强度原则选择：1.根据乂自重引起的两支腿出的弯矩与跨中处的弯矩相等L = 0.5864)= 33460.62.根据由小车位于悬臂端时支腿处的弯矩与小车位于跨中时的弯矩相等 = (24 - 4。- b + 3bD = 36087.78?？跨度 l = -(L + L) = 34774.19mm 2圆整：取L = 38OOO悬臂长度：/ = -L) = 9550?？主梁基本尺寸 单位：mm主梁总长 U跨度L悬臂长度

4、 157100380009550二主梁截面主要尺寸的确定1.主梁高度：偏轨箱形主梁高度h由经济条件和刚性条件确定。力=(1/141/18)L式中：L龙门起重机的跨度。取 /z = (l/16)L = -x 38000 = 2375 mm便于下料方便取梁高h=2400 mm,腹板的高7? = 2200 mm2.腹板厚度：根据经验公式箱形梁厚度为：J4 + (2/?/1000) = 4 + (2 x 2400/1000)10 mm主腹板厚,度10mm 副腹板厚度名=8mm3.梁的宽度%/ = 0.60.84）= 0.7/z = 1680 mm下翼缘板宽：与=为+4+%+50 （50由一般取4060

5、之间）=1680+8 + 10+50=1748mm圆整取环=1750 mm上翼缘板宽：吗=% +4 +W+145 +141 （145, 141待定）=1680+8 + 10+145 + 141=1984mm圆整为B. = 1990mm上、下翼缘板厚度6 0=8 mm主梁截面主要尺寸 单位：mm主梁高度 h主梁宽度 bo上翼缘板宽度B上下翼缘板宽度B卜主腹板厚度 6,副腹板厚度 5a翼缘板厚度8。24001680199017501088图1主梁截而尺寸图三截面几何特性计算1.截面面积计算A = 1990x8+1750x8 + 2200x10+2200x8 =69520mm:2.截面型心计算（以截

6、面中心作为坐标系）x = 3.32mmy = 30.493.截面对型心惯性矩计算 lx = 5.23 xlO10/?/4/、=3.7xl(y“44.截面抗弯模量计算IX 5.23X1O10 in7 3W. = = =4.89x10% 1069.51篝鲁 X39x10，需野 .89x.加y图2截而几何特性计算点W = /= 2 3 义 1 () =463 x 1。7 mm 3x y3 1130.49W二段=装=4.43x1。/W八=?-23xl()1- =4.63 x 107 mm34x y4 1130.49=咨出=4 39xi(f3州 x4 843.325.截面静矩计算：S. = A , -

7、y. = 17.03x 106/2/-1X JU ，1S4 = A .X|= 14.84x106 mm3L型推主梁吊钩龙门起重机主梁金属结构设计计算书S,、=A-x, =18.4x106 mm，S3x = A y3 = 15.83xloominS2x = S1X = 17.03x lO/nwS5y =S2y= 18.4X106/7777Z3S4x =S3x =15.83x10?S4y =SIy=14.84xlO6/ww3四载荷计算作用在龙门起重机上的外载荷有：起升载荷Pq，自重载荷Pg，风教荷P，水平惯性载 荷R，偏斜运行引起的水平侧向力Ps，碰撞载荷Pc等等。1.自重载荷Pc：当Pg800K

8、N的箱形龙门起重机，上部主梁和支腿的总重，可用近似公式计算有悬臂时：Pg= 0.5Pq.Ho L式中：Pg一额定起升载荷（10KN）H。一吊钩最大起升高度（m）L。一上部主梁总长度（m）Pg=0.5x/10x11x57.1=39.63t主梁 Pg=（1750x8 + 2200x8 + 2200x10+1990x8）x49.1x7.85 + 30.1x49.Ix2x 1.2=41. 52t2.起升载荷Pq：Pq=10+0. 38 =10. 38 t3.动载系数：（1）起升冲击系数对于起升速度较低的起重机（V/h式中：h轨道接缝处两轨道面的高度差（mm）. h=l. 5mmV运行速度（m/s）=1

9、.1144.运行惯性力（1）小车制动时的最大水平惯性力Pm1 Pq - C + PGX e DPHX =-(Po + PGx+ )7 Q 及+E n式中：Pq一起升载荷；（KN）图3 Pic、Phx方向示意图Pgx一小车自重；（KN） n一小车全部车轮数目； n。一小车运行机构主动轮数目oPHX =13.153KN（2）大车制动时引起的惯性力：大车在如图运行方向时1）大车制动时，引起主梁，固定设备等的最大水平惯性力pH:n _外rnz - 77-8（1- 谭） D式中：Pg二一主梁自重；（KN）b。一主梁重心至从动轮的水平距离；（m） 口一车轮与轨道之间的摩擦系数，口=1/7； H二一主梁重心

10、至大车轨道面的垂直距离（m）oPH/ =47.7KN2）大车制动时，引起满载小车的最大水平惯性力P*BQ-吟)式中：Pq一起升载荷；（KN）Pgx一小车自重；（KN）bj一小车和吊重的合成重心至从动轮的水平距离；（m）口一车轮与轨道之间的摩擦系数，y=l/7；H一小车和吊重的合成重心至大车轨道面的垂直距离（m）oPHX = 19.967 KN i J AL型版主梁吊钩龙门起重机主梁金属结构设计计算书 同理，大车在如图运行方向时1）大车制动时，引起主梁，固定设备等的最大水平惯性力R二：D _ 七 Z。rHZ H-BQ +号）式中：Pg二一主梁自重；（KN）b。一主梁重心至从动轮的水平距离；（m）

11、 口一车轮与轨道之间的摩擦系数，p =1/7；H二一主梁重心至大车轨道面的垂直距离（m）oPHZ = 30.76KN2）大车制动时.,引起满载小车的最大水平惯性力P*_ （Pgx + Pq） khx n5（1+ ）D式中：Pq一起升载荷；（KN）Pg、一小车自重；（KN）bj一小车和吊重的合成重心至从动轮的水平距离；（m）口一车轮与轨道之间的摩擦系数，口=7；H一小车和吊重的合成重心至大车轨道面的垂直距离（m）oPHX =13.33KN5.起重机偏斜运行时的水平侧向力Ps:入=尸2式中：入一水平侧向力系数。EP一小车位于悬臂极限位置时，受压最大侧车轮轮压之和。根据起重机跨度L和起重机基距B,查

12、表得：入=0.16EP = 3. 59X 105 NPs =3.32KN6.风载荷已：Pw = CKhqA式中：C一风力系数；C=1.65心一风压高度变化系数；&=1q计算风压，N/m2； q=250 N/m2A一起重机或物品垂直于风向的迎风面积，肝。L型小主梁吊钩龙门起重机主梁金属结构设计计算书A=2216*57100二 126. 5336M、2Pw =52.51 KN载荷系数值自重载荷Fez41. 52t起升载荷Pq10. 38 t动载系数如1.03421.142441.114小车制动时的最大水平惯性力Phx13. 153kN大车制动时，引起主梁，固定设备等的最大水 平惯性力Pjc47.

13、712kN18. 87kN大车制动时，引起满载小车的最大水平惯性力Pia30. 764kN12. 329kN起重机偏斜运行时的水平侧向力Ps3. 23kN风载系数Pi52. 511kNL Hal：大车不动，小车运行至跨中制动，吊重下降制动，风顺着大车轨道方向。载荷如图：图5 Ha工况下的载荷组合示意图图中: (P?Pq,C + 6PgxDPQ：=lL39k= 122.22 kN kX/mPw 36.78 / q= = = 0.75 kN/ mL 49.12.Il a2：大车不动，小车运行至悬臂处制动，吊重下降制动，风顺着大车轨道方向。 载荷如图：图6 Ha工况下的载荷组合示意图图中:氏+E=

14、122.22 kNPE=ll.39kN图7 Hb工况下的载荷组合示意图图中:I, d d 9?Pq . C + 9aPgx，DP = -(Piq+gx + )Z Dq + lL= 124.45 kNPk=18. 54 kN4. Hb2：大车运行制动,载荷如图：叱=?=督=。.59 kN/mq,：=gz = x5.42x29000 = 7.86x 104 N 2 2MuzI工口1丁-T /h-r:/7538I”7538图13风载引起的弯矩图和剪力图u2=Qgz-Qczf1 = - x 5.42 x 290002 - - x 5.42 x 1OO5O2 = 2.96 x 108 N mm 8 2

15、8 2Qda =一。(行=%z = 5.42x10050 =5.45x104 NQd右=-Qv,=-乙=1 x 5.42 x 29000 =7.86xl04 2 2bC7，心 XO图14自重引起的弯矩图和剪力图小车轮压引起的弯矩总和QPMPmax = 2P(l -a-b/2) = 2x 122220 x (10050 - 900 - 2300 / 2) = 1.96 x 109 X mm=20 = 2x122220 =2.44xl05 NQd 右=2PMI2 r 10050-900-2300/2 t . XT = 2xl22220x = 6.74xl04 N29000图15小车引起的弯矩图和剪

16、力图小车制动惯性力Phx引起的弯矩）应和M =尸 ” =14200x10300 =1.46x108 n mm U /J A=14200x103。= 5043 N29000M ri图16小车制动惯性力引起的弯矩图和剪力图(4)合成后的弯矩M和剪力QMd=2. 09X 109 N mmM 中二0. 61X109 N mm水平平面内：风载引起的弯矩乩和剪力。Me =Md=lx0.75xl00502 = 3.79x10 N mm2 2MU2 =Lqwi-Lc/wl2 = 1 x0.75X290002 -1x0.75x1 OO5O2 =3.75x10，N mm8 2 8 2QyJ. = Q(仃= 0.7

17、5 x 10050 = 7538 NQd右=-4 夕w L = 4 x 0.75 X 29000 =1.09xl0 N 2 2MV3.79X, .ill 1JILIU cQw二.图18风载引起的弯矩图和剪力图l/2 =-gz2-2 =-x5.85x29OOO2-x5.85xlOO5O2 =3.20xl08 N m 8 2 8 2= 一。(行=%z/ = 5.85 x 10050 = 5.88 x 104 NQd右=-Qcf,=-qGZL = -x5.85x29000 = 8.48x 104 N2 2M-GZ2.?二工/图19自重引起的弯矩图和剪力图小车轮压引起的弯矩L和Qp124450 XR9

18、000 -(2300 / 2)|- =166xlQ2 x 29000)x124450=1.19xlO5 NQd=(1-2)P = (1- 23 口 2L 2 x 29000)x124450= 1.29xlO5 N八 八 b“ 2300Qc = ( + ) P = (1 T 2L 2x 29000(3)合成后的弯矩M和剪力QMd=2. 95X100 N mmM 中二 1.98 X IO N mm水平平面内：(1)风载和大车制动引起主梁的水平惯性力引起的弯矩和剪力6Me =M0 =-(qw + t7/z)/2 =-xl.34xlOO5O2 =7.39x10 N mm2 2“U2 =d(4w + 夕

19、Z)C 一 7(拆，+%/Z)F o Z=1X1.34 X 290002 -1x1.34x1 OO5O2 = 6.7 x 10? N mm 8 2。左=Qc右=(4w+4z)/= 1 %X10050 = 1.35 xlO4 NQI)fi = Qcfl：=(ciw + Qhz) = x 1.34x29000= 1.94x 104 N 2 27 九:涔 X2CwW fk / ， 3IIU： 6.7X4C；F JF 图23大车制动引起小车水平惯性力引起的弯矩图和剪力图大车歪斜侧向力引起的弯矩上和Q任M内=B = 2.95 x 104 x 7500 = 2.21 x 10s X mm LA JPs，B

20、 _ 2.95 xl04 x 7500L 290000 e图25大车歪斜侧向力引起的弯矩图和剪力图(4)合成后的弯矩M和剪力QMd=2. 95X10$ N mmMq.=0. 8X10s Nmm4. II b2：垂直平面内(1) Qg二引起的弯矩M和剪力Q=M)=-qG/l2 =-x5.85xl00502 = 2.95xl08 N mm 2 2MU1 =-qGZl -lcz/2 =1x5.85 x 29 0 002 -lx5.85x 1OO5O2 =3.20xl0g N mm 8 2 8 2=-Qci=qGZl = 5.85 x 10050 = 5.88 x 104 NQl) = Qcf,=1

21、qG/L = -x5.S5 x 29000 = 8.48x 104 N 2 2图27自重引起的弯矩图和剪力图小车轮压引起的弯矩L和OpM/ = 2。(/一。一/2) = 2x124450 x(10050 900-2300/2) = 1.99x10 N mm。/乂 = 2尸=2 x 124450 = 2.49 x 105 N八 il a bl2 今 10050-900-2300/2 ,g XTQ” =2尸 = 2xl24450x = 6.87x10“ NL 290001 o Ci V(nI - .iTnilllllllr, - 一1 工 叮皿一口1 P B 。 -图28小车引起的弯矩图和剪力图合

22、成后的弯矩M和剪力QMd=2. 29X 109 N mmM 中二0. 68X 109mm水平平面内：(1)风载和大车制动引起主梁的水平惯性力引起的弯矩也和剪力QM(. = MD = (qw + qH/ )12 = x 1.34x 1OO5O2 = 7.39 x 10 N , mm 2 2Ml/2 =-(9w + 9/Z)L W + clnzV o L=1x 1.34x 290002 -1x1.34x1 OO5O2 = 6.7 x 107 N mm8 20)左=一期右=(。卬+qz)/= 1 %X10050 = 1.35 X 104 NQd6=Qc/l=(gw + Qhz) = x 1.34x2

23、9000= 1.94x 104 N 2 2- 7.37UTH ill I I I I .7l I.b./XXHxC 一 一广一 111 ll .图30风载和大车制动引起主梁的水平惯性力引起弯矩图和剪力图大车制动引起小车水平惯性力引起的弯矩上和Q.也，2m)J 9270 x29000 -(2300 / 2)“24xK)8 N mm 2L 2 x 29000Qd = (1 - A) = (I _. _23()() _)x 9270 = 8.90X103 N2L 2 2 x 29000(2C =(1 + ) = (1+ 23() )x9270 = 9.64x10 2L 2 2 x 29000图31大

24、车制动引起小车水平惯性力引起弯矩图和剪力图 大车歪斜侧向力引起的弯矩版和QhMpq = A -B = 2.95x104x7500 =2.21x1(/ n mm八 、 PS B 2.95 xl04 x 7500= 7.63xlO3Qc = Qd = MsL 29000II I I I I I1图32大车歪斜侧向力引起弯矩图和剪力图合成后的弯矩M和剪力QMd=4. 19X10s N*mmMqFl. 16X10sN mm5.主梁受扭计算(1)额定起重量及小车重量引起的扭矩Mn =PQ(C + e) + PGX(D + e)L型单主梁吊钩龙门起重机主梁金属结构设计计算书 式中：c一吊钩中心至轨道中心的

25、水平距离； D一小车重心至轨道中心之间的水平距离； e一主梁弯心至轨道中心的距离，可近似按以下公式计算:e=.8/一-x1253 = 5376 + 8Ila： %” =1.14x103800 xlll7 +1.03x41087 x937=1.72X 105 Nmlib： =1.14x103800 X1117 +1.11x44278 x937=1.78X 105 N-m(2)大车制动时，小车水平惯性力所引起的扭矩Mi/xg + 4)式中：h一主梁高度；人一小车运行轨道高度。1O 1反行程：Mnl = 18.54x103x(- + 108)2= 1.88X10 Nm歪斜侧向力引起的扭矩/3=我也式中：H4一主梁截面弯心至大车轨道的垂直距离% = J221x2.95x104x1124029000= 8.58X10 Nm七)主梁危险截面的强度验算L弯曲正应力计算(1)Hal：垂直平面：