機械畢業(yè)設(shè)計51焦作大學箱形雙梁橋式起重機設(shè)計

焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第一章 緒論 1 1 緒 論 1.1 起重機的介紹 箱形雙梁橋式起重機是由一個有兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架 ,在橋架上運行起重小車 ,可起吊和水平搬運各類物體 ,它適用于機械加工和裝配車間料場等場合 。 1.2 起重機設(shè)計的總體方案 本次起重機設(shè)計的主要參數(shù)如下 : 起重量 10t,跨度 16.5m，起升高度為 10m 起升速度 8m/min 小車運行速度v=40m/min 大車運行速度 V=90m/min 大車運行傳動方式為分別傳動 ;橋架主梁型式 ,箱形梁 .小車估計重量 4t，起重機的重量 16.8t .工作類型為中級。 根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下： 主梁的設(shè)計 ： 主梁跨度 16.5m ,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實體板梁連接，主梁橫截面腹板的厚度為 6mm,翼緣板的厚度為 10mm，主梁上的走臺的寬度取決于端梁的長度和大車運行機構(gòu)的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁連接處的高度取 H0=0.4-0.6H，腹板的穩(wěn)定性由橫向加勁板和，縱向加勁條或者角鋼來維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時采用預(yù)制上拱。 小車的設(shè)計 ： 小車主 要有起升機構(gòu)、運行機構(gòu)和小車架組成。 起升機構(gòu)采用閉式傳動方案，電動機軸與二級圓柱齒輪減速器的高速軸之間采用兩個半齒聯(lián)軸器和一中間浮動軸聯(lián)系起來，減速器的低速軸魚卷筒之間采用圓柱齒輪傳動。 運行機構(gòu)采用全部為閉式齒輪傳動，小車的四個車輪固定在小車架的四周，車輪采用帶有角形軸承箱的成組部件，電動機裝在小車架的臺面上，由于電動機軸和車輪軸不在同一個平面上，所以運行機構(gòu)采用立式三級圓柱齒輪減速器，在減速器的輸入軸與電動機軸之間以及減速器的兩個輸出軸端與車輪軸之間均采用焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第一章 緒論 2 帶浮動軸的半齒聯(lián)軸器的連接方式。 小車架的設(shè)計 ，采用粗略的計算方法，靠現(xiàn)有資料和經(jīng)驗來進行，采用鋼板沖壓成型的型鋼來代替原來的焊接橫梁。 端梁的設(shè)計 ： 端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設(shè)有加強筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確定的；大車的運行采用分別傳動的方案。 在裝配起重機的時候，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的 兩段連接起來。 本章主要對箱形橋式起重機進行介紹，確定了其總體方案并進行了一些簡單的分析。箱形雙梁橋式起重機具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機構(gòu)安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國在 5 噸到 10 噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這種結(jié)構(gòu)形式也存在一些缺點：自重大、易下?lián)希谠O(shè)計和制造時必須采取一些措施來防止或者減少。 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 3 2.大車運行機構(gòu)的設(shè)計 2.1 設(shè)計的基本原則和要求 大車運行機構(gòu)的設(shè)計通常和橋架的設(shè)計一起考慮，兩者的設(shè)計工作要交叉進行，一般的設(shè)計步驟： 1. 確定 橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運行機構(gòu)的傳方式 2. 布置橋架的結(jié)構(gòu)尺寸 3. 安排大車運行機構(gòu)的具體位置和尺寸 4. 綜合考慮二者的關(guān)系和完成部分的設(shè)計 對大車運行機構(gòu)設(shè)計的基本要求是： 1. 機構(gòu)要緊湊，重量要輕 2. 和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計容易，機構(gòu)好布置 3. 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度 4. 維修檢修方便，機構(gòu)布置合理 2.1.1機構(gòu)傳動方案 大車機構(gòu)傳動方案，基本分為兩類： 分別傳動和集中傳動，橋式起重機常用的跨度（ 10.5-32M）范圍均可用分別傳動的方案本設(shè)計采用分別傳動的方 案。 2.1.2大車運行機構(gòu)具體布置的主要問題： 1. 聯(lián)軸器的選擇 2. 軸承位置的安排 3. 軸長度的確定 這三著是互相聯(lián)系的。 在具體布置大車運行機構(gòu)的零部件時應(yīng)該注意以幾點： 1. 因為大車運行機構(gòu)要安裝在起重機橋架上，橋架的運行速度很高，而且受載之后向下?lián)锨?，機構(gòu)零部件在橋架上的安裝可能不十分準確，所以如果單從保持機構(gòu)的運動性能和補償安裝的不準確性著眼，凡是靠近電動機、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。 2. 為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)該使機構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠離走臺欄焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 4 桿；盡量靠近端梁，使端梁能 直接支撐一部分零部件的重量。 3. 對于分別傳動的大車運行機構(gòu)應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，在浮動軸有足夠的長度的條件下，使安裝運行機構(gòu)的平臺減小，占用橋架的一個節(jié)間到兩個節(jié)間的長度，總之考慮到橋架的設(shè)計和制造方便。 4. 制動器要安裝在靠近電動機，使浮動軸可以在運行機構(gòu)制動時發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。 2.2 大車運行機構(gòu)的計算 已知數(shù)據(jù)： 起重機的起重量 Q=100KN，橋架跨度 L=16.5m，大車運行速度 Vdc=90m/min，工作類型為中級，機構(gòu)運行持續(xù)率為 JC%=25，起重機的估計重量 G=168KN，小車的重量 為 Gxc=40KN，橋架采用箱形結(jié)構(gòu)。 計算過程如下： 2.2.1確定機構(gòu)的傳動方案 本起重機采用分別傳動的方案如圖（ 2-1） 大車運行機構(gòu)圖（ 2-1） 1 電動機 2 制動器 3 高速浮動軸 4 聯(lián)軸器 5 減速器 6 聯(lián)軸器 7 低速浮動軸 8 聯(lián)軸器 9 車輪 2.2.2 選擇車輪與軌道，并驗算其強度 按照如圖所示的重量分布，計算大車的最大輪壓和最小輪壓： 滿載時的最大輪壓： Pmax=L eLQ 2G x c4G x c-G= 5.16 5.15.162 401004 40-168 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 5 =95.6KN 空載時最大輪壓： P max=L eL 2G x c4G x c-G=5.16 5.15.162404 40-1 6 8 =50.2KN 空載時最小輪壓： P min=Le 2G xc4G xc-G=5.16 5.12404 40-168 =33.8KN 式中的 e為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離 e=1.5m 載荷率： Q/G=100/168=0.595 由 1表 19-6 選擇車輪：當運行速度為 Vdc=60-90m/min， Q/G=0.595 時工作類型為中級時，車輪直徑 Dc=500mm，軌道為 P38的許用輪壓為 150KN，故可用。 1） .疲勞強度的計算 疲勞強度計算時的等效載荷： Qd= 2 Q=0.6*100000=60000N 式中 2 等效系數(shù)，有 1表 4-8查得 2=0.6 車論的計算輪壓： Pj= KCI r Pd =1.05 0.89 77450 =72380N 式中： Pd 車輪的等效輪壓 Pd=LLQd 5.12 G x c4G x c-G =5.16 5.15.162 40604 40-168 =77450N r 載荷變化系數(shù)，查 1表 19-2，當 Qd/G=0.357時， r=0.89 Kc1 沖擊系數(shù)，查 1表 19-1。第一種載荷當運行速度為 V=1.5m/s 時，焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 6 Kc1=1.05 根據(jù)點接觸情況計算疲勞接觸應(yīng)力： j=40003212 rDcPj =40003230150272380 =13555Kg/cm2 j =135550N/cm2 式中 r-軌頂弧形半徑，由 3附錄 22 查得 r=300mm，對于車輪材料 ZG55II，當 HB320時， jd =160000-200000N/cm2，因此滿足疲勞強度計算。 2） .強度校核 最大輪壓的計算： Pjmax=KcII Pmax =1.1 95600 =105160N 式中 KcII-沖擊系數(shù)，由 3表 2-7第 II類載荷 KcII=1.1 按點接觸情況進行強度校核的接觸應(yīng)力： jmax= 3 212m ax rDcPj= 3 23015021 0 5 1 6 0 =15353Kg/cm2 jmax =153530N/cm2 車輪采用 ZG55II，查 1表 19-3得， HB320 時， j=240000-300000N/cm2， jmax N,故所選減速器功率合適 。 2.2.10 驗算啟動不打滑條件 由于起重機室內(nèi)使用 ,故坡度阻力及風阻力不考慮在內(nèi) .以下按三種情況計焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 11 算 . 1.兩臺電動機空載時同時驅(qū)動： n=2)2(6012/1cqdcDkpdkptvgGfpnz 式中 p1= /max/min pp =33.8+50.2=84KN-主動輪輪壓 p2= p1=84KN-從動輪輪壓 f=0.2-粘著 系數(shù) (室內(nèi)工作 ) nz 防止打滑的安全系數(shù) .nz 1.051.2 n = 25.00006.010845.1)214.002.00006.0(10847.56056.881010108.162.010843333 =2.97 nnz,故兩臺電動機空載啟動不會打滑 2.事故狀態(tài) 當只有一個驅(qū)動裝置工作 ,而無載小車位于工作著的驅(qū)動裝置這一邊時 ,則 n=2)2(6012/1cqdcDkpdkptvgGfp nz 式中 p1= /maxp=50.2KN-主動輪輪壓 p2=2 /minp + /maxp=2 33.8+50.2=117.8KN-從動輪輪壓 /qt -一臺電動機工作時空載啟動時間 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 12 /qt = 24.4375705 95.05.125.01 6 8 0 06 4 5.015.122 =13.47 s n=25.00006.02.505.1)07.002.00006.0(8.11747.136056.88101682.02.50 =2.94 nnz,故不打滑 . 3.事故狀態(tài) 當只 有一個驅(qū)動裝置工作 ,而無載小車遠離工作著的驅(qū)動裝置這一邊時 ,則 n=2)2(6012/1cqdcDkpdkptvgGfp nz 式中 P1= /minP =33.8KN-主動輪輪壓 P2= /minp 2 /maxp=33.8+2*50.2=134.2KN-從動輪輪壓 /qt = 13.47 S 與第 (2)種工況 相同 n=25.00 0 0 6.08.335.1)214.002.00 0 0 6.0(2.13447.136056.88101682.08.33 =1.89 故也不會打滑 結(jié)論 :根據(jù)上述不打滑驗算結(jié)果可知 ,三種工況均不會打滑 2.2.11選擇制動器 由 1中所述 ,取制動時間 tz=5s 按空載計算動力矩 ,令 Q=0,得 : Mz= 202121/ )(3751iGDGDmctnMmCzj式中 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 13 /0m in/ 2 )( i DppM cmpj = 5.122 95.05.01344336 =-19.2N m Pp=0.002G=168000 0.002=336N Pmin=G21)2( cDd =25.0)214.002.00006.0(1 6 8 0 0 0 =1344N M=2-制動器臺數(shù) .兩套驅(qū)動裝置工作 Mz= 95.05.125.0168000645.015.1253757052.192122 =41.2 N m 現(xiàn)選用兩臺 YWZ-200/25的制動器，查 1表 18-10其制動力矩 M=200 N m，為避免打滑，使用時將其制動力矩調(diào)制 3.5 N m以下。 2.2.12 選擇聯(lián)軸器 根據(jù)傳動方案 ,每套機構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動軸 . 1.機構(gòu)高速軸上的計算扭矩： /jsM = IInM =110.6 1.4=154.8 N m 式中 MI 連軸器的等效力矩 . MI=elM1=2 55.3=110.6 N m 1 等效系數(shù) 取 1 =2查 2表 2-7 Mel=9.75*7054000=55.3 N m 由 2表 33-20 查的 :電動機 Y160M1-8,軸端為圓柱形 ,d1=48mm,L=110mm;由219-5 查得 ZLZ-160-12.5-iv 的減速器 ,高速軸端為 d=32mm,l=58mm,故在靠電機端從由表 2選聯(lián)軸器 ZLL2（浮動軸端 d=40mm;MI=630N m,(GD2)ZL=0.063Kg m,焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 14 重量 G=12.6Kg） ；在靠近減速器端，由 2選用兩個聯(lián)軸器 ZLD，在靠近減速器端浮動軸端直徑為 d=32mm;MI=630 N m, (GD2)L=0.015Kg m, 重量 G=8.6Kg. 高速軸上轉(zhuǎn) 動零件的飛輪矩之和為： (GD2)ZL+(GD2)L=0.063+0.015=0.078 Kg m 與原估算的基本相符，故不需要再算。 2.低速軸的計算扭矩： 0 iMM jsjs =154.8 15.75 0.95=2316.2 N m 2.2.13 浮動軸的驗算 1） .疲勞強度的計算 低速浮動軸的等效力矩： MI= 1Meli =1.4 55.3 12.5 0.95=919.4Nm 式中 1 等效系數(shù)，由 2表 2-7查得 1=1.4 由上節(jié)已取得浮動軸端直徑 D=60mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： 212862.091940 3 WM InN/cm2 由于浮動軸載荷變化為循環(huán)（因為浮動軸在運行過程中正反轉(zhuǎn)矩相同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： 4.192.11 3 2 0 0111 Ik nk =4910 N/cm2 式中，材料用 45號鋼，取 b=60000 N/cm2; s=30000N/cm2,則 -1=0.22b=0.22 60000=13200N/cm2； s=0.6s=0.6 30000=18000N/cm2 K=KxKm=1.6 1.2=1.92 考慮零件的幾何形狀表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù) Kx=1.6， Km=1.2， nI=1.4 安焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 15 全系數(shù)，由 2表 2-21查得 n-1k 故疲勞強度驗算通過。 2） .靜強度的計算 計算強度扭矩： Mmax= 2Meli =2.5 55.3 12.5 0.95=1641.7 Nm 式中 2 動力系數(shù)，查 2表 2-5的 2=2.5 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： =362.0164170WM II =3800N/cm2 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： 128604.118000 IISII nN/cm2 II,故強度驗算通過。 高速軸所受扭矩雖比低速軸小，但強度還是足夠，故高速軸驗算省去。 2.2.14 緩沖器的選擇 1.碰撞時起重機的動能 W 動 =gGv220 G 帶載起重機的重量 G=168000+100000 0.1 =178000N V0 碰撞時的瞬時速度， V0=（ 0.3 0.7） Vdx g 重力加速度取 10m/s2 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第二章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 16 則 W 動 = 1025.15.01780002220gGv =5006.25 N m 2. 緩沖行程內(nèi)由運行阻力和制動力消耗的功 W 阻 =（ P 摩 +P 制 ） S 式中 P 摩 運行阻力，其最小值為 Pmin=Gf0min=178000 0.008=1424N f0min 最小摩擦阻力系數(shù)可取 f0min=0.008 P 制 制動器的制動力矩換算到車輪踏面上的力，亦可按最大制動減速度計算 P 制 = max制agG =17800 0.55=9790N max制a=0.55 m /s2 S 緩沖行程取 S=140 mm 因此 W 阻 =（ 1424+9790） 0.14=1569.96N m 3. 緩沖器的緩沖容量 一個緩沖器要吸收的能量也就是緩沖器應(yīng)該具有的緩沖容量為： n W-W 阻動緩 W=5006.25-1569.96 =3436.29 N m 式中 n 緩沖器的個數(shù) 取 n=1 由 1表 22-3選擇彈簧緩沖器彈簧 D=120 mm， d=30 mm 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第三章 端梁的設(shè)計 17 3.端梁的設(shè)計 3.1 端梁的尺寸的確定 3.1.1端梁的截面尺寸 1.端梁截面尺寸的確定： 上蓋板 1=10mm, 中部下蓋板 1=10 mm 頭部下蓋板 2=12mm 按照 1表 19-4 直徑為 500mm 的車輪組尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板的高度時，首先應(yīng)該配置好支承車輪的截面，其次再確定端梁中間截面的尺寸。配置的結(jié)果，車輪輪緣距上蓋板底面為 25mm;車輪兩側(cè)面距離支承處兩下蓋板內(nèi)邊為 10 mm，因此車輪與端梁不容易相碰撞；并且 端梁中部下蓋板與軌道便的距離為 55 mm。如圖示（ 3-1） 端梁的截面尺寸圖（ 3-1） 3.1.2 端梁總體的尺寸 大車輪距的確定： K=（8151） L=（8151） 16.5=2.06 3.3m 取 K=3300 端梁的高度 H0=（ 0.4 0.6） H 主 取 H0=500 確定端梁的總長度 L=4100 3.2 端梁的計算 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第三章 端梁的設(shè)計 18 1.計算 載荷的確定 設(shè)兩根主梁對端梁的作用力 Q(G+P)max相等，則端梁的最大支反力： RA=K aL xc)2(Q 2P)(Qm ax 式中 K 大車輪距， K=330cm Lxc 小車輪距， Lxc=200cm a2 傳動側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，取 a2=70 cm P)(QmaxQ =114237N 因此 RA=330 )702200(1 1 4 2 3 7 =117699N 2.端梁垂直最 大彎矩 端梁在主梁支反力 Q PG )(max 作用下產(chǎn)生的最大彎矩為： Mzmax=RAa1=117699 60=7.06 106N a1 導電側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離， a1=60 cm。 3.端梁的水平最大彎矩 1） . 端梁因車輪在側(cè)向載荷下產(chǎn)生的最大水平彎矩： Mp max=Sa1 式中： S 車輪側(cè)向載荷， S=P； 側(cè)壓系數(shù)，由圖 2-3查得， =0.08； P 車輪輪壓，即端梁的支反力 P=RA 因此： Mp max=RAa1 =0.08 117699 60=564954N cm 2） .端梁因小車在起動、制動慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩： Mp max=K aLP xcxg)2( 2 a1 式中 Pxg 小車的慣性載荷： Pxg= 71P1=37000/7=5290N 因此： 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第三章 端梁的設(shè)計 19 Mp max= 60330 )702200(5290 =327018N cm 比較 Mp max和 Mp max兩值可知，應(yīng)該取其中較大值進行強度計算。 4.端梁的強度驗算 端梁中間截面對水平重心線 X-X的截面模數(shù)： hBhWx )3( 1 = 48)1403 6.048( =2380.8cm3 端梁中間截面對水平重心線 X-X的慣性矩： 2 hWI xx =2380.8250=59520cm4 端梁中間截面對垂直重心線 Y-Y的截面模數(shù)： bhBWy )3( 1 = 4.27)6.0483 140( 1154.4cm2 端梁中間截面對水平重心線 X-X的半面積矩： 2422 11 hBhhS x=2 148140126.048 =1325.6cm3 端梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力： WMypxzWMm a xm a xm a x =4.11545649548.2380 1006.76 =2965+489=3454N/cm2 端梁中間截面的剪應(yīng)力： 2)(max xxPQI SQ=6.0259520 6.1325114237 =2120 N/cm2 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第三章 端梁的設(shè)計 20 端梁支承截面對水平重心線 X-X 的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩的計算如下： 首先求水平重心線的位置 水平重心線距上蓋板中線的距離： C1=2.11126.07.122140 )6.07.125.0(2.1112)5.07.125.0(7.122.1 =5.74 cm 水平重心線距腹 板中線的距離： C2=5.74-0.5-0.5 12.7 =-1.11 cm 水平重心線距下蓋板中線的距離： C3=（ 12.7+0.5+0.6） -5.74 =8.06cm 端梁支承截面對水平重心線 X-X的慣性矩： Ix0=121 40 13+40 1 5.742+2121 12.73 0.6+2 12.7 0.61.112+2 11 1.23+2 11 1.2 8.062=3297cm4 端梁支承截面對水平重心線 X-X的最小截面模數(shù)： Wx 0=Ix02123C=32976.006.8 1=406.1 cm3 端梁支承截面水平重心線 X-X下部半面積矩： Sx 0=2 11 1.2 8.06+（ 8.06-0.6） 0.6（ 8.06-0.6） /2 =229.5 cm3 端梁支承截面附近的彎矩： Mz=RAd=117699 14=1647786Ncm 式中 端梁支承截面的彎曲應(yīng)力： 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第三章 端梁的設(shè)計 21 1.40616477860 WM xZ=4057.6N/cm2 端梁支承截面的剪應(yīng)力： 6.0329725.22911769900 ISRxxAn=6827.4 N/cm2 端梁支承截面的合成應(yīng)力： 2222 4.682736.40573 =12501.5 N/cm2 端梁材料的許用應(yīng)力： dII=(0.80 0.85) II =(0.80 0.85)16000=12800 13600 N/cm2 dII=(0.80 0.85) II = (0.80 0.85)9500 =7600 8070 N/cm2 驗算強度結(jié)果，所有計算應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力，故端梁的強度滿足要求。 3.3 主要焊縫的計算 3.3.1 端梁端部上翼緣焊縫 端梁支承截面上蓋板對水平重心線 X-X的截面積矩： S1 =40 1 5.74=229.6 cm3 端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： 6.07.03 2 9 746.2291 1 7 6 9 97.0 012hInSRfxA =4878.8 N/cm2 式中 n1 上蓋板翼緣焊縫數(shù)； hf 焊肉的高度，取 hf=0.6 cm 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第三章 端梁的設(shè)計 22 3.3.2 下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力驗算 端梁支承截面下蓋板對水平重心線 X-X的面積矩： S1 =2 12 1.2 8.06=232.128 cm3 端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： 6.07.032974128.2321176997.00222 hInSRfxA =4929.8 N/cm2 由 1表 查得 =9500 N/cm2，因此焊縫計算應(yīng)力滿足要求。 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第四章 端梁接頭的設(shè)計 23 4 端梁接頭的設(shè)計 4.1 端梁接頭的確定及計算 端梁的安裝接頭設(shè)計在端梁的中部，根據(jù)端梁輪距 K大小，則端梁有一個安裝接頭。 端梁的街頭的上蓋板和腹板焊有角鋼做的連接法蘭，下蓋板的接頭用連接板和受剪切的螺栓連接。頂部的角鋼是頂緊的，其連接螺栓基本不受力。同時在下蓋板與連接板鉆孔是應(yīng)該同時鉆孔。 如下圖為接頭的安裝圖 下蓋板與連接板的連接采用 M18的螺栓，而角鋼與腹板和上蓋板的連接采用M16的螺栓。 （ a） 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第四章 端梁接頭的設(shè)計 24 連接板和角鋼連接圖 4-1(b) 4.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計算 1.腹 板最下一排螺栓受力最大，每個螺栓所受的拉力為： N 拉 =21221212020 4)(25.2)(niiaabHnddHnMbH =)45115185(4)250500(1216185.2 500121006.7)65500(22222227 =12500N 2.下腹板每個螺栓所受的剪力相等，其值為： N 剪 =121205.2)( NddbHH = 1250016185.2)65500(50022 =7200N 式中 n0 下蓋板一端總受剪面數(shù)； n0=12 N 剪 下蓋板一個螺栓受剪面所受的剪力： n 一側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)； n=12 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第四章 端梁接頭的設(shè)計 25 d1 腹板上連接螺栓的直徑（靜截面） d0 下腹板連接螺栓的直徑； d1=16mm H 梁高； H=500 mm M 連接處的垂直彎矩； M=7.06 106 其余的尺寸如圖示 4.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力計算 1. 上蓋板角鋼連接焊縫受剪，其值為： Q=拉NddbHHnbHabHn )(5.2)(2212001 = 125001618)65500(5.250012655002501222 =172500N 2.腹板角鋼的連接焊縫同時受拉和受彎，其值分別為： N 腹 =拉NbHabHn )( 1 = 1250065500 )18565500(6 =43100N M 腹 =拉NbHanii2122= 1250065500 )45115185(2222 =2843000Nmm 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第四章 端梁接頭的設(shè)計 26 4.2 計算螺栓和焊縫的強度 4.2.1 螺栓的強度校核 1.精制螺栓的許用抗剪承載力： N 剪 = 42 dn 剪 =4 135008.114.332 =103007.7N 2.螺栓的許用抗拉承載力 N 拉 = 42 d =4 135006.114.32 =27129.6N 式中 =13500N/cm2 =13500N/cm2 由 1表 25-5查得 由于 N 拉 N 拉 ,N 剪 N 剪 則有所選的螺栓符合強度要求 4.2.2 焊縫的強度校核 1.對腹板由彎矩 M產(chǎn)生的焊縫最大剪應(yīng)力： M=IMb2=4.3952 43284300 =15458.7N/ cm2 式中 I )6437(2 436.0)6(222 hlhb =395.4 焊縫的慣性矩 其余尺寸見圖 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第四章 端梁接頭的設(shè)計 27 2.由剪力 Q產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力： Q=bhQ=6.043114237=4427.7N/ cm2 折算剪應(yīng)力： = 22QM = 22 7.44277.15458 =16079.6 N/ cm2=17000 N/ cm2 由 1表 25-3查得 式中 h 焊縫的計算厚度取 h=6mm 3.對上角鋼的焊縫 =lhN2=6.072 8.1776=211.5 N/ cm2 由上計算符合要求。 焦作大學機電系畢業(yè)設(shè)計 第五章 焊接工藝設(shè)計 28 5 焊接工藝設(shè)計 對橋式起重機來說，其橋架結(jié)構(gòu)主要是由很多鋼板通過焊接的方法連接在一起，焊接的工藝的正確與否直接影響橋式起重機的力學性能和壽命。 角焊縫常用的確 定焊角高度的方法 5-1 角焊縫最小厚度為： a 0.3max+1 max 為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚度不小于 4mm，當焊接件的厚度小于4mm時，焊縫厚度與焊接件的厚度相同。 角焊縫的厚度還不應(yīng)該大于較薄焊接件的厚度的 1.2倍，即 : a 1.2min 按照以上的計算方法可以確定端梁橋架焊接的焊角高度 a=6mm. 在端梁橋架連接過程中均采用手工電弧焊，在焊接的過程中焊縫的布置很關(guān)鍵，橋架的焊縫有很多地方密集交叉在設(shè)