QD225起重機金屬結構設計

1、?金屬結構?課程設計說明書題 目:QD22. 5-5起重機金屬結構設計班級：姓名：學號指導教師：第一章緒論11.1橋式起重機概述11.2橋式起重機金屬結構設計參數(shù)4第二章總體設計52.1橋架尺寸確實定52.1.1主梁尺寸52.1.2端梁尺寸52.2運行機構方案設計62.2.1大車運行機構的設計6第三章載荷計算73.1主、端梁截而幾何性質73.1.1主梁截而幾何性質73.1.2端梁截而幾何性質73.2固建載荷73.2.1梁自重73.2.2小車軌道質量83.2.3走臺、欄桿等質疑83.2小車輪壓93.3動力效應系數(shù)93.4慣性載荷103.4.1 -根主梁上的小車慣性力：103.4.2大車運行起制動

2、慣性力103.4.3小車起制動產生的水平慣性力103.5偏斜運行側向力113.5.1滿載小車在主梁跨中央113.5.2滿載小車在主梁左端極限位垃113.6扭轉載荷12第四章主梁計算134.1 內力134.1.1垂直載荷134.1.2水平載荷144.2 強度174.3主梁穩(wěn)定性204.3.1 整體穩(wěn)定性204.3.2局部穩(wěn)立性20第五章端梁計算215.1 載荷與內力215.1.1垂直載荷215.2水平載荷225.3疲勞強度255.3.1彎板翼緣焊縫255.3.2端梁中央拼接截而265.4 穩(wěn)定性275.4.1整體穩(wěn)定性275.4.2局部穩(wěn)定275.5端梁拼接285.5.1內力及分配285.5.2

3、翼緣拼接計算305.5.3腹板拼接計算315.5.4端梁拼接接截而1-1的強度32第六章主梁和端梁的連接34第七章剛度計算357.1橋架的垂直靜剛度357.2橋架的水平慣性位移357.3垂直動剛度357.4水平動剛度36第八章橋架拱度378.1橋架跨度中央的標準拱度值為37致謝38參考文獻39附錄40第一章緒論1.1橋式起重機概述橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機,乂稱天車.橋式 起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行,起重小車沿鋪設在橋架上的 軌道橫向運行,構成一矩形的工作范圉,就可以充分利用橋架下面的空間吊運物 料,不受地面設備的阻礙.橋式起重機廣泛地應用在室內外倉庫

4、、廠房、碼頭和露天貯料場等處.橋式 起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種. 普通橋式起重機一般山起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組成. 起重小車乂由起升機構、小車運行機構和小車架三局部組成.起升機構包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組.電動機通過減速器, 帶動卷筒轉動,使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下,以升降重物.小車架是支托和 安裝起升機構和小車運行機構等部件的機架,通常為焊接結構.起重機運行機構的驅動方式可分為兩大類：一類為集中驅動,即用一臺電動 機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅動、即兩邊的主動車輪各 用一臺電動機驅動.中、小型橋式起重機

5、較多釆用制動器、減速器和電動機組合 成一體的"三合一"驅動方式,大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調整,驅 動裝置常采用萬向聯(lián)軸器.起重機運行機構一般只用四個主動和從動車輪,如果起車量很大,常用增加 車輪的方法來降低輪壓.當車輪超過四個時,必須釆用較接均衡車架裝置,使起 重機的載荷均勻地分布在各車輪上.橋架的金屬結構III主梁和端梁組成,分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類.單主 梁橋架山單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成,雙梁橋架山兩根主梁和端梁組 成.主梁與端梁剛性連接,端梁兩端裝有車輪,用以支承橋架在高架上運行.主 梁上焊有軌道,供起重小車運行.橋架主梁的結構類型較多比擬典型

6、的有箱形結 構、四桁架結構和空腹桁架結構.箱形結構乂可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等兒種. 正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種根本形式,主梁山上、下翼緣板和兩側的垂直腹 板組成,小車鋼軌布置在上翼緣板的中央線上,它的結構簡單,制造方便,適于 成批生產,但自重較大.偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副 腹板組成,小車鋼軌布置在主腹板上方,箱體內的短加勁板可以省去,其中偏軌 箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁,自重較小,但制造較復雜.四桁架式結構山四片平面桁架組合成封閉型空間結構,在上水平桁架外表一 般鋪有走臺板,自重輕,剛度大,但與其它結構相比

7、,外形尺寸大,制造較復雜, 疲勞強度較低,已較少生產.空腹桁架結構類似偏軌箱形主梁,山四片鋼板組成一封閉結構,除主腹板為 實腹工字形梁外,其余三片鋼板上根據設計要求切割成許多窗口,形成一個無斜 桿的空腹桁架,在上、下水平桁架外表鋪有走臺板,起重機運行機構及電氣設備 裝在橋架內部,自重較輕,整體剛度大,這在中國是較為廣泛采用的一種型式.橋式起重機分類：1普通橋式起重機主要采用電力驅動,一般是在司機室內操縱,也有遠距 離限制的.起重量可達五百噸,跨度可達60米.2簡易梁橋式起重機乂稱梁式起重機,其結構組成與普通橋式起重機類似, 起重量、跨度和工作速度均較小.橋架主梁是山工字鋼或其它型鋼和板鋼組成的

8、 簡單截面梁,用手拉葫蘆或電動葫蘆配上簡易小車作為起重小車,小車一般在工 字梁的下翼緣上運行.橋架可以沿高架上面的軌道運行,也可沿懸吊在高架下面 的軌道運行,這種起重機稱為懸掛梁式起重機.3冶金專用橋式起重機在鋼鐵生產過程中可參與特定的工藝操作,其根本 結構與普通橋式起重機相似,但在起重小車上還裝有特殊的工作機構或裝置.這 種起重機的工作特點是使用頻繁、條件惡劣,工作級別較高.主要有五種類型.4鑄造起重機：供吊運鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運鋼水注入連續(xù)鑄錠 設備或鋼錠模等用.主小車吊運盛桶,副小車進行翻轉盛桶等輔助工作.5夾鉗起重機：利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運到深坑均熱爐中,或把它 取出放到

9、運錠車上.6脫錠起重機：用以把鋼錠從鋼錠模中強制脫出.小車上有專門的脫錠裝 置,脫錠方式根據錠模的形狀而定：有的脫錠起重機用項桿圧住鋼錠,用大鉗提 起錠模；有的用大鉗壓住錠模,用小鉗提起鋼錠.刀加料起重機：用以將爐料加到平爐中.主小車的立柱下端裝有挑桿,用 以挑動料箱并將它送入爐內.主柱可繞垂直軸回轉,挑桿可上下擺動和回轉.副 小車用于修爐等輔助作業(yè).8鍛造起重機：用以與水壓機配合鍛造大型工件.主小車吊鉤上懸掛特殊 翻料器,用以支持和翻轉工件；副小車用來抬起工件.在設計過程中,結合起重機的實際工作條件,注意了以下兒方面的要求:整臺起重機與廠方建筑物的配合,以及小車與橋架的配合要恰當.小車與橋

10、架的相互配合,主要在于：小車軌距車輪中央線間的水平距離和橋架上的小 車軌距應相同,其次,在于小車的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好,小車的 撞尺和橋架上的行程限位裝置要配合好.小車的平面布置愈緊湊小車愈能跑到靠 近橋架的兩端,起重機工作范圍也就愈大.小車的高度小,相應的可使起重機的 高度減小,從而降低了廠房建筑物的高度.小車上機構的布置及同一機構中各零件間的配合要求適當.起升機構和小車 平面的布置要合理,二者之間的距離不應太小,否那么維修不便,或造成小車架難 以設計.但也不應太大,否那么小車就不緊湊.小車車輪的輪壓分布要求均勻.如能滿足這個要求,那么可以獲得最小的車輪, 輪軸及軸承箱的尺寸,并

11、且使起重機橋架主梁上受到均勻的載荷.一般最大輪壓 不應該超過平均輪丿玉得20%o小車架上的機構與小車架配合要適當.為使小車上的起升、運行機構與小車 架配合得好,要求二者之間的配合尺寸相符；連接零件選擇適當和安裝方便.在 設訃原那么上,要以機構為主,盡量用小車架去配合機構：同時機構的布置也要盡 量使鋼結構的設計制造和運行機構的要求設計,但在不影響機構的工作的條件 下,機構的布置也應配合小車架的設計,使其構造簡單,合理和便于制造.盡量 選用標準零部件,以提升設計與制造的工作效率,降低生產本錢.小車各局部的 設計應考慮制造,安裝和維護檢修的方便,盡量保證各部件拆下修理時而不需要 移動鄰近的部件.總之

12、,要兼顧各個方面的相互關系,做到個局部之間的配合良 好.本次設訃為5t電動雙梁橋式起重機設訃,我在參觀,實習和借鑒各種文獻資 料的根底上,同時在安老師的精心指導下及本組成員的共同努力下完成的.1.2橋式起重機金屬結構設計參數(shù)起重量Q：5t跨度S(L)：22.5 ni工作級別：A5起升高度：12m起升速度：llm/min小車運行速度：40 m/min大車運行速度：90m/min小車自重：2.6t總重：19. 1t第12頁第二章總體設計2.1橋架尺寸確實定B=(丄 丄)S二(丄 丄)x225=506375 m 取 Bo=4m；4646根據小車軌距和中軌箱型梁寬度以及大車運行機構的設置,取B=4m0

13、2.1.1主梁尺寸主梁高度 Hi= (-) S= 1607.1-1323.5mm 取 Hi=1500mm；1417取腹板高度 h=H i-2 Jo = 1480mm ；腹板片度5 =6 mm；翼緣板卑度必二10mm；主梁 Bi$(l/50l/60) S=0.450.375m 且 Hi/B】W3 取 Bi=400mmo翼緣板寬度 B2=Bi+2 3 +40=452mm:上下翼緣板相同,為10 mm x452 mm.2.1.2端梁尺寸高度心1/2耳=750mm；腹板高度h2=730mm ；總寬 B2 =260mm,各板厚久=5 =8mm,b= B2 =260mm ；端梁長度S2取4000mm.；主

14、、端梁采用焊接連接,端梁為拼接式.2.2運行機構方案設計2.2.1大車運行機構的設計由于本起重機跨度為22.5m,在起重機的常用跨度(10.5-32m) 車運行機構的傳動方案采用分別驅動.其大車運行機構的布置方式如圖2-1所示87圖2分別傳動的大車運行機構布置方式1-電動機；2-制動器；3-帶制動輪的半齒輪聯(lián)軸器；4浮動軸;5半齒輪聯(lián)軸器；6減速器；7全齒輪聯(lián)軸器；&車輪第三章載荷計算3.1主、端梁截面幾何性質3.1.1主梁截面幾何性質主梁 A 1=(452x 10+1300x6)x2 =24640mnr 慣性矩76x1500'心 15OO24 ooi4Ix=+ 452 +mm

15、 =2.21x10 mm12 1210 x 45212+ 1300 x6x辛=mm4=8.74x 108mm43.1.2端梁截面幾何性質端梁 A2=(750x8+260x8)x2 mnr= 16160 mm2慣性矩8x750-750"R d1X2=+ 8x 260 x=8.66x 10smm4122r 8x260'02=+ 8x750x=2.15x108mm412 23.2固定載荷3.2.1 自重：由8中公式7-26(4-1)式中h梁的高度,單位mm6箱形梁的兩塊腹板厚度,單位mmp鋼材密度,取為Q235鋼,密度為7.85x10屯/S梁的跨度,單位mm卩構造系數(shù).沒有加勁肋時

16、,卩=1.0.有橫向加勁肋時,卩=1.2. 所以單根主梁的質量為；| =2x 1500x 12x7.85x 10 3x22500x (1.2.0-1 )=551lkg重量i = mG.ig=551 lx9.8N=54004N；單根端梁的質量為? =2x750x 16x7.85x 10'3x4000x (1.0-1 )=502 kg重量 p =m(；2g=502x9.8N=4923N； 端梁均布載荷f均=4923/4=1230.75N/m.3.2.2小車軌道質量查 中附表22軌道選用輕軌15 (線密度q=15kg/m)./77j =Sq= 15 x 22.5=337.5kg重量=mig=

17、337.5x9.8=3307.5N323走臺、欄桿等質量m2 =355kg重量Pgz = m： g=355x9.8N=3479N；半橋架總重量 Pbq二Pgi+Pg&+P(廣60790.5N9半橋架總質量 mBG=mGi+mi+ni2=6203.5kg主梁的均布載荷607905 =27018N/n S 22.5一組大車運行機構的重量：6表73得P® =4500N 重心作用位置/產15m°司機室重郭Pgs=10000N,重心作用位置3.2小車輪壓起升載荷為Pq = Mq g=49000N；小車質量m=2600kg；小車自重n.,=25480N；小車輪壓：查書二表7-4

18、得小車輪壓為P i = 24OOO7V ；P i = 23000/V ；空載輪壓P=PGX/4=6370N；3.3動力效應系數(shù)起升沖擊系數(shù)0 = 1.1起升動載系數(shù) 婦俎+0M式中 0、min=l°；0,=°34; pi 起升速度等于 11 m/min ；所以A=1.10+0.34x =1.162T 2 60運行沖擊系數(shù)0 = 1.1 + 0.058譏麗式中Vv=90m/min=1.5in/s；大車運行速度；H=lmm,軌道接頭處兩軌面高度差;所以4 = 1.1+0.058x1.5=1.187；3.4慣性載荷大小車都是4個車輪,其中主動輪占一半,按車輪打滑條件確定大小車運行

19、的慣性力3.4.1 一根主梁上的小車慣性力：考慮起升動載系數(shù)0,那么小車輪壓為斥=0/ = 27888 N ；巴=02只=26726 N；單根主梁上受到的總輪壓XP = P, + P2=54614No3.4.2大車運行起制動慣性力小車質量和總起升質量產生的水平慣性力P產帖Cl ；式中0動力效應載荷系數(shù),查8表34取為1.5；m=7600kg；大車起制動平均加速度,為0.32m/s2Pu = 1 5 x 7600 x 0.38 = 4332 N由半橋架質量引起的水平慣性力Ff/ =加= 1.5 x 6203 .5 x 0.32 = 2977 .7N主梁跨端設備慣性力影響力小,忽略.3.4.3小車

20、起制動產生的水平慣性力Pl =(/>,ma2式中a2 一小車起制動時平均加速度,為0.25/s2所以 P =1.5 x 2600 x 0.25 = 975/V；3.5偏斜運行側向力3.5.1滿載小車在主梁跨中央左側端梁總靜輪壓按圖31訃算圖31、端梁總輪壓計算幾4仇+唧+治鐘1-釗12 8=-(4900+25480) +60790.5+10000 (1- 222.5)+4500+2600=91836N；吟警5.6査得f側向力 Psl=L 2=1x91836.1x0.11=505；2 2兄為水平側向系數(shù)3-5.2滿載小車在主梁左端極限位置左側端梁總靜輪壓為匕應稍大于小車軸距,取為1.5mP

21、r2 =(Pq + Pgx=(49000+25480)(22.5 )+60790.5+10000(22.5 )+4500+2600第52頁= 146160.7N；PR2 a =8038.9 No側向力 Ps.= 123.6扭轉載荷ill于水平、垂直載荷對主梁截面的偏心作用,因而產生扭轉載荷(如圖3-2 ) o (e=0.56m, /1 = (500+91) mm=591 mm=0.59 lm)；走臺、欄桿的總重力Pez及梁端機電設備重力pc.引起的外扭矩：Ty = (&+ 0 = (3479 + 4500)x0.56 = 4468 24N >m；水平慣性力pH引起移動集中外扭矩：

22、Th = PHh = 4332 x 0.591 = 2560 2N m ；圖32、主梁載荷偏心作用主梁受到的總扭矩為7；=乙+乙=7028.5 N.m第四章主梁計算4.1內力4.1.1垂直載荷計算大車傳動側的主梁.在固定載荷與移動載荷作用下,主梁按簡支梁計 算,如下圖4-1Pc,Pl F2PgiFqIII 丨iihiiiiiii 丨曲|山 丫 丨iitffiiiiiiiinPg,Lo圖41、主梁計算模型主梁距左支座X處山固定載荷引起的彎矩為：Mc=與X-與£+笙空 型進公山移動載荷小車輪壓的計算值只和P引起的支反力為:R廠PP二護有移動載荷引起X截面的彎矩為：MT尸P 令x+p/7；

23、加山移動載荷和固定載荷共同引起距左支座距離X處截面的彎矩為Mm二舊+只警+ "了幾-L空L5-1-生 +與圧+ 0幾人將公式51對x求一次導數(shù)并使之為0,即只+ F-氛可得 x=廠2(卩廠幾+厶將所得X值代入公式51后,求的主梁的最大彎矩為：5 . c L_Bc, FP+0Pq 氛P4. 一w iPi+Pz 5一-1 人 f f =776056N>m；M J =L J L + 0P諾 + PM即 Mr=776056N>mo當小車一個車輪輪壓Pl作用在左支座處時,主梁跨端截面上有最大剪力,最 大剪力為：LR F L ,L-1F廠只+只+今+ 0(幾廣幾$¥口

24、76;°7362滿載小車在跨中時,跨中下翼緣板下側的剪切力為：F/,=1ZP(1-|)=213O1N；b.=八""=0.6m o4.1.2水平載荷作用在主梁跨中的最大水平彎矩為:G+卩 Clmax c式中q大車起制動時的平均加速度,為0.32 w/r；g一一重力加速度,為9.8m/s2 ；-主梁在垂直載荷作用下的最大彎矩,但不計算沖擊系數(shù)0,和動力系數(shù)由下式計算得：.w +P,注十ffp.空niaxM = +P»P誌 *I484.7N：4(肚空+厶)L 2因此可得主梁最大水平彎矩為:My = M max = °-8M ST" J =

25、1257.87V . m1水平慣性載荷:在水平載荷厶及F作用下,橋架按剛架計算.K=4b= 1 K=2 :a= x (B-K)=l ；2 2水平剛架計算模型示表圖4-2小車在跨中.剛架的計算系數(shù)為跨中水平彎矩M 二壘1一- + 如匚1一二二97105N5；42斤 83斤小車在跨端.跨端水平剪切力為:=1350N；2偏斜側向力.在偏斜側向力作用下,橋架也按水平剛架分析如圖53A/JF小I忌Z<PS1L圖43、側向力作用下剛架的分析a=lm： b=2m；這時,計算系數(shù)為兀=13;小車在跨端.側向力為他=15740；超前力為心二瞥 2761N：端梁中點的軸力為W二+ 2 = 138O.5N；端

26、梁中點的水平剪切力為=8803.4 x(丄12 4x1.503)=3841N；主梁跨端的水平彎矩為：Mcs= /2a+P/2b=8803.4x 1+2937.4 x 221500N.m；主梁跨端的水平剪切力為 = 2-=U,2 = 138ON；2主梁跨端總的水平剪切力為 = + =8920N；小車在跨端時,主梁跨中水平彎矩與慣性載荷的水平彎矩組合值較小,不需計 算.4.2強度需要訃算主梁跨中截面危險點1、2、3、4的強度1主腹板上邊緣1的應力MxyJ := 734807.7x0.9 + 12578x0.3=49Wp1.347xl0-23.65 xlO"3<cr|n= 丁 / =

27、 235 /1.34 = 1 ISMPa式中n=l34,為平安系數(shù),從8表411查取;2主腹板上邊緣點2的應力：主腹板邊至軌頂距離為/=313mm；主腹板邊的局部壓應力為% = 2/50J,1.187x244022x313+50x6=7.1 MPao垂直彎矩產生的應力為1091135x0.91.347x10-2=72.9M Pa：水平彎矩產生的應力為274225x0.3一 3.65x10-3=22.5MPa；慣性載荷與側應力對主梁產生的軸向力較小且作用方向相反,應力很小,故不 計算主梁上翼緣板的靜矩為s=4/2h 廠必/2=10x652x900-10 /2 =0.011 m3主腹板上邊的切應力

28、為人工/ 2AQPa=2.28 M Pa；21301x0.01111000.61.347xl0-2x0.012 +2xl.lx0.006Ao主梁跨端封閉截面面積點2的折算應力為S, = q + %=95.4MPa(T = y+3T2 = 795.42+3x2.282 =95.4 M Pa<|cr|w=175 M Pa3)點 3 的應力為務.= 27422.5x0(06 = 2.3MPd<b = 175MPa L 3.65x10腹板對y軸的靜距為:Sp =岡(300+ »/2)= 0.0032F .尬 218 21301 x 0.0032門=；=1 56MP“2 x 3.6

29、5 xl0"3x 0.006r.=幾=11000.6 nnwn=0.9MPa2恥2x1.1x0.0066 = Jb；、.+3(s+zJ = J2.3,+3(1.56+ 0.9尸=3AMP(I4點4處的局部彎曲應力：翼緣板的實際載荷如圖5-4所示：根據軌道與翼緣板在力作用點處位移相等的變形協(xié)調條件,得接觸支撐力:F =96鳴小式中a=700mm,為主梁小隔板間距；b=600mm,為主梁腹板間距；©=10mm.為主梁翼緣板厚度.心二0392,為計算系數(shù),從8中表75查取./產2.24X10%心軌道的慣性矩亠IIIHIIIIII亠庶 而F = palbl圖4-4、翼緣板實際載荷圖

30、因此 F= 24402 ,廠=753.15NI I 96 x 0.1392X 600-x 2.24x10° +700?xl03小車軌道的高度札=91mm,軌道底寬b|=76mm.取翼緣板壓力區(qū)長q二2幾+ 50=2x91 +50=232mm.d= Jaj= 2322 + 762 = 244 mm.那么 k= /?, =232/76=3.05 ；d/b=244/6000.5；查書一表 7-6 得：K“ =0.871； K“=0.919；那么翼緣板上外表的局部彎曲應力：縱向o- =X = -0.871 x=-65.6MPa；pIO-4F753 1 氣橫向cr, =-/：,= -0.919

31、x =-69.2MPa；& 近IO'4箱形梁翼緣板上外表還受整體彎曲應力：q)=95.4MPa；翼緣板受雙向彎曲作用,應驗算復合應力：b =辰 + 6)' + M -+ q)二 J(95,4 - 65.6)2 + 69.2? + 69.2(95.4 - 65.3)=88.1MPa<|o-| = 175MPa軌道與翼緣板之間的接觸壓應力不大,一般不需演算.橫隔板是軌道的支承,當小車輪位于橫隔板頂上時,隔板受最大輪壓,軌道 的接頭應盡量位于橫隔板處.4.3主梁穩(wěn)定性4.3.1整體穩(wěn)定性主梁高寬比- = =3.75 穩(wěn)定：b 4004.3.2局部穩(wěn)定性翼緣板 = =56

32、.5>50,需加縱向加勁肋；% 8翼緣板最大外伸局部-=5<15 穩(wěn)定；6 8腹板位二型733.3V320,需要設置橫向加勁肋；56第一條設置在距腹板受壓邊0.15-0.2 ho= 120-160mm取hi=150mm；第二條設置在距腹板受壓邊h?二0.30.4 h=240320mm取h2=300mm第五章端梁計算端梁截面已初步選定,現(xiàn)進行具體訃算端梁計算工況取滿載小車位于主梁跨端,大小車同時運行起制動及橋架偏斜5.1載荷與內力5.1.1垂直載荷端梁按修改的鋼架尺寸計算,B=1.4m, a=l m, b=2 m, K=2b=4m, B=6 m, a,=0.5 m.型=0.2主梁最大

33、支承力=97837N ；因尺作用點的變動引起的附加力矩為零；端梁自重載荷為Fq = p( / B = 606.4N/m；端梁在垂直載荷作用下按簡支梁計算如圖5-1端梁支反力為0二吒 + 丄 ®F%B=97837+0.5X 1.187X 1486X42圖51、垂直載荷下端梁的計算截面1-1彎矩-Fr41 (y)2 + mr64 1 2= 101365x一一97837xxl.l87xl486x -+97837 =202730N.m；22 2(2丿剪力& =0；截面2-2彎矩M <2 二恥-1 xcpfq、(a + MR=101365 X 1 - 0.5 X 1.187 X

34、1486(1 + 0.5)2 + 97837 =197217.6N.m；剪力尺2二F+= 101365-1.187X1486( 1 +0.5)=98719N.m.截面3-3彎矩嘰3=0：剪力 二=101365-1.187 X1486X0.5=100483N.mo5.2水平載荷端梁的水平載荷有Ph、凡、出2、化等,亦按簡支梁計算,如圖所示5-2截面1-1因/作用點外移引起的附加水平力矩為My 二P Xj =5439xO=ON.m；彎矩| 二 P a=5439x 1 =5439N.m:其中圖5-2、水平載荷下端梁的訃算剪切力Fn =P2=8803.4N：軸力島二為=5212N：截面2-2在人、人、

35、巴“匕水平力作用下,端梁的水平支反力為“Hd 二卜RH + 乙2 + P“=8135+8803.4+5439=22377.4No水平剪切力7 = =22377；彎矩為M、2二&23=22377.4x 1.09=24391.4Am.其他內力小,不計算截面1-1的應力計算需待端梁拼接設計合格前方可進行按凈截面截面2-2截面角點J 32x306.5 +0.971918469.2x2351.7757-)MPa=38.2MPa<|erM=175MPao截面3-3端梁支承處為安裝大車輪角軸承箱座而切成缺口并焊上兩塊彎板8mmx 130mm,端部腹板兩邊都采用雙面貼角焊縫,取切=8mm,彎板兩

36、個垂直面上都焊有車輪組定位墊板,彎板參與端梁承載工作,支承處截面如下圖5-3 o1形心8x470x196 + 2x8x184x100 + 2x8x130x28x470 + 2x8x184 + 2x8x130=118.4ninio圖53端梁支承處截面慣性矩為/r=58.6xl06mm4：中軸以上截面靜矩 S=8xl84x (205+4) =307648mm3上翼緣板靜矩 S1 =8x470x (81.6-4) =291776mm3下翼緣板靜矩 52=8x260x (118.4-4) =237952mn?腹板中軸處的切應力為 = 88873.3x37648xiQ6=29 5Mpa 27/2x56.

37、6x106x8r <rzi =100 M Pa.端梁支承處的翼緣焊縫截面計算厚度(2x0.7x8mm=11.2 mm)比腹板厚度(8mm)大,故焊縫不需驗算,截面3-3的水平彎矩小,忽略不計5.3疲勞強度端梁疲勞強度計算只考慮垂直載荷的作用5.3.1彎板翼緣焊縫驗算截面3-3的彎板翼緣焊縫滿載小車在梁跨端時,端梁截面3-3的最大剪切力為x = /3=88873.3N：空載小車位于跨中不移動時端梁的支反力為Fvd Q 罟+ (&x +&) +字1=0.5 x 26239.5 + -x (25480+ 49000) +42=22356.3No這時端梁截面3-3相應的剪切力為F

38、 = Fvd -F=22356.3-1309.2x0.265=22021.4N；彎板翼緣焊縫的應力為max= 16.1 MPa.臨 #2_ 88873.3x2379524x0.7x/z/ x/v 4x0.7x8x58.6xl064xO.7x/2f xIx 4x0.7x8x5&6x10"r 3 99按K°查的°J =133 MPa,取拉伸式1-1-一一0.28120.45x370叮二常二 ZJLi66MPa；V2=234.8 M Pa空竺二空二0097<11；合格.1665.3.2端梁中央拼接截面根據端梁拼接設訃,連接螺栓的布置形式已經確定,可只計算受

39、力大的 翼緣板拼接截面1-1的內力為=, = 113895.2N.Mo空載小車位于跨中不移動,主梁跨端的支承力為p111F/= 旦+ _(% + R) = - x 60790.5 + - (25480+ 49000) =45291.25N 2 4 °°24這時的端梁支反力為Fmin =嘉-F=44161.25-1309.2x0.265=43814.3N；端梁拼接截面M的彎矩為=44161.25xt-42519.75x0.7-1309.2x1.52=63622.4N. Mo翼緣板的平均應力(按毛截面計算)為Mv 113895.2x306.5a= nuv =MPa =35.5

40、M Pa.> lx0.9717翼緣板傳遞的內力為N=(rv Av =35.5 X 8 X 470= 133480N o端梁拼接處翼緣板面上布置有4-021mm的螺栓孔,翼緣板凈截面積為4 = (470-4x21) x8=3110mnr應力a v = =133480/3110=42.9MPa< an3 %J% 嘰63622,4113895.2=0.559>0o可見,在相同的循環(huán)工況下,應力循環(huán)特性是一致的.根據A7和Q235及帶 孔板的應力集中等級,查得_, =101 MPao翼緣板拉伸疲勞需用應力為二 1.67b_J= mi22=219.5 MPa1_1_ I片1-1-二x0

41、.268045巧,0.45x370假設考慮垂直載荷與水平載荷同時作用,那么訃算應力要大些腹板應力較小,不再計算5.4穩(wěn)定性5.4.1整體穩(wěn)定性- = =2.890 穩(wěn)定； b 2605.4.2局部穩(wěn)定翼緣板 b0/O=452/8=56.3<60 穩(wěn)定；腹板 h()/6=480/8=60<80o 故不需要設置加勁肋.5.5端梁拼接端梁在中央截面11采用拼接板精制螺栓連接,翼緣用雙面拼接板8mm x 470mm x 450mm 及 8mm x 470mm x 440mm 腹板用單面拼接板8mmx470mmx 570mm,精制螺栓選用M20mm,拼接構造及螺栓布置如圖(5-4)所示. 4

42、70.Oo O10.0 13C L0D圖5-4、 端梁拼接構造5.5.1內力及分配滿載小車在跨端時,截面1-1的內力為 剪力代嚴0；2MS 呱二 BO =2*86180.5*1.09L4=52478N.m；2(FH + PH)aBO2*(1082 + 883)*1.09=11966N.m；端梁的截面慣性矩為/v=0.9719xl09mm4Zv=1.7757xl09 mm4腹板對X和y軸的總慣性矩為 幾=2.837x 108 mn?1 竹=1.3843 x 108 mm4翼緣對x和y軸的總慣性矩為/VA =6.8817xl08 mm4/>v =16.372 x 108 mm4彎板分配/9

43、QQ7腹板 M, =MV = 52478.6x=15513N.m；"x,I9.719翼緣 Mvv = Mrl = 52478,6x 6 8817 =36965.6N.m；h Jl Ix9.719: 腹板Z = ii966x 旦蘭=93lNm：>l Iy17.758翼緣 M= M . = 1196.6xlZr = 1102.7N.m；小 刃 Iv17.758水平剪切力分配剪力有上下翼緣板平均承受,一塊翼緣板所受的剪切力為F= 1 耳嚴 6915N；Ay =470x6=2720 nim；Af =597x8=4786；軸力分配軸力按截面積分配一塊翼緣板受軸力N產N4776r人 263

44、0.4 XJ一=17072 =735.9N；"A一塊腹板受軸力3760N尸N.2630.4 X,=17702 =579.3N；f A552翼緣拼接計算山嚴生的翼緣軸力為z36965.6x10=61100N613-8一塊翼緣板總的軸力為N、=579.3+61100=61679.3N ；拼接縫一邊翼緣板上有5個螺栓,一個螺栓受力剪切力為Ny.=61679-10335.9N；n 5下翼緣板平均承受,一塊翼緣板的水平彎矩為Mv=-M=55ANm；2力拼接縫一邊翼緣板上螺栓的布置尺寸為£二=3,可按窄b 100連接計算 Aj=150 mm ,工彳=4(502+1502)= 10000

45、0 mm2：翼緣板角點螺栓的最大內應力為:;£A=551.4xlO15O=827 1N v,p 2100000角點螺栓順梁軸的內力和為Fn=P,+P、 =827.1+10335.9= 13163N：水平剪切力人由接縫一邊翼緣上的螺栓平均承受,一個螺栓的受力為 = 61695=1383 N；n 5角點螺栓的合成內力為R： =+ F：二 V13 1 632+13832 =132 35 N：選精制螺栓 M20mm,孔 d=21mm, 6 =8mm；一個螺栓的許用承載力為剪切Pj= n-/ = 2x仝fLx0.8o-n =9698IN；承壓卍二工5b：=21x8xl.8b=52920N；R&

46、lt;1合格.5.5.3板拼接計算由M“對腹板產生的軸力為=222.7N；一塊腹板總軸力為Nt = Nf + N'f =222.7+735.9=968.6N：焊縫一邊腹板螺栓平均受力,一個螺栓受力為E = 2=60.5N；fN m 16腹板垂直彎矩Mjll兩腹板承受,一塊腹板的彎矩為M 嚴M.=7757Nm；7 2 x拼接縫一邊腹板上螺栓的布置尺寸為-=5.5 > 3 ,屬窄式連接 b 100V)=550mm：工 =1 J ()2+3302+5502=423500mm2腹板角點螺栓的最大內力為775.7x103x5502x4235005037 =5037N：腹板角點螺栓順梁軸的內

47、力和為P； = P, A + P, =60.5+5037=5097.5N:單剪螺栓的許用承載力 = lx -Tx21- x0.8>< 175=48490.6 N；片< 耳(仍屬合格).554端梁拼接接截面的強度因拼接處螺栓孔減少了截面慣性矩,需用凈截面驗算強度 同一截面中各板的螺栓孔對x和y軸的慣性矩為：=21x88x (307-4) 2+4x (552+1652+2752+3852)=2.941 x 108 mm4/v<( =21x8|4(502 +15O2) +16x 1842 =1.07805x 108 mm4端梁拼接處凈截面慣性矩為：/訶二人-Ixd =9.71

48、9x 108-2.941 x 108=6.778x108 mm4© = ly - /, d =17.757 xl08-l .078 xl08=l 6.679 x 108mm4全部板材的螺栓孔截面積為：22=21x8x (8+10) =3024mnr-拼接處凈截面積為：4o=A-Arf=470x8x2+597x8x2-3024= 14048 mm2-端梁拼接處強度為；/工0人04/052478 x3071196.6 x 2352630.4=+6.778 x10s16.679 x10s14048=24.2MPa<<rln(合格).顯然,垂直載荷產生的應力是主要的.端梁計算中,

49、載荷齊全,個別取值偏大,如小車運行慣性力僅由一側端梁承受等,實際上要比計算結果小些.第六章主梁和端梁的連接主、端梁采用連接板貼角焊縫連接,主梁兩側各用一塊連接板與主、端梁的腹板焊接,連接板厚度5 =8mm,高度h =0.95 hd =0.95 x 613=582mm, 取妒580mm,主梁腹板與端梁腹板之間留有2050的間隙,在組裝橋架時 用來調整跨度.主梁翼緣板伸出梁端套裝在端梁翼緣板外側,并用貼角焊縫ht =8 mm周邊焊住.必要時可在主梁端部內側主、端梁的上、下翼緣處 焊上三角板,以增強連接的水平剛度,承受水平內力,連接構造示于表圖61圖61、主梁與端梁的連接主梁最大支承力為Fr=861

50、80.5N;連接板需要的焊縫長度為12Fr2x0.7/?/r/l+ 10L2x86180-5 +102x0.7x8x100=102.3mm.實際/», > I,足夠 主、端梁的連接焊縫足夠承受連接的水平彎矩和剪切力,故不再計算.第七章剛度計算7.1橋架的垂直靜剛度滿載小車位于主梁跨中產生的靜撓度為44655x22500* _05xI OOO? 3x22500-1000二48x2.06x1 5 x2.5307xl 09x氣no23mmv Y=30mm 符合要求.7507.2橋架的水平慣性位移x二吐_厶+竺旦1丄48E/,4 斤 384E/,5 斤1352 x22500 348 x

51、 2.06 xlO5x 22509 xlO93 沁 7-*1-+8*13525*1.13424*1.1342L=0.27mm<X=225002000=11.25mm(符合要求)7.3垂直動剛度起重機垂直動剛度以滿載小車位于橋架跨中的垂直自振頻率來表征,計算如下主梁質量匕=2075kg：全橋架中點換算質量為“ =0.5 (2mc ) +mx =2075+355=2430kg;起升載荷=78400N;起升鋼絲繩滑輪組的最大下放長度為:/,. = +.-2 = 10+2-2= 10 m.橋式起重機的垂直自振頻率為八丄Ig'2龍9(兒+入)(1 + 0)_ 1 I9810一石 Q (16

52、.73 + 36.9)(1 + 0.083)=2.07>/, = 2Hz (合格)7.4水平動剛度起重機水平動剛度以物品高度懸掛,滿載小車位于橋架跨中的水平自振 頻率來表征.半橋架中點的換算質量為me=O.5(mG+mx+m2)=0.5 (2075+355+355)=2785kg.半主梁跨中在單位水平力作用下產生的水平位移為E 3牯一(1)48E/,4 斤1352 x165003“3、=n- X(1)48 x 2.06x105 x 22509 xlO9 4x1.1342=0.000068nim/N.橋式起重機的水平自振頻率為_ 1 1000"24646.5 x 0.000068=895HZ> 扁= 12HZ (合格)