起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)

1、重 機(jī) 械金 屬 結(jié) 構(gòu)目錄1、典型金屬結(jié)構(gòu)的識(shí)別2、主要受力焊縫及缺（裂紋）的識(shí)別3、金屬結(jié)構(gòu)件螺栓和銷軸連接型式及常見缺一、典型金屬結(jié)構(gòu)的識(shí)別（一）授課要求：1、了解起重機(jī)械（橋、門式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、門座起重機(jī)等）的主要組成；2、了解（薄壁箱型結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)）主要受力結(jié)構(gòu)件基本型式、組 成、作用及基本要求，受力模式，材料選用原則等；3、了解主要受力構(gòu)件缺陷（失穩(wěn)、腐蝕、裂紋、變形）及報(bào)廢條件4、了解起重機(jī)械安全監(jiān)察規(guī)定中主要受力結(jié)構(gòu)件的制造要求（二）情景例題1、根據(jù)下圖（通用橋式起重機(jī)薄壁箱型結(jié)構(gòu)圖）指出各序號(hào)所指結(jié)構(gòu)件名稱，并根據(jù)圖中軌道布置位置說出該主梁的型式。 和的作用分別是什么

2、起重機(jī)主要受力結(jié)構(gòu)件可否委托加工，有何規(guī)定參考答案:大加筋板（橫向加勁肋） 小加筋板（短橫向加勁肋）上蓋板 水平加筋板（縱向加勁肋）腹板下蓋板型式：正軌箱型梁大加筋板的作用：保持腹板的局部穩(wěn)定性。小加筋板的作用：使小車的輪壓更直接地傳到腹板上去， 并進(jìn)一步增加腹板的局部穩(wěn)定性。制造單位不得將主要受力結(jié)構(gòu)件（主梁、主副吊臂、主支撐腿、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，下同）全部委托加工或者購(gòu)買并用于起重機(jī)械制造。主要受力結(jié)構(gòu)件需要部分委托加工或者購(gòu)買的，制造單位應(yīng)當(dāng)委托取得相應(yīng)起重機(jī)械類型和級(jí)別資質(zhì)的制造單位加工或者購(gòu)買其加 工的主要受力結(jié)構(gòu)件并用于起重機(jī)械制造。2、如圖為橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)圖。請(qǐng)問為什么主梁端部下蓋板向

3、上 傾斜水平加筋板的作用并說明一般情況下上、 下蓋板的厚度有什么不 同，為什么答：為了減輕重量，根據(jù)主梁的受力特點(diǎn)做成等強(qiáng)度梁，則腹板的下 邊和下蓋板應(yīng)做成拋物線形。但為制造方便，通常腹板中部為矩形， 兩端做成梯形，同時(shí)使下蓋板兩端向上傾斜。水平加筋板也是為了增加腹板的局部穩(wěn)定性。 同時(shí)也有利于對(duì)腹 板不平度的控制。一般情況下上蓋板厚度大于下蓋板， 因?yàn)樯仙w板受壓，下蓋板受 拉，由于上蓋板受壓要考慮受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性， 即考慮穩(wěn)定系數(shù)， 所以一般情況下上蓋板厚度大于下蓋板。3、指出下圖各序號(hào)所指結(jié)構(gòu)件名稱。安全技術(shù)規(guī)范中所指的造船門式起重機(jī)主要受力構(gòu)件有哪些說出其支腿結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及作用。答：端

4、梁；主梁；剛性支腿；柔性支腿；下橫梁（或地橫梁）主要受力構(gòu)件：主梁，支腿支腿結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及作用：考慮溫度變化所引起的主粱伸長(zhǎng)和縮短， 以 及兩邊運(yùn)行機(jī)構(gòu)不同步運(yùn)行時(shí)所引起的主梁變形， 所以都采用一邊為 柔性支腿，另一邊為剛性支腿的門架。4、下圖為一自升式小車變幅塔式起重機(jī)，請(qǐng)指出圖中標(biāo)出的各部件名稱。試述小車變幅的塔式起重機(jī)起重臂的常用結(jié)構(gòu)截面形狀，說明下弦桿采用的材料的形狀及用途。這類起重臂斷面內(nèi)凈空高度n 1.8m及 1.8m時(shí)，其走道如何設(shè)置參考答案:1-吊臂（或起重臂）、2-吊臂拉桿、3-塔頂（或塔帽）、4-頂升套 架、5-塔身、6-平衡臂拉桿、7-平衡重（或配重）、8-平衡臂、9- 壓

5、重、10-底架為減輕自重，大部分截面為正三角形，下弦桿用方鋼或梢鋼或角 鋼對(duì)焊扣方制成，既承受吊臂的各種載荷，又作為小車運(yùn)動(dòng)的軌道。 按塔式起重機(jī)安全規(guī)程（GB5144-2006,斷面內(nèi)凈空高度A 1.8m 時(shí)走道應(yīng)設(shè)置在起重臂的內(nèi)部，斷面內(nèi)凈空高度1.8m時(shí)走道應(yīng)沿著起重臂一側(cè)設(shè)置。5、指出塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圖中各桿件的名稱。并簡(jiǎn)述自升式塔式起重機(jī)后續(xù)補(bǔ)充結(jié)構(gòu)件（如標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、預(yù)埋節(jié)等）的要求。 6、右圖為一起重機(jī)結(jié)構(gòu)圖，請(qǐng)答：連接套；斜腹桿；主弦桿（或主肢）；平腹桿。要求：根據(jù)塔式起重機(jī)安全規(guī)程（GB5144-2006,自升式塔式起重機(jī)后續(xù)補(bǔ)充結(jié)構(gòu)件（如標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、預(yù)埋節(jié)等）的要求。1、自升式塔機(jī)出

6、廠后，后續(xù)補(bǔ)充的結(jié)構(gòu)件（塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、預(yù)埋節(jié)、 基礎(chǔ)連接件等）在使用中不應(yīng)降低原塔機(jī)的承載能力，且不能增加塔 機(jī)結(jié)構(gòu)的變形。2、對(duì)于頂升作業(yè)，不應(yīng)降低原塔機(jī)滾輪（滑道）間隙的精度、滾輪（滑 道）接觸重合度、踏步位置精度的級(jí)別。3、對(duì)于安裝拆卸作業(yè)，不應(yīng)降低原塔機(jī)連接銷軸孔、連接螺栓孔安 裝精度的級(jí)別。指出該起重機(jī)在特種設(shè)備目錄中的“類別”名，指出件號(hào)16的名稱，簡(jiǎn)述該圖中變幅機(jī)構(gòu)的形式名稱及特點(diǎn)參考答案：該起重機(jī)的類別為：門座式起重機(jī)1-門架、 2-轉(zhuǎn)柱、 3-人字架、 4-臂架（或主臂架）、 5-拉桿、 6-象鼻梁平面四桿機(jī)構(gòu)。特點(diǎn)：在變幅過程中，象鼻梁的端點(diǎn)將沿接近于水平線的軌跡移7、 下圖

7、為主要受力構(gòu)件缺陷的幾種表現(xiàn)形式，指出圖中的缺陷名稱，并說明主要受力結(jié)構(gòu)件的修復(fù)及報(bào)廢條件圖1圖2圖3圖4答：圖1:整體失穩(wěn)，圖2腹桿、下弦桿塑性變形，圖3腐蝕，圖4 裂紋。主要受力構(gòu)件失去整體穩(wěn)定性時(shí)不應(yīng)修復(fù)，應(yīng)報(bào)廢。金屬結(jié)構(gòu)的修復(fù)及報(bào)廢1、主要受力構(gòu)件失去整體穩(wěn)定性時(shí)不應(yīng)修復(fù)，應(yīng)報(bào)廢。2、主要受力構(gòu)件發(fā)生腐蝕時(shí)，應(yīng)進(jìn)行檢查和測(cè)量。當(dāng)主要受力構(gòu)件 斷面腐蝕達(dá)設(shè)計(jì)厚度的10%寸，如不能修復(fù)，應(yīng)報(bào)廢。3、主要受力構(gòu)件產(chǎn)生裂紋時(shí)，應(yīng)根據(jù)受力情況和裂紋情況采取阻止 措施，并采取加強(qiáng)或改變應(yīng)力分布措施，或停止使用。4、主要受力構(gòu)件因產(chǎn)生塑性變形，使工作機(jī)構(gòu)不能正常地安全運(yùn)行 時(shí)，如不能修復(fù)，應(yīng)報(bào)廢。、

8、主要受力焊縫及缺陷（裂紋）的識(shí)別1、了解起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的焊接連接的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)；2、了解（薄壁箱型結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)）主要受力結(jié)構(gòu)不同焊接工藝對(duì)受力結(jié)構(gòu)變形的影響及工藝措施；3、了解主要受力構(gòu)件焊接缺陷形式；4、了解焊接裂紋的處理及檢驗(yàn)方式。1、下圖為一橋式起重機(jī)加筋板的裝配圖，其焊接方向如圖所示，請(qǐng) 指出適用于有旁彎還是無旁彎的口形主梁橋式起重機(jī)蓋板和腹板拼 接時(shí)應(yīng)注意哪些問題主要承載結(jié)構(gòu)件中不同厚度的鋼板對(duì)接有何要 求，并說明這樣做的目的壓板 超訓(xùn)筋 墻地筋 上短板、施焊方問國(guó)8-18橫加筋和短加筋的裝配答：適用于有旁彎的口形主梁（說明：對(duì)要求口形梁外彎的 550t通用橋式起重機(jī)主梁，上蓋板

9、與筋板焊縫的焊接方向應(yīng)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)。 對(duì)不要求外彎的口形梁，焊 接方向應(yīng)一邊由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，另一邊由外側(cè)向內(nèi)側(cè)交錯(cuò)進(jìn)行。蓋板、腹板的接頭不應(yīng)布置在同一截面上，錯(cuò)開距離不小于200mm （2）蓋板、腹板盡量減少接頭。如采用不同長(zhǎng)度鋼板拼接， 應(yīng)將長(zhǎng)度長(zhǎng)的鋼板布置在跨中，兩端布置較短的鋼板，（3）拼接時(shí)應(yīng) 避免十字接頭。不同厚度鋼板的焊接，應(yīng)從一側(cè)或兩側(cè)制成不大于1:4的過渡斜 度，其目的為了減少應(yīng)力集中，防止疲勞損壞。2、說出焊縫缺陷的幾種表現(xiàn)形式（至少 5種）下圖為一在用起重機(jī) 的主梁端部焊接處出現(xiàn)了裂紋，外觀檢查懷疑有裂紋，應(yīng)采用何種檢 驗(yàn)方式，該方式有哪幾種形式答：裂紋、氣孔、固體夾雜、未熔

10、合、未焊透、咬邊、焊縫超高、凸度過大、角焊縫喉厚超過（小于）公稱、角焊縫焊腳不對(duì)稱、下塌、錯(cuò)邊、焊瘤等。應(yīng)進(jìn)行表面探傷，有磁粉探傷和滲透探傷二種形式。三、金屬結(jié)構(gòu)件螺栓和銷軸連接型式及常見缺陷1、了解起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)螺栓、銷軸連接型式、特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)；2、了解高強(qiáng)度螺栓的標(biāo)識(shí)和使用要求；3、了解螺栓和銷軸連接缺陷（松動(dòng)、缺件、斷裂、腐蝕、磨損等）的形式。1、指出圖中標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接缺陷， 分析可能帶來的危害重復(fù)使用高強(qiáng)度螺栓有何規(guī)定高強(qiáng)度螺栓連接要求答：右邊螺栓缺防松螺母。危害：容易發(fā)生松動(dòng)，會(huì)造成塔身搖擺加 劇，增大結(jié)構(gòu)件及連接件的附加動(dòng)載荷， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)使連接套根部發(fā)生 裂紋斷裂，使標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

11、連接失效。按照起重機(jī)安全使用第3部分：塔式起重機(jī)（GB/）高強(qiáng)度螺 栓的重復(fù)使用應(yīng)嚴(yán)格按照制造商規(guī)定的條件。摩擦型高強(qiáng)度螺栓不應(yīng) 重復(fù)使用，除非按照制造商提供的說明書的規(guī)定。 用于緊固回轉(zhuǎn)支座 的螺栓一旦取出，應(yīng)更換新的，除非制造商提供的說明書另有規(guī)定。 螺栓應(yīng)只能按制造商提供的說明書的要求進(jìn)行緊固。按照塔式起重機(jī)安全規(guī)程（GB5144-2006）,采用高強(qiáng)度螺栓 連接時(shí)，其連接表面應(yīng)清除灰塵、油漆和銹蝕。應(yīng)使用力矩扳手或?qū)?用扳手，按使用說明書或設(shè)計(jì)圖樣規(guī)定的預(yù)緊力或預(yù)緊力矩?cái)Q緊。2、(1)高強(qiáng)度螺栓M30葉，各數(shù)字表示何意思該螺栓的屈服強(qiáng)度至少能達(dá)到多少(2)簡(jiǎn)述螺栓斷裂失效有幾種形式(3

12、)并分析下圖高 強(qiáng)螺栓斷裂失效的形式。(1) 30表示螺栓的公稱直徑 d=30mm300表示螺栓公稱長(zhǎng)度l=300mm標(biāo)示螺栓的使用性能等級(jí)，10表示螺栓的抗拉強(qiáng)度為loooMPa 9表示螺栓的屈強(qiáng)比為。該螺栓的屈服強(qiáng)度至少能達(dá)到 1000X =900 MPa.(2)斷裂失效有韌性斷裂、脆性斷裂和疲勞斷裂等三種失效形式。(3)從圖中高強(qiáng)度螺栓斷口可看出有典型的疲勞臺(tái)階，故屬于疲勞斷裂。簡(jiǎn)述高強(qiáng)螺栓連接的優(yōu)缺點(diǎn)。塔機(jī)的銷軸連接和高強(qiáng)度螺栓連接方式主要應(yīng)用在哪些部位應(yīng)注意些什么 參考答案：（ 1）螺栓聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是連接的韌性和塑性較好，檢查方便，傳力均勻。對(duì)經(jīng)常變化與動(dòng)力載荷的結(jié)構(gòu)，以及在低溫下工作

13、的結(jié)構(gòu)，連接可靠性好。其缺點(diǎn)是在動(dòng)載作用下容易松動(dòng)。高強(qiáng)度螺栓不是靠本身傳力，而是靠很高的螺栓預(yù)緊力在連接間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞力。由于這種螺栓克服了螺栓的許多缺點(diǎn)，保留了優(yōu)點(diǎn)，而且其靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比同尺寸的鉚接還要高，因此被廣泛采用。但在安裝過程中，其預(yù)緊力必須保證，須用力矩扳手緊固。（ 2）銷軸連接：吊臂之間，吊臂與轉(zhuǎn)臺(tái)、配重臂與轉(zhuǎn)臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間；應(yīng)可靠固定防止脫落，不得有缺陷，直徑減少不大于5 。高強(qiáng)度螺栓：回轉(zhuǎn)支承連接、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接；達(dá)到規(guī)定的力矩（力矩扳手），不應(yīng)缺件。鉚釘、螺栓副、銷軸材料鐘釘材料宜采用符合 GB715的BL2、BL3圓鋼。普通螺栓材料應(yīng)符合 GB/T699和GB/T

14、700的規(guī)定。高強(qiáng)度螺栓、螺母和墊圈材料應(yīng)符合 GB/T1231或GB/T3633的規(guī)定。大于M24的扭剪型高強(qiáng)度螺栓副和大于M30的高強(qiáng)度螺栓副，應(yīng)符合GB/、GB摩的規(guī)定。各種規(guī)格的螺栓副除選用GB/T1231標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料外，還可采用 GB/T3077規(guī)定的用于級(jí)的40Cr和用于級(jí)以上的35CrMo42CrMo等鋼材。主要承載連接銷軸的材料，宜采用符合 GB/T699的45鋼及符合GB/T3077的 40Cr、35CrMo 42CrMo等鋼材，并進(jìn)行必要的熱處理。螺紋連接的主要類型有螺栓連接、 雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接。它們的構(gòu)造、主要尺寸關(guān)系、特點(diǎn)及應(yīng)用見表。表5螂紋在推的

15、主要類型.峋造、主要尺寸美系及特點(diǎn)，和應(yīng)用類型構(gòu)1主要尺寸關(guān)系特點(diǎn)和應(yīng)用普通螺檢瞰余留長(zhǎng)度普通螺栓連接 國(guó)載荷12（03、0.5）d 變載荷4之0,75d無力在被連接件上切 制螺儀.故不受被連二接件材料的限制，構(gòu) 造簡(jiǎn)牝裝制方便,螺松連接11:11P沖擊、彎曲帆2d應(yīng)用廣濟(jì)J1校制兒用螺栓連接（盡可能小儂伸出長(zhǎng)度”也2:0w 螺構(gòu)軸線到邊緣的距離口 二 d+。 6）川川校制孔用國(guó)酰J_用于通孔并能從連接 的兩邊進(jìn)行裝配的場(chǎng)71X ' 1X 1jT / / I | 1 U .1 3 / 13合.Ti L£2Lt 1r雙頭鼻柱旋量左被連 摟件之一的孔申， 用于因結(jié)構(gòu)限制不能 用填

16、檢連接的地X(如破連接零件之一 太厚)或冷望結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn) 望在的而合不用螺母，量量較輕. 在打尾端的It連接 件外都能有光徽的外 露表面，應(yīng)用與雙頭 尊柱相似，但經(jīng)常折 卻身便梨孔損壞散 不宜用于經(jīng)常拆卸處座比檸人/,1H,名幅孔零N材料加笊威百怖IH % d轉(zhuǎn)帙 H*(L252L5)d鋁合金目建1一5-25州牌墳孔深喧% 為 H+Q 25)P鉆孔深度小用+ 5 7d/r a. ciikH喘栓連接京定娛11也接緊定照燈生入一零代 的蜜紋孔中I并用具 末端頂生另i零件的 表面或R相向的凹 城中，以固定網(wǎng)零件 的相對(duì)性置，并可帶 遞5人的力和轉(zhuǎn)矩1 .螺紋連接的預(yù)緊 實(shí)際應(yīng)用上絕大多數(shù)螺紋連接裝配時(shí)都必

17、須擰緊， 使連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力。 預(yù)緊的目的在于增強(qiáng)連接的可靠性、緊密性和防松能力，防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移。適當(dāng)選用較大的預(yù)緊力，對(duì)提高螺紋連接的可靠性以及連接件的疲勞強(qiáng)度都是有利的。但過大的預(yù)緊力也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)連接件的結(jié)構(gòu)尺寸增大，甚至在裝配或偶然過載時(shí)拉斷。因此，為了保證連接所需的預(yù)緊力，又不使連接件過載，對(duì)重要的螺紋連接，如氣缸蓋、壓力容器蓋、管路凸緣等的連接，裝配時(shí)要控制預(yù)緊力。實(shí)際應(yīng)用中，預(yù)緊力是通過控制預(yù)緊力矩來控制的。而預(yù)緊力矩的大小常用測(cè)力矩扳手和定力矩扳手控制。2 . 螺紋連接的防松所謂防松就是防止螺紋副工作

18、時(shí)產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。按防松原理的不同，常見防松方法分摩擦防松、機(jī)械防松和永久止動(dòng)防松3 種。摩擦防松較為簡(jiǎn)單方便，機(jī)械防松可靠性高，重要的連接應(yīng)采用機(jī)械防松。金屬結(jié)構(gòu)的連接檢驗(yàn)方法金屬結(jié)構(gòu)的裂紋多產(chǎn)生在局部應(yīng)力較高處，如主梁、 端梁的連接部位、車輪角軸承架的連接部位，以及走臺(tái)連接部位。下面介紹金屬結(jié)構(gòu)連接的檢驗(yàn)方法：1. 金屬結(jié)構(gòu)的焊接連接及焊縫外觀的檢驗(yàn)方法外觀檢驗(yàn)使用目測(cè)和焊工卡尺檢查，或用5 倍放大鏡檢查，必要時(shí)用滲透法（煤油試驗(yàn)或著色 PD檢驗(yàn)，金屬結(jié)構(gòu)的連接焊縫無明顯 可見的焊接缺陷。（ 1）關(guān)鍵焊縫、重要焊縫的外觀質(zhì)量不允許有下列缺陷：裂紋、孔穴、固體夾雜，未溶合和未焊透、形狀缺陷及上

19、述以外的其裂紋、 表面氣孔、表面夾渣、咬邊、 飛濺、 敞開的尾部弧坑、（ 2）焊縫的內(nèi)在質(zhì)量，一般應(yīng)通過適當(dāng)?shù)臒o損檢測(cè)方法予以確認(rèn)，射線探傷應(yīng)不低于GB332抻規(guī)定的II級(jí)，超聲波探傷應(yīng)不低于JB/T10559中規(guī)定的I級(jí)；（ 3）焊接接頭應(yīng)避免焊縫立體交叉和在一處焊縫大量集中。2. 金屬結(jié)構(gòu)的螺栓連接、銷軸連接的檢驗(yàn)方法主要承載結(jié)構(gòu)件在同一連接處不允許采用不同的連接方式；每一桿件在節(jié)點(diǎn)處或接頭的一側(cè)，螺栓數(shù)不得少于2 個(gè)；螺栓聯(lián)接不得松動(dòng)，不應(yīng)有缺件、損壞等缺陷。螺栓連接主要是普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩類。（ 1）普通螺栓連接又分為粗制和精制，普通螺栓連接不允許用在重要受力構(gòu)件的連接。粗

20、制螺栓連接由于配合間隙大，受剪情況不好且連接變形大，常用在次要構(gòu)件的連接中；精制螺栓安裝較為困難，僅適用于受剪力的連接。（ 2） 高強(qiáng)度螺栓連接主要用于重要構(gòu)件的連接，高強(qiáng)度螺栓在受剪和受拉兩方面的性能都比較好，對(duì)被聯(lián)接的螺栓孔精度要求不高，但對(duì)螺栓孔的聯(lián)接面要求較高，要求聯(lián)接面的磨擦系數(shù)必須穩(wěn)定。 采用高強(qiáng)度鋼（45 號(hào)鋼和 40B 鋼）制造螺栓，并經(jīng)熱處理，就是使預(yù)緊力可以獲得大些，因而摩擦力也可以大一些。 為了保證連接有較大的摩擦力，應(yīng)對(duì)構(gòu)件接觸表面進(jìn)行噴砂、噴小鐵丸和酸洗等除繡處理，再涂以無機(jī)富鋅漆，防止再生銹。 為使螺栓的預(yù)緊力能均勻地傳遞給桿件，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓要用兩個(gè)高強(qiáng)度鋼制造的墊圈，墊圈應(yīng)倒角45°保證能夠貼緊，以防止鋼板表面