畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-雙梁橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)

河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)緒 論橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)、廠房、碼頭和露天貯料場(chǎng)等處。橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī)三種。普通橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。電動(dòng)機(jī)通過減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動(dòng)，即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車輪；另一類為分別驅(qū)動(dòng)、即兩邊的主動(dòng)車輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。中、小型橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般只用四個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當(dāng)車輪超過四個(gè)時(shí)，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機(jī)的載荷均勻地分布在各車輪上。橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由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(yùn)行。主梁上焊有軌道，供起重小車運(yùn)行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。1河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)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(nèi)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(fù)雜。四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺(tái)板，自重輕，剛度大，但與其它結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強(qiáng)度較低，已較少生產(chǎn)。空腹桁架結(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口，形成一個(gè)無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺(tái)板，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國(guó)是較為廣泛采用的一種型式。橋式起重機(jī)分類：普通橋式起重機(jī)主要采用電力驅(qū)動(dòng)，一般是在司機(jī)室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離控制的。起重量可達(dá)五百噸，跨度可達(dá)60米。簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)又稱梁式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機(jī)類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其它型鋼和板鋼組成的簡(jiǎn)單截面梁，用手拉葫蘆或電動(dòng)葫蘆配上簡(jiǎn)易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運(yùn)行。橋架可以沿高架上面的軌道運(yùn)行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運(yùn)行，這種起重機(jī)稱為懸掛梁式起重機(jī)。冶金專用橋式起重機(jī)在鋼鐵生產(chǎn)過程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機(jī)相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機(jī)構(gòu)或裝置。這種起重機(jī)的工作特點(diǎn)是使用頻繁、條件惡劣，工作級(jí)別較高。主要有五種類型。鑄造起重機(jī)：供吊運(yùn)鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運(yùn)鋼水注入連續(xù)鑄錠設(shè)備或鋼錠模等用。主小車吊運(yùn)盛桶，副小車進(jìn)行翻轉(zhuǎn)盛桶等輔助工作。夾鉗起重機(jī)：利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運(yùn)到深坑均熱爐中，或把它取出放到運(yùn)錠車上。脫錠起重機(jī)：用以把鋼錠從鋼錠模中強(qiáng)制脫出。小車上有專門的脫錠裝置，脫錠方式根據(jù)錠模的形狀而定：有的脫錠起重機(jī)用項(xiàng)桿壓住鋼錠，用大鉗提起錠模；有的用大鉗壓住錠模，用小鉗提起鋼錠。加料起重機(jī)：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(dòng)料箱并將它送入爐內(nèi)。主柱可繞垂直軸回轉(zhuǎn)，挑桿可上下擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)。副2河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)小車用于修爐等輔助作業(yè)。鍛造起重機(jī)：用以與水壓機(jī)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(zhuǎn)工件；副小車用來抬起工件。在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合起重機(jī)的實(shí)際工作條件，注意了以下幾方面的要求：整臺(tái)起重機(jī)與廠方建筑物的配合， 以及小車與橋架的配合要恰當(dāng)。 小車與橋架的相互配合，主要在于：小車軌距（車輪中心線間的水平距離）和橋架上的小車軌距應(yīng)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(jī)工作范圍也就愈大。小車的高度小，相應(yīng)的可使起重機(jī)的高度減小，從而降低了廠房建筑物的高度。小車上機(jī)構(gòu)的布置及同一機(jī)構(gòu)中各零件間的配合要求適當(dāng)。起升機(jī)構(gòu)和小車平面的布置要合理，二者之間的距離不應(yīng)太小，否則維修不便，或造成小車架難以設(shè)計(jì)。但也不應(yīng)太大，否則小車就不緊湊。小車車輪的輪壓分布要求均勻。如能滿足這個(gè)要求，則可以獲得最小的車輪，輪軸及軸承箱的尺寸，并且使起重機(jī)橋架主梁上受到均勻的載荷。一般最大輪壓不應(yīng)該超過平均輪壓得20%。小車架上的機(jī)構(gòu)與小車架配合要適當(dāng)。為使小車上的起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)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(dāng)和安裝方便。在設(shè)計(jì)原則上，要以機(jī)構(gòu)為主，盡量用小車架去配合機(jī)構(gòu)；同時(shí)機(jī)構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，但在不影響機(jī)構(gòu)的工作的條件下，機(jī)構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計(jì)，使其構(gòu)造簡(jiǎn)單，合理和便于制造。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，以提高設(shè)計(jì)與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。小車各部分的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制造，安裝和維護(hù)檢修的方便，盡量保證各部件拆下修理時(shí)而不需要移動(dòng)鄰近的部件?？傊?，要兼顧各個(gè)方面的相互關(guān)系，做到個(gè)部分之間的配合良好。本次設(shè)計(jì)為10t電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)，我在參觀，實(shí)習(xí)和借鑒各種文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，同時(shí)在老師的精心指導(dǎo)下及本組成員的共同努力下完成的。3河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)起重量：10t跨度S：10.5m工作級(jí)別：A5起升高度：10m小車輪距BC：1.4m小車軌距b：1.14m起升速度：8m/min小車運(yùn)行速度：22m/min小車工作級(jí)別： M5大車運(yùn)行速度： 60m/min4河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第二章 總體設(shè)計(jì)1.橋架尺寸的確定B0=（1~1）L=（1~1）10.5=2.51~1.36m取B0=1400mm4646根據(jù)小車軌距和中軌箱型梁寬度以及大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)置，取 B=3000mm2.主梁尺寸1 1高度h=（ ~ ）L=618~750mm取腹板高度 h0=700mm腹板厚度 =1mm翼緣板厚度 0=10mm翼緣板寬度b0=400mm主梁總高度 H1=h0+20=720mm主梁寬度 b=(0.5~0.9)H1=360~648mm取b=600mm>L=175mm且>H1=240mm603上下翼緣板相同，為10mm350mm3.端梁尺寸高度H2 1/2~1H1=360~720mm，取H2=650mm考慮大車輪安裝，端梁內(nèi)寬 b0=270mm腹板高度h0=580mm總寬B2=460mm，各板厚 0= =8mm,b=B2=460mm端梁長(zhǎng)度S2取4662mm.主、端梁采用焊接連接，端梁為拼接式 .5河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)2.2其他設(shè)計(jì)2.21大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于本起重機(jī)跨度為 10.5m，在起重機(jī)的常用跨度（10.5-32m）,大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案采用分別驅(qū)動(dòng)。其大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的布置方式如圖 2-2所示圖2-2分別傳動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方式1-電動(dòng)機(jī)；2-制動(dòng)器；3-帶制動(dòng)輪的半齒輪聯(lián)軸器； 4-浮動(dòng)軸；5半齒輪聯(lián)軸器；6-減速器；7-全齒輪聯(lián)軸器； 8-車輪2.22隔板和加勁肋的布置尺寸1為了保證主梁截面中受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性， 需要設(shè)置一些加勁構(gòu)件。由于腹板的寬厚比b/δ=600/10=60不 （80，160）。不需設(shè)置橫向加勁肋6河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第三章 主、端梁截面幾何性質(zhì)主梁A1=(70010+35010)2=14000mm2形心x=360mm y=150mm慣性矩600*103600*(350 5)Ix= 12 mm4=2.5307×109 mm410*60036000(6005)2I1==12mm4=2.2509*109mm4b)端梁 A2=(460*8+650*8)*2mm2=252880 mm2慣性矩460*1034600*3302Ix2=12=0.9719×109mm4650*1036500*2402Iy2=12=1.7757×109mm47河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第四章 載荷計(jì)算4.1固定載荷（1）梁自重：由“機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”（記為“書一”，在本說明書中適用）中公式7-26mG2hS(1)（4-1）3式中h---梁的高度，單位mmδ---箱形梁的兩塊腹板厚度，單位mmρ---鋼材密度，取為Q235鋼，密度為7.85×10-3g/mm3S---梁的跨度,單位mmβ---構(gòu)造系數(shù)。沒有加勁肋時(shí)， β=10.。有橫向加勁肋時(shí)，β=1.。2所以單根主梁的質(zhì)量為mG1=2×720×16×7.85×10-3×10500×（1.0-1）3=3283kg重量pG1=mG1g=3283×9.81N=32206N單根端梁的質(zhì)量為mG2=2×400×16×7.85×10-3×4110×（1.0-1）3=548kg重量pG2=G2g=548×9.81N=5381N；m端梁均布載荷F均=5381/3=1794N/m（2）小車軌道質(zhì)量 查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)（記為 “書二”）中附表22軌道選用輕軌15（線密度q=15kg/m）。m=S=1510.5=247.5N18河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)重量 PGg=m1g=247.5×9.81=2410N（3）走臺(tái)、欄桿等質(zhì)量 m=1080kg2重量 P=mg=1080×9.81N=10557NGl 2（4）半橋架總重量P P P P 47186NBQ G1 Gg Gj半橋架總質(zhì)量mBQ mG1m1m2 4810kg主梁的均布載荷Fq=PBQ=47186/10.5=2859.8N/mS（5）一組大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量：查書二中表7-3得PGj=4500N 重心作用位置l1=1.5m。（6）司機(jī)室重量： PGs14715N，重心作用位置l0=2.8m。4.2小車輪壓起升載荷為PmQ=Qg=10500N參考北京起重機(jī)研究所10t橋式雙梁起重機(jī)成品，小車質(zhì)量m=1010kg小車自重pGX=9908.1N小車輪壓：查書二表 7-4得小車輪壓為'P 21000N1'P 18000N29河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)空載輪壓'PpGX/4247N74.3動(dòng)力效應(yīng)系數(shù)1.11起升動(dòng)載系數(shù)22minvq2式中2m=1.10；in2=0.34；vq=8m/min；起升速度；所以=1.10+0.348/60×2=1.145運(yùn)行沖擊系數(shù)41.10.0v5y8h式中vy=60m/min=1m/s；大車運(yùn)行速度；H=1mm，軌道接頭處兩軌面高度差；所以=1.1+0.05814=1.1584.4 慣性載荷大小車都是4個(gè)車輪，其中主動(dòng)輪各占一半，按車輪打滑條件確定大小車運(yùn)行的慣性力（1）一根主梁上的小車慣性力：考慮起升動(dòng)載系數(shù) ，則小車輪壓為2'P12P124045N；10河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)'P22P220610N；單根主梁上受到的總輪壓 P P1P2=44655N2）大車運(yùn)行起制動(dòng)慣性力（一根主梁上）小車質(zhì)量和總起升質(zhì)量產(chǎn)生的水平慣性力PH 5ma1式中---動(dòng)力效應(yīng)載荷系數(shù)，查書一表3-4取為1.5；5m=6010kg；a---大車起制動(dòng)平均加速度，為 0.15m/s21PH 1.5 60100.15 1352N；由半橋架質(zhì)量引起的水平慣性力FH 5mBQa1 1.5 4810 0.15 1N082.4主梁跨端設(shè)備慣性力影響力小，忽略。（3）小車起制動(dòng)產(chǎn)生的水平慣性力'5ma2PH式中a2---小車起制動(dòng)時(shí)平均加速度，為0.098/s2'所以PH1.560104.5 偏斜運(yùn)行側(cè)向力4.5.1 滿載小車在主梁跨中央左側(cè)端梁總靜輪壓按圖 4-1計(jì)算11河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)圖4-1、端梁總輪壓計(jì)算pR1=1(pQ pGX) 1(2pQ)pGs(1d2)pGjpGd2 2 L1（49050+9908.1）+47186+14715（1-2.8/10.5）+4500+53812=74429.2N由L=10.5/3=3.5查得=0.109；B2側(cè)向力PS1=1PR1=174429.20.109=4800.7N224.5.2 滿載小車在主梁左端極限位置左側(cè)端梁總靜輪壓為(e1應(yīng)稍大于小車軸距，取為1.5m)PR2=(pQpGX)(1e1)1(2pQ)pGs(1d2)pGjpGdL2L=(49050+9908.1)(1-1.5/10.5)+47186+14715(1-2.8/10.5)+4500+5381=102879.4N側(cè)向力 PS2=

1PR2=48270N24.6 扭轉(zhuǎn)載荷12河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)由于水平、垂直載荷對(duì)主梁截面的偏心作用， 因而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)載荷（如圖 4-2）。（e=0.56m，h1=（440+91）mm=531mm=0.531m）走臺(tái)、欄桿的總重力PGZ及梁端機(jī)電設(shè)備重力PGj引起的外扭矩：TZ(PGZP)e(125574500)0.5N6Gj水平慣性力PH引起移動(dòng)集中外扭矩：THPHh113527N18圖4-2、主梁載荷偏心作用主梁受到的總扭矩為Tn TZTH10270N13河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第五章 主梁計(jì)算5.1 內(nèi)力5.1.1 垂直載荷計(jì)算大車傳動(dòng)側(cè)的主梁。在固定載荷與移動(dòng)載荷作用下，主梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，如圖所示5-1圖5-1、主梁計(jì)算模型主梁距左支座x處由固定載荷引起的彎矩為：MGFqFq24FGj4PGs(Ll0)4PGs(xl0)2x2x2xLx由移動(dòng)載荷小車輪壓的計(jì)算值 P1和P2引起的支反力為：LxL(xBC)RpP1LP2L有移動(dòng)載荷引起x截面的彎矩為：MpRpxLxL(xBC)P1LxP2Lx由移動(dòng)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：14河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)MGp[P1P2LBCFqL4PGj4PGsl0]xL2L（5-1）(P1P2Fq)2L2xPl40Gs將公式（5-1）對(duì)x求一次導(dǎo)數(shù)并使之為0，即dMGp0dx[P1P2LBCFqL4PGj4PGsl0]可得L2Lx2(P1P2Fq)L2將所得x值代入公式（5-1）后，求的主梁的最大彎矩為：LBCFqL4PGj4Pl02Gp[P1P2GsL2L]()MmaxFq)PGjl1PGsl04(P1P24L2=333040.7N即Mx=333040.7N當(dāng)小車一個(gè)車輪輪壓 P1作用在左支座處時(shí)，主梁跨端截面上有最大剪力，最大剪力為：LBCFqLLl0FRP1P2L24(FGjFGsL)=86180.5N滿載小車在跨中時(shí)，跨中下翼緣板下側(cè)的剪切力為：Fp1P(1b)242S=24962N5.1.2 水平載荷5.1.3作用在主梁跨中的最大水平彎矩為：15河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)MmaxG'p'a10.8Mmaxg式中a1----大車起制動(dòng)時(shí)的平均加速度，為0.15m/s2；g----重力加速度，為9.81m/s2；'Gp'和Mmax----主梁在垂直載荷作用下的最大彎矩，但不計(jì)算沖擊系數(shù)4動(dòng)力系數(shù)；由下式計(jì)算得：2'[P1'P2'LBCFqLPGjPGsl0]2MGpLP'P'2qLPlPlmax01F)GsGd4(12L2=304404.6N因此可得主梁最大水平彎矩為：My=Mmax0.80.153723.6N9.811）水平慣性載荷：在水平載荷P及FH作用下，橋架按剛架計(jì)算。HK=3b=1K=1.52a=1(k-0.4)=1.32水平剛架計(jì)算模型示表圖 5-216河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)圖5-2、水平剛架計(jì)算模型小車在跨中。剛架的計(jì)算系數(shù)為r1=1.1342②小車在跨端?？缍怂郊羟辛椋篎cH'FHPH(1e1)2L=1770.6N2）偏斜側(cè)向力。在偏斜側(cè)向力作用下，橋架也按水平剛架分析（如圖 5-3）圖5-3、側(cè)向力作用下剛架的分析a=1.09m；b=0.7m；這時(shí)，計(jì)算系數(shù)為rs=1.295①小車在跨端。側(cè)向力為PS2=7925.7N超前力為P2=Ps2B07925.7=1719.6NL16.517河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)端梁中點(diǎn)的軸力為Nd=1P2=859.8N2端梁中點(diǎn)的水平剪切力為Pd2=PS2（1a）=7925.7（1-1.3）=1444.4N1.29472Krs23.16主梁跨端的水平彎矩為Mcs=PS2a+Pd2b=7925.71.09+1444.40.7=9650.1N.m主梁跨端的水平剪切力為Fcs=P2-Nd=1P2=859.8N2主梁跨端總的水平剪切力為FcH=F'cH Fcs=2530.4N小車在跨端時(shí)，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(jì)算。5.2 強(qiáng)度需要計(jì)算主梁跨中截面（如圖 3-1a所示）危險(xiǎn)點(diǎn)1、2、3、4的強(qiáng)度1）主腹板上邊緣 1的應(yīng)力Mxy2Myx2=Iy1Ix1=(333040.74403723.6230)106Pa2.53072.2509=58.3MPa＜[]ns/n235/1.34175MPa式中n=1.34，為安全系數(shù)，從書一表4-11查??；2）主腹板上邊緣點(diǎn) 2的應(yīng)力：主腹板邊至軌頂距離為hy=144mm主腹板邊的局部壓應(yīng)力為18河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)4P1m(2hy50)1=1.15824045414450)MPa(27.45=11.1MPa垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為0x=Mxy2=333040.7430MPaIx1.5962=56.6MPa水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為Myx2=3723.6203.7MPa=0.34MPa0y=Iy2.2509慣性載荷與側(cè)應(yīng)力對(duì)主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用方向相反， 應(yīng)力很小，故不計(jì)算主梁上翼緣板的靜矩為Sx=0B4(h1 0)/2=10460（720-10）/2× ×=2001000mm3=0.002m3主腹板上邊的切應(yīng)力為FpSxTn=2A0Ix1=(2496214.9210270MPa2.53073545257.45=3.268MPa點(diǎn)2的折算應(yīng)力為0=0x+0y=56.94MPa=0232=56.94233.268219河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)=57.2MPa＜[ ]n=175 MPa3）點(diǎn)3的應(yīng)力為Myx33723.6＜[]=175MPaoyIyMPa0.34MPa2.2509腹板對(duì)y軸的靜距為：Sx31h(2007.45/2)1.3106mm30.0013m3FpSx3249620.00130.8MPa60x2Ix6MPa22.53077.4510Tn10270310n2A0MPa1.944MPa23545257.4523(22230y0xn)0.343(0.861.94M4)Pa4.874）點(diǎn)4處的局部彎曲應(yīng)力：翼緣板的實(shí)際載荷如圖（ 5-4）所示：根據(jù)軌道與翼緣板在力作用點(diǎn)處位移相等的變形協(xié)調(diào)條件，得接觸支撐力：PF 1213 3a 0式中 a=500mm，為主梁小隔板間距；b=400mm，為主梁腹板間距；=10mm。為主梁翼緣板厚度。F=0.1514，為計(jì)算系數(shù)，從書一中表 7-5查取。Ig=2220mm420河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)圖5-4、翼緣板實(shí)際載荷圖因此F=24054960.15144002222015003103=568.64N小車軌道的高度hg=91mm，軌道底寬b1=76mm。取翼緣板壓力區(qū)長(zhǎng)a1=2hg 50=2×91+50=232mm。d= a12 b12= 2322 762 244mm。則k=a1/b1=232/76=3.05；d/b=244/400=0.6查書一表7-6得：Ka=0.076；Kb=1.061；則翼緣板上表面的局部彎曲應(yīng)力：縱向橫向

aKaF2=0.766568.64=-43.6MPa；0104bKbF2=1.064568.64=-60.5MPa；010421河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)箱形梁翼緣板上表面還受整體彎曲應(yīng)力：=56.94MPa；翼緣板受雙向彎曲作用，應(yīng)驗(yàn)算復(fù)合應(yīng)力：=22b(0a)0ab=(56.9443.6)260.5260.5(56.9443.6)=68.11MPa＜[]n=175MPa軌道與翼緣板之間的接觸壓應(yīng)力不大，一般不需演算。橫隔板是軌道的支承，當(dāng)小車輪位于橫隔板頂上時(shí)，隔板受最大輪壓，軌道的接頭應(yīng)盡量位于橫隔板處。5.3 主梁疲勞強(qiáng)度橋架工作級(jí)別為 A5,應(yīng)按載荷組合Ⅰ計(jì)算主梁跨中的最大彎矩截面的疲勞強(qiáng)度，由于水平慣性載荷產(chǎn)生的應(yīng)力很小，為了計(jì)算簡(jiǎn)明而忽略慣性力，求截面E的最大彎矩和最小彎矩，滿載小車位于跨中則Mmax=Mx=333040.7 m空載小車位于右側(cè)跨端時(shí)（如圖 5-5）22河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì))|2)圖5-5、主梁跨中最小彎矩的計(jì)算左端支反力為FR1=1[P'(b c2) P'c2]L==261.2Nz=（L-b1）/2=7.68m；Mmin=Mq 4FR1z=153750+1.158×261.2×7.68=156073 m5.3.1 驗(yàn)算主腹板受拉翼緣板焊縫 4的疲勞強(qiáng)度Mxhmax =2Ix208805588010622.5307=56.6MPaMminhmin=2Ix23河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)593580.588010622.5307=26.5MPa圖5-5、主梁截面疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算點(diǎn)應(yīng)力循環(huán)特性=

minmax

26.5=0.4682＞056.6根據(jù)工作級(jí)別A5，應(yīng)力集中等級(jí)K1及材料Q235，查得[ 1] 119MP，b=380MPa焊縫拉伸疲勞需用應(yīng)力為[1.67[1]rl]=[1]1(1)r0.45b24河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)1.67119119)0.46821(10.45380=232.5MPamax=56.66 MPa＜[ rl] （合格）（1）驗(yàn)算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處 5Mxy'333040.7(42060)6=34MPamax==2.530710Ixmin=Mminy'=156073360106=22.2MPaIx2.5307minmax

22.2=0.65〉034顯然，相同工況下的應(yīng)力循環(huán)特性是一致的根據(jù)A5及Q235，橫隔板采用雙面連續(xù)貼角焊縫連接，板底與受拉翼緣間隙為50mm，應(yīng)力集中等級(jí)為 K3，查得[ 1]=71MPa拉伸疲勞需用應(yīng)力為1.67[1][rl]=[1]1(1)r0.45b=141.7MPamax=56.66MPa＜[rl] （合格）由于切應(yīng)力很小，忽略不計(jì)5.4 主梁穩(wěn)定性5.4.1 整體穩(wěn)定性主梁高寬比25河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)=720/600=1.2＜3（穩(wěn)定）b5.4.2 局部穩(wěn)定性翼緣板b0=400=40＜50，穩(wěn)定；10b翼緣板最大外伸部分 =40/10=4＜15 （穩(wěn)定）0腹板 h0=700/10=70＜80不需要設(shè)置橫向加勁肋；不需要計(jì)算其截面慣性矩。26河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第六章 端梁計(jì)算端梁截面已初步選定，現(xiàn)進(jìn)行具體計(jì)算端梁計(jì)算工況取滿載小車位于主梁跨端，大小車同時(shí)運(yùn)行起制動(dòng)及橋架偏斜6.1 載荷與內(nèi)力6.1.1 垂直載荷端梁按修改的鋼架尺寸計(jì)算， B0=1.4m,a=1.09m,b=0.7m,K=2b=1.4m,B=3m,a1=0.265m。主梁最大支承力FR=86180.5N；因FR作用點(diǎn)的變動(dòng)引起的附加力矩為零；端梁自重載荷為Fq1= PGg/B1310.4N/m端梁在垂直載荷作用下按簡(jiǎn)支梁計(jì)算如圖 6-1端梁支反力為14Fq1BFvd=FR+2=86180.5+0.5*1.158*1310.4*3=89298.8N27河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)圖6-1、垂直載荷下端梁的計(jì)算截面1-1彎矩Mx1vdB0RK'1Fq(B)2MR=F2-F2-2412=89298.8×1.4/2-86180.5×1.4/2-(1.158/2)1310×.4×21.5+17580.8剪力 Fv1=0截面2-2彎矩Mx2=Fvda-1 4Fq1(a a1)2 MR2892891.090.51.1581310.41.355217580.8=113510N.m剪力Fv2=Fvd-4Fq1(aa1)=89289-1028=88261N.m28河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)截面3-3彎矩 Mx3=0剪力Fv3=F- 4Fq1a1vd=89289-1.1581310×.4×0.265=88887N.m6.2 水平載荷端梁的水平載荷有 PH、FH、Ps2、Pxg等，亦按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，如圖所示 6-2截面1-1因Pxg作用點(diǎn)外移引起的附加水平力矩為Mxg=Pxgx×1=8830.204=180N.m彎矩My1=Pxg×a=8831.09=962N.m鋼架水平支反力FRH=b[FHL2PHc1(Lc1)]a(ab)r1122L=8135.5N.29河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)圖6-2、水平載荷下端梁的計(jì)算剪切力FH1 1.7FRH=13830N軸力Nd=FcH=2630.4N截面2-2在P、F、P、P 水平力作用下，端梁的水平支反力為H H s2 xgFHd=FRH+Ps2+Pxg=8135.5+7925.7+883=16944.2N水平剪切力FH2=FHd=16944.2N彎矩為My2=FH2a=16944.2×1.09=18469.2Am截面3-3水平剪切力FH3 FR mG2g/2 86180.5 549 9.81/2 88873.3N其他內(nèi)力小，不計(jì)算30河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)截面1-1的應(yīng)力計(jì)算需待端梁拼接設(shè)計(jì)合格后方可進(jìn)行（按凈截面）截面2-2截面角點(diǎn)Mxy1Myx1=IyIx(113512306.518469.2235)MPa0.97191.7757=38.2MPa<[ ]n=175MPa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8mm 130mm）,端部腹板兩邊都采用雙面貼角焊縫，取 hf=8mm,彎板兩個(gè)垂直面上都焊有車輪組定位墊板 ,彎板參與端梁承載工作，支承處截面如圖所示6-3。1）形心Aiyiy1=A=84701962818410028130284702818428130=118.4mm31河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)圖6-3 端梁支承處截面慣性矩為Ix=58.6106mm4中軸以上截面靜矩 S=8×184×（205+4）=307648mm3上翼緣板靜矩S1=8×470×（81.6-4）=291776mm3下翼緣板靜矩S2=8×260×（118.4-4）=237952mm3腹板中軸處的切應(yīng)力為f=FRH3S=88873.337648106=29.5MPa2Ix256.61068f<[]n=100MPaA=8784×上翼緣板切應(yīng)力為y=FRH3=88873.36=10.10MPa<[]nA878410端梁支承處的翼緣焊縫截面計(jì)算厚度（20.78mm=11.2mm）比腹板厚度（8mm）大，故焊縫不需驗(yàn)算，截面 3-3的水平彎矩小，忽略不計(jì)6.3 疲勞強(qiáng)度端梁疲勞強(qiáng)度計(jì)算只考慮垂直載荷的作用6.3.1 彎板翼緣焊縫驗(yàn)算截面3-3的彎板翼緣焊縫滿載小車在梁跨端時(shí)，端梁截面 3-3的最大剪切力為Fmax=FRH3=88873.3N空載小車位于跨中不移動(dòng)時(shí)端梁的支反力為32河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)'PBQ1PG2Fvd(PGXPQ)242=0.51538147180(125009908.1)42=31882.5N這時(shí)端梁截面3-3相應(yīng)的剪切力為Fmin=Fvd' Fq1a1=31882.5-1309.20×.265=31535.6N；彎板翼緣焊縫的應(yīng)力為FmaxS288873.3237952max=40.7hfIx=40.7858.6106=16.1MPamin=FminS2=31535.62379526=5.72MPa40.7hfIx40.7858.610minmax

5.72=0.35516.1按K0查的[1]=133MPa，取拉伸式[rl]=1.67[1]=1.67133=234.8MPa1331(1[1])r0.451(1)0.2812b0.45370[r[rl]234.8]=2==166MPa2max=16.1=0.097＜1.1；合格。[r]1666.3.2 端梁中央拼接截面根據(jù)端梁拼接設(shè)計(jì)，連接螺栓的布置形式已經(jīng)確定， 可只計(jì)算受力大的翼緣板拼接截面1-1的內(nèi)力為Mmax=Mx1=113895.2N.m空載小車位于跨中不移動(dòng)，主梁跨端的支承力為33河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)Fr'=PBQ1(PGXPQ)=1471801(125009809.1)=29192N2424這時(shí)的端梁支反力為Fvd'=31882.5N端梁拼接截面1-1的彎矩為Mmin=Fvd'B0Fr'K'1Fq1(B)22222=31882.5×1.4/2-291820×.7-1309.21×.52=31113.5N.m翼緣板的平均應(yīng)力（按毛截面計(jì)算）為y=Mmaxy'=113895.2306.5MPa=35.5MPaIx0.9717翼緣板傳遞的內(nèi)力為Ny=yAy=35.58470=133480N端梁拼接處翼緣板面上布置有4-21mm的螺栓孔，翼緣板凈截面積為Af=（470-4 21） 8=3110mm2應(yīng)力Nymax= =133480/3110=42.9MPa＜[ ]nmin=Mmin=31113.5=0.2732＞0max Mmax 113895.2可見，在相同的循環(huán)工況下，應(yīng)力循環(huán)特性是一致的。根據(jù) A7和Q235及帶孔板的應(yīng)力集中等級(jí)W2，查得[ 1]=101MPa翼緣板拉伸疲勞需用應(yīng)力為[rl]=1.67[1]=1.67122=219.5MPa1(1[1])r1(11220.45)0.2680.45b370max＜[rl]若考慮垂直載荷與水平載荷同時(shí)作用，則計(jì)算應(yīng)力要大些34河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)腹板應(yīng)力較小，不再計(jì)算6.4 穩(wěn)定性1)整體穩(wěn)定性=650/460=1.41＜3（穩(wěn)定）b2)局部穩(wěn)定翼緣板b0=270/8=33.75＜60（穩(wěn)定）h0腹板h0=580/8=72.5<80故不需要設(shè)置加勁肋。6.5 端梁拼接端梁在中央截面 1-1 采用拼接板精制螺栓連接，翼緣用雙面拼接板8mm 470mm 450mm及 8mm 470mm440mm腹板用單面拼接板8mm 470mm 570mm,精制螺栓選用M20mm,拼接構(gòu)造及螺栓布置如圖（6-4）所示35河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)圖6-4、 端梁拼接構(gòu)造6.5.1 內(nèi)力及分配滿載小車在跨端時(shí)，截面 1-1的內(nèi)力為剪力 Fv1=02M*aMx1=B0=2*86180.5*1.09=52478N.m；1.4My1=2(FHPH)a=2*(1082883)*1.09B01.4=1196.6N.m；端梁的截面慣性矩為Ix=0.9719109mm4Iy=1.7757109mm4腹板對(duì)x和y軸的總慣性矩為36河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)Ifx=2.837108mm4Ify=1.3843108mm4翼緣對(duì)x和y軸的總慣性矩為Iyx=6.8817108mm4Iyy=16.372108mm4彎板分配Mx1：腹板MfxIfx=52478.62.837=Mx115513N.mIx9.719Iyx52478.66.8817翼緣Myx=Mx1Ix=9.719=36965.6N.mMy1：腹板Mfy=My1Ify=1196.61.3843=93.1N.mIy17.758翼緣Myy=My1Iyy16.372Iy=1196.6=1102.7N.m17.758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F1=1FH1=6915N；2A×y=4706=2720mmA×f=5978=4786軸力分配軸力按截面積分配一塊翼緣板受軸力Ny'=NdAy=735.9N=A一塊腹板受軸力N'f=NdAf==579.3NA37河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)6.5.2 翼緣拼接計(jì)算由Myx產(chǎn)生的翼緣軸力為''=Myx=36965.6103Nyh0=61100N6138一塊翼緣板總的軸力為Ny=Ny'+N'y'=579.3+61100=61679.3N；拼接縫一邊翼緣板上有 5個(gè)螺栓，一個(gè)螺栓受力（剪切力）為PyN=Ny=61679=10335.9Nn 5Myy由上下翼緣板平均承受，一塊翼緣板的水平彎矩為My'=1Myy=551.4Nm2h=300=3，可按窄拼接縫一邊翼緣板上螺栓的布置尺寸為b100連接計(jì)算x1=150mm, xi2=4(502+1502)=100000mm2翼緣板角點(diǎn)螺栓的最大內(nèi)應(yīng)力為Py1=My'x1=551.4103150=827.1N2100000xi角點(diǎn)螺栓順梁軸的內(nèi)力和為FN=Py1+PyN=827.1+10335.9=13163N水平剪切力F1由接縫一邊翼緣上的螺栓平均承受，一個(gè)螺栓的受力為Fs=F1=61695=1383Nn 5角點(diǎn)螺栓的合成內(nèi)力為Rly= FN2 Fs2= 131632 13832=13235N選精制螺栓M20mm,孔d=21mm, =8mm38河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)一個(gè)螺栓的許用承載力為剪切[Pjl]=njd2[l]=22120.8[]=96981N44l]l[]承壓[c=d[c]=2181.8=52920NPRl[Pl]（合格）y＜c6.5.3腹板拼接計(jì)算由Mfy對(duì)腹板產(chǎn)生的軸力為Nf'=Mfy=93.1103=222.7Nb4108一塊腹板總軸力為Nf=N'f+N'f=222.7+735.9=968.6N焊縫一邊腹板螺栓平均受力，一個(gè)螺栓受力為Nf 968.6PfN= = =60.5N腹板垂直彎矩Mfx由兩腹板承受，一塊腹板的彎矩為' 1Mf= Mfx=7757N.m拼接縫一邊腹板上螺栓的布置尺寸為h=550=5.5＞3，屬窄式連接b 100y1=550mm；yi2=1102+3302+5502=423500mm2腹板角點(diǎn)螺栓的最大內(nèi)力為Pf1=M'fy1=775.71035505037=5037N2yi2242350039河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)腹板角點(diǎn)螺栓順梁軸的內(nèi)力和為Pfl=PfN+Pf1=60.5+5037=5097.5N單剪螺栓的許用承載力[Pjl]=12120.8175=48490.6N4Pl＜[Pl]（仍屬合格）fj6.5.4端梁拼接接截面 1-1的強(qiáng)度因拼接處螺栓孔減少了截面慣性矩，需用凈截面驗(yàn)算強(qiáng)度同一截面中各板的螺栓孔對(duì) x和y軸的慣性矩為Ixd=d yi2=218[8（307-4）2+4（552+1652+2752+3852）]=2.941108mm4Iyd=218[4(5021502)161842]=1.07805108mm4端梁拼接處凈截面慣性矩為Ix0=Ix-Ixd=9.719108-2.941108=6.778108mm4Iy0=Iy-Iyd=17.757108-1.078108=16.679108mm4全部板材的螺栓孔截面積為Ad=21×8×（8+10）=3024mm2拼接處凈截面積為Ad0=A-Ad=470×8×2+597×8×2-3024=14048mm2端梁拼接處強(qiáng)度為40河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)=Mx1yMy1xNdIx0Iy0Ad0=524783071196.62352630.46.77810816.67910814048=24.2MPa＜[ ]n （合格）顯然，垂直載荷產(chǎn)生的應(yīng)力是主要的。端梁計(jì)算中，載荷齊全，個(gè)別取值偏大，如小車運(yùn)行慣性力僅由一側(cè)端梁承受等，實(shí)際上要比計(jì)算結(jié)果小些。41河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第七章 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(cè)各用一塊連接板與主、端梁的腹板焊接，連接板厚度=8mm，高度h1=0.95hd=0.95mm,取613=582h1=580mm，主梁腹板與端梁腹板之間留有 20～50的間隙，在組裝橋架時(shí)用來調(diào)整跨度。主梁翼緣板伸出梁端套裝在端梁翼緣板外側(cè)，并用貼角焊縫hf=8mm）周邊焊住。必要時(shí)可在主梁端部?jī)?nèi)側(cè)主、端梁的上、下翼緣處焊上三角板，以增強(qiáng)連接的水平剛度，承受水平內(nèi)力，連接構(gòu)造示于表圖7-1圖7-1、主梁與端梁的連接主梁最大支承力為FR=86180.5N連接板需要的焊縫長(zhǎng)度為lf=1.2FR100.7hf[2h]1.286180.5=0.78102100=102.3mm實(shí)際h1＞lf （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(jì)算 .42河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第八章 剛度計(jì)算8.1 橋架的垂直靜剛度滿載小車位于主梁跨中產(chǎn)生的靜撓度為Y=P[L3b2(3Lb)]48EIx2=446551050030.5*10002(3*105001000)48*2.06*105*2.5307*10910500=7.96mm＜[Y]= 800=13.1mm（符合要求）8.2 橋架的水平慣性位移PHL3(135FHL3(14X=4r1))48EI1384EI15r1=PHL3[(13)5FH(14)]48EI14r18PH5r11352*1050035*1082*(14)59=48*2.06*10*2.2509*1035*1.1342*[(1-)+8*13524*1.134210500=0.27mm＜[X]= L = 2000=5.25mm（符合要求）200043河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)8.3 垂直動(dòng)剛度起重機(jī)垂直動(dòng)剛度以滿載小車位于橋架跨中的垂直自振頻率來表征，計(jì)算如下主梁質(zhì)量 mG1=3283kg；全橋架中點(diǎn)換算質(zhì)量為m1=0.5（2mG）+mx=3283+10100=4293kg起升載荷 PQ=49050N起升鋼絲繩滑輪組的最大下放長(zhǎng)度為lr=HqHr2=10+2-2=10m橋架跨中靜位移為PQ3b2(3Lb)]y0=[L2248EIx49050*[1050030.5*10002*13*105001000)]=2*48*2.06*105*2.5307*107=4.37mm起升鋼絲繩滑輪組的靜伸長(zhǎng)為PQlr49050120000=nrErAr=81105175.4=4.2mm結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響系數(shù)為=m1(y0)2=4293(16.73)2=0.083m2y00500016.7336.9橋式起重機(jī)的垂直自振頻率為fv=

1 g=

2 (y0 0)(1 )1 98102 (16.73 36.9)(10.083)44河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)=2.07＞[fv] 2Hz（合格）8.4 水平動(dòng)剛度起重機(jī)水平動(dòng)剛度以物品高度懸掛，滿載小