金屬結(jié)構(gòu)課程設(shè)計--起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p><b>　　《金 屬 結(jié) 構(gòu)》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　題 目：QD22.5-5起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　姓 名： &l

2、t;/b></p><p><b>　　學(xué) 號</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1.1 橋式起重機概述1<

3、/p><p>　　1.2 橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)4</p><p>　　第二章 總體設(shè)計5</p><p>　　2.1橋架尺寸的確定5</p><p>　　2.1.1主梁尺寸5</p><p>　　2.1.2端梁尺寸5</p><p>　　2.2 運行機構(gòu)方案設(shè)計6</p&

4、gt;<p>　　2.2.1 大車運行機構(gòu)的設(shè)計6</p><p>　　第三章 載荷計算7</p><p>　　3.1主、端梁截面幾何性質(zhì)7</p><p>　　3.1.1主梁截面幾何性質(zhì)7</p><p>　　3.1.2端梁截面幾何性質(zhì)7</p><p>　　3.2 固定載荷7</p

5、><p>　　3.2.1梁自重7</p><p>　　3.2.2小車軌道質(zhì)量8</p><p>　　3.2.3走臺、欄桿等質(zhì)量8</p><p>　　3.2 小車輪壓9</p><p>　　3.3 動力效應(yīng)系數(shù)9</p><p>　　3.4 慣性載荷10</p><

6、p>　　3.4.1一根主梁上的小車慣性力：10</p><p>　　3.4.2大車運行起制動慣性力10</p><p>　　3.4.3小車起制動產(chǎn)生的水平慣性力10</p><p>　　3.5 偏斜運行側(cè)向力11</p><p>　　3.5.1滿載小車在主梁跨中央11</p><p>　　3.5.2

7、 滿載小車在主梁左端極限位置11</p><p>　　3.6扭轉(zhuǎn)載荷12</p><p>　　第四章 主梁計算13</p><p>　　4.1 內(nèi)力13</p><p>　　4.1.1垂直載荷13</p><p>　　4.1.2水平載荷14</p><p>　　4.2 強度17

8、</p><p>　　4.3 主梁穩(wěn)定性20</p><p>　　4.3.1 整體穩(wěn)定性20</p><p>　　4.3.2 局部穩(wěn)定性20</p><p>　　第五章 端梁計算21</p><p>　　5.1 載荷與內(nèi)力21</p><p>　　5.1.1垂直載荷21</

9、p><p>　　5.2水平載荷22</p><p>　　5.3 疲勞強度25</p><p>　　5.3.1 彎板翼緣焊縫25</p><p>　　5.3.2 端梁中央拼接截面26</p><p>　　5.4 穩(wěn)定性27</p><p>　　5.4.1整體穩(wěn)定性27</p>

10、<p>　　5.4.2局部穩(wěn)定27</p><p>　　5.5 端梁拼接28</p><p>　　5.5.1內(nèi)力及分配28</p><p>　　5.5.2翼緣拼接計算30</p><p>　　5.5.3腹板拼接計算31</p><p>　　5.5.4端梁拼接接截面1-1的強度32</p

11、><p>　　第六章 主梁和端梁的連接34</p><p>　　第七章 剛度計算35</p><p>　　7.1橋架的垂直靜剛度35</p><p>　　7.2橋架的水平慣性位移35</p><p>　　7.3垂直動剛度35</p><p>　　7.4水平動剛度36</p>

12、;<p>　　第八章 橋架拱度37</p><p>　　8.1橋架跨度中央的標準拱度值為37</p><p><b>　　致 謝38</b></p><p><b>　　參考文獻39</b></p><p><b>　　附 錄40</b></p&g

13、t;<p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 橋式起重機概述</p><p>　　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，又稱天車。橋式起重機的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，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物料，不受地面設(shè)備的阻礙。 橋

14、式起重機廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、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。 </p><p>　　普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。 起升機構(gòu)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(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是

15、支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。 起重機運行機構(gòu)的驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū)動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅(qū)動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。 起重機運行機構(gòu)一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大

16、，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當(dāng)車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。 橋架的金屬結(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</p><p>　　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。</p><p&

17、gt;　　橋式起重機分類： 1) 普通橋式起重機主要采用電力驅(qū)動，一般是在司機室內(nèi)操縱，也有遠距離控制的。起重量可達五百噸，跨度可達60米。 2) 簡易梁橋式起重機又稱梁式起重機，其結(jié)構(gòu)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。橋架主梁是由工字鋼或其它型鋼和板鋼組成的簡單截面梁，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

18、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(chǎn)過程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機構(gòu)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(shè)備或鋼錠模等用。主小車吊運盛桶，副小車進行翻轉(zhuǎn)盛桶等輔助工作。 5) 夾鉗起重機：利用夾鉗將高

19、溫鋼錠垂直地吊運到深坑均熱爐中，或把它取出放到運錠車上。 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</p><p>　　在設(shè)計過程中，結(jié)合起重機的實際工作條件，注意了以下幾方面的要求：</p><p>　　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(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

20、，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(yīng)的可使起重機的高度減小，從而降低了廠房建筑物的高度。</p><p>　　小車上機構(gòu)的布置及同一機構(gòu)中各零件間的配合要求適當(dāng)。起升機構(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。但也不應(yīng)太大，否則小

21、車就不緊湊。</p><p>　　小車車輪的輪壓分布要求均勻。如能滿足這個要求，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%。</p><p>　　小車架上的機構(gòu)與小車架配合要適當(dāng)。為使小車上的起升、運行機構(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)計原則上，要以機構(gòu)為主，盡量用小

22、車架去配合機構(gòu)；同時機構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造和運行機構(gòu)的要求設(shè)計，但在不影響機構(gòu)的工作的條件下，機構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計，使其構(gòu)造簡單，合理和便于制造。盡量選用標準零部件，以提高設(shè)計與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。小車各部分的設(shè)計應(yīng)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?？傊?，要兼顧各個方面的相互關(guān)系，做到個部分之間的配合良好。</p><p>　　本次設(shè)

23、計為5t電動雙梁橋式起重機設(shè)計，我在參觀，實習(xí)和借鑒各種文獻資料的基礎(chǔ)上，同時在安老師的精心指導(dǎo)下及本組成員的共同努力下完成的。</p><p>　　1.2 橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)</p><p>　　起重量Q： 5t</p><p>　　跨度S(L)： 22.5 m</p><p>　　工作級別：

24、 A5</p><p>　　起升高度： 12m</p><p>　　起升速度： 11m/min</p><p>　　小車運行速度： 40 m/min</p><p>　　大車運行速度： 90m/min</p><p>　　小車自重： 2.6t</p>

25、<p>　　總重： 19.1t</p><p><b>　　第二章 總體設(shè)計</b></p><p>　　2.1橋架尺寸的確定</p><p>　　B=（）S=（）22.5= 506~3.75m取B0=4m；</p><p>　　根據(jù)小車軌距和中軌箱型梁寬度以及大車運行機構(gòu)的設(shè)置，取

26、B=4m。</p><p><b>　　2.1.1主梁尺寸</b></p><p>　　主梁高度H1=（）S=1607.1~1323.5mm 取H1=1500mm；</p><p>　　取腹板高度 h=H1-2=1480mm；</p><p>　　腹板厚度 =6 mm；</p><p>　　翼

27、緣板厚度 =10mm；</p><p>　　主梁B1≥(1/50~1/60）S=0.45~0.375m 且 H1/B1≤3 取B1=400mm。</p><p>　　翼緣板寬度B2=B1+2+40=452mm；</p><p>　　上下翼緣板相同，為10 mm452 mm。</p><p><b>　　2.1.2端梁尺

28、寸</b></p><p>　　高度1/2=750mm；</p><p>　　腹板高度h2=730mm；</p><p>　　總寬=260mm，各板厚==8mm,b==260mm；</p><p>　　端梁長度S2取4000mm.；</p><p>　　主、端梁采用焊接連接，端梁為拼接式.</p>

29、;<p>　　2.2 運行機構(gòu)方案設(shè)計</p><p>　　2.2.1 大車運行機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　由于本起重機跨度為22.5m，在起重機的常用跨度（10.5-32m）,大車運行機構(gòu)的傳動方案采用分別驅(qū)動。其大車運行機構(gòu)的布置方式如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1分別傳動的大車運行機構(gòu)布置方式</p><p&g

30、t;　　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；</p><p>　　5半齒輪聯(lián)軸器；6-減速器；7-全齒輪聯(lián)軸器； 8-車輪</p><p>　　第三章 載荷計算 </p><p>　　3.1主、端梁截面幾何性質(zhì)</p><p>　　3.1.1主梁截面幾何性質(zhì)</p><p>　　主梁

31、 A=(45210+13006)2 =24640mm2</p><p><b>　　慣性矩</b></p><p>　　Ix=mm4 =2.21×mm4</p><p>　　=mm4=8.74×108mm4</p><p>　　3.1.2端梁截面幾何性質(zhì)</p><p>　　端

32、梁 A2=(750×8+260×8)×2 mm2</p><p>　　=16160 mm2</p><p><b>　　慣性矩</b></p><p>　　Ix2==8.66×108mm4</p><p>　　Iy2==2.15×108mm4</p>&l

33、t;p><b>　　3.2 固定載荷</b></p><p>　　3.2.1梁自重：由[8]中公式7-26</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 h---梁的高度，單位mm</p><p>　　δ---箱形梁的兩塊腹板厚度，單位 mm</p

34、><p>　　ρ---鋼材密度，取為Q235鋼，密度為7.85×10-3g/ mm3</p><p>　　S---梁的 跨度,單位mm</p><p>　　β---構(gòu)造系數(shù)。沒有加勁肋時，β=1.0。有橫向加勁肋時，β=1.2。</p><p>　　所以單根主梁的質(zhì)量為</p><p>　　=2×150

35、0×12×7.85×10-3×22500×（1.2.0-）</p><p><b>　　=5511kg</b></p><p>　　重量 =g=5511×9.8N=54004N；</p><p><b>　　單根端梁的質(zhì)量為</b></p>

36、<p>　　=2×750×16×7.85×10-3×4000×（1.0-）</p><p><b>　　=502 kg</b></p><p>　　重量 =g=502×9.8N=4923N；</p><p>　　端梁均布載荷F均=4923/4=1230.75

37、N/m。</p><p>　　3.2.2小車軌道質(zhì)量 </p><p>　　查[6] 中附表22 軌道選用輕軌15（線密度q=15kg/m）。</p><p>　　=Sq=1522.5=337.5kg</p><p>　　重量 =g=337.5×9.8=3307.5N</p><p>　　3.2.

38、3走臺、欄桿等質(zhì)量 </p><p><b>　　=355kg</b></p><p>　　重量 =g=355×9.8N=3479N；</p><p>　　半橋架總重量PBQ=PG1+PGg+=60790.5N ； </p><p>　　半橋架總質(zhì)量mBG=mG1+m1+m2=6203.5kg<

39、;/p><p>　　主梁的均布載荷 </p><p>　　===2701.8N/m；</p><p>　　一組大車運行機構(gòu)的重量：[6] 表7-3得</p><p>　　=4500N 重心作用位置=1.5m。</p><p>　　司機室重量：PGS=10000N，重心作用位置=2.8m。</p>&

40、lt;p><b>　　3.2 小車輪壓</b></p><p>　　起升載荷為 =g=49000N；</p><p>　　小車質(zhì)量m=2600kg ； 小車自重 =25480N；</p><p>　　小車輪壓：查書二表7-4得小車輪壓為</p><p><b>　??；</b&

41、gt;</p><p><b>　??；</b></p><p>　　空載輪壓 P=PGX/4=6370N；</p><p>　　3.3 動力效應(yīng)系數(shù) </p><p><b>　　起升沖擊系數(shù) ；</b></p><p><b>　　起升動載系數(shù)

42、 </b></p><p>　　式中 =1.10； =0.34； 起升速度 等于11m/min ；</p><p>　　所以 =1.10+0.34×=1.162</p><p>　　運行沖擊系數(shù) </p><p>　　式中 =90m/min=1.5m/s；大車運行速度；H=1mm

43、，軌道接頭處兩軌面高度差； </p><p>　　所以 =1.1+0.0581.5=1.187 ；</p><p>　　3.4 慣性載荷 </p><p>　　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的慣性力</p><p>　　3.4.1一根主梁上的小車慣性力：</p><p

44、>　　考慮起升動載系數(shù)，則小車輪壓為</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??； </b></p><p>　　單根主梁上受到的總輪壓=54614N。</p><p>　　3.4.2大車運行起制動慣性力</p><p>　　小車質(zhì)量和總起升

45、質(zhì)量產(chǎn)生的水平慣性力</p><p><b>　??；</b></p><p>　　式中 ---動力效應(yīng)載荷系數(shù)，查[8] 表3-4取為1.5；</p><p><b>　　m=7600kg；</b></p><p>　　---大車起制動平均加速度，為0.32m /s2</p>&

46、lt;p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　由半橋架質(zhì)量引起的水平慣性力</p><p>　　主梁跨端設(shè)備慣性力影響力小，忽略。</p><p>　　3.4.3小車起制動產(chǎn)生的水平慣性力</p><p>　　式中 ---小車起制動時平均加速度，為0.25/s2 </p><p&g

47、t;<b>　　所以 ；</b></p><p>　　3.5 偏斜運行側(cè)向力</p><p>　　3.5.1滿載小車在主梁跨中央</p><p>　　左側(cè)端梁總靜輪壓按圖3-1計算</p><p>　　圖3-1、端梁總輪壓計算</p><p><b>　　=</b><

48、;/p><p>　　=（4900+25480）+60790.5+10000（1-)+4500+2600</p><p>　　=91836.1N；</p><p>　　由==5.6查得=0.11；</p><p>　　側(cè)向力==91836.10.11=5051N；</p><p><b>　　為水平側(cè)向系數(shù)<

49、/b></p><p>　　3.5.2 滿載小車在主梁左端極限位置</p><p>　　左側(cè)端梁總靜輪壓為(應(yīng)稍大于小車軸距，取為1.5m)</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=(49000+25480)()+60790.5+10000()+4500+2600 </p>

50、<p>　　=146160.7N；</p><p>　　側(cè)向力 = =8038.9 N。</p><p><b>　　3.6扭轉(zhuǎn)載荷 </b></p><p>　　由于水平、垂直載荷對主梁截面的偏心作用，因而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)載荷（如圖3-2）。（e=0.56m，=（500+91）mm=591mm=0.591m）；</p>

51、<p>　　走臺、欄桿的總重力及梁端機電設(shè)備重力引起的外扭矩：</p><p><b>　　m；</b></p><p>　　水平慣性力引起移動集中外扭矩：</p><p><b>　??；</b></p><p>　　圖3-2、主梁載荷偏心作用 </p><p&g

52、t;<b>　　主梁受到的總扭矩為</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　第四章 主梁計算</b></p><p><b>　　4.1 內(nèi)力</b></p><p><b>　　4.1.1垂直載荷</

53、b></p><p>　　計算大車傳動側(cè)的主梁。在固定載荷與移動載荷作用下，主梁按簡支梁計算，如圖所示4-1</p><p>　　圖4-1、 主梁計算模型</p><p>　　主梁距左支座x處由固定載荷引起的彎矩為：</p><p>　　由移動載荷小車輪壓的計算值和引起的支反力為：</p><p>　　有移動載荷

54、引起x截面的彎矩為：</p><p>　　由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（5-1）</p><p>　　將公式（5-1）對x求一次導(dǎo)數(shù)并使之為0，即</p><p><b>　　可得 </b></p><p>　　將所得x值代入公式（5-1）后，求的主梁的最大彎矩為：</p>&

55、lt;p>　　=776056Nm；</p><p>　　即=776056Nm。</p><p>　　當(dāng)小車一個車輪輪壓作用在左支座處時，主梁跨端截面上有最大剪力，最大剪力為：</p><p>　　=100743.6.N；</p><p>　　滿載小車在跨中時，跨中下翼緣板下側(cè)的剪切力為：</p><p><

56、b>　　=21301N；</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　4.1.2水平載荷</b></p><p>　　作用在主梁跨中的最大水平彎矩為：</p><p><b>　??；</b></p><p&g

57、t;　　式中 ----大車起制動時的平均加速度，為0.32；</p><p>　　g----重力加速度，為9.8；</p><p>　　----主梁在垂直載荷作用下的最大彎矩，但不計算沖擊系數(shù)和動力系數(shù)；由下式計算得：</p><p>　　=481484.7N；</p><p>　　因此可得主梁最大水平彎矩為：</p><

58、p><b>　　=</b></p><p><b>　　1）水平慣性載荷：</b></p><p>　　在水平載荷及作用下，橋架按剛架計算。</p><p>　　K=4 ； b=K=2 ； a= (B-K)=1；</p><p>　　水平剛架計算模型示表圖4-2</p>

59、<p>　　圖4-2、水平剛架計算模型</p><p>　　小車在跨中。剛架的計算系數(shù)為</p><p>　　=1+=1.132；</p><p><b>　　跨中水平彎矩</b></p><p>　　==97105Nm；</p><p>　　小車在跨端?？缍怂郊羟辛椋?lt;/p&

60、gt;<p><b>　　=1350N；</b></p><p>　　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）</p><p>　　圖4-3、 側(cè)向力作用下剛架的分析</p><p>　　a=1m；b=2m；</p><p><b>　　這時，計算系數(shù)為</b>

61、;</p><p><b>　　=1.3；</b></p><p>　　小車在跨端。側(cè)向力為</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　超前力為</b></p><p><b>　　=N；</b></

62、p><p><b>　　端梁中點的軸力為</b></p><p>　　==1380.5N；</p><p>　　端梁中點的水平剪切力為</p><p>　　= （）=8803.4（-）=3841N；</p><p>　　主梁跨端的水平彎矩為：</p><p>　　= a+b=8

63、803.41+2937.4221500N.m；</p><p>　　主梁跨端的水平剪切力為</p><p>　　=-==1380N；</p><p>　　主梁跨端總的水平剪切力為</p><p>　　==8920N ；</p><p>　　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。<

64、;/p><p><b>　　4.2 強度</b></p><p>　　需要計算主梁跨中截面危險點1、2、3、4的強度</p><p>　　1）主腹板上邊緣1的應(yīng)力</p><p><b>　　= =；</b></p><p><b>　?。?；</b><

65、;/p><p>　　式中 n=1.34，為安全系數(shù)，從[8] 表4-11查??；</p><p>　　2）主腹板上邊緣點2的應(yīng)力：</p><p>　　主腹板邊至軌頂距離為</p><p><b>　　=313mm；</b></p><p>　　主腹板邊的局部壓應(yīng)力為</p><p

66、><b>　　=</b></p><p>　　=7.1 M Pa。</p><p>　　垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為</p><p><b>　　==</b></p><p>　　=72.9M Pa；</p><p>　　水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為</p><p&

67、gt;　　== =22.5MPa；</p><p>　　慣性載荷與側(cè)應(yīng)力對主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用方向相反，應(yīng)力很小，故不計算</p><p>　　主梁上翼緣板的靜矩為</p><p><b>　　=/2</b></p><p>　　=10×652×（900-10）/2 =0.011 m3</

68、p><p>　　主腹板上邊的切應(yīng)力為</p><p>　　==Pa=2.28 M Pa；</p><p>　　A0-----------主梁跨端封閉截面面積</p><p>　　點2的折算應(yīng)力為=+=95.4MPa</p><p>　　===95.4 M Pa＜=175 M Pa</p><p>

69、　　3）點3的應(yīng)力為＜=175MPa</p><p>　　腹板對y軸的靜距為：</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　4）點4處的局部彎曲應(yīng)力：<

70、/p><p>　　翼緣板的實際載荷如圖（5-4）所示：</p><p>　　根據(jù)軌道與翼緣板在力作用點處位移相等的變形協(xié)調(diào)條件，得接觸支撐力：</p><p>　　式中 a=700mm，為主梁小隔板間距；</p><p>　　b=600mm，為主梁腹板間距；</p><p>　　=10mm。為主梁翼緣板厚度。&

71、lt;/p><p>　　=0.1392，為計算系數(shù)，從[8] 中表7-5查取。</p><p>　　=2.24×106,軌道的慣性矩 </p><p>　　圖4-4、翼緣板實際載荷圖</p><p>　　因此 F= =753.15N ；</p><p>　　小車軌道的高度=91mm，軌道底寬=76

72、mm。</p><p>　　取翼緣板壓力區(qū)長==2×91+50=232mm。</p><p><b>　　d==mm。</b></p><p>　　則k==232/76=3.05 ； d/b=244/6000.5 ；</p><p>　　查書一表7-6得：=0.871 ； =0.919；</p>

73、<p>　　則翼緣板上表面的局部彎曲應(yīng)力：</p><p>　　縱向 ==-65.6MPa；</p><p>　　橫向 ==-69.2MPa；</p><p>　　箱形梁翼緣板上表面還受整體彎曲應(yīng)力： =95.4MPa；</p><p>　　翼緣板受雙向彎曲作用，應(yīng)驗算復(fù)合應(yīng)力：</p>&

74、lt;p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=88.1MPa＜=175MPa</p><p>　　軌道與翼緣板之間的接觸壓應(yīng)力不大，一般不需演算。</p><p>　　橫隔板是軌道的支承，當(dāng)小車輪位于橫隔板頂上時，隔板受最大輪壓，軌道的接頭應(yīng)盡

75、量位于橫隔板處。</p><p><b>　　4.3 主梁穩(wěn)定性</b></p><p>　　4.3.1 整體穩(wěn)定性</p><p>　　主梁高寬比 ==3.75（穩(wěn)定）；</p><p>　　4.3.2 局部穩(wěn)定性</p><p>　　翼緣板==56.5>50，需加縱向加勁肋；</

76、p><p>　　翼緣板最大外伸部分==5＜15 （穩(wěn)定）；</p><p>　　腹板 ==133.3＜320，需要設(shè)置橫向加勁肋；</p><p>　　第一條設(shè)置在距腹板受壓邊h1=（0.15~0.2）h0=120~160mm取h1=150mm；</p><p>　　第二條設(shè)置在距腹板受壓邊h2=（0.3～0.4）h0=240

77、~320mm取h2=300mm</p><p><b>　　第五章 端梁計算</b></p><p>　　端梁截面已初步選定，現(xiàn)進行具體計算</p><p>　　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</p><p>　　5.1 載荷與內(nèi)力</p><p><b

78、>　　5.1.1垂直載荷</b></p><p>　　端梁按修改的鋼架尺寸計算，=1.4m, a=1 m, b=2 m, K=2b=4m, B=6 m, =0.5 m。a2=0.2</p><p>　　主梁最大支承力=97837N ；</p><p>　　因作用點的變動引起的附加力矩為零；</p><p>　　端梁自重載荷為

79、=606.4N/m；</p><p>　　端梁在垂直載荷作用下按簡支梁計算如圖5-1</p><p><b>　　端梁支反力為</b></p><p>　　=+=97837+0.5×1.187×1486×4</p><p>　　=101365 N。</p><p>　

80、　圖5-1、 垂直載荷下端梁的計算</p><p><b>　　截面1-1</b></p><p><b>　　彎矩 =--</b></p><p>　　==202730N.m；</p><p><b>　　剪力 =0；</b></p><p><

81、;b>　　截面2-2</b></p><p><b>　　彎矩 =a-</b></p><p>　　=101365×1－0.5×1.187×1486(1＋0.5)2＋97837 =197217.6N.m；</p><p><b>　　剪力 =- </b></

82、p><p>　　=101365－1.187×1486(1＋0.5)=98719N.m。</p><p><b>　　截面3-3</b></p><p><b>　　彎矩 =0；</b></p><p>　　剪力 =- =101365－1.187×1486×0.5=1004

83、83N.m。</p><p><b>　　5.2水平載荷</b></p><p>　　端梁的水平載荷有、、、等，亦按簡支梁計算，如圖所示5-2</p><p><b>　　截面1-1</b></p><p>　　因作用點外移引起的附加水平力矩為</p><p>　　==543

84、9×0=0N.m；</p><p>　　彎矩 =a=5439×1=5439N.m；</p><p>　　其中 =5439N。</p><p><b>　　.</b></p><p>　　圖5-2、 水平載荷下端梁的計算</p><p><b>　　

85、剪切力</b></p><p>　　==8803.4N；</p><p><b>　　軸力</b></p><p><b>　　==5212N；</b></p><p><b>　　截面 2-2</b></p><p>　　在、、、水平力作用

86、下，端梁的水平支反力為</p><p><b>　　=++</b></p><p>　　=8135+8803.4+5439</p><p>　　=22377.4N。</p><p><b>　　水平剪切力</b></p><p>　　==22377.4N；</p>

87、<p><b>　　彎矩為</b></p><p>　　=a=22377.4×1.09=24391.4Am 。</p><p><b>　　其他內(nèi)力小，不計算</b></p><p>　　截面1-1的應(yīng)力計算需待端梁拼接設(shè)計合格后方可進行（按凈截面）</p><p><

88、b>　　截面 2-2</b></p><p><b>　　截面角點</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=38.2MPa <=175MPa。</p><p>

89、<b>　　截面3-3</b></p><p>　　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8mm130mm）,端部腹板兩邊都采用雙面貼角焊縫，取=8mm,彎板兩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，支承處截面如圖所示5-3。</p><p><b>　　1）形心</b></p><p>&

90、lt;b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=118.4mm。</b></p><p>　　圖5-3 端梁支承處截面</p><p><b>　　慣性矩為</b></p><p>　　

91、=58.6106mm4；</p><p>　　中軸以上截面靜矩 S=8×184×（205+4）=307648mm3</p><p>　　上翼緣板靜矩 =8×470×（81.6-4）=291776mm3</p><p>　　下翼緣板靜矩 =8×260×（118.4-4）=237952mm3</p>

92、;<p>　　腹板中軸處的切應(yīng)力為</p><p>　　= ==29.5MPa</p><p>　　<=100 M Pa。</p><p>　　端梁支承處的翼緣焊縫截面計算厚度（20.78mm=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</p><p><b>　　5

93、.3 疲勞強度</b></p><p>　　端梁疲勞強度計算只考慮垂直載荷的作用</p><p>　　5.3.1 彎板翼緣焊縫</p><p>　　驗算截面3-3的彎板翼緣焊縫</p><p>　　滿載小車在梁跨端時，端梁截面3-3的最大剪切力為</p><p>　　==88873.3N；</p>

94、;<p>　　空載小車位于跨中不移動時端梁的支反力為</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=22356.3N。</p><p>　　這時端梁截面3-3相應(yīng)的剪切力為</p><p>　　==22356.3-1309.2×0.265=22009.4N；</p>

95、<p>　　彎板翼緣焊縫的應(yīng)力為</p><p>　　= ==16.1MPa。</p><p>　　===3.99MPa ；</p><p><b>　　===0.24 ；</b></p><p>　　按查的=133 M Pa，取拉伸式</p><p>　　= = =234.8 M Pa

96、</p><p>　　===166 M Pa；</p><p>　　==0.097＜1.1；合格。 </p><p>　　5.3.2 端梁中央拼接截面</p><p>　　根據(jù)端梁拼接設(shè)計，連接螺栓的布置形式已經(jīng)確定，可只計算受力大的翼緣板拼接截面1-1的內(nèi)力為</p><p>　　==113895.2N. M。<

97、;/p><p>　　空載小車位于跨中不移動，主梁跨端的支承力為</p><p>　　= ==45291.25N。</p><p><b>　　這時的端梁支反力為</b></p><p>　　==44161.25-1309.2×0.265=43814.3N；</p><p>　　端梁拼接截面1

98、-1的彎矩為</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=44161.25×—42519.75×0.7-1309.2×1.52</p><p>　　=63622.4N. M。</p><p>　　翼緣板的平均應(yīng)力（按毛截面計算）為 </p><p>

99、　　===35.5 M Pa。</p><p><b>　　翼緣板傳遞的內(nèi)力為</b></p><p>　　= =35.58470=133480N。</p><p>　　端梁拼接處翼緣板面上布置有4-mm的螺栓孔，翼緣板凈截面積為</p><p>　　=（470-421）8=3110 mm2</p><

100、;p><b>　　應(yīng)力</b></p><p>　　==133480/3110=42.9MPa＜</p><p>　　====0.559＞0。</p><p>　　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，查得=101 M Pa。</p><p>　　翼緣板拉伸疲勞需

101、用應(yīng)力為</p><p>　　= = =219.5 M Pa</p><p><b>　?。?。</b></p><p>　　若考慮垂直載荷與水平載荷同時作用，則計算應(yīng)力要大些</p><p>　　腹板應(yīng)力較小，不再計算</p><p><b>　　5.4 穩(wěn)定性</b>&l

102、t;/p><p>　　5.4.1整體穩(wěn)定性</p><p>　　==2.89＜3 （穩(wěn)定）；</p><p><b>　　5.4.2局部穩(wěn)定</b></p><p>　　翼緣板 /δ=452/8=56.3＜60 （穩(wěn)定）；</p><p>　　腹板 /δ=480/8=60<80。</p&

103、gt;<p>　　故不需要設(shè)置加勁肋。</p><p><b>　　5.5 端梁拼接</b></p><p>　　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8mm470mm450mm及8mm470mm440mm腹板用單面拼接板8mm470mm570mm,精制螺栓選用M20mm,拼接構(gòu)造及螺栓布置如圖（5-4）所示</p>

104、<p>　　圖5-4、 端梁拼接構(gòu)造</p><p>　　5.5.1內(nèi)力及分配</p><p>　　滿載小車在跨端時，截面1-1的內(nèi)力為</p><p><b>　　剪力 =0；</b></p><p>　　===52478N.m；</p><p><b>　　==<

105、/b></p><p>　　=1196.6N.m；</p><p><b>　　端梁的截面慣性矩為</b></p><p>　　=0.9719109 mm4</p><p>　　=1.7757109 mm4</p><p>　　腹板對x和y軸的總慣性矩為</p><p&g

106、t;　　=2.837108 mm4</p><p>　　=1.3843108 mm4</p><p>　　翼緣對x和y軸的總慣性矩為</p><p>　　=6.8817108 mm4</p><p>　　=16.372108 mm4</p><p><b>　　彎板分配</b></p>

107、<p>　?。?腹板 ==N.m；</p><p>　　翼緣 ===36965.6N.m；</p><p>　　： 腹板 = ==93.1N.m；</p><p>　　翼緣 = ==1102.7N.m；</p><p><b>　　水平剪切力分配</b></p><p>　　

108、剪力有上下翼緣板平均承受，一塊翼緣板所受的剪切力為</p><p><b>　　= =6915N；</b></p><p>　　=470×6=2720 mm；</p><p>　　=597×8=4786；</p><p><b>　　軸力分配</b></p><

109、;p><b>　　軸力按截面積分配</b></p><p><b>　　一塊翼緣板受軸力</b></p><p>　　===735.9N；</p><p><b>　　一塊腹板受軸力</b></p><p>　　===579.3N；</p><p>

110、;　　5.5.2翼緣拼接計算</p><p><b>　　由產(chǎn)生的翼緣軸力為</b></p><p>　　===61100N；</p><p>　　一塊翼緣板總的軸力為</p><p>　　=+=579.3+61100=61679.3N；</p><p>　　拼接縫一邊翼緣板上有5個螺栓，一個螺栓

111、受力（剪切力）為</p><p>　　===10335.9N；</p><p>　　由上下翼緣板平均承受，一塊翼緣板的水平彎矩為</p><p>　　==551.4Nm；</p><p>　　拼接縫一邊翼緣板上螺栓的布置尺寸為= =3，可按窄</p><p>　　連接計算=150 mm , =4(502+1502)=1

112、00000 mm2；</p><p>　　翼緣板角點螺栓的最大內(nèi)應(yīng)力為：</p><p><b>　　===827.1N</b></p><p>　　角點螺栓順梁軸的內(nèi)力和為</p><p>　　=+=827.1+10335.9=13163N；</p><p>　　水平剪切力由接縫一邊翼緣上的螺栓

113、平均承受，一個螺栓的受力為</p><p>　　===1383 N；</p><p>　　角點螺栓的合成內(nèi)力為</p><p>　　===13235 N；</p><p>　　選精制螺栓M20mm,孔d=21mm, =8mm；</p><p>　　一個螺栓的許用承載力為</p><p>　　剪切

114、[]===96981N；</p><p>　　承壓 ==2181.8=52920 N；</p><p><b>　?。?（合格）。</b></p><p>　　5.5.3腹板拼接計算</p><p>　　由對腹板產(chǎn)生的軸力為</p><p>　　===222.7N；</p><

115、;p><b>　　一塊腹板總軸力為</b></p><p>　　=+=222.7+735.9=968.6N；</p><p>　　焊縫一邊腹板螺栓平均受力，一個螺栓受力為</p><p><b>　　===60.5N；</b></p><p>　　腹板垂直彎矩由兩腹板承受，一塊腹板的彎矩為&l

116、t;/p><p>　　==7757N.m；</p><p>　　拼接縫一邊腹板上螺栓的布置尺寸為==5.5＞3，屬窄式連接 =550mm；</p><p>　　=1102+3302+5502=423500mm2</p><p>　　腹板角點螺栓的最大內(nèi)力為</p><p><b>　　===5037N；</

117、b></p><p>　　腹板角點螺栓順梁軸的內(nèi)力和為</p><p>　　=+=60.5+5037=5097.5N；</p><p>　　單剪螺栓的許用承載力</p><p>　　=10.8175=48490.6 N；</p><p>　?。?（仍屬合格）。</p><p>　　5.5

118、.4端梁拼接接截面1-1的強度</p><p>　　因拼接處螺栓孔減少了截面慣性矩，需用凈截面驗算強度</p><p>　　同一截面中各板的螺栓孔對x和y軸的慣性矩為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=218[8（307-4）2+4（552+1652+2752+3852）]</p>

119、;<p>　　=2.941108 mm4</p><p>　　==1.07805108 mm4</p><p>　　端梁拼接處凈截面慣性矩為：</p><p>　　=-=9.719108-2.941108=6.778108 mm4</p><p>　　=-=17.757108-1.078108 =16.679108mm4<

120、/p><p>　　全部板材的螺栓孔截面積為：</p><p>　　=21×8×（8+10）=3024mm2。</p><p><b>　　拼接處凈截面積為：</b></p><p><b>　　=A-</b></p><p>　　=470×8

121、5;2+597×8×2-3024</p><p>　　=14048 mm2。</p><p><b>　　端梁拼接處強度為;</b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　=</b></p><p>　

122、　=24.2MPa＜ （合格）.</p><p>　　顯然，垂直載荷產(chǎn)生的應(yīng)力是主要的。</p><p>　　端梁計算中，載荷齊全，個別取值偏大，如小車運行慣性力僅由一側(cè)端梁承受等，實際上要比計算結(jié)果小些。</p><p>　　第六章 主梁和端梁的連接</p><p>　　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

123、腹板焊接，連接板厚度=8mm，高度=0.95=0.95613=582mm,取=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（=8 mm）周邊焊住。必要時可在主梁端部內(nèi)側(cè)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(nèi)力，連接構(gòu)造示于表圖6-1</p><p>　　圖6-1、主梁與端梁的連接</p>

124、;<p>　　主梁最大支承力為=86180.5N;</p><p>　　連接板需要的焊縫長度為</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=102.3mm.</b></p><p

125、>　　實際＞ （足夠）</p><p>　　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.</p><p><b>　　第七章 剛度計算</b></p><p>　　7.1橋架的垂直靜剛度</p><p>　　滿載小車位于主梁跨中產(chǎn)生的靜撓度為</p><p><

126、b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　?。ǚ弦螅?</b></p><p>　　7.2橋架的水平慣性位移 </p><p><b>　　=</b></p><p><b>　

127、　=</b></p><p><b>　　=*[(1-)+</b></p><p>　　=0.27 mm＜[X]== =11.25mm（符合要求）.</p><p><b>　　7.3垂直動剛度</b></p><p>　　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

128、如下</p><p>　　主梁質(zhì)量 =2075kg；</p><p>　　全橋架中點換算質(zhì)量為</p><p>　　=0.5（2）+=2075+355=2430kg;</p><p>　　起升載荷 =78400N;</p><p>　　起升鋼絲繩滑輪組的最大下放長度為:</p><p&

129、gt;　　==10+2-2=10 m.</p><p>　　橋式起重機的垂直自振頻率為</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=2.07＞Hz（合格）</p><p><b>　　7.4水平動剛度<

130、;/b></p><p>　　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。</p><p>　　半橋架中點的換算質(zhì)量為</p><p><b>　　=0.5</b></p><p>　　=0.5（2075+355+355）</p><p><b>　　

131、=2785kg.</b></p><p>　　半主梁跨中在單位水平力作用下產(chǎn)生的水平位移為</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=0.000068mm/N.</p><p>　　橋式起重機的水平自振頻

132、率為 </p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=8.95HZ＞HZ（合格）,</p><p><b>　　第八章 橋架拱度</b></p><p>　　8.1橋架跨度中央的標準拱度值為<

133、/p><p>　　===22.5mm;</p><p>　　考慮制造因素，實取=1.4=23.1 mm;</p><p>　　跨度中央兩邊按拋物線曲線設(shè)置拱度，如圖所示8-1</p><p>　　圖8-1、 橋架的拱度</p><p>　　1）距跨中為=的點 </p><p><b>

134、　　=21.56mm;</b></p><p>　　2)距跨中為= 的點</p><p><b>　　=17.3mm;</b></p><p>　　3)距跨中為= 的點</p><p>　　=18.8mm(合格).</p><p>　　因此，橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計全部合格。</p>

135、<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我在兩個月的時間，結(jié)合了大學(xué)三年所學(xué)的專業(yè)知識，同時查閱了大量起機專業(yè)的相關(guān)資料，以及起機教研室各位老師的幫助指導(dǎo)，特別是安林超老師的大力指導(dǎo)和幫助。使我對起重機械的設(shè)計有了新的較系統(tǒng)的認識。特別是對起重機金屬結(jié)構(gòu)有了較深刻的了解。</p><p>　　在近兩個月的課程設(shè)計即將完成之際，衷心的向幫助過

136、我，鼓勵過我的老師，同學(xué)們表示感謝。</p><p>　　首先要感謝在此次設(shè)計中給與我全程細心指導(dǎo)的*老師。由于本人學(xué)識水平和設(shè)計經(jīng)驗的缺乏，在設(shè)計的開始階段，遇到了很多棘手的問題，在后來的設(shè)計繪圖過程中，又暴露很多實際的畫圖問題，自己毫無經(jīng)驗。*老師的及時耐心有效的指導(dǎo)，才使我能順利、如期的完成畢業(yè)設(shè)計。*老師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任感和對我們時時刻刻的關(guān)懷之心，都深深的感染著我。、</p&

137、gt;<p>　　感謝同組的同學(xué)對我的幫助。</p><p>　　最后，向課程設(shè)計評審委員會的各位老師表示崇高敬意和衷心感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 武良臣,王裕清，趙俊偉.無心軸新型托輥的研制.煤礦機械，1996(4):37-38</p><p>　　

138、[2] 上海交通大學(xué)王殿臣，倪慶興主編。起重輸送圖冊-上冊-起重機械.北京：機械工業(yè)出版社，1992</p><p>　　[3] 管彤賢，潘力行. 起重機典型結(jié)構(gòu)圖冊，北京：人民交通出版社.1990.</p><p>　　[4] 張質(zhì)文. 起重機設(shè)計手冊，北京：中國鐵道出版社，1997.</p><p>　　[5] 王殿臣，倪慶興. 起重輸送圖冊-上冊-起重機械，北