桁架計算

1、圓管帶式輸送機是在傳統(tǒng)槽形帶式輸送機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類特種帶式輸送機。它具有可空間彎曲布置、綠色環(huán)保密閉輸送、適應(yīng)復(fù)雜地形、雙向輸送方便等優(yōu)點。在水泥、礦山、電力、冶會、垃圾處理等有大宗散料輸送的工業(yè)行業(yè)得到大量應(yīng)用。在圓管帶式輸送機上述各項優(yōu)點充分體現(xiàn)的同時卻對圓管帶式輸送機支承結(jié)構(gòu)部分——金屬結(jié)構(gòu)(桁架梁、支柱)的設(shè)計制造及安裝提出了更高的要求。由于主機布置和地形特點的影響，使桁架梁跨度不一，支柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且兩者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且兩

2、者形式多變，數(shù)量很多，采用傳統(tǒng)的手工設(shè)計方法導(dǎo)致設(shè)計工作量繁重，重復(fù)度高，計算可靠度低等問題出現(xiàn)，遠不能適應(yīng)當今社會高質(zhì)量、高速度、高效益的發(fā)展趨勢。本論文主要針對圓管帶式輸送機金屬結(jié)構(gòu)部分設(shè)計時存在的計算復(fù)雜、數(shù)據(jù)繁多、計算量比較大等問題，在閱讀大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)國內(nèi)外圓管帶式輸送機金屬結(jié)構(gòu)部分計算的研究現(xiàn)狀，詳細分析了圓管帶式輸送機金屬結(jié)構(gòu)部分的受力情況和載荷計算與組合，應(yīng)用材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)知識推導(dǎo)出桁架梁的簡化內(nèi)力計算公

3、式，并進行桁架粱設(shè)計計算。采用梁柱結(jié)合的方法建立圓管帶式輸送機金屬結(jié)構(gòu)部分梁柱結(jié)合計算模型，對圓管帶式輸送機格構(gòu)柱的形式選擇、載荷特點及計算方法進行了分析，并綜合運用鋼管格構(gòu)柱的計算方法，對雙柱肢、四柱肢鋼管格構(gòu)柱進行設(shè)計計算。根據(jù)圓管帶式輸送機金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論分析結(jié)果，進行可視化編程設(shè)計，并利用VisualC語言開發(fā)工具實現(xiàn)人機友好交互界面設(shè)計，為了保存和查閱方便，本程序可自動生成本部分設(shè)計計算說明書，程序簡單明了，易于操作，計算結(jié)

4、果與工程實際基本一致。利用本文開發(fā)的圓管帶式輸送機金屬結(jié)構(gòu)部分設(shè)計計算程序可以替代過去工程設(shè)計時按經(jīng)驗進行估算或手工計算，大大提高了設(shè)計人員的設(shè)計效率和計算結(jié)果的可靠性，具有一定的工程應(yīng)用意義。第一章緒論11圓管帶式輸送機簡介圓管帶式輸送機是由日本管狀帶式輸送機株式會社1964年提出并開始進行研制。它是通過呈六邊形布置的托輥組強制膠帶裹成邊緣相搭接的圓管狀來進行物料密閉輸送的一種新型帶式輸送機“1，是普通帶式輸送機基礎(chǔ)上延伸發(fā)展起來的衍

5、生機型。圓管帶式輸送機與普通帶式輸送機相比具有獨特的優(yōu)點：1)物料輸送過程中可實現(xiàn)密閉輸送，滿足綠色環(huán)保要求；2)具有水平和垂直方向彎曲的能力，布置靈活，可減少轉(zhuǎn)運節(jié)點，特別適合地形復(fù)雜、障礙物多的空間區(qū)域；3)結(jié)構(gòu)緊湊，橫斷面小，能節(jié)省布置空間，常應(yīng)用于復(fù)雜輸送線路環(huán)境；4)運輸距離長，輸送量大，可提高輸送傾角；5)可選用普通托輥和通用驅(qū)動系統(tǒng)，使用中不會發(fā)生普通帶式輸送機常見的膠帶跑偏現(xiàn)象，制造及使用成本低(與帶密封罩或皮帶長廊的普

6、通帶式輸送機相比)；6)上下分支均可輸送物料，特別適合雙向輸送物料的場合，節(jié)省投資成本；7)密閉輸送也可防止環(huán)境對輸送物料的污染，同時也可減少物料運輸損耗Ⅲ因此，圓管帶式輸送機在發(fā)達的西方國家如美國、英國、法國、德國及日本等國大量應(yīng)用，在許多要求綠色輸送、地形復(fù)雜等場合下，正逐步采用圓管帶式輸送l圓管帶式輸送機金屬結(jié)構(gòu)受力分析與計算機代替普通帶式輸送機輸送物料，并且表現(xiàn)出一種由輕型向重型、由城市向礦山、由特殊場合向一般場合、由發(fā)達國家向

7、發(fā)展中國家發(fā)展的趨勢。圓管帶式輸送機在力計算公式簡化推導(dǎo)，運用此簡化計算方法計算典型桁架梁內(nèi)力，并進行桁架梁強度剛度計算。21普通桁架的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計特點簡介211桁架的結(jié)構(gòu)特點和分類桁架是由角鋼、槽鋼、鋼管等桿件組成的受橫向彎曲的格構(gòu)式受彎空心梁。它是由上下弦桿、腹桿(垂直腹桿、斜腹桿等)在節(jié)點處通過節(jié)點板連接而成。桁架結(jié)構(gòu)是從梁演變而來的，其主要特點是：應(yīng)力沿截面均勻分布，能充分利用材料。從結(jié)構(gòu)上看，其優(yōu)點主要是：質(zhì)量輕、省材料、剛

8、度大，制造時容易控制變形，便于按照不同要求制造成各種外形的桁架。當跨度大于30m且載荷較小時，采用桁架比較經(jīng)濟。其缺點是：桁架桿數(shù)和節(jié)點數(shù)較多，制造較為費工。從受力情況上看，桁架的桿件主要是承受軸力桿件，個別桿件還承受彎曲作用，對于由三角形單元組合成的桁架，在節(jié)點載荷的作用下所有的桿件只受軸向力，上下弦桿的軸向力和斜腹桿軸向力的水平分量正好形成一個力偶，用以抵抗截面彎矩，斜腹桿軸向力的垂直分量用以抵抗截面剪力。桁架的種類很多，從組合形式

9、上分有兩種組合形式：一種是桁架由三角形單元組合成整體結(jié)構(gòu)，是幾何不變系統(tǒng)，這種由三角形單元構(gòu)成的桁架是最常見的結(jié)構(gòu)，如圖21a)所示，非常適合圓管帶式輸送機桁架梁的結(jié)構(gòu)；另外一種是沒有斜腹桿的桁架，是由矩形單元組合成整體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)稱為空腹桁架，也叫空腹梁，如9。按照桿件受力大小、截面形式及節(jié)點構(gòu)造可分為重型桁架、普通桁架、輕型桁架和薄壁型鋼桁架四種。重型桁架桿件截面多為雙腹桿式，有兩塊節(jié)點板，弦桿在各節(jié)點間多為變截面的，雙腹式桁架在

10、桁架平面外的剛性大是～大優(yōu)點，能承受大的風(fēng)力和慣性力如圖22a所示，重型桁架適用于承載很大的結(jié)構(gòu)或跨度很大的結(jié)構(gòu)中。普通桁架一般由單腹式桿件在節(jié)點處用一塊節(jié)點板連接而成，構(gòu)造簡單，應(yīng)用最為廣泛。圓管帶式輸送機桁架梁根據(jù)跨度大小經(jīng)常做成上述兩種形式。輕型桁架的桿件多為等截面的單腹式桿，節(jié)點板為一塊或不用節(jié)點板如圖2—2b所示。薄壁型鋼桁架的桿件分開口和閉口截面，壁厚為155mm，主要用于載荷較小的金屬結(jié)構(gòu)中。桁架按構(gòu)造分類桁架按桿件的連接

11、方式可分為焊接桁架、鉚接桁架和栓接桁架。由于焊接連接經(jīng)過幾十年的工程實踐和研究，已日趨完善，具有省工、省料、易于機械化和自動化施工，而且能簡化結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，因此焊接連接成為金屬結(jié)構(gòu)中最主要和最普遍的連接方法。鉚釘連接由于制造費工、用材多、質(zhì)量大，而且釘孔削弱了構(gòu)件的強度，因此，目前己被焊接連接代替。螺栓連接以其裝配方便、迅速、質(zhì)量可靠的優(yōu)點，被主要用于結(jié)構(gòu)的安裝連接。栓焊桁架是一種用焊接和高強螺栓混合連接的桁架結(jié)構(gòu)，用于制造