3738 冶金鑄造雙梁橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3738 冶金鑄造雙梁橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),冶金,鑄造,鍛造,橋式起重機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)I摘要本設(shè)計(jì)以冶金鑄造雙梁橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，采用許用應(yīng)力法以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法對(duì)橋式起重機(jī)橋架金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括主主梁、副主梁、端梁等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先采用需用應(yīng)力法和第四強(qiáng)度理論對(duì)主主梁、副主梁、端梁等結(jié)構(gòu)進(jìn)行載荷計(jì)算及強(qiáng)度校核。其設(shè)計(jì)很好的體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)在金屬結(jié)構(gòu)件和起重機(jī)設(shè)計(jì)中的重要運(yùn)用。設(shè)計(jì)過程先用橋式起重機(jī)各結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)對(duì)起重機(jī)的強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度進(jìn)行初步的校核計(jì)算，在以上因素都達(dá)到材料的許用要求后，計(jì)算出主梁和端梁的自重載荷，再用此載荷進(jìn)行橋架強(qiáng)度和剛度的精確校核計(jì)算。若不符合要求，再重復(fù)上述步驟，直到滿足要求。關(guān)鍵詞: 橋式起重機(jī)， 校核， 許用應(yīng)力河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)IIAbstractThis design by metallurgy casting double girder crane structure design for design goal，the project designs metal framework of bridge crane in use of allowable stress method and CAD. Content including main girders, and vice girders, and the beam and other structure design。Use of allowable stress method and the fourth strength theory to the Lord girders, and vice girders, and the structure of the beam and other load calculation and strength check. The design is very good embodies the structural mechanics, material mechanics in a metal structure and the important using crane design。At first , I chose size assumably. Then, proofreaded the size. If the proof was not passed, must choose the size again up to pass the proof. If the proof was passed, it could carry on the specific structural design. At last, it’s plot and clean up the calculation process. Key Words: bridge crane; proofread; allowable stress河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)III目錄摘要 .........................................................IAbstract....................................................II前言 ........................................................IV1 總 體方案設(shè)計(jì) ...............................................11.2 總體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) ........................................11.3 材料選擇及許用應(yīng)力 ...................................21.4 各部件尺寸及截面性質(zhì) ..................................22 橋架分析 ..................................................132.1 載荷組合的確定 ......................................132.2 橋架假定 ............................................132.3 載荷計(jì)算 ............................................132.4 簡化模型 .............................................232.5 垂直載荷 ............................................252.6 水平載荷 ............................................283 主主梁計(jì)算 ................................................353.1 強(qiáng)度校 核 ............................................353.2 主主梁疲勞強(qiáng)度校核 ..................................373.3 主梁的穩(wěn)定性 ........................................393.4 剛度計(jì)算 ............................................454 副主梁校核 ................................................494.1 強(qiáng)度校核 ............................................494.2 副主梁疲勞強(qiáng)度校核 ..................................514.3 副主梁的穩(wěn)定性 ......................................534.4 剛度計(jì)算 ............................................574.5 橋架拱度 ............................................595 端梁校核 ..................................................615.1 主主梁端部耳板設(shè)計(jì) ..................................615.2 副主梁一側(cè)端梁的校核 ................................65結(jié)論 ........................................................72致謝 ........................................................73參考文獻(xiàn) ....................................................74河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)IV前言起 重 機(jī) 的 出 現(xiàn) 大 大 提 高 了 人 們 的 勞 動(dòng) 效 率 ， 以 前 需 要 許 多 人 花 長時(shí) 間 才 能 搬 動(dòng) 的 大 型 物 件 現(xiàn) 在 用 起 重 機(jī) 就 能 輕 易 達(dá) 到 效 果 ， 尤 其 是 在小 范 圍 的 搬 動(dòng) 過 程 中 起 重 機(jī) 的 作 用 是 相 當(dāng) 明 顯 的 。 雙 梁 橋 式 起 重 機(jī)作 為 物 料 搬 運(yùn) 機(jī) 械 中 的 一 種 ， 在 各 行 各 業(yè) 中 得 到 廣 泛 的 應(yīng) 用 ， 起 重 范圍 可 以 從 幾 噸 到 幾 十 噸 甚 至 幾 百 噸 ， 在 機(jī) 械 制 造 、 冶 金 、 鋼 鐵 、 碼 頭集 裝 箱 裝 運(yùn) 等 行 業(yè) 都 有 很 廣 泛 的 應(yīng) 用 ， 在 工 廠 的 廠 房 內(nèi) 搬 運(yùn) 大 型 零件 或 重 型 裝 置 橋 式 起 重 機(jī) 是 不 可 獲 缺 的 。 因 此 對(duì) 其 進(jìn) 行 研 究 、 改 進(jìn)使 其 結(jié) 構(gòu) 更 加 合 理 ， 使 用 更 加 方 便 ， 成 本 更 加 低 廉 ， 具 有 重 要 的 現(xiàn) 實(shí)意 義 。橋 式 起 重 機(jī) 小 車 主 要 包 括 起 升 機(jī) 構(gòu) 、 小 車 架 、 小 車 運(yùn) 行 機(jī) 構(gòu) 、 吊具 等 部 分 。 其 中 的 小 車 運(yùn) 行 機(jī) 構(gòu) 主 要 由 減 速 器 、 主 動(dòng) 輪 組 、 從 動(dòng) 輪 組 、傳 動(dòng) 軸 和 一 些 連 接 件 組 成 。此 次 設(shè) 計(jì) 的 冶 金 鑄 造 雙 梁 橋 式 起 重 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ， 安 裝 于 冶 金 工程 廠 房 內(nèi) ， 用 于 冶 金 過 程 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 調(diào) 運(yùn) 盛 桶 ， 副 小 車 進(jìn) 行 翻轉(zhuǎn) 盛 桶 等 輔 助 工 作 ， 對(duì) 橋 式 起 重 機(jī) 的 載 荷 要 求 較 高 ， 所 以 對(duì) 減 速 器性 能 要 求 較 高 。本設(shè)計(jì)為 180/50t 橋式鑄造起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于此橋式鑄造起重機(jī)的起重量大、跨度大、工作級(jí)別高，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)疲勞強(qiáng)度為其首要約束條件。因此在選材時(shí)選用穩(wěn)定性好，對(duì)應(yīng)力集中情況不敏感的Q235-A，降低材料的成本。為減少結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，改善受力，同時(shí)又方便運(yùn)輸，橋架采用河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)V六梁鉸接式結(jié)構(gòu)。主、副小車的起重量均偏大，故采用偏軌箱型梁橋架。偏軌箱型梁橋架不僅可減小小車的外形尺寸，同時(shí)也增大了起升空間，有利于鑄造廠間的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)時(shí)，本著滿足疲勞強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的前提下，盡可能節(jié)約材料。考慮鑄造起重機(jī)主、副小車之間有一定得高度差，使副小車能自如地從主小車下面通過，故在設(shè)計(jì)主主梁時(shí)采用大截面、薄鋼板，從而達(dá)到節(jié)省材料、重量輕的要求。同時(shí)采用大截面又提高了梁的剛度和穩(wěn)定性。根據(jù)梁的受力特點(diǎn)，偏軌箱型梁主腹板上側(cè)受局部壓應(yīng)力，將主腹板上側(cè)的板加厚。而其它受力較小的地方則采用較薄的板，以節(jié)約材料。在設(shè)計(jì)過程中，全部采用國家標(biāo)準(zhǔn)。在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)橋架的受力進(jìn)行了較詳盡的分析。整個(gè)設(shè)計(jì)安全、可靠、節(jié)材、耐用，滿足了設(shè)計(jì)要求。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)11 總體方案設(shè)計(jì)1.1 原始參數(shù)起重量 Q(主/副) 180/50t跨度 S 22m工作級(jí)別 Ai A6起升高度 H(主/副) 20/22m起升速度 V(主/副) 4.5/11.4 m/min運(yùn)行速度(主/副/大車) 36/33.7/73.5 m/min輪距(主/副) 4080/1850 mm軌距(主/副) 8700/3000 mm1.2 總體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)根據(jù)已給參數(shù)，此橋式鑄造起重機(jī)噸位、跨度較大，為減少結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，改善受力，方便運(yùn)輸，選用六梁鉸接式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)框架如圖(1) 。圖(1)橋架結(jié)構(gòu)框架圖河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)21.3 材料選擇及許用應(yīng)力根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，鑄造起重機(jī)工作級(jí)別 A6 為重級(jí)，工作環(huán)境溫度較高，起重量大，頻繁起吊，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)疲勞強(qiáng)度為其首要約束條件，選用對(duì)應(yīng)力集中不敏感的 Q235-A，考慮起重量較大，主/ 副梁均采用偏軌箱型梁。材料的許用應(yīng)力及性能常數(shù)見表 1、表 2。表 1.1 材料許用應(yīng)力板厚 正應(yīng)力 ??2/Nm?剪應(yīng)力 ??2/Nm?mm bⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ>16 370 152.0 167.9 184.4 87.76 96.94 106.516?370 158.8 175.4 192.6 91.7 101.3 111.2表 1.2 材料性能常數(shù)表彈性模量 E 剪切彈性模量 G 密度 ?52.061MPa?47.910Pa?37850/kgm1.4 各部件尺寸及截面性質(zhì)1.4.1 主主梁尺寸及截面性質(zhì)1 主主梁跨中截面尺寸初選高度 =1294～1571mm147HS???????:考慮大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)安裝在主梁內(nèi)，且主主梁與副主梁的高度差必須滿足一定得要求，故將主主梁取為大截面薄鋼板的形式，以達(dá)到節(jié)省材料、重量輕的要求。因此取腹板高度 mm。40h?河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)3為了省去走臺(tái)，對(duì)寬型偏軌箱型梁 ，主主梁腹板1/.05HB?:內(nèi)側(cè)間距取 mm> =440mm。上下翼緣板厚度 mm，上翼120B?5L18?緣板長 2530mm，下翼緣板長 2326mm，主腹板厚度 mm，副腹板厚4度 mm。上下翼緣板外伸部分長不相同。有軌道一側(cè)上翼緣板外2?伸長度 mm，取 250mm。其它翼緣外伸部分長度 0157eb??eb?mm。.efh?mm (焊縫厚度) 取 =50mm。08f?'e軌道側(cè)主腹板受局部壓應(yīng)力，應(yīng)將板加厚，由局部壓應(yīng)力的分布長度，設(shè)計(jì)離上翼緣板 350mm 的一段腹板板厚取為 18mm。主主梁跨中截面尺寸如圖(2)所示。圖(2)主主梁跨中截面尺寸2 主主梁跨端截面尺寸高度 mm124618H???要確定主主梁跨端截面尺寸，只需確定其高度 ，取2H河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)4=1300mm，跨端下翼緣板厚度為 18mm。2H主主梁跨端截面尺寸如圖(3)圖（3）主主梁跨端截面尺寸3 主主梁跨中截面性質(zhì) 建立如圖(2)所示的坐標(biāo)系，計(jì)算形心位置26189402185041382453018273iAy???????=1256.85 1257mm。?2401562815308126504269318iyxA???????=1238.88 1239mm計(jì)算彎心位置 mm21021.384eb?????彎心近似地在截面對(duì)稱形心軸 上，其至主腹板中線的距離為x1021mm。凈截面面積 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)5?? 2253061824051430815A m??????毛截面面積 20453m?計(jì)算慣性矩 對(duì)形心軸 的慣性矩x??3 3 3223 32 214586181400757954099.5xIm?????????對(duì)形心軸 的慣性矩y????3 3 32 232 2148618504017618605954780.0yIm?????????4 主主梁跨端截面性質(zhì)凈截面面積 ?? 223650182643501894167A m??????毛截面面積 2037m?建立圖（3）所示的坐標(biāo)系，計(jì)算形心位置2618950196450914753018727iAy????????=674.6 675mm?253018621863419426350182727iyxA???????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)6=1236.86 1237mm?計(jì)算慣性矩，對(duì)形心軸 的慣性矩x3 3 32 23 32 2 2104586181649506484.5XIm???????對(duì)形心軸 的慣性矩y3 3 32 23 32 2 21048618501647894508.7yIm???????1.4.2 副主梁尺寸及截面性質(zhì)1 副主梁跨中截面尺寸初選梁高 =1294~1571mm，取腹板高度 147HS???????:，上下翼緣板厚度 ，腹板厚度：主腹板 05hm?016m??，副腹板厚度 ，副主梁總高 1?28??02153Hhm???副主梁寬度 ，取腹板內(nèi)側(cè)間距 ??00.6~9~bh且 1100 ，主腹板一側(cè)上翼緣045Lbm??153m??板外伸長度 ，取外伸長 ，其余懸伸長大于 1.5 倍的01e??2eb焊縫厚度，取 。其尺寸如下圖'3eb???4河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)7圖(4)副主梁跨中截面尺寸2. 副主梁跨端截面尺寸確定其高度 ，取腹板高度為 8002153276Hm???m副主梁跨端截面尺寸如圖(5)圖(5)副主梁跨端截面尺寸河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)83. 副主梁跨中截面性質(zhì)建立圖（4）所示的直角坐標(biāo)系，求形心位置凈截面面積 ????21802716081560Am?????毛截面面積 2954m???760782.49iyAm????106591273518351046.iyx?????計(jì)算彎心位置 彎??218105492.83e m?????心距主腹板板厚中線的距離為 493m計(jì)算慣性矩 對(duì)形心軸 的慣性矩：x3 32 21042761806276180674552.7xIm????????對(duì)形心軸 的慣性矩：y3 3 32 232 210451508168059467896.36yIm????????4 副主梁跨端截面性質(zhì) 建立圖（5）所示的坐標(biāo)系，求截面形心位置河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)9凈截面面積 ????21270816085360Am?????毛截面面積 294m180627180168046.92753iyA??? ???9 3.84ix m???對(duì)形心軸 的慣性矩：3 32 22941270618061270639180641987.2xIm????????對(duì)形心軸 的慣性矩：y3 32 2941680167016803416701285589.30yIm?????????1.4.3 端梁截面尺寸考慮大車車輪的安裝及臺(tái)車的形狀尺寸，端梁內(nèi)寬取為 600 。m初設(shè)截面尺寸如下圖 ??6河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)10圖(6)端梁截面尺寸形心即對(duì)稱中心 30xm?40y對(duì)形心軸 的慣性矩： 3 32 94601217692.810xI m??????????????對(duì)形心軸 y 的慣性矩 3 32 94761016005.712yI?????????????凈截面面積 27Am毛截面面積 20618406??1.4.4 各截面尺寸及性質(zhì)匯總表梁截面示意圖如圖（7）所示，各截面性質(zhì)如表（1.3）表（1.4）所示。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)11圖(7)梁截面示意圖尺寸匯總表 1.3 單位：mm1?23?4abch跨中18 18 14 12 2530 2326 2200 2400主主梁跨端18 18 14 12 2530 2326 2200 1264跨中16 16 10 8 1270 1180 1100 1500副主梁跨端16 16 10 8 1270 1180 1100 800端梁 12 12 10 10 660 660 600 776河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)12截面性質(zhì)匯總表 1.4xyxIyI凈面積 毛面積跨中1239 1257 1.590?1.290151208 5351034主主梁 跨端1237 675 104. 108.47121672 2837066跨中629 782 102.75?10.3666200 1681244副主梁 跨端624 427 9.89.53600 904944端梁 330 400 93.210?9.731031360 480680河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)132 橋架分析2.1 載荷組合的確定2.1.1 動(dòng)力效應(yīng)系數(shù)的計(jì)算1．起升沖擊系數(shù) 0.9 對(duì)橋式鑄造起重機(jī) 1?1.?1.??2．起升動(dòng)載系數(shù) 主主梁 ，副主22min24.51.086qv?????梁 min2.4.5076qv?????3．運(yùn)行沖擊系數(shù) 4 73.1.058.51.0yvh?為大車運(yùn)行速度 =73.5 ， 為軌道街頭處兩軌面得高yvy/in度差 ，根據(jù)工作級(jí)別，動(dòng)載荷用載荷組合 Ⅰ進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)用運(yùn)1h?行沖擊系數(shù) 。4?2.2 橋架假定為了簡化六梁鉸結(jié)橋架的計(jì)算，特作如下假定：1．根據(jù)起重機(jī)的實(shí)際工作情況，以主、副小車一起工作為最不利載荷工況。2．主主梁、副主梁的端部與端梁在同一水平面內(nèi)。3．由于端梁用鉸接分成 5 段，故副主梁的垂直載荷對(duì)相互間受力分析互不影響。4．將端梁結(jié)構(gòu)看作多跨靜定梁，主主梁受力作為基本結(jié)構(gòu)對(duì)副主梁無影響；副主梁受力作為附屬部分對(duì)主主梁有影響。5．計(jì)算副主梁水平載荷時(shí)，將鉸接點(diǎn)看成剛性連接。 2.3 載荷計(jì)算河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)142.3.1 主主梁1. 主主梁自重查表得主小車' 1.27850.1289.137/qFkAgNm?????輪壓 34500kg，選用車輪材料 ZG35CrMnSi，車輪直徑 ，軌道型60?號(hào) QU120，許用值 38700kg。由軌道型號(hào) QU120 查得軌道理論重量，主小車軌道重量 18.0/gmk? 18.9158./gFN???欄桿等重量 ，主梁的均布載荷 109.8/llFgNm??。' 37562.56/qgl??2．主小車布置，兩側(cè)起升機(jī)構(gòu)對(duì)稱布置，重心位于對(duì)稱中心。吊具質(zhì)量 0.0.189Qmt???起升載荷 ????3.108549PgN???小車重量 3.5.6Gx因主小車噸位較大，采用臺(tái)車形式八個(gè)車輪，可求實(shí)際主小車滿載時(shí)的靜輪壓 ??12/8091QGxPN???一根主主梁上 14236?空載小車輪壓 ?'' .83/290N???3．慣性載荷一根主主梁上小車慣性力主小車上主動(dòng)輪占一半，按主動(dòng)車輪打滑條件確定主小車的慣性力 02.14360854xgnPN????大車起、制動(dòng)產(chǎn)生的慣性力河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)15??0.14270.13460.6.5./HQGxqnP NFm??????4．偏斜運(yùn)行側(cè)向力一根主主梁的重量為 '13972046GqPFSN???主主梁跨端焊接上兩塊耳板，與副主梁端梁連接，在計(jì)算時(shí)，按假想端梁截面進(jìn)行計(jì)算。如圖（8）所示圖(8)端梁假想截面與主主梁連接的端梁部分如圖（9）所示（將超出軌距的一部分所假想而成的端梁截面尺寸）圖（9）端梁與主主梁連接部分其截面尺寸如圖（10）河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)16圖（10）端梁假想截面尺寸形心 30x?62y對(duì)形心軸 的慣性矩：3 32 946121042.8510xI m?????????????對(duì)形心軸 的慣性矩：y3 32 94124016010352.810yI?????????????端梁凈截面積 264Am?端梁毛截面積 201257630?一根端梁單位長度重量 1.78.49.814./qFkAgN???一組大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)重量 30.2753GjjPmg?司機(jī)室及其電氣設(shè)備的重量 98140s ?主主梁側(cè)假想端梁尺寸如圖（11）所示河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)17主主梁側(cè)假想端梁重 ??10342.671.9.4GdqPFs N????圖（11）主主梁側(cè)假想端梁尺寸（1） 滿載小車在主主梁跨中左側(cè)端梁總靜輪壓由下圖(12)計(jì)算圖（12）左側(cè)端梁受力分布圖河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)18???21122 .84703740691275319.458RQGxGsGdLPPPN?????????????????????由 查得 ，側(cè)向力為2.59LB?.??118240753sRPN??滿載小車在主主梁左端極限位置??2左側(cè)端梁總靜輪壓為 ??2212.84710.93074691275319.453RQGxGsGjdLLePPPN????????????????????側(cè)向力 2252.073SRPN????扭轉(zhuǎn)載荷偏軌箱型梁由 和 的偏心作用而產(chǎn)生移動(dòng)扭轉(zhuǎn)，其它載荷 ，?HPGjP產(chǎn)生的扭矩較小且作用方向相反，故不計(jì)算。偏軌箱型梁彎心 A 在GsP梁截面的對(duì)稱形心軸 上（不考慮翼緣外伸部分） ，由前計(jì)算可知，彎x心至主腹板中線的距離為 ，查表可知軌高 102em?170ghm?。??120QU??' 243657349gh???移動(dòng)扭矩 1' .1620708PHTeN?????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)192.3.2 副主梁1．副主梁自重 由查表得出副主' 1.27850.629.817.5/qFkAgNm?????梁小車輪壓 19640kg，查表選用車輪材料 ZG50MnMo，車輪直徑，軌道型號(hào) QU70，許用值 21800kg。查得軌道理論重量60m?，副小車軌道重量 52.8/gk? 52.809158/gFN???欄桿等重量 109.81/llFgNm??副主梁的均布載荷 ' 67.76./qgl m??2．小車輪壓小車布置如圖(13)圖（13）小車布置圖主鉤鉛垂線中心通過小車中線的 E 點(diǎn)（按比例布置作用點(diǎn)位置）1308590.727l m??小車重心 F 點(diǎn)位置 303625em???河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)20215086.57l m??起升載荷為 ????30.509.81502QPgN????吊具質(zhì)量 0..2t小車重量 31.76Gxm?按受載大的 AB 梁計(jì)算小車輪壓，見圖(14)圖（14）AB 梁受力分布圖滿載小車的靜輪壓 1 210.50.5897360856..2.517089jQGxl lePPbKbN?????????????????????????1 220.5.180.7360856..2.51710184jQGxl lePPbKbN?????????????????????????291429jjPN????空載小車輪壓為河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)21' 1210.50.589.7360856..2. .5170637GxllePmgPbKbN????????????????????????' 1 220.5.51890.7360856....51710634Gxl lePmgPbKbN?????????????????????????3．慣性載荷一根副主梁上小車的慣性力副小車上主動(dòng)輪占一半，按主動(dòng)車輪打滑條件確定副小車的慣性力 02.143695476xgnPN?????大車起、制動(dòng)產(chǎn)生的慣性力 ????0.10250.1963.8.1476.56./HQGxqPNnFNm????????4．偏斜運(yùn)行側(cè)向力一根副主梁的重量為 71.52763GqPFS?一根端梁單位長度的重量 1.17850.369.8./qFkAgNm????與副主梁焊接端梁重量 GdF??126.1..0516789GdqB???（1）滿載小車在副主梁跨中 見圖(15)河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)22圖（15）副主梁受力分布圖左側(cè)端梁總靜輪壓為 ?????1111250276527631892570RQGxGdPPN?????????由 ，查得.4598LB.??1270.184702sR N????（2）滿載小車在副主梁左端極限位置左側(cè)端梁總靜輪壓 2RP????2 10.9615107652675318984RQGx GdLePPN????????????????????側(cè)向力 22184.7438SRPN????5．扭轉(zhuǎn)載荷偏軌箱型梁由 和 產(chǎn)生，彎心 ，查表可知軌高 ?HP9em，120ghm???7QU??'153278107h????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)23移動(dòng)扭矩 '369510.43792886PHTeNmh??????2.4 簡化模型大車主主梁端部有兩個(gè)臺(tái)車，可簡化為一個(gè)滑動(dòng)鉸支座：（1.2.5.6）副主梁端部支撐車輪（3.4）簡化為一個(gè)可動(dòng)鉸支座；簡化模型見圖（16）超靜定次數(shù) ????32362810wmhr?????????圖（16）簡化模型進(jìn)一步簡化：主主梁端部采用兩個(gè)臺(tái)車，只是增加了支撐裝置，減小了輪壓。將兩個(gè)滑動(dòng)鉸支座分別用一個(gè)固定鉸支座代替，約束一樣，只是取消了對(duì)扭矩的抵制作用。將滑動(dòng)鉸支座換成固定鉸支座。如圖（17） 。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)24圖（17）橋架進(jìn)一步簡化圖將此端梁結(jié)構(gòu)看成多跨超靜定梁，沿 處拆分，主主梁（基'CD本部分） +副主梁（附屬部分） ；主主梁受力對(duì)副主梁ABDC'無影響；副主梁受力對(duì)主主梁有影響。在計(jì)算水平載荷時(shí)將鉸四個(gè)鉸點(diǎn)看作剛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。將主主梁看作一個(gè)單梁橋架，''EF副主梁對(duì)其影響在 或 處相當(dāng)于加了一個(gè)可動(dòng)鉸支座。如圖'（18）所示。圖（18）橋架最終簡化圖忽略副主梁對(duì)主主梁端部軸受力影響，使主主梁水平面內(nèi)彎矩值偏大，設(shè)計(jì)可靠性增強(qiáng)，計(jì)算偏保守。主主梁水平剛架計(jì)算模型如圖(19)所示。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)25圖（19）主主梁水平剛架計(jì)算模型副主梁水平剛架計(jì)算時(shí)，主主梁對(duì)副主梁相當(dāng)于固定鉸支座。如圖（20）所示。圖（20）主主梁副主梁相對(duì)關(guān)系示意圖2.5 垂直載荷2.5.1 主主梁在固定載荷與移動(dòng)載荷作用下，主梁按簡支梁計(jì)算。見圖(21)圖（21）主主梁垂直載荷分布圖1 .固定載荷作用下在主主梁跨中的彎矩為 qM河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)2624 24186.5 2.81.77531.940823qqGjsFLdMPNm???????????????????跨端剪切力為 24112.8.76.575394012658qcqGjsdFLPLN?? ????????? ???? ??????????????2. 移動(dòng)載荷作用下主梁的內(nèi)力輪壓合力 與左側(cè)臺(tái)車軸線距離 P?2114082bm???滿載小車在跨中，跨中 E 點(diǎn)彎矩為 ??2 241.7360.04659042pPbML Nm??????????????跨中 E 點(diǎn)的剪切力 PF141 2.04.71236652pbFPL?????????????????????跨中內(nèi)扭矩 ????4.0489722nPHT Nm???滿載小車在跨端極限位置小車左輪距梁端距離 取為 0.7cm跨端剪切力 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)2714 2.047.71361265pcLbcFP N????????跨端內(nèi)扭矩為????114.204893892nPHeT mL????????????????主主梁跨中總彎矩為 18365715xqpMN???主梁跨端總剪切力為 212938RqcpF??2.5.2 副主梁在固定載荷與移動(dòng)載荷作用下，主梁按簡支梁計(jì)算。1. 固定載荷作用下在副主梁跨中的彎矩為 qM224761.5. 39588qFLMNm?????跨端剪切力為 41.761.28102qcq?2. 移動(dòng)載荷作用下主梁的內(nèi)力輪壓合力 與左輪的距離為 P?2118425092.8369bbm????滿載小車在跨中，跨中 E 點(diǎn)彎矩為????2 241.73695120.98421596pPMLbNm???????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)28跨中 E 點(diǎn)的剪切力 PF141 0.928.7365141722pbFP NL?????????????????????跨中內(nèi)扭矩 ????41.94280923NPHTT m???滿載小車在跨端極限位置小車左輪距梁端距離 取為 0.5cm跨端剪切力 14 20.98.5.73651396pcLbFP N????????跨端內(nèi)扭矩為 ????14 1.01.9428365172nPHeT mL?????????????????副主梁跨中總彎矩為 539215xqpMNm???副主梁跨端總剪切力為 81063497RqcpF??2.6 水平載荷如前面模型簡化，將主主梁的一根梁看作單梁橋架，副主梁看作雙梁橋架。2.5.1 主主梁1. 主主梁的水平慣性載荷模型如前面圖(18) 小車在跨中，剛架的計(jì)算1.35a?.19b系數(shù)為河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)29111 92.135.20.7383() 8abIrS???????跨中水平彎矩 HM211248336025.61.783.78HPLFLrrNm????????????????????????????跨中水平剪切力 1302pHFPN??跨中軸力為1 28.35.925.634610271824HLabrN?????????? ????? ??? ??小車在跨端，跨端水平剪切力' 125.6234103945HCFLeP N???????????????????2. 偏斜側(cè)向力計(jì)算簡圖如(22)河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)30圖（22）主主梁偏斜側(cè)向力計(jì)算簡圖小車在跨中，側(cè)向力 1537sPN?超前力為 012.85swBL?B 處軸力 1962dNB 處水平剪切力 27.sFPN?主梁跨中水平彎矩 sM11122537.5768.9631sddLMPabNNm???????????主梁軸力 112.578.sdNPFN????主梁跨中總水平彎矩為 4036106yHSMm???河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)31小車在跨端側(cè)向力為　 290763sPN?超前力 2.59wBNL??B 端水平剪切力 2148.dsF主梁跨端水平彎矩 2290763.5.195702csdMPab Nm??????????主梁跨端的水平剪切力為 246cswdwFP??主梁跨端總的水平剪切力為 ' 33871CHcs?2.5.2 副主梁副主梁求解水平載荷的模型，見圖(23)圖（23）副主梁水平載荷受力模型在水平載荷 及 作用下，橋架按剛架計(jì)算，因偏軌箱型梁與端HPF梁連接面較寬，應(yīng)取兩主梁軸線間距 代替原小車軌距 構(gòu)成新的水'KK河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)32平剛架，這樣比較符合實(shí)際，于是 ??'123.806294.1Kxm?????， 。'12.05bKm?????'16.42aB???1. 副主梁水平慣性載荷小車在跨中，剛架的計(jì)算系數(shù)為 ??1011 921.092.5.36.63()37abIrS???????跨中水平彎矩 HM2112483963. 06.1.83.62HPLFLrrNm???????????????????????????跨中水平剪切力 193.472pHFPN??跨中軸力為2 21.0.5106.913.881909HHLabNr???????????????????小車在跨端，跨端水平剪切力 ' 106.21.369.80922HCFLeP N????????????????????2. 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，計(jì)算簡圖如(24)河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)33圖（24）副主梁偏斜側(cè)向力計(jì)算簡圖計(jì)算系數(shù)為 ' 101 924.0.36.472537sKIrS????小車在跨中，側(cè)向力 18sPN超前力為 14706.532swBL???端梁中點(diǎn)的軸力 1dw端梁中點(diǎn)的水平剪切力 1' .10984705842272dssaFP NKr??????????????????副主梁跨中的水平彎矩 sM11 284701.9584.01653862sdLMabN m????????????副主梁軸力 1156sdNPFN河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)34副主梁跨中總水平彎矩為 3296483250yHSMNm????小車在跨端側(cè)向力為　 29438sPN?超前力 6.28457wBNL??端梁中點(diǎn)的水平剪切力 2'11.0929438314275dssaFPKr?????????????????副主梁跨端的水平彎矩 221.094.0csdMab Nm??????副主梁跨端的水平剪切力為 228572.cswdwFNP????副主梁跨端總的水平剪切力為 ' 1094.10.CHcs N?河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)353 主主梁計(jì)算3.1 強(qiáng)度校核圖（25）主主梁應(yīng)力危險(xiǎn)點(diǎn)分布圖需要計(jì)算主梁跨中截面危險(xiǎn)點(diǎn)①、②、③的應(yīng)力，見圖(25)主腹板上邊緣點(diǎn)①的應(yīng)力主腹板邊至軌頂?shù)木嚯x為 1708yhm??主腹板邊的局部壓應(yīng)力為 ????41.73954.2801250jmyPMPah????????垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力?301 17625786.2.90xMaI??? ?水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)36??302 1761087649.7.29yMx MPaI??????慣性載荷與側(cè)向力對(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。主梁上翼緣的靜矩為 ????3010.51823790.51820ySB m????????主腹板上邊的切應(yīng)力為 ??31016276512.59080481.9pynxFTIAMPa?? ??????點(diǎn)①的折算應(yīng)力 01026..9MPa??????222 200358.94715831.57.ma????????Ⅱ＜滿足要求點(diǎn)②的應(yīng)力 ??3321178502760296.4.9.yxMMPaI? ?????????Ⅱ滿足要求點(diǎn)③的應(yīng)力下翼緣板與副腹板連接處的外側(cè)表面應(yīng)力 ??????223 31 15081.575097689..9.0208yxMxyIIPa??? ?????? ?? ????? ???Ⅱ河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)37滿足要求主梁跨端的切應(yīng)力主腹板承受垂直剪力 及 ，故主腹板中點(diǎn)切應(yīng)力為RF1nT滿????310.5.529738591087.210.326464nRd MPaahA? ????????????Ⅱ足要求翼緣板 （承受水平剪切力）主梁跨端的水平剪切力 38741CHFN?跨端內(nèi)扭矩 159nTm?????31.53874014.296.42062876MPaPa? ???????Ⅱ3.2 主主梁疲勞強(qiáng)度校核橋架工作級(jí)別為 A6，應(yīng)按載荷組合Ⅰ計(jì)算主梁跨中的最大彎矩截面 E 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)算簡明而忽略慣性應(yīng)力求截面 E 的最大彎矩和最小彎矩，滿載小車位于跨中 E點(diǎn)，則 空載小車位于右側(cè)跨端時(shí)，見圖(26)，max78153MNm??河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)38圖（26）最小應(yīng)力計(jì)算簡圖左端支反力為 ' '21 4.780.79029192RbcFP NL????????min41231. 5qMm? ?驗(yàn)算主腹板受拉翼緣焊縫④的疲勞強(qiáng)度，見圖(25) ????3ax20max 1785027860.3.9y MPaI????????3in20i 11..50xI應(yīng)力循環(huán)特性 minax78.946.3r????根據(jù)工作級(jí)別 A6，應(yīng)力集中等級(jí) 及材料 Q235，查得2K，??163.0MP???焊縫拉伸疲勞許用應(yīng)力為????1.71.673.019.64.450.45rt b MPar??????????????????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)39合格??maxrt??1．驗(yàn)算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處⑤的疲勞強(qiáng)度 ????3ax2max 178502785..9My MPaI??????3in2i 11.21.50xI?應(yīng)力循環(huán)特性 minax2.947r????顯然，相同工況下的應(yīng)力循環(huán)特性是一致的。由 A6 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 60mm，應(yīng)力集中等級(jí)為 ，查得疲勞許用應(yīng)力3K，拉伸疲勞許用應(yīng)力為??145MPa?????1.671.674587.560.93.0.45rt b MPar??????????????????合格??max7rtP???3.3 主梁的穩(wěn)定性1．整體穩(wěn)定性主梁高寬比 （穩(wěn)定） 24361.09hb??2. 局部穩(wěn)定性翼緣板　 ，需設(shè)置兩條縱向加勁肋。02618??驗(yàn)算 （穩(wěn)定）04.73b??河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)40翼緣板最大外伸部分 （穩(wěn)定）02513.895eb???主腹板 01247.h??67.420副腹板 0210?故需設(shè)置橫隔板和兩條縱向加勁肋，主、副腹板相同，隔板間距，縱向加勁肋位置 ，0am???1.2540860hm???::取 550mm， 去 900mm，其布置示??10.35.40896hm?:于圖(27)圖（27）加強(qiáng)筋布置圖驗(yàn)算跨中主腹板上區(qū)格Ⅰ的穩(wěn)定性。區(qū)格兩邊正應(yīng)力為10256.8175.9MPa????10202018. .73.67yh MPa???????（屬于不均勻壓縮板）213.67.5489???.546?河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)41區(qū)格Ⅰ的歐拉應(yīng)力為 22101048.68.60.655E MPab??????????????????區(qū)格分別受 ， ， 作用時(shí)的臨界應(yīng)力為1?m?，板邊彈性嵌固系數(shù) =1.2，1crEK??23.64150b???屈曲系數(shù) 8.4.5.1106?????則 ，故需修正，1.25.7.30.8cr sMPaPa???'11252536. 6.41.scrscr???????????????????當(dāng)區(qū)格受腹板邊局部壓應(yīng)力 時(shí)，壓力分布長 79ma?， ，按 計(jì)??25078502ych?????3.64b???3b?算， ，3?46.83cab?區(qū)格Ⅰ屬雙邊局部壓縮板，板的屈曲系數(shù) ' 2 20.710.71.580.8. . 2.73mK????????????????????????1..6539.8crE sMPaPa????需修正，則 ' 231.4.mcr??????????當(dāng)區(qū)格Ⅰ受平均切應(yīng)力時(shí)： ??300650762501.62414pnFT MPahA????????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)42由 ，203.6415ab???板的屈曲系數(shù) 2245.35.6.K?????.208crE MPa????31.786.14.7.r s??故需修正 ' 23523528.75..4cr a???????????'28.71.0cr MPa?區(qū)格上邊緣的復(fù)合應(yīng)力為 2222 211358.947.158.947.13.9mPa?????????，區(qū)格的臨界復(fù)合應(yīng)力為.64ab???2211211222334457.0.568.9068947.1.9233307147.mcr mcrcrcrcrMPa?????????????????????????????????????????????????????????????????????.1.crr Pan???所以，區(qū)格Ⅰ的局部穩(wěn)定性合格。??22113mcr?????驗(yàn)算跨中副腹板上區(qū)格Ⅰ的穩(wěn)定性 區(qū)格Ⅰ只受 及 的作用，區(qū)格兩邊的正應(yīng)力為 1河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)43210156123956.878.0x MPa?????????102201 123956..7.0yh Pax????? ???切應(yīng)力 ??3006564.8742512pnFThPA????????區(qū)格Ⅰ的歐拉應(yīng)力 108.8. .6E MPaB????????????????（屬于不均勻壓縮板）213.90.54268???0.5426?.1ab??屈曲系數(shù) 48.5.14.026K?????則 ，故115.3.960.81crE sMPaPa? ????需修正， '112523.76.56.43.9scrscr???????????????????當(dāng)剪應(yīng)力作用時(shí)3.4??2.45.3.K??1.25680crEMPa??????.709..r s??故需修正 ' 2353126.56.0.cr a???????????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)44'26.5130.7cr MPa??區(qū)格上邊緣的復(fù)合應(yīng)力為 2221358.34.5879.3Pa??????，區(qū)格的臨界復(fù)合應(yīng)力為.64ab???212211 2234459.380.5268.0426.54.871717130187crcrcrcrMPa?????????????????????????????????????????????????????????????39.5.4crr Pan??所以，區(qū)格Ⅰ的局部穩(wěn)定性合格。??213cr???加勁肋的確定橫隔板厚度 ，板中開孔尺寸為 ，鑲邊板厚 10m??1802m?，鑲邊板寬 ，其尺寸如圖(28)18?1520河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)45圖（28）加筋板截面尺寸翼緣板縱向加勁肋選用角鋼 ， 9012??203.6Am?41920xIm?b?6.7zm縱向加勁肋對(duì)翼緣板與加勁肋接觸面的慣性矩為 ????2 241019023.90.96851xIAz??????（合格）??3 40.8.8xamb??????xI?主、副腹板采用相同的縱向加勁肋 9012??203.6Am?41920xIm?90b?26.7zm縱向加勁肋對(duì)腹板板厚中心線的慣性矩為 ????2 2104.51403.6906.7236xIAz????????0.8.4ab???33415019870x xI mI????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)46綜上所述，選擇的加勁肋合格。3.4 剛度計(jì)算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，見圖(28)圖（28）滿載小車位于主梁跨中受力圖4.08b?1a7.96c?8.d221292 251334037.67.968.8.96.6. 473ixPYSSEIm??????????????????????? ????????????? ????? ??滿足要求??210LYm???iLY?2．橋架的水平慣性位移小車位于跨中，計(jì)算起動(dòng)工況的跨中位移：??34113 345 514886022.60..9.7384.95.7389HHssPSFSYEIrIrLmYm??????????????????????????????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)473．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 30746139.8GPmkgg??全橋架中點(diǎn)換算質(zhì)量 ??152630946Gxmkg??起升質(zhì)量 200189Qkg???起升載荷 ?.54PgN?起升鋼絲繩滑輪組的最大下放長度為 203.521.rqrlHm????取 ， 為吊具最小下放距離3.5rHm?r橋架跨中靜位移為 220 31.62144QxPycSdSmEI???????????????????????查表選用倍率 ， ，6m?rn50rEMPa?由鋼絲繩靜拉力 1850947.2QrSN?0.1347..6dcm??選用 型鋼絲繩 ??6w?21085rA?起升鋼絲繩滑輪組的靜伸長 305184092..948QrPlnEA???河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)48結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響系數(shù) 2 201294361.0.38180594ym???????????????????橋式起重機(jī)的垂直自振頻率???????30119.2.82223.460541.v vgf Hzfzy????? ???4．水平動(dòng)剛度起重機(jī)水平動(dòng)剛度以物品高位懸掛，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(diǎn)的換算質(zhì)量為????00.5.