5010T,跨度28m,双粱桥式起重机结构设计

1 50/10T,跨度 28m,双粱桥式起重机 结构设计 第一章 桥式起重机金属结构设计参数 表 1设计参数 起重机类型 通用 工作级别 道放置 中轨 桥架形式 双梁 50/10t 28m 起升机构 主起升 副起升 额定起重量（吨） 50 10 起升高度 (米 ) 12 18 起升速度 (米 /分 ) 作级别 5 运行结构 大车 小车 轮距（米） 轨距（米） 8 速度（米 /分） 作级别 5 轮压 （ 441 道型号 43 2 1)大车轴距 2)腹板尺寸 3)翼缘板尺寸 4)主梁尺寸 第二章 总体设计 0B=（ 1146） L=（ 1146） m 根据小车轨距和中轨箱型梁宽度以及大车运行机构的设置，取0B=5 m 端梁全长 B=高度 h=（ 1114 17） L=18211500 取腹板高度 0h=1600 板厚度 1=6 缘板厚度 0=24 梁总高度 1H=0h+20=1648 梁宽度 b=(H=648810 腹板外侧间距 b=760 0L=425 13H=540 下翼缘板相同 为 24 600 梁端部变截面长取 d=2350 图 2双梁桥架 结构 0B=5 m B=h =1600 =6 =24 H =1648 1=b=552 4 600 mm d=2350 3 1） 截面 尺寸 1) 固定载荷 第三章 主端梁截面积几何性质 图 3主梁与端梁截面 a) 主梁截面 A=(600 24+1600 6) 2 =性矩 2543 6160 ）（=1010 454 ）（=109 b)端梁截面 A= 287 6 0206 0 0 ）（ =36160 762802603 ）（=109 6 0 2 3 7 . 67 6 0 . 8 3 632 （ ）=108 四章 载荷 主梁自重载荷 A=1010 109 1=109 108 4 2) 小车轮压 F =g = 小车轨道重 981 N/m 主梁的均布载荷 F + gF+ =49000 N 小车自重 =170422 N 小车自重载荷 1000 = 小车重力2P ）（ X= 170422 0 . 30 . 5 3 . 7 1 . 92 . 53 . 7 =50666 N 2（ k = 额定起升载荷 F = )动力效应系数 4) 惯性载荷 = l= 11P+ 2 小车轮压 P = 1 2 空载轮压 1P = 2P = 1= 2=1+1+0 =1.+h =0 =h=1 头高度差 大小车都是 4 个车轮，其中主动轮各占一半，按车轮打滑条件确定大小车运行的惯性力 一根主梁上的小车惯性力为 7P = 大车运行起制动惯性力（一根主梁上）为 7P = 27，忽略 P = 6 5)偏斜运行侧向力 6)左侧端梁总静轮压 一根主梁的重量力 (= 一根端梁单位长度的重量 1 = 1 5 0 = 一根端梁的重量为 一组大车运行机构的重量（两组对称配置）为 623/2 左侧端梁总静轮压按图 4图 4端梁总轮压计算 1211( ) ( 2 ) ( 1 )22Q G X Q G s G j G p p p p =12（ 490000+170422） + 由228/5= =向力 12 1 =12 载小车在主梁左端极限位置 ) 垂直载荷 左侧端梁总静轮压2121( ) ( 1 ) ( 2 ) ( 1 )2Q G X Q G s G j G p p p p =向力 2122= 估算大车轮压 P=18 t 选取大车车轮直径为 800 道为 扭转载荷 中轨梁扭转载荷较小，且方向相反，可忽略。 故在此不用计算。 第五章 主梁计算 内力 计算大车传动侧的主梁。在固定载荷与移动载荷作用下，主梁按简支梁计算，如图所示 5 5主梁计算模型 固定载荷作用下主梁跨中的弯矩 28 2)移动载荷作用下主梁的内力 （ 282q ） =( 221 5 5 2 25 2 7 52 ) = 跨端剪切力 4 21 (1 )2 q G j G s P P L =12 28+9620 （ 1 = 满载小车在跨中，跨中 4 21()4 轮压合力 P 与左轮的距离为 21= =m 则 中 E 点剪切力 12 4 P（ 1 = 281 9 9 1 4 6 1 21 = 跨中内扭矩为 2)满载小车在跨端极限位置（ z=1e） 1c=1.2 梁剪切力 .m 9 3)水平位置 P（ 11L b ） =（ =端内扭矩为 14 T）（ 1 =)2821)(=梁跨中总弯距为 xM=qM+梁跨端总剪切力 RF=cF= 1）水平惯性 力载荷 在水平载荷架按刚架计算。 K=2.5 b=12K=a=12(0 12 (平刚架计算模型示 表图 5 5水平刚架计算模型 .m F= 10 小车在跨端。刚架的计算系数为 1r=1+1223( )b =1+ 992 1 . 2 5 1 . 2 5 1 . 7 1 2 1 01 . 2 5 1 . 2 5 2 8 1 . 5 1 3 2 1 0 =中水平弯矩 21112( 1 ) ( 1 )4 2 8 3 F = 0 1 18 14 9 3 9 2 =中水平剪切力为 12 跨中轴力为 21()1 2 8 P = 8 小车在跨端。跨端水平剪切力为 1 )2L= 3912 = 2)偏斜侧向力。在偏斜侧向力作用下，桥架也按水平刚架分析（如图 5 11 图 5侧向力作用下刚架的分析 这时，计算系数为 +123 = =车在跨中。侧向力 12 1 =12 超前力为 101 PP s = 28 = 端梁中点的轴力为 1112= 端梁中点的水平剪切力为 1)21(1 =（ 12- = 主梁跨中的水平弯距为 1 12 1 1 2s d d LP a P b N=28= 主梁轴力为 1 1 1s s P= 主梁跨中总的水平弯矩为 yM=车在跨端。侧向力为 2 超前力为 2P= 20228 = 端梁中点的轴力为 2 2P= 端梁中点的水平剪切力为 2SP（1 ） =（ 12- = 主梁跨端的水平弯矩为 梁跨端的水平剪切力为 P2 2P 1 2P= 2 .m 13 4) 强度 = 主梁跨端总的水平剪切力为 cH 小车在跨端时，主梁跨中水平弯矩与惯性载荷的水平弯矩组合值较小，不需计算 需要计算主梁跨中截面（如图 3示）危险点、的强度 1)主腹板上边缘的应力 主腹板边至轨顶距离为 =164 腹板边的局部压应力为 4( 2 5 0 ) = 1 7 6 4 7 6 6 4 5 0 6 =直弯矩产生的应力为 01= 3103207428. 87 10 8002 . 1 3 0 5 1 0 =平弯矩产生的应力为 02= 13101 0 2 2 6 8 . 1 3 1 0 2 7 00 . 4 2 6 4 1 1 0 =性载荷与侧应力对主梁产生的轴向力较小且作用方向相反，应力很小，故不计算 主梁上翼缘板的静矩为 1 1 0( 0 =24 540 805 01=2=14 5)主梁跨端的切应力 =10432800 腹板上边的切应力为 =02py = 101 9 2 5 4 0 . 5 1 0 4 3 2 8 0 02 . 1 3 0 5 1 0 6 6 +0 =的折算应力为 0=01+02= 1= 2 2 20 0 0 3m = 2 2 21 2 6 . 9 6 9 1 . 3 2 1 2 6 . 9 6 9 1 . 8 2 3 7 8 5 7 =修正，则 1s（11 5.3 s ） 20 = 2352355 3 0 =板边局部压应力m=力分布长 c=20 =2 164+50 =378 =，按 a=3 =3 = 3783 300 =格属双边局部压缩板，板的屈曲系数为 0 . 7 10 . 8 ( 2 ) ( )a = 0 . 7 1 0 . 4 20 . 8 29 0 . 4 2 3 = =格平均切应力为 =002p =2+0 = =1，板的屈曲系数为 K = = = K E =3= 3 21 =修正，则 3= 2352 3 5 1 5 . 3 8 4 7 . 7 8 =格上边缘的复合应力为 2 2 211 3 = 2 2 21 2 6 . 9 2 9 1 . 8 2 1 2 6 . 9 2 9 1 . 8 2 3 1 0 . 0 3 = = 2，区格的临界复合应力为 2 2 2112 2 211313( ) ( ) ( ) ( )44r c r m c r c r =2221 1 4 . 8 41 0 . 6 4 4 1 2 6 . 9 2 3 0 . 6 4 4 1 2 6 . 9 2 9 1 . 8 2 1 0 . 0 324 2 1 0 . 7 8 4 2 1 0 . 7 8 1 6 6 . 9 5 1 2 8 . 5 8 = = 2 211 3 (合格 ) 主 副腹板采用相同的纵向加劲肋 50 50 5， A=614.3 231700 向加劲肋对主腹板厚度中线的惯性矩为 21e = 21 0 0( 0 . 5 ) b z =231700+1742976 =2 300( 2 . 5 0 . 4 5 ) = 32 81 6 0 01 6 0 0)1 6 0 01 6 0 =1679360 0 可见，在相同的循环工况下，应力循环特性是一致的。根据235 及带孔板的应力集中等级2W，查得1=101 缘板拉伸疲劳需用应力为 = 111 1 (1 )0 b r=221( =Pa ，属窄式连接 1y=7O0 52920 N 够） 主、端梁的连接焊缝足够承受连接的水平弯矩和剪切力，故不再计算 第八章 刚度计算 满载小车位于主梁跨中产生的静挠度为 Y = 23 ( 3 ) 4 8 2xP =10523105 9 6 2 7 0 02 5 5 0 03(2 7 0 5 0 02 2 8 8 0 0 1hY 39 =800=桥架的水平惯性位移 X = 341 1 1 1534( 1 ) ( 1 )4 8 4 3 8 4 5 F r E I r = 31 1 1534 ( 1 ) ( 1 ) 4 8 4 8 5P L F r P r =)1 3 4 6 3 4 382 5 5 0 3 4 5 0 01 6 3 4 3953=2000=垂直动刚度 起重机垂直动刚度以满载小车位于桥架跨中的垂直自振频率来表征，计算如下 主梁质量 1 5 2 5 5 9 8 1=桥架中 点换算质量为 1m=2+7390=32941 升质量 2m=m=50000 升载荷 m)g=490000 N 起升钢丝绳滑轮组的最大下放长度为 2=16+26 m 桥架跨中静位移为 0y= 23 ( 3 ) 2 4 8 2Q xP = 325 1 04 9 0 0 0 0 2 8 0 0 0 0 . 5 2 7 0 0 ( 3 2 8 0 0 0 2 7 0 0 )2 4 8 2 . 0 6 1 0 2 . 1 3 0 5 1 0 =升钢丝绳滑轮组的静伸长为 X X 40 2） 水平动刚度 0= r 3 2 3 7 3 0 1 6 0 0 08 1 1 0 1 7 5 =构质量影响系数为 = 2012 0 0() = 23 2 9 4 1 1 6 . 7 3()5 0 0 0 0 1 6 . 7 3 3 6 . 9 =式起重机的垂直自振频率为 012 ( ) (1 ) =)81021= 2格） 起重机水平动刚度以物品高度悬挂，满载小车位于桥架跨中的水平自振频率来表征。 半桥架中点的换算质量为 G x Qm m m m =7390+50000） =41470.5 主梁跨中在单位水平力作用下产生的水平位移为 e= 3113(1 )4 8 4r= 3592 8 0 0 0 3( 1 )4 8 2 . 0 6 1 0 4 . 2 2 9 1 0 4 1 . 1 3 4 2 =N 桥式起重机的水平自振频率为 112 =f 41 = 1 2格） 第九章 桥架拱度 桥架跨度中央的标准拱度值为 0f=1000L=280001000=28 虑制造因素，实取0y=9.2 度中央两边按抛物线曲线 20 24(1 ) 设置拱度，如图所示 9f=28 y=39.2 42 图 9桥架的拱度 距跨中为1a=821 24 643 9 . 2 (1 ) =跨中为2a= 422 24 163 9 . 2 (1 ) =29.4 跨中为3a= 38此，桥架结构设计全部合格。 总结 通过 3个月的金属结构毕业设计学习，使我学到了许多非常重要的知识和技术。马上就要结束了现对在 3个月的学习进行以下总结： 首先，在前期的设计计算过程中，温习了以前所学的所有知识，并对其进行了巩固。在计算过程中，发现了一些疑难问题和自己以前没有注意的知识点和方法，通过老师的指导和讲解，自己的复习对其进行了理解和掌握。在规定的时间内 完成了前期计算过程。 其次，通过应用 术绘图，使我掌握了 使用方法，同时也从中学到了许多绘图方法和技巧，特别是 快捷键的应用。使我在比较短的时间内能够完成所要画的图纸。在写设计说明书的过程中，掌握了 公式编辑器的应用。虽然在编写过程中遇到的难题，通过向自己的摸索和同学的帮助都的到了解决。 43 在这次设计过程中，我查阅了大量的相关资料。掌握了许多新方法和新知识。使自己的专业知识的到了大大补充。特别是一些自己平时所学课本上没有介绍的知识。例如：翼缘板和腹板加劲肋的选用、计算和校核。同时还了解了目前 的起重机的发展情况以及以后的发展，并掌握一些最新技术和设计理论。 针对此次的设计，随着对整机的不断深入了解，也发现了设计存在的一些问题。一方面，由于缺乏必要的生产实践知识，我们的设计还局限于一定的想象空间上，实际中不生产或加工比较困难。另一方面，在设计的过程中，缺乏对细节的考虑，只抓住了其中大的框架，后续的工作还有很多。 通过这次毕业设计，使我感觉收获颇多。在设计中培养了大家的团队合作精神，遇到问题大家集体讨论进行解决，还有 些对于我们即将走向工作岗位的新人是一个很好的培训和锻炼，同时也是 平时所学的理论和实践的一次结合。这次设计将对我们的以后工作和学习奠下重要的理论知识基础和实践经验。 参考