龙门式起重机总体设计及机架金属结构毕业设计

中文题目龙门式起重机总体设计及金属结构设计外文题目DRAGONGATECRANESDESIGNANDMETALSTRUCTUREDESIGN毕业设计（论文）共页（其中外文文献及译文02页）图纸共2张摘要起重运输机金属结构主要构件所用的材料有普通碳素钢，优质碳素结构钢，普通低合金钢，合金结构钢。金属结构的支座常用铸钢。金属结构的联分为焊接和螺栓联接两大类。关键词起重机，金属结构，承载能力，疲劳强度，强度。SUMMARYSINCETHEREFORMANDOPENINGUP,WITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFTHENATIONALECONOMY,THEGROWINGMARKETDEMANDFORCRANESINRECENTYEARS,THECRANEINDUSTRYHASBEENAROUNDFOR15GROWTHRATE,RAPIDDEVELOPMENT,THEOWNERSHIPOFCOMPONENTSCRANEINDUSTRYHASUNDERGONETREMENDOUSCHANGES,WITHTHEEXCEPTIONOFSTATEOWNEDPROFESSIONALCRANEPLANT,COLLECTIVE,JOINTVENTURES,INVESTMENTANDPRIVATEDEVELOPMENTHASBEENRAPIDPROMOTERESEARCHTOIMPROVEPRODUCTIVITYANDPRODUCTQUALITY,REDUCECOSTSANDEXPANDTHESCOPEOFAPPLICATIONOFTHEVARIOUSFIELDCRANESANDCRANETECHNOLOGYDEVELOPMENTDIRECTIONSCURRENTANDEMERGINGHIGHPERFORMANCESUCCESSIONPROCESS,THECAPACITYTOADAPTTOTHEWORKINGENVIRONMENT,SUPPORTSASTRONGABILITYTOFUNCTION,TORESISTFATIGUESTRENGTHTORESISTBENDINGPERFORMANCEANDTHEPERFORMANCEOFREFINEDPERFORMANCE,COLLEGES,ANDECONOMICCRANEDESIGNNEWMETHODSALTHOUGHCHINESECRANEINDUSTRYINTHEPAST10YEARSHASMADEREMARKABLEPROGRESS,BUTWITHMANYINDUSTRYLAGSFARBEHINDDEVELOPEDCOUNTRIESCURRENTLY,THEMAJORLIFTTRANSPORTAIRCRAFTSTRUCTURALCOMPONENTSUSEDINTHEMETALMATERIALSWITHORDINARYCARBONSTEEL,QUALITYCARBONSTRUCTURALSTEEL,LOWALLOYSTEELORDINARY,ALLOYSTRUCTURALSTEELCOMMONCASTSTEELBASEMETALSTRUCTUREMETALWELDINGANDBOLTSINTOTHESTRUCTUREOFTHELINKSINTWOBROADCATEGORIESKEYWORDSCRANES,METALSTRUCTURE,CARRYINGCAPACITY,FATIGUESTRENGTH,INTENSITY目录2龙门式起重机设计的总体设计方案521龙门起重机总体设计所需的基本参数522起重机的选型6221起重机基本型式的选择6222起重机主要性能指标的选择63起重机金属结构设计731金属结构概述732箱形结构门架强度计算8321金属结构的基本参数选择与设计计算10322主减速器的润滑1633驱动桥差速器18331对称式圆锥行星齿轮差速器的基本参数选择与设计计算1934驱动桥半轴25341全浮式半轴的设计计算与校核2535驱动桥桥壳28351钢板冲夺焊接整体式桥壳的受力分析及强度计算294总结32致谢33参考文献34附录A35附录B37概述龙门起重机的种类很多，按龙门起重机龙门架的七部结构型式可以分为单梁龙门起重机、双梁龙门起重机和单梁龙门起重机和单主梁龙门起重机等等各种类型起重机。按照上部结构，主梁的结构又可分为单箱形主梁和双箱形主梁等等各种类型。由于本人设计的起重机结构为龙门式箱形结构，支腿型式为“”型。就不考虑其他类型起重机的结构，箱形梁式结构起重机结构是国内外起重机中应用最普遍的一种梁架结构型式。因为箱形梁式具有设计简单、制造工艺性好等优点，而这些有利条件对于尺寸规格多、生产批量较大的箱式起重机标准化系列产品来说，显得更加重要。由于小车轨道整正中铺设的箱形梁式结构至今仍然是我国成批生产的、最常用的、典型的一种结构。我主要设计的内容是龙门起重机的总体设计和金属结构设计。总体设计中有起重机的选型、设计参数、质量、等。金属结构包括梁、直架、力、强度、刚度、稳定性的校核和计算。起重机总体设计方案起重机选择类型为箱形梁式龙门起重机，箱形梁式结构起重机主要由两根主梁和两根端梁组成。主梁是由上、下盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱形截面的实体板梁结构。小车运行的轨道可以铺设在主梁上盖板的正中间，也可以设在靠里侧的垂直腹板的上方或介于上述两者之间的位置。因此，梁架中两根主梁的间距主要取决于起重小车的轨距，主要与起升机构的布置有关，梁架的两端梁间的距离取决于梁架的跨度大小。相比之下，箱型梁结构比衍架结构耐用度高、抗弯能力强、稳定性好、经济实用。是市场上最为实用的一种类型起重机，深受客户欢迎的理想的起重机。1起重机的总体设计主要内容包括以下方面11门式起重机总体设计方案确定。111起重机的设计参数是指起重量QT、跨度LM起升高度HM起升速度M/MIN、和工作级别等。QV已知数据和计算起重量50T起升高度42M跨度5起升速度75工作级别级；5M机构接电持续率2512龙们起重机的总体方案和基本参数确定各构件质量数据如下起重机总质量；主梁；支腿（一根）；下横KGGL49612KGGQ1862KGGT385梁（一根）；轨道走台栏杆2067；电气均布质量KG236950ZT；吊具。GDQ450K30吊钩的选择吊钩装置是起重机最重要的一个承载部件。它要求强度足够，工作安全可靠，转动灵活，不会发生突然破坏和钢丝绳脱槽等现象。吊钩装置有长型和短型两种。长型吊钩装置的构造特点吊钩装在横轴上，滑轮装在单独的心轴上。而短型吊钩装置的构造特点吊钩横轴与滑轮心轴合而为一。长型吊钩装置的吊钩较短；而短型吊钩的装置的吊钩较长。我的设计选择长吊钩。滑轮组数选择滑轮组是由定滑轮组和动滑轮组组成。由于动滑轮组与吊钩装在一起，称为吊钩组，所以我选择定滑轮组。定滑轮组的滑轮数依滑轮组倍率不同而不同，安装在起重小车架上。双梁箱形结构形式起重机提升50的滑轮组为双联滑轮组。T吊钩组上起重机应用最广泛的取物装置，它由吊钩、吊钩螺母、横梁、动滑轮组、推力轴承和拉板等组成。起重机常用的轨道有三种1）起重机钢轨道；2）铁路轨道；3）方钢轨道。本次设计我选用起重机钢轨道（即正轨）。详细步骤如下131主起升机构的设计根据结构紧凑原则采用如图所示的起升机构传动简图图主起升机构传动简图1电动机；2联轴器；3传动轴；4制动轮联轴器；5制动器；6减速器；7卷筒；8滑轮组；9吊钩组选择钢丝绳采用双联滑轮组，取主起升机构滑轮组倍率3HI如图A、B所示，主起升机构承载绳索分支数采用图号为62Z的50吊钩组代用。吊钩组质量，两滑轮间距。160732TTKGG320MT580滑轮组采用滚动轴承，当时，滑轮组效率。钢丝绳承受最大拉力3HI985NIGQSHV270659802MAX选用钢丝绳标记如下89111861786GBZSFCWNAT确定滑轮尺寸滑轮的许用最小直径式中，系数。选MEDD432525E用标准滑轮。选用平衡滑轮。M450DP806选择电动机静功率计算KWVGQNNJ52480617932601式中机构的总效率，取085。电动机计算功率式中，61952480KNKJDE,80DK选则电动机的型号如下YZAR255M8，工作制，40，次，SSJCZKWNE24，。电动机轴端尺寸，MIN715R223KGMGDMD65L10电动机的验算电动机的过载能力KWVQHNOMN42185016973242106式中系数。；H12电动机转矩允许过载倍率，。M42M机构中电动机个数。M，过载演算通过ENN13门架的结构选择型式采用板梁结构。由于板梁结构制造方便，采用这种型式的门式起重机占多数。门架可制成双腿全门架，门架主梁与支腿的选择是刚性连接的。门架采用双梁。门架结构是板梁式箱形结构。双梁箱形结构门架的支腿制成“”型。14门架的主要尺寸的确定门架主要构件有主梁、支腿和下横梁，皆采用箱形结构。主梁截面如图所示，其几何尺寸如下箱行主梁的截面以矩形截面。门式起重机的主梁高度当采用两条刚性LH2015支腿时，取，采用单箱型时，取。主梁几何特LH251B312B3性面积；静面矩；惯性矩8374CMFCMSX1368CSY；截面模数；4132876CIX91IY3705W104ML。395MWYR对于支腿，腿高H由所要求的门架净空尺寸确定。刚性支腿的上部连接按箱形结构宽度主梁高度确定；柔性支腿的上、下部和刚性支腿的下部连接按门架下横梁宽度及HB具体结果确定。考虑到起重机沿大车轨道方向稳定性的要求，门式起重机的轮距，为OLK614主梁全长。141门式起重机的载荷及其组合载荷作用在门式起重机上的载荷有起重载荷、门架自重、电气设备及司机室等自重；、及风力等。142箱形结构的门架自重箱形截面桥架自重对于75以下的普通门式起重机，桥架主梁自重按下式估算T带悬臂05128332QGOHQL501326无悬臂077258式中额定起重量；T桥架主梁全长；OLM起升高度。H门架的计算载荷CNQF13501支腿自重双梁门架的支腿单位长度自重常取为主梁单位长度自重的0204倍单主梁门架的支腿单位长度自重取为主梁的0709倍。143惯性力惯性载荷机构起、制动时产生的惯性力和冲击振动引起的惯性载荷的确定。对于主动轮仅布置在一侧的门式起重机，设1轮为主动轮，2轮为从动轮，则大车制动惯性力为DGP23185ZDXCZDQXCDGQQDGGTVGQTV31502643150278式中大车制动时，由桥架自重引起的水平惯性力；QDGP、和等符号PGXCDVZT144大车运行偏斜侧向力当门式起重机的运行速度与桥式起重机的运行速度相近时，可按下式计算侧向力MAX10VS式中大车的最大轮压。MAXV当门式起重机的运行速度较低时，侧向力按照之腿由于运行阻力不同时求出LBWSA26102352937表示主梁由于侧向力引起的弯矩。其中SMBAL2301272193式中和两支腿处的运行阻力，且；AWBAWB和两支腿运行牵引力，且。TT145进行最大拉力验算KNYMMIXA324510252482A146计算受拉单栓承载力KNPNT170故TAT验算通过。147载荷组合由于各种载荷不可能同时作用在门架结构上，因此要根据门式起重机的使用情况来确定这些载荷的组合。15门式起重机的计算载荷组合通常考虑以下几种情况151对于主梁，考虑小车位于跨中或悬臂端，小车满载下降制动，同时大车平稳制动，风力平行大车轨道方向。称为计算情况II。A152对于支腿，分别考虑门架平面和支腿平面内的两种载荷组合153支腿几何尺寸和几何特性支腿总体尺寸采用型支腿，确定总体几何尺寸如下在门架的平面内，大车不动，小车位于跨端或悬端，小车满载下降制动，同时小车运行机构制动，风力沿小车轨道方向，称为计算情况II。B表门式起重机的计算载荷组合计算构件主梁支腿载荷情况及组合IIAIIDIIBIICIID门架自重QG4QMGM4G起升载荷Q2Q22小车惯性力XGP大车惯性力DGPDG大车偏斜侧向力SSS门架支承横推力H风力MFPFTFPTFFP小车自重XCG4XCXCXCG4XC注表中桥架主梁自重；门架包括主梁和支腿等自重，在门架平面内，沿小车轨道方向QMMF的风力；在支腿平面内，沿大车轨道方向的风力。其余符号同前述。TFP在支腿平面内，小车位于跨度端或悬臂端，小车满载下降制动，同时大车平稳制动，风力平行大车轨道。称为计算情况。C154对于主梁和支腿，还应考虑非工作状态下的载荷组合，这时大车和小车皆不动，空载。仅作用有非工作状态的最大风载荷，称为技术情况。D对于每种计算情况，由于其载荷组合出现的可能性不同，所以在设计计算时，对金属结构的许用应力值也各不相同。2起重机金属结构设计此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等请联系扣扣九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载该论文已经通过答辩214支腿危险载面的强度校核验算对于单主梁箱形结构门架的支腿应分别选取几个载面进行强度计算强度验算式为FNWMTXTYMMAXAA式中门架平面，支腿验算载面的最大弯矩；A支腿平面，支腿验算载面的最大弯矩；TMX支腿平面，支腿验算载面的轴向力；TNA、验算载面对轴和轴的载面模数；XWYXY验算载面的面积。F根据静强度和疲劳强度条件计算截面需要的面积2MAX4108352MNAJ2I7RTAXJ由计算结构知，杆件应根据疲劳强度条件确定截面积。杆件需要的最小截面积为2073255。2M215下横梁的截面尺寸及几何特性强度验算将各种载荷作用在门架上引起的下横梁的弯矩叠加，然后按下式验算其强度，即弯曲应力XWM18532式中作用在下横梁载面的总弯矩；验算载面对轴的载面模数。XX主梁支腿抗弯刚度比系数LHIK12724316803式中主梁绕X轴惯性矩；2I支腿折算惯性矩；1456398CMXH98M，L21563981712HIK216支腿与下横梁的内力校核计算由主梁均布自重产生的内力。有悬臂时的侧推力为32461KHLQHJ56172340296为了安全起见，现将有悬臂门架当作无悬臂门架计算，即NKHQJ1732980415324弯矩CMHMDC24597217支腿平面内的支腿内力计算由垂直载荷引起的支腿内力在垂直载荷作用下引起的支腿内力为支反力CPNLAPVC382049671628351LC5612218箱型梁的约束弯曲校核计算根据理论分析和实验验证，在薄壁箱型梁的角点上，最大约束弯曲正应力可近似取为1O式中自由弯曲正应力；O考虑约束弯曲而使应力增大的系数；LB751B翼缘板宽度。初选箱形截面腹板厚度MC012623121423LECQGAXC8823128528031034021刚度是控制条件。,16027360132KNQKBAQ图薄壁箱形梁约束弯曲时截面正应力分布图腹板受轮压局部挤压计算219轮压产生的局部压应力校核计算由于门架平面内A支座处轮压最大，其值为4758188，若在是设计时，能使得LVMAXNA支座侧的两个车轮轮压接近相等，则当起重机小车的轮压直接作用在梁的腹板上时（图），腹板边缘产生的局部压应力为MP式中局部压应力；_M2MNP集中载荷（N）；板厚（MM）；集中载荷分布长度，可按下式计算507012H0式中集中载荷作用长度，对车轮取；M5自构件顶面（无轨时）或轨顶（有轨时）至板计算高度上边缘的距离1H（MM）当起重机小车的轮压直接作用在梁的上盖板时，局部弯曲应力为普通正轨布置在两腹板中间的上盖板上，由轮压作用而使上盖板产生局部弯曲，此时上盖板应按被两腹板和相邻两筋板分隔成的矩形板计算，如图所示。箱型梁上盖板是超静定薄板。它支承在梁的腹板和横向加筋板上。这种薄板的计算简图较复杂，再加上在小车轮压作用下，起重机箱型梁的盖板连同轨道一起承受局部弯曲，使其计算简图更加复杂。为了简化计算，特作如下假设1）把上盖板看作为是腹板和横向加筋板约束的自由支承的薄板；2）轨道视为一根中部受集中载荷的梁；3）根据薄板受集中载荷作用来计算盖板挠度；4）计算应力时，假设轨道和盖板间仅在边长为A和B矩形面积上接触。此时，CM,为轨道宽度，为轨道高度。521PH1BPH图上盖板的局部弯曲计算简图对于正轨箱型梁，由于集中载荷的作用点在板的中心或偏一距离，故应采用板壳理论计算。根据板壳理论，作用在受载面积中心（图）弯距8NMX11SIN4L2VVDB1025313259120314362SINL2143858NMX11SINL2VVDB1025313259120314362SINL214385式中121BAD、32196AIKPN在此处I轨道的惯性矩；上盖板的厚度；系数，取决于之间值，见表。1KBA表系数1KBA101112141618201K0127013801480162017101770180轨道中心线至腹板的距离，正轨时，；2BKTGKT11392513TGT31810KTGKT11339252035；1ABKV_波桑比；，系数，其值取决于和的值（参见表）；上盖板上的折算应力按下式求得2Z折ZAX2318230130130式中由垂直弯矩引起的正应力，应带各自的正负号代XZ入。表对于矩形板的因子和的值010020030400500100200300400500527922352194516861599055701790647085209060607080910121416182030286129042933295229662982290029552977299930003000254526772768293228792936296629822900295530003000222724332584269427662880293629662982290030003000201122592448259126982836291229532975298729993000193621982399253326692820290329482972298529993000067707580814085608870931095809750985099109991000005302400391045606110756084909080945096809981000043902290031014803040551071908280897093909961000070105140310010800800393061607640858091509951000077906050404019800000335057807400834090609941000210主梁的刚度校核计算梁除了满足强度条件外，还需具有一定的刚度（限制变形）才能满足使用要求。用于起重机的梁只验算由有效载荷（移动载荷）产生的静挠度（不计动力系数），梁的这种变形是弹性变形，外载荷消失后梁能复原，绝对不允许残余（永久）变形。1）静刚度当两个不相等的移动集中载荷对称作用于梁的跨度中央时（图），其最大静挠度由下式确定对于图所示情况，梁的最大静挠度FLLLLLEIPF750750122212121063332允许静挠度值分别推荐如下F2）门式起重机的跨中挠度LF107式中L起重机的跨度。3）门式起重机的悬臂挠度129301350LF3式中_悬臂长度。14）门式起重机跨中水平位移LFS20128310根据刚度条件，型钢梁需要的截面惯性矩为2553310946102487PLLPFELI式中梁的跨度（）；LM型钢梁的许用挠度，；F7F电动葫芦在额定起重量时的总轮压（不计动力系数）。按下式计算PHGQP其中，额定起重量，N电动葫芦自重。H5）动刚度在起重机小车卸载时，主梁在垂直方向将产生衰减振动，这种振动对结构强度的影响不大，但对于起重机的正常使用以及司机的操作田间却是不利的，缓慢的衰减过程影响到起重机的生产率，因此，从现代化生产的要求出发（特别是对高速运行的起重机以及要求所吊运件能精确安装的起重机），起重机应保证一定的动刚度。图梁的刚度计算对于一般使用的起重机，不必验算起动刚度。对于工艺上及生产率上有较高要求的桥式起重机，应验算动刚度，要求小车位于跨中时的满载自振频率F不应低于2HZ。可按下列公式验算满载自振频率06136712160KMMKFS31678式中_满载自振频率，（HZ）；F主梁结构在跨中的刚度系数，其物理意义为使主梁在跨中处产生SK单位垂直静挠度所需的集中力的大小；按表计算；CMKN主梁结构在跨中的换算集中质量与小车质量之和（对于双梁结构，如果小车质SM量按整台小车计算，则近似等于一根主梁结构的质量）（）；按表计算；SCMSKN2与额定起升载荷的质量之比，即；MSQMQM与钢丝绳绕组的刚度系数之比，即。KSIKTSKK钢丝绳绕组的刚度系数（其物理意义为使钢丝绳绕组在荷重悬挂处产生单位静伸长TK所需的力）可按下式计算RTLFNEK128045362式中钢丝绳绕组的刚度系数；TKCMN绕组的分支数；N所用的钢丝绳的纵向弹性模数，与钢丝绳结构有关，一般取值10RE；4102CMKN一根钢丝绳的钢丝截面积RF2CM_钢丝绳绕组在相当于额定起升高度时的实际平均下放长度，可近似RL取为卷筒中心与上部固定滑轮中心之半处至吊滑轮中心的实际平均下放长度（CM）,见图。211稳定性校核计算对于双梁箱形截面桥式和门式起重机以及单主梁门式起重机，一般不进行整体稳定性验算，但应进行腹板和盖板的局部稳定性验算。1）桥式类型起重机梁的腹板可能在下列几种应力作用下丧失稳定性2）弯曲剪应力在剪力作用下，梁的腹板会在45度方向受压而在斜向失去局部稳定性（图）；3）弯曲正（压）应力。这时，梁的腹板和盖板的受压区有可能在梁长方向失去局部稳定性（图）；4）弯曲正（压）应力和轴向压应力（如门式起重机的支腿）；5）作用在腹板上缘的载荷（如集中轮压等）产生压应力（如偏轨桥式和门式起重机），这时，腹板会因挤压应力在竖向失去稳定（图和图）。金属结构也可能在以上几种应力共同作用在梁的腹板上时丧失局部稳定。这时，腹板随着作用于其上的载荷性质不同翘曲各种曲面（图）。图腹板局部稳定的计算。为了保证梁的腹板的局部稳定性，通常用加劲板或加劲杆来加固腹板，这样要比增加腹板的厚度经济些。加固的方式如下1）在箱形截面梁整个高度上设置横向加劲板（图）；2）对于正轨箱形结构桥式起重机，除设置横向加劲板外，在箱形截面腹板受压区域设置短横向加劲板（图）；3）在跨度较大的桥式和门式起重机中。梁的高度比较大，这时，除设置横向加劲板外，常常在腹板的受压区设置一条纵向加劲线，如果需要，例如从工艺方面限制腹板旁弯和波浪形，在腹板受压区也设置纵向加劲杆（图）。112箱形截面梁腹板加劲的设计原则1）通常沿腹板全高设置横向加劲板（图和）加固腹板。当时，横向加劲板10H之间的距离不应大于2H或3M；当时，不应大于25H。在跨度较大时横10H向加劲板的间距，在支座附近较小些，而在跨中较大些。考虑到实际生产中，为了限制腹板波浪度，一般取间距M。22）如果腹板仅在剪应力作用下；当（对于低碳钢）或70H（对于低合金钢）时，可不必设置横向加劲板，但是为了增加截面的扭转刚度，605H提高梁的整体稳定性，一般仍设置横向加劲板。3）如果腹板仅在正应力作用下，当（对于低碳钢）或1H（对于低合金钢）时，可不必加固。145H4）对于高度较大的梁，必须在腹板受压区设置纵向加劲条（图的3），且设置在离受压翼缘板（02025）H处（图）；当（对于低碳钢）或240H（对于低合金钢）时，一般只加一根纵向加劲条，如果因梁高很大，20而必须用两根纵向加劲条来加固腹板时，则第一根纵向加劲条离受压边缘距离为（015020）H，第二根离受压边缘距离为（035040）H。纵向加劲条截面必须的惯性矩见表36。图箱形主梁加劲板的设置5）若腹板仅仅只用横向劲板加固时，对于箱形截面梁，横向劲板宽度取为等于两腹板间距B，若梁宽B较大，横向加劲板中部可开孔，但应保证MM，加403HBF劲板厚度不应小于。JB156）在有纵向加劲条的情况下，横向劲板的惯性矩为3HJ31173227纵向加劲条所需的惯性矩根据比值确定H17）当梁的上翼缘作用有集中载荷（例如正轨箱形结构桥式起重机）时，一般在腹板上须设置短横向加劲板（图），其高度或。H301114如果腹板上有纵向加劲条，则短横向加劲板应与纵向加劲条相连，短横向加劲板的间距。5041213腹板局部稳定性的校核验算对于正轨箱形梁，腹板同时受弯曲正应力，剪应力和集中轮压作用在腹板上缘产生的压应力。根据板的弹性稳定理论，结合工程实际，可将工字型截面的腹板看作是由上下翼缘板支承着的弹性嵌固板，但有水平位移的可能。弹性嵌固起提高腹板屈曲系数的作用，能水平位移，有降低抗屈曲能力的作用，所以可以偏安全地认为腹板的上下支承是只能转动的简支支承，不考虑其嵌固影响。在有较强翼缘板的情况下，工字型截面的腹板弹性嵌固支承影响系数可以取X15。薄板在各种载荷情况和各种支承情况下的局部稳定的临界屈曲应力公式可写成如下通式ECRXK1RR、EMCRXK式中、分别为X方向正应力、剪切应力和Y方向局部压应力CR1MCR作用下的临界屈曲应力；2NX板边支承情况影响系数，也称嵌固系数，两非承载边简支支承时取1，弹性嵌固时取1215，详见表；、分别为简支支承板在受X方向正应力、剪应力KRM和Y方向局部应力时的屈曲系数，其值参见表；板屈曲的欧拉应力，可按下式计算E2MN22221091BBDE16331式中D板的单位宽度弯曲刚度；123E板厚；_垂直于正应力方向的板宽，验算腹板时为腹板的计算高度；BA_垂直于局部压应力方向的板长，验算腹板时为横向加劲板间的距离；E弹性模数；2MN波桑比。板在压应力剪应力和局部压应力共同作用时的等效临界复合应力可按下式1M、2211121,4343CRMCRCRCRMCRD37293056式中，为板边两端应力之比，为板边最大应力，、各带自己的正负1212符号；其它符号同前。当临界应力超过075时，按式（）求得折减临界复合应力SCRCRTSSCR,351式中材料的屈服点。S2MN表示出局部区格板的屈曲系数。薄板局部稳定性的验算是以屈曲临界应力为极限应力的。只要作用在板上的载荷应力（在非均布应力时取最大的应力值）小于极限应力（或许用应力），板是稳定的，其验算公式如下或3121CR1NCRCR1或CRR6253或MCRNMCRCR140式中N安全系数，其值与强度安全系数一致，按载荷组合分别取15、133、和115；和分别为正应力、剪应力和局部压应力作用下的许用屈曲临界应CR1MCR力。当板受压应力，剪应力和局部压应力同时作用的等效复合应力按式（）计算时，板的屈曲安全系数可以取得小一些，一般可以减小百分之十。214加肋板的稳定性校核计算在工程设计中，为了满足公式（），有时不得不增加板厚，这常常要增加钢材用量。而在板的受压部位加上几根加劲条或加强肋则可以提高板的抗屈曲能力，而且相比之下要经济些。刚性的加强肋（加劲条）能起到支承作用，将板分割为若干区格，改变了板在计算稳定性时的宽度B和A的值。而且，区格板的屈服系数与有关，屈曲临界应AB力与宽（B）平方成反比。但要注意的是刚性加强肋要有足够的弯曲刚度，要能起到支承板的作用。加强肋的刚度以的乘积表示。是加强肋绕被加强板板厚中心线的面积EISSI惯性矩。加强肋的弯曲刚度和该板的弯曲刚度比称为加强肋的刚度比，常以表示，即BSBSBSIIDI32231121370612式中B,为板的宽度和厚度。对于刚性加强肋而言，有最小刚度比，亦即当刚MIN性加强肋使区格板的屈曲临界应力小于（最多是等于）这块加肋整板的屈曲临界应力时，此加强肋的刚度比即为最小刚度比。这时，板的屈曲只能限于区格板内，也就是说区格板的屈曲将先于整板。当加强板刚度不够时，加肋板仍以整板屈曲模态失稳。此时的加强肋称为柔性加强肋。带柔性肋板的屈曲系数可按公式计算。在求得刚性肋的最小刚度后，即可计算刚性肋的面积惯性矩。所有刚性肋的面积惯性矩（）必须大于此值。SI当桥式类型起重机主梁腹板被纵向肋分格为上，下两区格，并受有Y方向的局部压力时，则上区格板（图）的局压屈曲系数按表计算，而下区格板则按MMK80或。此时上区格板的验算公式应为改写的式（），即1A3NIMCR下区格板的局部验算公式则为04MCR式中，和分别为上区格板和下区格板的屈曲临界应力。IMCRCR对于普通桥式起重机，由于梁的受压翼缘板属于均匀受压情况，只要合理选取板宽B和厚度的比值（表），则勿需用纵向加劲条加固梁的受压翼缘。根据满足局部稳定性条件，图311列出了受压翼缘尺寸比例关系。对于偏轨宽翼缘桥式类型起重机，其主梁截面较宽，而翼缘板厚相对较薄（B两腹板间距；上翼缘板厚度），因1此受压翼缘板必须根据局部稳定性布置纵向加劲条。当60（50）时（括号内数字用于低合金钢），应设置一条纵向加劲条，102B纵向加劲条的惯性矩1320BIZ4CM式中系数，按表311选用。1表310受压翼缘板的宽厚比不大于1B板的长边支承特性钢235Q低合金钢一边简支，一边自由1512一边嵌固，一边自由3025两边简支6050两边嵌固7060当时，应设置两条纵向加劲条，纵向加劲条的惯性矩150102B423CMIZ式中系数；2B两腹板间距。图受局部压力的区格板图受压翼缘的尺寸比例215受扭构件的校核计算1）自由扭转和约束扭转的概念起重机金属结构中的梁为非圆截面直杆，而且是开口薄壁（工字形截面等）后闭口薄壁（箱形截面）结构。非圆截面直杆受扭时，其横截面不再保持平面而产生翘曲现象。如果所有的截面都自由翘曲，则在截面上不会产生正应力，这称为自由扭转，这时，杆件所有截面的翘曲量相同。因此，在横截面内只产生与外扭转相平衡的剪力。这种情况只有当等截面直杆的两端作用大小相等而方向相反的力偶，且无任何约束时才会产生。图A为工字形截面杆件两自由端受两个力偶作用而产生自由扭转，图A为变形后的情况，平行于杆轴的纵向直线（例如翼缘）仍保持直线，截面ABCD已有翘曲不再成平面，由于各截面均能自由翘曲，且翘曲量相同，故纵向纤维长度不改变，截面上就不会产生正应力。表系数值105061012141618202224262830005010015020340369397425559611622713805855965104510758559651045107511891304141813581514167018261667187220772232199022482507276522362656297632962695308334723861302835434003446330283672437251283028367243725128注，式中A箱形梁横向加劲板间距；B两腹板间距。B，一般可先取试算，式中一条纵向加劲条的面积201AZ10ZA2CM表系数值206081012141618202224262830005010015020739804868933115312681283149816301810199021702170242926882948275531073460351233993860432147824093467652595840483055466262697956006470734082106438747585129590729785139730109478204961611028124289154107741239414014注集中和的意义同前表。图312杆件的自由扭转如果杆件受扭时截面不能自由翘曲，也即由于支座的阻碍或其它原因的限制，这称为约束扭转。当杆件产生约束扭转时，由于各截面的凹凸不相同，因此杆件的纵向纤维将产生拉伸活压缩变形，杆件单位长度的扭角也沿杆长变化。由于纵向纤维的轴向应变，就使得截面上不仅存在着扭转剪应力，还存在发向应力，又因为各纵向纤维的法向应力不一定相同，就导致杆件产生弯曲（图），所以约束扭转也常称为弯曲扭转。另一方面由于杆件弯曲必将产生弯曲剪应力，这一系列情况，就使得杆件的约束扭转问题比自由扭转问题复杂得多。如图中的工字梁右端刚性固定，左端自由，并作用着扭转，于是也将产生约束扭转。工字梁的翼缘不保持直线而产生弯曲，而且这种弯曲是在其自身平面内作相反方向的弯曲。因此在翼缘上产生了正应力（如图A），同时由于弯曲变形，又产生了附加剪应力（如图B），这种附加剪应力只能平衡一部门外扭转，剩下的外扭转将由纯扭转剪应力（图C）来达到平衡。由此可知，开口薄壁截面受扭转时，截面上K将产生三种应力，即约束扭转正应力，约束扭转剪应力和纯扭转剪应力。由K合成内扭矩记为，称为约束扭转力矩；由合成的内扭矩记为，称为自MKHM由扭转力矩。根据静力平衡条件得图杆件的约束扭转图约束扭转的截面应力0DFNHM328120448216开口薄板构件的扭转校核计算1）自由扭转开口截面薄壁构件自由扭转时，在截面上产生的最大剪应力力按下式计算（图）MAXAXKIM153927150式中纯扭矩；HCN计算截面中最大壁厚；MAX截面的扭转惯性矩，由矩形窄条组成的截面（T字形，工字形。槽形），1KI其扭转惯性矩，按下式计算1KI、矩形窄条相应的宽度和厚度（CM）1B修正系数，对于各种截面的值列出如下1K轧制形截面100L1K轧制形截面120T1K轧制形截面120I开口截面剪应力沿截面上的分布如图所示。图315开口薄壁构件的自由扭转计算简图单位长度的相对扭转角，按下式计算11CMGIMK3624457326902）约束扭转开口薄壁构件约束扭转引起的法向应力和剪应力的计算比较复杂，可参看起重机设计手册。开口薄壁构件约束扭转引起的应力很高，有时甚至超过构件受自由弯曲时的应力，必须予以重视。217闭口薄壁构件的扭转校核计算闭口截面由于截面外形所具有的特征，它在纯扭转时，纯扭转剪应力的分布与开口截面中不相同（图），它沿壁厚是按常量分布的，因此中间层上的剪应力并不等于零，这是闭口与开口截面的最主要区别。闭口截面纯扭转剪力流由于在整个截面上环行封闭，因而其扭抗能力特别强，这是它的主要优点，因而得到广泛应用。闭口截面的纯扭转剪力流已单独平衡外扭矩，而约束扭转剪力流在截面上是自相平衡的。闭口截面薄壁构件自由扭转时，在截面上产生的最大剪应力按下式计算2MINAXCNMK7193458016式中截面轮廓中线所围成的面积的两倍；截面中最小壁厚（CM）MIN作用在所计算截面的扭矩（）。KMCMN剪应力的分布示意图中。1）闭口截面薄壁构件单位长度相对扭转角按下式计算12CMGIMKH2238153479式中，系数，对焊接构件对铆接构件DSKI222K12K；302K对截面闭合轴线全积分。DS正轨双梁桥式起重机和单主梁门式起重机的箱形主梁属于闭口薄壁构件受约束扭转，理论分析和计算以及实验说明，闭口截面的抗扭能力很强，其约束扭转法向应力很低，一般只有构件受自由弯曲时的法向应力的5左右，因此在实际计算时，可以取，在此，为自由弯曲法向应力。050约束扭转剪应力约为自由弯曲剪应力的1020，而比自由Q扭转剪应力小得多，在实际计算时，可以忽略而只按自由扭转计算剪应力。K218连接的计算由于设计，制造，安装和运输等方面的要求，金属结构通常是用型刚（或钢板）彼此用连接件连接成独立杆件，各杆件又用连接件互相连接起来，组成各个结构物以承受外力作用。结构物的各安装，运输单元之间也是用连接件互相连接构成整体，由此可见，连接方法及其可靠性对于金属结构的正常工作有着重要影响。金属结构的连接方法主要有焊接，螺接和铆接。下面介绍两种常用的连接方法焊接和螺接。图闭合截面薄壁构件的扭转计算219焊接焊接是把连接金属局部加热成液态或胶体状态，用压力或填充金属，是金属结合成一个整体的方法。起重机金属结构应用的焊接主要有电焊和气焊两类。电焊又可分为电弧焊，电阻焊（用于焊钢筋，薄板等）和电渣焊（用于焊厚度和截面特大的构件），其中以电弧焊应用最广。电弧焊是借电弧产生的高温（3600度）来熔化焊件与焊条进行焊接的。电弧焊是金属结构焊接的主要方法，它又可以分为手工焊，埋弧自动焊气体保护焊三种。埋弧自动焊质量较高，生产率比手工焊大1040倍，所以自动焊在工业中得到广泛应用。而手工焊因设备简单，工作方便，不受结构型式限制（如桁架结构不能用自动焊），所以在焊接中，手工焊仍占重要地位。气体保护焊是一种提高焊接质量的新工艺，即利用氩气或作为电弧区2CO保护介质的电弧焊。气焊也叫氧炔焊，它是利用氧和乙炔气体燃烧发热来熔化焊件与焊条进行焊接，通常多用来切割金属或焊接薄板。焊接本身也存在着不少缺点。如焊缝质量检查方法较费事，焊接需要一些附加的工艺设备（如风铲，刨边机，转台等），同时焊接容易引起结构的变形，需要进行防止和校正工作。电焊条有涂药焊条（用于手工焊）和光焊条（用于自动焊）两种。其作用是，可作为电路通过电流和填充金属与焊件构成焊缝。焊条的选择主要与被焊钢材的品种有关，另外还应考虑结构的工作条件及使用性能，施焊及设备条件，改善，施焊工艺和劳动条件以及节约等。注1，检查焊缝的普通方法系指外观检查，测量尺寸，钻孔检查等方法；精确方法是指在普通方法的基础上用X射线等方法进行补充检查；1）高空安装焊缝的许用应力应考虑降低；2）单角钢焊件端部用一个边（包括等边角钢用任一边和不等边角钢用短边）单面连接时，其连接焊缝的许用应力降低。手工焊接所用焊条应符合国际（GB511785）规定的要求。当焊接材料为Q235钢时，应采用E43型焊条（E4300至E4328）；当焊接材料为16MN钢时，应采用E50型焊条（E5001至E5048）。焊条常用直径为3，4，5，6，8和10CM自动焊和半自动焊的焊丝和焊剂应通过试验选定，以保证焊逢和钢材的强度。在一般情况下，焊Q235号钢和Q215号钢时，可采用H08，H08A，H08MNA焊丝配合高锰高硅型焊剂，或H08MNA和H10MNZ焊丝配合低锰高硅型焊剂。焊接16MN钢可采用H08A，H08MNA，H10MNZ和H10MNSI焊丝配合高锰高硅型焊剂。焊丝常用直径为4，5，6，及8MM。220焊逢的种类的型式按够造焊逢可分为对接焊缝（图AC）和贴角焊逢（图DI）。按用途焊逢可分为工作焊逢和构造焊逢。工作焊逢是受力焊逢，常用连接焊逢（图1）；而构造焊逢，即非主要受力的焊逢，常用断续焊逢（图B）图焊逢的型式图焊逢的型式2）对接焊逢和贴角焊逢可制成各种型式。对接焊逢断面主要型式（与连接金属的厚度有关），如图所示。贴角焊逢断面主要型式如图所示。图对接焊逢的断面型式为了防止未熔透起见，贴角焊逢最小厚度不得小于4MM。而最大厚度不得大于12FHFH，为焊件中的最小厚度。221焊逢连接计算1）对接焊逢（图）承受轴向力和弯矩的对接焊逢应力按下式计算或LWMFNY359068式中；焊逢许用应力或。JLF2JLWLY公式中，拉应力为正值，压应力为负值。当对接焊逢只承受剪力作用时，焊逢剪应力为FQ3261图贴角焊逢的断面型式式中焊逢许用剪应力，见表。当同时作用着N。M及Q时，焊逢折算应力为L23L26012）贴角焊逢1）承受轴向力的贴角焊逢（图）如图A所示情况，焊逢剪应力为图对接焊逢的计算图贴角焊逢的计算JHLN2式中38165焊逢计算厚度；FH焊逢的计算长度；FL焊逢许用剪应力，按公式选用。如图B所示情况，焊逢1受到轴向力和焊逢2受到轴向力为1N2N，21SN21S式中和焊逢1和焊逢2至型钢重心线的距离。焊逢1的剪应力为FLHN1焊逢2的剪应力为FHLN22）由弯矩M和剪切力Q作用的贴角焊逢（图）由弯矩M产生的焊逢最大剪应力为IMB2式中为焊逢的惯性矩，为焊逢计算厚度。62BLHIFFH由剪切力产生的焊逢剪应力为FQBH折算剪应力为2VM3）连接焊缝所能承受的最大拉力KNLHNHFF1084587047014）拼接板所能承受的最大拉力KN19525）对焊缝形心的轴力引起的剪应力MPAA68104367AY9357222螺栓连接1）构造与布置门式起重机主梁与支腿和下横梁皆用螺栓连接。按工作特点螺栓连接分为普通半精致螺栓连接，精致铰孔螺栓连接和高强度螺栓连接。起重机金属结构中应尽可能采用半精致和高强度螺栓连接避免采用需配铰孔的精致螺栓。采用高强度螺栓时，为了防止被连接件在螺母或螺栓头部下被局部压坏，应在该两处均设置高强度垫圈。高强度螺栓连接中不必采用防止螺母松动的防松件，其孔径比螺栓直径大12MM。采用螺栓连接传递作用力时，每一构件在节点上以及在接头的一边，至少需要两个螺栓，并应满足由强度计算确定的数量。在节点和接头处，按上面公式的最小孔距布置螺栓，对于拼接组合截面构件的螺栓，则按上面公式中的最大孔距来布置。223螺栓连接的强度校核计算按受力性质，螺栓连接可分受剪力螺栓连接和拉力螺栓连接两种。起重机金属结构中螺栓连接的计算要点是1）按外力和螺栓的许用承载能力（最小的）确定传递内力所必须的螺栓数目；2）验算杆件在连接处的强度。各种载荷作用下的螺栓连接的计算如下（1）受轴向力的螺栓连接（图）此时，假定内力由螺栓平均支承。确定螺栓的数目为MINN式中N作用于螺栓中的计算轴向力；螺栓的许用承载能力。MINN在抗剪连接中42MINDN3960392或YYDNMIN3562135413912取较小值。在抗拉连接中120MIN4DNL6350