40吨π型结构轨道式集装箱门式起重机金属结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀设计 目 录 摘要 . 键 词 . . . 1 . 2 . 2 . 3 . 5 . 5 . 8 . 10 . 10 . 11 动时的载重稳定性安全系数验算 . 12 . 15 . 17 . 17 . 19 度计算 . 21 . 24 . 27 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 29 . 31 . 34 . 36 . 39 . 39 . 39 . 41 . 42 . 43 . 43 . 44 . 45 . 45 . 46 参 考 文 献 . 47 致 谢 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 ： 随着国际集装箱运输事业的飞速发展，对轨道式集装箱门式起重机的要求越来越高，使得各大厂商在新研制的起重机堆码高度、跨度以及速度等主要参数上都有了较大的发展。 我国从 90年代开始着手研制轨道式集装箱门式起重机，主要用于铁路系统的集装箱堆场。由于受各方面条件的限制，与国外同类产品相比，国产轨道式集装箱门式起重机还存在不少差距，如技术性能、质量水平、作业效率等相对较低，尤其是海 港堆场使用的现代化轨道式集装箱门式起重机，国内尚属空白，国内市场均被进口产品所占领。随着铁路、高速公路集装箱运输业务的高速发展，我国必将形成以港口、内陆转运站为主的集装箱集疏运系统。就目前集装箱运输的实际情况来说，庞大的铁路运输远远滞后于海运和公路运输。其中的关键因素主要是集装箱堆场装卸机械落伍和严重匾乏，构成了铁路集装箱运输的瓶颈。随着集装箱运输业务的进一步发展、港口吞吐量的增加、新建码头的陆续投入使用和旧码头的技术改造、对大型、高效、性能先进的起重设备的需求量将逐年增加。 本次设计就是本着提高港口机械的装 卸效率的原则，设计的大吨位、大跨度、大起升高度的轨道式集装箱门式起重机。起重量 40t 是现有最大的起重量，大跨度和高起升高度大大扩大了起重机的工作区域，作业能力大大提高。本机设计是基于现有产品模型自行设计出来的，设计内容主要是金属结构方面的内容，包括主梁端梁的设计、刚性支腿、柔性支腿等结构设计。 关 键 词 ： 轨道式 集装箱 门式起重机 柔性支腿 结构设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of in of is 0 s of by of as of of is in of of of of of s in of of by is in of of of of of is 0 t is is on to is of of a a a 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 本起重机专供集装箱货场上 做 集装箱的装卸车及堆 垛之用。在龙门起重机的行走距离内可以进行吊一箱过三箱的作业，为扩大起重机的作业范围，本机具有两侧 13 米的外伸距，加上龙门架跨度内的 60 米工作长度，形成 86 米长的小车作业线。起重机可以在门架跨度内堆存 21 排集装箱；在外伸距处作车道的集装箱装卸车作业。同时，为了适应不同的集装箱堆放方向和集装箱拖车行走方向 。本机配备伸缩式集装箱索具（亦称吊具），索具的开闭锁动作和伸缩可以由司机在操纵室操作。 本起重机在轨距 60米的轨道上运行，轨道型号为 以保证起重机在额定载荷下安全使用。操纵室悬挂在小车旋转架上，和旋转架 、集装箱索具一起横移和旋转，保证司机有良好的视线，以便准确对箱操作。本起重机各机构均为工作性机构。即都能带载动作，完成 20英尺或 40 英尺集装箱的起升、下降、横移、旋转及整机沿堆场轨道运行。起重机的设计和校核均按我国国家现行标准 重机设计规范和 重机械安全规程的相应规定执行，以保证本起重机在集装箱装卸作业时正常工作。 本机金属结构均是钢板焊接而成的箱型结构 ,门架与门腿成 型 ,门腿内设直梯，主梁上设有人孔，以方便人员进如进行内部结构检查。门架与主梁用法兰方式联结；主梁分成 三 段，用高强度螺栓联结；以方便运输和安装。在运输过程中，注意枕木的搁置点应放在箱体的横隔板部位，以免产生凹陷变形。本机的起升机构、小车机构、旋转机构和大车机构均有终点开关保护。开关位置在总装试车前按设计图要求定位。大车行走机构上的顶轨器和防台锚定销和小车锚定销上均有行程或联锁开关，亦须在现场作定位调整。 大车机构的附属安全设备较多，有行程终点开关；门腿一侧位置设有锚 定联锁开关；在另一侧位置设有大风防爬装置；装在四条门腿上的大车行走声光报警器以及电缆放出完毕停车开关。这里需说明 一下：当操纵大车运行手柄欲令大车行走时，首先行走声光报警器发出红色闪光，且笛声大作，警告轨道附近人员避让，同时，防爬器电动机启动提防爬靴。当防爬靴提起高度碰及行程开关时它一面接通行走控制电路，一面点亮松轨指示灯，行走电动机正向（或反向）接买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 触器动作，起重机启动运行。 停车时，操纵杆手柄扳回 “0” 位，行走电动机失电，此时行走制动器不立即刹车，起重机可以籍惯行滑行一段距离。经过一段延时，然后制动器才失电抱闸停车，同时防爬电机失电，防爬靴下落至路轨上，碰动行程开关，切断大车控制回路，顶轨指示灯亮。 吊具 系统 : 吊具开闭锁只有在着箱开关全部动作后，才能动作。开闭锁动作完成后才能进行起升动作。 起重量 Q=40t/10t 小车自重 0t 小车轨距 b=14410升速度 V 起 =25m/车运行速度 V 大 =50m/升高度 度 L=60m 有效悬臂长度 =13m =13m 悬臂全长 刚 =18m 柔 =18m 沿海 工作风压 q =250工作风压 q =800料 工作级别 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 梁设计 （ 1）基本尺寸设计 取主梁高度 1/147） L=据设计的实际要求和结构的要求取 040用主梁为偏轨式箱形主梁 主梁宽度 选 截面长度 初选为 3m 主梁上、下翼缘板厚 0 =20腹板 1=12主板 2 =8形梁承轨部分采用宽翼缘 号为 600 翼缘厚 20、腹板厚 12 图 2桥架总图 （ 2）主梁截面几何参数计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2梁截面尺寸 截面积 : 1774650000000X8)148520重心坐标： 11 ( 1 7 7 4 8 8 8 2 0 1 6 2 4 4 0 0 0 1 2 8 3 4 4 0 0 0 1 6 5 0 2 0 8 2 5 )1485209 2 1 . 3x m 11 ( 1 7 7 4 2 0 4 0 3 0 2 0 4 0 0 0 2 0 2 0 1 6 5 0 2 0 1 0 )1485202 0 5 3 . 9y m 求惯性矩： 3 3 3 32 2 21 1 411111 7 7 4 2 0 1 6 5 0 2 0 1 2 4 0 0 0 8 4 0 0 01 2 1 2 1 2 1 21 7 7 6 2 0 1 9 7 6 . 1 1 6 5 0 2 0 2 0 4 3 . 9 4 0 0 0 2 0 3 3 . 93 . 7 8 5 1 0 ( m m ) 3 3 3 32 2 2 21 0 411112 0 1 7 7 4 2 0 1 6 5 0 4 0 0 0 1 2 4 0 0 0 81 2 1 2 1 2 1 21 7 7 6 2 0 3 3 . 3 1 6 5 0 2 0 9 6 . 3 4 0 0 0 2 0 7 0 2 . 7 4 0 0 0 8 8 8 7 . 36 . 5 7 1 0 ( m m ) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 端梁 高度 、下翼缘板厚 0 =10板 =8梁和端梁采用法兰盘螺栓链接 图 2端梁尺寸 性支腿设计 根据跨度 60m，采用一刚性支腿和一柔性支腿的设计方法，柔性支腿铰接。在门架平面计算按静定简图，在计算支腿平面内力时，采用超静定简图。由于设计起重机为工作级别为 大轮压为 手册选取车轮的车轮直径为800，轨道型号为 于起升高度 限起升高度距主梁下翼缘高度 腿与质量连接支座高度 6轮台车高度 h 台 =车与下端梁连接支座 H 支下 =185H 下端 =600出支腿的高度为： H 支 = H0+ 下 端 =（ m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 =4500架平面 : 刚性支腿上端宽度 :b 刚上 = = 为满足弯矩和扭力的强度要求，取 b 刚上 =5m。 下端宽度 = 考虑车轮和支腿支撑的构造，取 b 刚下 =1000 为节省材料又能符合力学的要求，将刚性支腿的构造设计为如下图形式： 图 2刚性支腿 刚性支腿上截面： 图 2 1 1 截面图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 刚性支腿下截面： 图 22 2 截面图 刚性支腿 1 222( 6 4 0 1 4 2 1 5 7 6 1 0 2 ) 2 4 9 4 4 0 298880A m m m 图 2刚性支腿上端截面 整个截面是由两个截面组成，一个截面 3 2 1 0 412 1 0 1 5 7 6 2 1 4 6 4 0 7 9 5 1 . 6 8 2 1 0 m 半 （ ）3 2 9 4y 12 1 4 6 4 0 2 1 0 1 5 7 6 2 9 5 3 . 4 5 1 0 m 半 （ ） 整个截面的惯性矩： 1 0 42 3 . 3 6 4 1 0 m mx 半 2 1 2 4y 2 3 5 0 1 . 0 9 5 1 0 m A 半 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 计算刚性支腿中间截面的尺寸属性： 29 8 8 8 0 m 刚 中 上 1 0 43 . 6 4 1 0 m 刚 中 上 （ ） 2 1 1 4 2 1 1 7 5 2 . 7 3 1 0 m A 刚 中 半 （ ） 刚性支腿下端截面计算： 22( 1 0 4 0 1 4 2 1 5 7 6 1 0 2 ) 6 0 6 4 0A m m m m 3 2 1 0 412 1 0 1 5 7 6 2 1 4 1 0 4 0 7 9 5 2 . 4 9 2 1 0 m （ ） 3 2 9 4y 12 1 4 1 0 4 0 2 1 0 1 5 7 6 4 9 5 9 . 3 4 7 1 0 m （ ） 柔性支腿下端宽度设计于刚性支腿相同： b 柔下 =1040据 柔 下柔 上柔 上取 b 柔上 =1640 2性支腿 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 支腿上截面： 图 2柔性支腿上端截面 柔性支腿下端截面和刚性支腿下端截面各尺寸一样： 图 2性支腿下端截面 柔性支腿上截面： 22( 1 6 4 0 1 4 2 1 5 7 6 1 0 2 ) 7 7 4 4 0A m m m m 3 2 1 0 412 1 0 1 5 7 6 2 1 4 1 6 4 0 7 9 5 3 . 5 6 1 0 m （ ） 3 2 1 0 4y 12 1 4 1 6 4 0 2 1 0 1 5 7 6 7 9 5 3 . 0 1 5 1 0 m （ ） 柔性支腿中间截面： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22( 1 3 4 0 1 4 2 1 5 7 6 1 0 2 ) 6 9 0 4 0A m m m m 3 2 1 0 412 1 0 1 5 7 6 2 1 4 1 3 4 0 7 9 5 3 . 0 2 1 0 m （ ） 3 2 1 0 4y 12 1 4 1 3 4 0 2 1 0 1 5 7 6 6 4 5 1 . 8 7 1 0 m （ ） 柔性支腿下截面和刚性支腿下截面各尺寸一样，截面性质一样在此不再做计算。 图 2下端梁总尺寸 下端梁的两端截面计算： 图 2下端梁截面 22( 1 0 4 0 1 6 2 6 0 0 1 0 2 ) 4 5 2 8 0A m m m m 3 2 9 412 1 0 6 0 0 2 1 6 1 0 4 0 3 0 8 3 . 5 1 1 0 m （ ） 3 2 9 4y 12 1 6 1 0 4 0 2 1 0 6 0 0 4 9 6 5 . 9 5 1 0 m （ ） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上马鞍设计与主梁直接相连，截面比较细小，起到加强桥架稳定性、水平刚度、抗弯、抗扭能力。因为上马鞍不在支腿平面与支腿直接刚性连接，所以所受作用力相对较小。为了简化模型在此我们不对其做考虑，把其当作进一步加强作用。 图 2支腿平面示意图 图 2上马鞍的尺寸设计 带悬臂的龙门起重机，除验算沿大车运行方向空载起、制动时的稳定性，还须验算垂直于轨道方向的稳定性，由于集装箱 的迎风面积不大，运行速度较低，故满载时的稳定性可不计算。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 载起重机沿轨道方向起、制动时的载重稳定性安全系数验算 1f 1 3 40 . 5 ( ) 1 . 4G G h P h P h小桥小桥式中 G 桥 桥架重量 2G 刚 腿 柔 腿静 总 马 鞍 台 车 下 横 梁桥 （ G + G + G + G + G + G ） 1 1 8 5 . 4 1 0 4 . 6 1 3 8 G G 梁静 总 轨 栏 杆 电G G 梁 一根主梁的自重 G 梁 =118t G 轨 一根主梁上的小车轨道自重 G 轨 = 栏杆 一根主梁一侧的平台栏杆的自重 G 栏杆 =10t G 电 位于平台上的电气设备的重量 G 电 = 刚腿 刚性支腿的自重 G 刚腿 =18t G 柔腿 柔性支腿的自重 G 柔腿 =12t G 马鞍 马鞍自重 G 马鞍 =10t G 台车 大车运行台车总自重 G 台车 =40t G 下横梁 下横梁自重 G 下横梁 =15t 2 t 桥 （ 138+18+12+10+40+15 ） =466 作用在桥架和小车上的工作状态最大风力。 计算风力时，前面一排的主梁，马鞍、支腿、下横梁及大车 轮组遮挡后面一排主梁、马鞍、支腿、下横梁及大车轮组。故后面一排受风面积应减小，减小程度用折算系数表示。 风力计算公式分别为： f nP c k q A 前f nP c k q A 后f nP c k q A 后f nP c k q A 后式中 P 作用在桥架与小车上的非工作状态的最大风力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 C 风力系数 c=h 风压高度变化系数 , 计算非工作风压时 ,q 第类载荷的风压值 q =250Pa q 第类载荷的风压值 q =250 折算系数，根据 a/ a/h=0 取 h=150。 厚度 34l， 取 10 。 腹板 : 1576 1 5 7 . 610b 8 0 1 6 0b 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 需设置横向加劲肋 a= 并设置一条纵向加劲肋在中线处 。 宽度 h10 ， 取 h=120。 厚度 34l， 取 8 。 图 5 柔性支腿加紧肋 图 5 刚性支腿加劲肋 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 经分析下端梁 5 点为危险点， 5点受双向载荷 。 5点的应力为： 52 1 . 0 6 2 1 0 N m 图 6 下横梁端截面 62 1 2 2 1 . 4 2 5 1 0 M N m 在截面内位于支腿腹板正对下侧添加 2横向大隔板截面面积为： 21 6 4 0 1 0 2 1 0 0 0 1 0 2 5 2 8 0 0A m m 5556 3 5 39918 . 5 3 5 . 3 9 5 1 02528001 . 4 2 5 1 0 3 1 6 1 0 1 . 0 6 2 1 0 5 2 0 1 03 . 5 1 1 0 5 . 9 5 1 02 6 . 3 7 1 2 8 . 3 9 . 2 8 1 6 3 . 9 7 IM p a （ ）验算 支腿上端与主梁通过法兰盘用螺栓连接，下端与下端梁焊接 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 支腿与法兰采用焊接连接，采用周边贴角焊缝连接，焊缝高度 8fh 刚性支腿上法兰平面和焊缝在 图 7 支腿受力 所受的弯矩为 : 61 2 3 4 8 . 7 5 1 0c c c M M M N m 水平惯性力 4w 8 . 7 3 6 1 0 F N 大 车 大 车 计算焊缝的惯性矩 : 图 7 焊缝连接 焊缝截面性质 : 22 ( 6 4 0 2 1 5 7 6 2 ) 0 . 7 4 9 6 3 8 . 4h m m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 321 0 41( 0 . 7 1 5 7 6 6 4 0 0 . 7 8 0 5 ) 4121 . 6 5 9 1 0x h 321 0 1 1 1 0 41( 0 . 7 6 4 0 6 4 0 0 . 7 2 2 0 0 ) 41226 . 9 8 4 1 0 1 . 7 3 2 1 0 1 . 6 5 9 1 0y f h 3 2 21【 1576 （ 2 + 1 5 7 6 0 . 7 （ 2 4 9 7 + 1 8 9 2 ） 】12 经过分析焊缝端点 6点为应力最大点， 6 点的应力为 ： 48 . 7 3 6 1 01 . 7 64 9 6 3 8 . 4 p 63118 . 7 3 6 1 0 1 0 2 5 2 0 9 0 . 5 9 52 . 4 3 1 0M p 2 2 2 21 . 7 6 9 0 . 5 9 5 9 0 . 6 1n k F M M p a 0 . 8 0 . 8 1 7 5 9 922n M p a 验算合格 。 柔性支腿不受弯矩作用，其他受力过小，故在此不做计算。 性支 腿下端与下横梁联合 采用 10接计算 。 图 7焊接布置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 1 0 412 0 . 7 1 5 7 6 8 0 5 1 0 4 0 0 . 7 2 1 . 3 9 7 1 012y f fI h h m m 61 . 4 2 5 1 0 m 任意外侧的一点 7: 637101 . 4 2 5 1 0 8 0 9 1 0 8 2 . 5 2 9 91 . 3 9 7 1 0 p a M p 图 7 螺栓布置 （ 1） 刚性支腿与主梁 的 连接 由支腿的受力分析可得出距 最远的一排螺栓的受力最大 ,竖直方向的压力最小值为 0。 6392112 ( ) 2 8 . 7 5 1 0 1 0 5 3 6 0 803151 . 1 6 7 9 1 0 e yP l 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 2 2112222925 3 6 0 1 8 5 2 6 0 2 5 1 6 0 25 0 6 0 2 4 9 4 0 2 4 8 2 0 2 4 7 0 0 1 81 . 1 6 7 9 1 0 共采用 92个普通螺栓，孔径的 40纹小径为0 3 1 d m m。 单个许用拉力为： 2 20 3 1 . 8 7 1 4 0 1 1 1 6 2 544 其中 0 . 8 1 4 0 p a 验算合格 单个螺栓的剪力 : 48 . 7 3 6 1 0 9 4 9 . 5 692 22 0 . 6 1 0 6 8 2 244 合格 （ 2）柔性支腿与主梁的连接 柔性支腿与主梁采用铰接，受单向较小作用力，在此不在计算。 图 8度计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 1） 满载小车位于主跨中产生的垂直静挠度 3 3 315 2 65 1 1413 83()4 8 6 4 ( 2 3 ) 4 8 8 1 29 . 8 1 1 0 6 0 1 0 8 0 . 2 3 3()4 8 2 . 0 6 1 0 3 . 7 8 5 1 0 8 0 . 2 3 1 23 . 2 6 8 1 0 800p L P L p L K E I E I 验算通过。 式中 : 59 1 0 集中载荷 52 1 0E 113 5 1 0 111 5 . 7 3 1 0I 为刚性支腿对垂直平面的折算惯性矩，可以近似取支腿距小端为 111113 . 7 8 5 1 0 2 1 0 . 2 35 . 7 3 1 0 6 0 （ 2） 满载小车位于悬臂端极限位置产生的静挠度 2 51 5 1 128 3 9 . 8 1 1 0 1 3 0 0 0( ) (1 3 0 0 03 8 1 2 3 2 . 0 6 1 0 3 . 7 8 5 1 06 0 0 0 0 0 . 3 4 9 7 ) 0 . 0 0 1 8 3 350Y l c c l c Y 3 22 24 2 4 225 1 0 5 1 05( 3 ) 4 8 4 8 80 . 7 5 . 6 1 0 6 0 0 0 0 6 . 2 3 6 1 0 5 6 0 0 0 0( 3 1 8 0 0 0 )4 8 2 . 0 6 1 0 6 . 5 1 1 0 4 8 2 . 0 6 1 0 6 . 5 1 1 0 80 . 0 0 0 3 4 2 82000 L F H L Lx l E 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 合格 。 3 425 1 03 . 1 8 6 1 0 6 0 0 0 03 3 2 . 0 6 1 0 6 . 5 7 1 00 . 0 0 2 8 2 5 300 式中 起重机偏斜运行超前力 5 40 1 . 0 6 2 1 0 1 8 3 . 1 8 6 1 060 门式起重机的动刚度以满载小车位于起重机指定位置产生的满载自振频率来表达。 图 8 门式起重机垂直自振频率的计算 满载小车位于跨中或悬臂端工作时，应按同一标准来检验起重机的垂直自振频率