桥式起重机主梁设计工艺技术研究VIP

第 1 页 共 21 页前 言桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用，是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。本文主要介绍了跨度 19m,起重量 50t 的通用桥式起重机箱型梁的设计生产过程。在设计过程中得到了很多老师的支持，在此表示衷心的感谢。由于能力有限，文中难免有错误，敬请多多指正。目 录第一章 箱型梁式桥架结构的构造及尺寸 .41、梁的截面选择和验算 .42、箱形主梁截面的主要几何尺寸 .4第二章 箱型梁式桥架主梁的受力分析 .5第 2 页 共 21 页1、载荷验算 .52、强度验算 .53、主梁刚度的验算 .84、焊缝的设计和验算 .8第三章 主梁的制造工艺过程 .10一、备料 .10二、下料 .11三、 焊接 .11第四章 无损探伤和焊接工艺卡 .141、质量检验 .142、整体俢整 .153、焊接 工艺卡 .16第五章 焊后钢板的力 学性能 .16第六章 焊接接头的组织及性能 .161、焊缝 的组织 .172、焊缝的显微硬度 .18第七章 焊后热处理 .19第 3 页 共 21 页第一章 箱型梁式桥架结构的构造及尺寸一、主梁的几何尺寸正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产。主梁 主梁是桥式起重机桥架中主要受力元件，由左右两块腹板，上下两块盖板以及若干大、小隔板及加强筋板组成。主要技术要求有：主梁上拱度：当受载后，可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形，避免承载小车爬坡。主梁旁变：在制造桥架时，走台侧焊后有拉深残余应力，当运输及使用过程中残余应力释放后，导致两主梁向内旁弯；而且主梁在水平惯性载荷作用下，按刚度条件允许有一定侧向弯曲，两者叠加会造成大弯曲变形。腹板波浪变形：受压区 ，受拉区 ，规定较低的波浪变形对于提高起重07.02.1机的稳定性和寿命是有利的。上盖板水平度 ，腹板垂直度 ，b 为盖板宽度，h0 为上下盖板之25/bc5/0h间的高度。端梁 端梁是桥式起重机桥架组成部分之一，一般采用箱型结构，并在水平面内与主梁刚性连接，端梁按受载情况可分下述两类：（1） 、端梁受有主梁的最大支承压力，即端梁上作用有垂直载荷。（2） 、端梁没有垂直载荷，端梁只起联系主梁的作用。已知参数：厂房跨度 L：21m额定载荷 Q：50t小车自重 :2txG桥梁自重 ：11tq起重机的跨度 S 是根据装设起重机的厂房跨度 L 确定的。两者的关系如下：S=Lb第 4 页 共 21 页式中 b=1500mm(无通道) ，b=2000mm( 有通道)注：有无通道，系指建筑物上沿着起重机运行线路是否留有人行安全通道。此处设计的为有安全通道，则 S=19 m。1、梁的截面选择和验算通常按刚度和强度条件，并使截面积最小（经济条件） ，满足建筑条件要求（如吊车梁及平台焊接梁最大高度受建筑条件限制） ，来确定梁的高度，然后初步估算梁的腹板、盖板厚度，进行截面几何特征的计算，然后进行验算，经适当调整，直到全部合格。图 2 主梁的几何尺寸计算项目 计算过程及说明 结果二、箱型主梁截面的主要几何尺寸中部高度 h L18 1.05m端梁连接处高度h1 h5.0525mm梯形高度 c1 m9.1端梁宽度 0.2C 0.26m腹板的壁间距 b0 m7 700mm腹板厚度 6 6mm盖板宽度 b )2(0 750mm大隔板间距 a h 1034mm第 5 页 共 21 页小隔板高度 h2 302h 345mm小隔板间距 a 15. 517mm纵向加筋角钢 h 03 258mm盖板厚 12根据实际情况确定盖板厚 12 m162第二章 箱型梁式桥架主梁的受力分析1、载荷计算均布载荷 桥梁自重 Gq=10t, 自重均布载荷 q1=Gq/L=52N/cm局部重量 q2=0.12t/m=12N/cm, 集中重量为 2t则均布载荷为 q=q1+q2=64N/cm运行机构重量 G1间距 L1运行机构重量 G1，间距 L1 G1=0.8tL1=1.5m司机室重量 G2间距 L2司机室重量 G2，间距 L2 G2=1.3tL2=2.8m电气设备重量 G3间距 L3电气设备重量 G3，间距 L3 G3=0.6tL3=5.9m移动载荷 F每个轮子的轮压力F1、F 2 kNttFtQ1904.5.74/ 5.72021 其中 为确定小车自重的系数Q=5100t 的小车， =0.35kNFt1905.72小车自重 G x 37水平均布载荷 qsh qsh10 cmN/4.6水平集中载荷 Fsh 21Fshk30由于起重机运行轨道不平造成桥梁和主梁的震动，从而引起集中的和分布的固定载荷产生动力加载作用，也应估计在固定载荷中。动力加载作用可按一个冲击系数 k 来考虑，k 取 1.1集中载荷 0G kNG148.93.1.1.00 56222第 6 页 共 21 页均布载荷 70.4N/cm641.1.qq 2、强度验算（一） 、支座反力 Ra 包括两部分固定集中载荷引起的支座反力 lGlqGa )(2 00 则主梁距左支座 x 处由固定载荷引起的弯矩为 )()(2 002 lxllMG 移动载荷 F1、F 2 引起的支座反力为 lBlFlxRa )(2移动载荷在 x 截面的弯矩为 xllxlMlFa )(21由移动载荷和固定载荷共同作用引起距支座 x 处的截面弯矩为 0210221)( )()lGxqlFlGqlBGF 将上式对 x 求导并令 解得)(dxMF cmqllBl 8.7)2104.7190(219.24568.3190)(2321021 将此 x 值代入得 cmkNMAXGF 185370.214 8.7)2104.09(.)9. *9.85.3232 1)(第 7 页 共 21 页当小车的一个车轮处于左支座上时，主梁截面上最大剪力为，并且 x=0，则GaFQR kNlGlqlB4301985.256.1094.71985.30 0221)(max 计算水平方向的弯矩时，可以认为桥架是一个超静定刚架结构，最大弯矩为 )23(4)21(42max llqllFMshshsh 其中 233*8ygJKBcl可简化计算，令 cmkNGFsh 5.18371.0max)(max尺寸确定后惯性矩的计算中性轴至梁最外边缘距离 hZ52/102/惯性矩 4423 313101 967)85(672675 10)( cmbhJx 惯性矩 44233200016719)70(6252 /)()(cmbhbJY抵抗矩 33855.93cZJWxx抵抗矩 3371042/.67192/ cmcmbJyy 第 8 页 共 21 页由 产生的主梁跨中截面的正应力分别为maxax)(shGFM和 MPaWxGF 9.1031785)()( yshsh 4.264.3mamax水平和垂直弯矩同时作用时，在主梁上下盖中引起最大正应力为 3.10.9.103max)( PashGF16 钢 为 225.5MPa 故为安全故Mn主梁截面最大剪应力在腹板中部， 0)(max2*maxxdGFJSQ主梁端部截面对 x 轴的静矩为 211101 3265674256)2 5()()( cmhbhhS 主梁端部截面对 x 轴的惯性矩 41101 6805)()2(3 chbhJxd故 9.56.685324max MPa(16 钢 为 137.3MPa)故为安全Mn（二） 、主梁稳定性的计算局部稳定性问题由于 ，sh /2351706/1034/0 故应配置横向和纵向加筋。由于 ，40/0h需设置纵向加筋一根，布置在距上盖板 258.5mm 处。第 9 页 共 21 页3、主梁刚度的验算图 3 主梁垂直挠度的计算简图图 4 主梁水平挠度计算简图主梁在满载小车轮压下，在跨中产生最大垂直挠度 xEJlFf 8)( 321简支梁垂直下挠度的精确计算可按下式进行式中xJlFf4)46(3231 1/2则2.09385lB 5.364710.248).(19433 fcmf 16Mn 钢选 clf .27/ 第 10 页 共 21 页水平刚度按超静定刚架计算 )45(38)41(843 shyshyshsh flEJrqlEJlFf 其中 193624103)2(1903 32 JKBclyg7.)196045( 7.8)6(8 443shshfcmf clfsh 95.02/4、焊缝的设计和计算（1） 、盖板和腹板的连接角焊缝通常不开坡口，平角焊缝，焊脚K 不大于腹板厚，如取 K=6mm，则角焊缝计算厚度 K0=4.2cm，如为气体保护焊或自动焊 K0=（0.81）K=0.480.6cm.。则剪力作用下，角焊缝最大剪应力max)(GFQ式中xdGFJSQ0)()( 2mamax 311 256.15.75chbS 则 )