桥式起重机桥架结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 1页 共 64页 桥式起重机桥架结构设计 摘 要 桥式起重机主要由机械部分、金属结构和电气三大部分所组成。机械部分是指起升、运行、变幅和旋转等机构，还有起升机构，金属结构是构成起重机械的躯体，是安 装各机构和支托它们全部重量的主体部分。电气是起重机械动作的能源，各机构都是单独驱动的。 构成桥式起重机的主要金属结构部分是桥架，它横架在车间两侧吊车梁的轨道上，并沿轨道前后运行。 本文根据桥式起重机起重量和跨度的要求，依据起重机设计规范、3811标准，设计计算了 50/10t 轨双梁桥式起重机桥 架结构的设计方案，并绘制了相关的三维结构图以及二维结构图。 本文首先从整体设计出发，依次设计计算了 50/10t 端梁结构的 主要机构部件。选取了 大车车轮，小车车轮，小车轨道 等起重机主要零部件。设计了符合经济梁要求的桥架结构，并校核了起重机桥架在危险截面处的强度和刚度等力学性能参数。设计过程中， 桥架 采用全偏轨箱形主梁、箱形端梁的双梁结构 。桥架刚性好，制作方便。 考虑到起重机整机和各个机构零部件的合理布置，作者通过计算多组数据来选择最优结果。达到了起重机各机构布置紧凑性和合理性的目的，从 而优化了起重机整机的性能。 本设计所选的大部分零件均具有通用化、标准化、系列化的特点 ， 主要技术参数 均符合 准 ,贯彻了国家以及起重机行业的所有最新颁布的各项标准。所设计的起重机整体安全、可靠。 关键 词 ： 桥式起重机，桥架结构，金属结构，三维模型图，二维工程图 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 2页 共 64页 of of at of a by is of is is of is of of is a of is it is in on of to of of an of B/0/10tAt of 0/10tof to of to of of to of of of At of of of in SO In of be 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 3页 共 64页 he D 买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 4页 共 64页 目录 第一章 绪论 . 错误 !未定义书签。 题的背景 . 错误 !未定义书签。 式 起重机 现状与发展前景 . 错误 !未定义书签。 内起重机现状 . 错误 !未定义书签。 外起重机发展前景 . 错误 !未定义书签。 设计的主要内容、目标和方法 . 错误 !未定义书签。 第二章 桥式起重机偏轨箱型双梁桥架总体设计 . 错误 !未定义书签。 本参数 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 梁的连接 . 错误 !未定义书签。 梁截面示意图 . 错误 !未定义书签。 第三章 主端梁的设计计算 . 错误 !未定义书签。 梁 的计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 转载荷计算 . 错误 !未定义书签。 力 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 梁计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 度 . 错误 !未定义书签。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 5页 共 64页 劳强度 . 错误 !未定义书签。 定性 . 错误 !未定义书签。 梁拼接 . 错误 !未定义书签。 梁与端梁的连接 . 错误 !未定义书 签。 第四章 校核计算 . 错误 !未定义书签。 架的垂直刚度 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 架的水平刚度 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 架拱度 . 错误 !未定义书签。 第五章 桥架结构三维模型的建立 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第六章 总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 59 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 6页 共 64页 第一章 绪论 题的背景 由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起 重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性 ,起重机的出现大大提高了人们的劳动效率，以前需要许多人花长时间才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果，尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。 桥式起重机作为起重机的一种，是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备，可减轻操作者的劳动强度，提高生产率。桥式起重机在工矿企业、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，它是人们生产活动 中不可缺少的一种设备。 内外 桥式 起重机 现状与发展前景 内起重机现状 经过几十年的发展，我国桥式起重机行业已经形成了一定的规模，市场竞争也越发激烈。桥式起重机行业在国内需求旺盛和出口快速增长的带动下，依然保持高速发展，产品几近供不应求 尽管我国起重机行业发展迅速，但是国内起重机仍缺乏竞争力。从技术实力看，与欧美日等发达地区相比，中国的技术实力还有一定差距。目前，过内大型起重机尚不具备大量生产能力。从产品结构看，由于技术能力所限，中国起重机在产品结构上也不完善，难以同国外匹敌。同时我国起重 行业目前存在几个突出问题，归纳如下： （ 1）整体技术含量偏低，突出表现在产品的品种规格少，性能、可靠性等指标低于发达国家同类产品的水平。 （ 2）知名品牌寥寥无几，能打入国际市场并享有一定声誉的知名品牌几乎没有。 （ 3）产品低价恶性竞争严重，企业合理利润难保，已严重制约企业生产技术的持续发展。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 7页 共 64页 外起重机发展前景 近年来，随着国际合作的增加，国际起重机行业发展迅速。到目前为止，国际主要知名起重机制造厂商有德国的 重机，芬兰的 重机，美国 团等。上述企业在起重机行业内较 为知名。 桥式起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效桥式起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、 载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要 随着现代科学技术的发展，各种新技术、新材料、新结构、新工艺在桥式起重机上得到广泛的应用。所有这些因素都有里地促进了桥式起重机的发展。根据国内外现有桥式起重机产品和技术资料的 分析，近年来桥式起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面： （ 1）重点产品大型化，高速化和专用化 （ 2）系列产品模块化、组合化和标准化 （ 3）通用产品小型化、轻型化和多样化 （ 4）产品性能自动化、智能化和数字化 （ 5）产品组合成套化、集成化和柔性化 设计的主要内容、目标和方法 (1)主要内容：了解桥式起重机的发展和应用现状，设计 50/10用 图软件绘制出桥架结构的三维结构图和二维结构图。设购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 8页 共 64页 计开始时，根据桥式起重机的跨度和起重量查阅起重机设计手册确 定桥架结构的基本参数及主端梁的结构尺寸，再根据基本参数查阅起重机设计手册确定主端梁所受的各种内力载荷、稳定性及上拱度等并逐一进行校核。 (2)目标：本文完成了 50/10t 轨双梁桥式起重机主端梁等桥架结构各构件的设计验算。功能实现合理，结构简单适用，工作可靠。 (3)方法：本设计采用规范的设计计算对桥式起重机各机构进行了分析。首先，通过查阅相关书籍和资料，学习桥式起重机的相关知识，了解桥式起重机的发展和应用现状，掌握桥式起重机金属结构的设计方法，学习并掌握 图软件的使用，掌握一般的绘图方法和计算分析步骤；其次，根据现今国内外生产桥式起重机采用的各种结构类型，结合课本知识和参考文献信息，设计符合使用要求的结构；然后，根据参考文献 8和参考文献 10，分析桥式起重机的受力情况，计算桥式起重机的自重载荷、起升载荷、水平惯性载荷，并对桥式起重机的抗倾覆稳定性进行校核，检验结构的静刚度、强度和稳定性。本文还对结构进行了 维和二维绘图，便于生产制造。 第二章 桥式起重机偏轨箱型双梁桥架总体设计 本参数 桥架形式为双梁桥架，轨道 放置为偏轨 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 9页 共 64页 跨度 L=重量 0/10t 由设计手册查的起重量在 3t 50q=16/18m 由通用起重机吊钩类型为重级故取吊钩起升速度（主 /副） 3/20m/据起重机设计手册表 1的，大车运行速度在（ 70 120） m/围内，取 0m/车轨距 K=车轨道方钢轨道 根据起重机的载荷状态和利用等级取其工作级别为 起重机在室内工作，工作温度为 40。 梁尺寸 大车轴距 7 1 ）（o=梁全长为 主梁高度 h=（ 1114 17） L=1821 1500 取 h=1600 根据机械设计手册查的： 取腹板高度 600 腹板厚度 1=8 腹板厚度 2=6 翼缘板厚度 0=10翼缘板宽度 0+40=800翼缘 板宽度 30 主梁总高度 h+2 0=1620 梁宽度 b=(H=648 810 板外侧间距 b=760 0L=425 13H=540 上下翼缘板不相同，分别为 109300800梁端部变截面长 d=8L= d=梁尺寸 端梁高度 810 00购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 10页 共 64页 端梁翼缘板厚度 2=10梁腹板厚度 3=8虑大车轮安装，端梁内宽 60宽 40 根据机械设计手册得，当 601 缘板处不需要设置任何加劲肋。 、端梁的连接 主、端梁采用焊接连接，端梁为拼接式。上翼缘板与主腹板间的承轨角焊缝采用双面坡口熔透角焊缝，并用深熔焊或清根以保证根部的熔透。主腹板与下翼缘板间的角焊缝采用单面坡口封底焊缝坡口开在腹板外侧。副腹板与上下翼缘板间的角焊缝采用外侧开坡口，内侧角焊缝。 架结构与主、端梁截面示意图 图 2双梁桥架结构 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 11页 共 64页 图 2主梁截面与端梁截面 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 12页 共 64页 第三章 主端梁的设计计算 梁的计算 主梁自重载荷包括：主梁、小车轨道、走台、栏杆等重量载荷、主梁上的机电设备及操控室的重量载荷等。 主梁截面积 0 930+1600 8 2+800 10=39700梁截面积 40 10 2+900 8 2=23200梁自重载荷 F q=g=7850 1 m=m 小车轨道重量 F=81N/m 栏杆等重量 Fl=00 81N/m 主梁的均布载荷 q+l=5031N/m 起升载荷为 =490000 N 小车自重载荷 1000= 力效应系数 起升冲击系数 1=载系数 2=1+13/60 =行冲击系数 4=h = 惯性力计算 大、小车都是 4个车轮，其中主动轮各占一半，按车轮打滑条件去确定大、小车运行的惯性力 一根主梁上的小车惯性力为 4P=16343N 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 13页 共 64页 大车运行起、制动惯性力（一根主梁上）为 4P=16343N 4145031N/m =m 主梁跨端设备惯性力影响小可以忽略。 斜运行侧向力 一根主梁的重量为 q（ =5031（ N =126278N 一根端梁单位长度的重量为 7850 m =m 一根端梁的重量为 12023N 一组大车运行机构的重量（两组对称配置）为 03 877N 司机室及设备的重量（按合力记）为 000 9620N （ 1）满载小车在主梁跨中央 图 3梁总轮 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 14页 共 64页 左侧端梁总 静轮压 压计算 1(21(2=21(323730+107910)+126278+19620(7877+21023N =379310N 由0 的 =向力为 1 =21 379310 2） 满载小车在主梁左端极限位置 左侧端梁总静轮压为 1+21 (2向力为 1 21 8270N 故选取大车车轮直径为 800 道为 扭转载荷计算 偏轨箱型梁由 它载荷 生的扭矩较小且作用方向相反，故不计算。 图 3转载荷计算 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 15页 共 64页 偏轨箱型梁弯心 考虑翼缘外伸部分）弯心至主腹板中线的距离为 12& (b ) =146 (760-7)高 34小车轨道选用 h” =121H +21 1620+134)44 移动扭矩 28800 3834N m =16343 944N 15428N m 力 （ 1）垂直载荷 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5。 图 3梁计算模型 固定载荷作用下主梁跨中的弯矩为 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 16页 共 64页 4 ）（2j2 = 6 2 7 78 2 5 . 55 0 3 1 2 ）（=530455N m 跨端剪切 力为 4 21 (1 )2 q G j G s P P L N)1( =动载荷作用下主梁的内力 1）满载小车在跨中，跨中 214n )(4P 轮压合力 n = （N m =1557600N m 跨中 1 4=中内扭矩为 1( 4H)=51645N m 2）满载小车在跨端极限位置（ z=小车左轮距梁端距离为 c1=端剪切力为 (P 11购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 17页 共 64页 =（=端内扭矩为 4H)(1=(73834+15428) ）（m =95189N m 主梁跨中总弯矩为 q+530455+1557600)N m =2088055N m 主梁跨端总剪切力（支承力）为 c=(=356755N （ 2） 水平载荷 1）水平惯性载荷。在水平载荷 架按刚架计算。因偏轨箱形梁与端梁连接面较宽，应采取两主梁轴线间距 K代替原小车轨距 样比较符合实际，因此 K=K+2 m b=21K=a=21(=买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 18页 共 64页 图 3水平刚架计算模型 小车在跨中。刚架的计算系数为 +1223( )b =1+89109 2 02 2 =中水平弯矩（与单梁桥架公式相同） 21112( 1 ) ( 1 )4 2 8 3 F = ）（）（1 3 4 5 91 3 4 3 4 32N m =70299N m 跨中水平剪切力为 1中轴力为 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 19页 共 64页 21()1 2 8 P = ）（8 3 4 312 4 N =小车在跨端。跨端水平剪 切力为 F 1 )2L= N)1(163432 =)偏斜侧向力。在偏斜侧向力作用下，桥架也按水平刚架分析。图 3刚架侧向力作用分析 这时计算系数为 + 123 = =小车在跨中。侧向力为 前力为 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 20页 共 64页 101 PP s =2620 N=梁中点的轴力为 1112=3710N 端梁中点的水平剪切力为 （N =梁跨中的水平弯矩为 1 1 2s d d LP a P b N= ）（2 N m =m 主梁轴力为 6834N 主梁跨中总的水平弯矩为 H+70299+ m =m 小车在跨端。侧向力为 8270N 超前力为 2=N =10979N 端梁中点的轴力为 1梁中点的水平剪切力为 s2(48270 ）（N =买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 21页 共 64页 主梁跨端的水平弯矩为 (48270 m =77245N m 主梁跨端的水平剪切力为 梁跨端总的水平剪切力为 5133N 小车在跨端时，主梁跨中水平弯矩组合值较小，不需要计算 度 需 要计算主梁跨中截面危险点的强度 (1)主腹板上边缘危险点的应力 主腹板边至轨顶距离为 hy= 0=144腹板边的局部压应力为 m=)502(P4y 501442 ）（直弯矩产生的应力为 01= 103 105 9 6 3102 0 8 8 0 5 5 ）（ 平弯矩产生的应力为 02= 15198 性载荷与侧向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。 主梁上翼缘的静矩为 0B1() =10 930(7240980买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 22页 共 64页 主腹板上边的切应力为 =02py = ）（ 81 2 1 2 3 3 02 105 1 6 4 568105 9 6 2 4 0 9 8 8 9 6 0310 点的折算应力为 0= 01+ 02= 1= 2 2 20 0 0 3m = 222 据工作级别 力集中等级 235， 查的 119 b=370焊缝拉伸疲劳许用应力为 1-(1370) 然，相同工况下的应力循环特性是一致的。 根据 235，横隔板采用双面连续贴角焊缝连接，板底与受拉翼缘间隙为 50力集中等级为 的 71伸疲劳许用应力 1-(1370) 设置一条纵向加劲肋，不在验算。 翼缘板最大外伸部分0b =150/10=15 (稳定 ) 主腹板 1602400 20081600 h 副腹板 2403200 、副腹板相同，其布置示于图 10。图 3主梁加劲肋设置及稳定性计算 隔板间距 a=1600向加劲肋位置 h1=160020）验算跨中主腹板上区格 格两边正应力为 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 27页 共 64页 1= 01+ 02=(07 2 = 01 02 = =12 =07= （属于不均匀压缩板） 区格 E=2232 0 810 ）（）（ b=20区格分别受 1、 1 E 嵌固系数 = =32016001,屈曲系数 则 1s=176修正，则 1 s（11 5.3 s ） =235 (35)腹板边局部压应力 m=力分布长 c=20=2 (134+10)+5038 =3,按 a=33 =3203 3383 格 的屈曲系数为 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 28页 共 64页 1 2 ）（）（ =s 需修正，则 35(35)200格平均切应力 =00 2p = 81 2 1 2 3 3 02 105 1 6 4 5)68(1 6 0 0 8 9 6 03 =600/320=51,板的屈曲系数为 2 E=修正 =p 733 c =1329s 需修正，则 ）（35买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 29页 共 64页 区格上边缘的复合应力为 2 2 211 3 = 222 =2,区格的临界复合应力为 2 2 2112 2 211313( ) ( ) ( ) ( )44r c r m c r c r =222 ) 2 0 91 0 91 0 ）（）（160 160/ 2 211 3 1 = 1 E = 1s 需要修正，则 1