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龙门
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龙门式起重机的设计,龙门,起重机,设计
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湘潭医卫职业技术学院学生毕业设计资料装订本 题 目： 龙门式起重机的设计 院 系： 医电学院 专业班级： 14机电301班 学生姓名： 蒋铮茂 同组学生： 无 装订日期： 2017 年 6 月 10 日指导教师审核签名答辩组长审核签名答辩委员会主任审核签名院长（副院长）审核签名湘潭医卫职业技术学院 教务处制材 料 目 录1、封面2、毕业设计总成绩评定表3、毕业设计评价（指导教师评价用表）4、毕业设计评价（答辩小组评价及答辩资格审核用表）5、毕业设计评价（答辩小组答辩评价用表）6、毕业设计任务书7、毕业设计开题报告8、毕业设计说明书9、毕业设计作品湘潭医卫职业技术学院学生毕业设计总成绩评定表学生姓名蒋铮茂专业班级14机电301总评成绩课题名称龙门式起重机的设计课题性质产品设计 工艺流程设计 方案设计 其他题目来源教师下达 社会生产实践学生自选 指导教师姓名胡毅光职称校内 校外职称校内 校外 指导教师评阅成绩指导教师签名： 年 月 日答辩小组评阅成绩答辩小组组长签名： 年 月 日答辩成绩答辩小组组长签名： 年 月 日答辩委员会审核意见： 答辩委员会主任签字： 年 月 日学生所在院（部）审核意见： 院长（副院长）签名：综合成绩 年 月 日注：1、指导教师评阅成绩、答辩小组评阅成绩、答辩成绩，每项评分均按百分制。 2、学生毕业设计成绩根据上述三项评分，总评成绩=指导教师评阅成绩*40%+答辩小组评阅成绩*40%+答辩成绩*40%，总评成绩按五级记分制 湘潭医卫职业技术学院学生毕业设计评价（一）指导教师评价用表毕业设计评价评分内容具体要求权重评分加权分学习态度努力学习，遵守记律，作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务01创新工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值01调研论证能独立查阅文献资料及从事其他形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力02综合能力能综合运用所学知识和技能，发现解决实际问题02质量论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理，绘图（表）符合要求02外文翻译摘要及外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求01撰写质量结构严谨、文字通顺、用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整、书写格式规范，符合规定字数要求01成绩合计指导教师评语指导教师签名： 年 月 日说明：评分内容、具体要求、权重为参考，具体由专业教研室根据专业特点设计湘潭医卫职业技术学院学生毕业设计评价（二）答辩小组评价及答辩资格审核用表毕业设计评价评分内容具体要求权重评分加权分任务量毕业设计（论文）任务量饱满，难度较大02创新工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值01质量论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理，绘图（表）符合要求05外文翻译摘要及外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求01撰写质量结构严谨、文字通顺、用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整、书写格式规范，符合规定字数要求01成绩合计毕业设计答辩资格审查毕业设计完成情况任务书 有 无开题报告 有 无设计说明书 完成 未完成字数设计作品完成 未完成答辩资格审查结论：（说明是否可进行答辩，并根据学生毕业设计质量说明可答辩的依据）：答辩小组成员签名： 、 、 、 组长签名： 年 月 日 说明：评分内容、具体要求、权重为参考，具体由专业教研室根据专业特点和教育厅有关评价指标设计湘潭医卫职业技术学院学生毕业设计评价（三）答辩小组答辩评价用表毕业设计答辩评分评分内容具体要求权重评分加权分自述总结思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，分析归纳合理03创新工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值01答辩能够正确回答所提出的问题，基本概念清楚，有理论根据05资料资料齐全，符合青岛大学毕业设计（论文）基本规范要求01成绩合计答辩记录答辩地点答辩日期 记录内容：1、阐述毕业论文要点 2、提问与回答内容记录人签名： 年 月 日答辩结论答辩委员会（小组）成员签名姓名职称姓名职称姓名职称说明：评分内容、具体要求、权重为参考，具体由专业教研室根据专业特点和教育厅有关评价指标设计湘潭医卫职业技术学院毕业设计任务书 院 系: 医电学院 专 业: 机电一体化 班 级: 14机电301班 学生姓名: 蒋铮茂 同组学生: 无 指导教师: 胡毅光 下发日期: 2016年 12月 20 日任务书填写须知 毕业设计任务书由指导老师认真填写，并由教研室主任签名，任务书是决定学生毕业设计工作能否正常开展的最重要的指导性文件，在培育学生严谨的工作作风和文字表达能力方面有示范作用，因此指导老师在填写时必须字斟句酌，要做到叙述清楚、要求明确、清晰工整、符合规范。毕业设计须知 1、认真学习理解湘潭医卫职业技术学院毕业设计工作管理条例。 2、努力学习、勤于实践、勇于创新，保质保量的完成任务书规定的任务。 3、遵守纪律、保证出勤，因事因病离岗，应事先向指导教师请假，否则按旷课处理。凡随机抽查三次不到，评分时降低10分起评；学生缺勤（包括病、事假）累计超过毕业设计时间1/3以上者，取消答辩资格，不予评定成绩，须重新补做。 4、独立完成规定的工作任务，不弄虚作假，不抄袭和拷贝别人的工作内容。否则毕业设计成绩作不及格处理。 5、毕业设计必须符合湘潭医卫职业技术学院毕业设计基本规范要求，否则不能取得参加答辩资格。 6、毕业设计成果、资料应予答辩结束后及时交指导教师并转交院系收存，学生不得擅自带离学校。 7、严格遵守学校的有关管理制度和操作规程，保持良好的学习和工作环境。 8、毕业设计任务书作为毕业设计作品评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是毕业设计成册的主要内容之一，须妥善保管，设计完成后，与设计作品一同交指导教师。毕业设计课题方向：机电产品设计类题目：龙门式起重机完成日期：2017年6月10日一、题目来源：起重运输机械是起升、搬运和输送物料及产品的机具，是国民生产各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可缺少的大型机械设备，起重运输机械对于提高工程机械各生产部门的机械化，缩短生产周期和降低生产成本，起着非常重要的作用二、设计要求：（包括原始数据、技术要求、工作要求、作品要求）1、产品原理图2、工作要求起重机主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，它们大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁。3、设计参数起重量Q(t)、跨度L(m)起升高度H(m)起升速度qV(m/min)。已知数据和计算：（1）起重量：50t（2）起升高度：4.2m（3）跨度：5m（4）起升速度：7.5（5）机构接电持续率：25%4、作品要求（1）一张起重机的机械装配图（不小于A2图，CAD打印）；若干张主要的零件图。（2）一套起重机的电气/电子控制原理图。（3）一张液压或气动原理图。（4）一本格式标准、内容完整的毕业设计说明书。说明书中包括完整的起重机控制程序。（含电子、纸质两种文档）三、个人重点：1、起重机的机械结构设计（含设计计算）。2、起重机的机械/电机原理设计3、毕业设计说明书的撰写四、各阶段时间安排，应完成的工作量：序号各阶段工作内容起讫日期备 注1毕业设计选题，下达毕业设计任务书12月1日12月20日2熟悉课题，收集资料1月1日1月31日3提交开题报告2月1日2月28日4提交毕业设计初稿3月1日3月31日5提交毕业设计二稿4月1日4月30日6提交毕业设计定稿5月1日5月31日7毕业论文答辩6月10日五、应阅读的基本文献目录：1黄大巍，李风，毛文杰等.现代起重运输机械M.北京:化学工业出版社，2006.56页.2须雷.现代起重机的特征和发展趋势J.起重运输机械，2007，10页.3邱栋良.国内外起重机发展动态J.起重运输机械，2007，8页4倪庆兴.起重机械M.上海:上海交通大学出版社，2006.5西南交通大学起重运输机械教研室.龙门起重机M.北京:人民铁道出版社，2009.5页.6王金诺.起重运输机金属结构M.北京:中国铁道出版社7严大考.起重机械M.郑州:郑州大学出版社，2009.8伊万琴柯.起重运输机械计算M.沈静宝，陈国章，何玉章等译.北京:中国铁道出版社，1982.9起重机设计手册编写组.起重机设计手册M.北京:机械工业出版社，2010.10王金诺，于兰峰主编.起重运输机金属结构M.北京：中国铁道出版社，2009.7811庞延波，于兰峰.双梁桁架龙门起重机主梁的优化设计J.重型机械科技，2010(3):1517页.12周晓章，解波等.桁架门式起重机结构系列优化设计研究J.太原重型机械学院学报，2006,19(3).13李银山，徐克晋.桁架门式起重机空间结构优化设计J.太原重型机械学院学报,2011,17(1).14于兰峰.LDF型单梁桥式起重机小偏轨箱型主梁的优化设计J.机械科学与技术，2010,3页.15郑海斌，张大可.塔式起重机起重臂有限元模态及动态分析J.建筑机械化，2009,5页.16夏建芳，刘哲明.桁架起重机主梁强度分析与结构优化J.机械工程师,2011六、指导教师联系方式：指导老师姓名：胡毅光； 手机：13873235818； QQ号：398590783；电子邮箱：398590783指导教师签字： 年 月 日教研室主任签字： 年 月 日院长（副院长）签字： 年 月 日湘潭医卫职业技术学院毕业设计开题报告 题 目： 龙门式起重机的设计 院 系： 医电学院 专 业： 机电一体化 班 级： 14机电301班 学生姓名： 蒋铮茂 学 号： 201403020106 同组学生： 指导教师： 胡毅光 填表日期： 2017 年 3 月 1 日一、选题的依据及意义龙门式起重机涉及到了机械设计、电控系统和液压系统等综合知识,是典型的机电液一体化系统。选择这样的课题与机电一体化专业的培养目标吻合。该课题具有一定的设计难度，工作量适中，结构较为典型，能综合考查学生的机械设计能力、电控设计能力、液压系统设计能力以及机电一体化的设计能力。 起重机是现代工业在实现生产过程机械化，自动化，改善物料搬运条件，提高劳动生产率必不可少的重要机械设备。它对于发展国民经济，改善人们物质，文化生活的需要都起着重要作用。综上所述，选择起重机设计作为我毕业设计的课题，既能锻炼我的专业知识综合运用能力，又能为将来从事机电产品设计方面的工作积累宝贵的经验。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）随着现代科学技术的飞跃发展，在国民经济各部门和基本建设中，新结构、新工艺、新技术、新材料的不断应用。一些大、中型构件、桥梁等设备的垂直运输及在高难度建筑上的安装就位等工作，没有起重机设备是很难完成的。我国在发明和使用起重运输机械方面，历史是最悠久的。早在奴隶社会的商朝时期，由于农业灌溉上的需要，以创造了用于汲水的起重工具，这是由杠杆和取物装置构成的简单起重装置。早在古代我国劳动人民就发明了辘护以汲取更深的井水，辘护是由支架、卷筒、绳索和曲柄等简单元件组成的，成为现代绞车的原始雏形。在公元200年左右出现了用于汲水和排水的翻车。翻车的发明，从工作原理上说，是一个很大的飞跃，它从间歇动作发展为连续动作，与现代的刮板运输机极为相似。随着我国生产制造业的发展和进步，起重运输机械制造业也得到了很大的发展和应用，起重运输机械领域也从无到有、由小到大的逐步发展起来，一批起重运输机械的科研机构和生产加工逐步建立，设计一、研制力量日趋壮大。不仅产品的种类基本齐全，而且有了自己的系列和标准。不仅能生产小型轻巧的起重机械，而且也能生产吨位很大的、技术较先进的大型起重机。但是，与世界先进水平比较，无论在产品的种类、数量方面，还是机械性能、质量等方面都存在着较大的差距。为尽快赶超世界先进水平，我们应该在独立自主的原则下，认真学习国外先进技术三、本课题研究内容根据国内和国外的龙门式起重机总体设计及金属结构设计研究，通过大量的龙门式起重机的对比，设计了一种非常实用的龙门式起重机，本文的主要研究内容如下：(1)研究了龙门式起重机的分类、结构、主要形式、基本参数及其选型等，还有对龙门起重机使用材料的种类以及使用材料的要求进行了研究。(2)对龙门式起重机进行了总体设计，对主梁的强度进行了计算，以及对龙门式起重机的金属结构设计和计算。(3)对龙门式起重机的起升机构和动行机构进行了设计与计算。(4)对龙门式起重机的行走机构进行了设计与计算。四、本课题研究方法1、设计计算法2、经验类比法五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度1、 研究目标：设计一座高效率、电机功率强，液压驱动的龙门式起重机。2、 主要特色：起重量大，生产效率高，工作速度快，便于操作。3、工作进度： 毕业设计选题，下达毕业设计任务书12月1日12月20日 熟悉课题，收集资料1月1日1月31日 提交开题报告2月1日2月28日 提交毕业设计初稿3月1日3月31日 提交毕业设计二稿4月1日4月30日 提交毕业设计定稿5月1日5月31日 毕业论文答辩6月10日六、主要参考文献1黄大巍，李风，毛文杰等.现代起重运输机械M.北京:化学工业出版社，2006.56页.2须雷.现代起重机的特征和发展趋势J.起重运输机械，2007，10页.3邱栋良.国内外起重机发展动态J.起重运输机械，2007，8页4倪庆兴.起重机械M.上海:上海交通大学出版社，2006.5西南交通大学起重运输机械教研室.龙门起重机M.北京:人民铁道出版社，2009.5页.6王金诺.起重运输机金属结构M.北京:中国铁道出版社7严大考.起重机械M.郑州:郑州大学出版社，2009.8伊万琴柯.起重运输机械计算M.沈静宝，陈国章，何玉章等译.北京:中国铁道出版社，9起重机设计手册编写组.起重机设计手册M.北京:机械工业出版社，2010.10王金诺，于兰峰主编.起重运输机金属结构M.北京：中国铁道出版社，2009.7811庞延波，于兰峰.双梁桁架龙门起重机主梁的优化设计J.重型机械科技，2010(3):1517页.12周晓章，解波等.桁架门式起重机结构系列优化设计研究J.太原重型机械学院学报，2006,19(3).13李银山，徐克晋.桁架门式起重机空间结构优化设计J.太原重型机械学院学报,2011,17(1).14于兰峰.LDF型单梁桥式起重机小偏轨箱型主梁的优化设计J.机械科学与技术，2010,3页.15郑海斌，张大可.塔式起重机起重臂有限元模态及动态分析J.建筑机械化，2009,5页.16夏建芳，刘哲明.桁架起重机主梁强度分析与结构优化J.机械工程师,2011湘潭职业技术学院毕业设计说明书 题 目： 龙门式起重机的设计 院 系： 医电学院 专 业： 机电一体化 班 级： 14机电301班 学生姓名： 蒋铮茂 学 号： 201403020106 同组学生： 无 指导教师： 胡毅光 完成日期： 2017 年 6 月 10 日 目 录1起重机的总体设计主要内容包括以下方面11.1门式起重机总体设计方案确定11.1.1起重机的设计参数是指11.2龙门起重机的总体方案和基本参数确定11.2.1起重机各构件质量数据如下113主起升机构的设计21.3.1选择钢丝绳21.3.2选用钢丝绳标记如下31.4门架的结构选择型式41.4.1门架的主要尺寸的确定41.4.2门式起重机的载荷及其组合51.4.3惯性力(惯性载荷)51.4.4大车运行偏斜侧向力61.4.5进行最大拉力验算61.4.6计算受拉单栓承载力61.4.7载荷组合61.5门式起重机的计算载荷组合通常考虑以下几种情况61.5.1腿几何尺寸和几何特性72起重机金属结构设计921主梁危险载面的强度校核计算92.1.1正应力的校核验算92.1.2剪应力的校核验算102.1.3支腿危险载面的强度校核验算112.1.4下横梁的截面尺寸及几何特性强度验算112.1.5支腿与下横梁的内力校核计算122.1.6支腿平面内的支腿内力计算122.1.7箱型梁的约束弯曲校核计算122.1.8轮压产生的局部压应力校核计算142.1.9主梁的刚度校核计算172.1.10稳定性校核计算202.1.11腹板局部稳定性的校核验算232.1.12加肋板的稳定性校核计算252.1.13受扭构件的校核计算272.1.14开口薄板构件的扭转校核计算302.1.15闭口薄壁构件的扭转校核计算323螺栓连接343.1构造与布置343.1.1螺栓连接的强度校核计算343.1.2受弯矩作用的剪力螺栓连接353.1.3风载荷的计算384连接的计算404.1焊接404.1.1焊逢的种类型式414.1.2焊逢连接计算425龙门起重机的使用和修理445.1龙门起重机的安全技术规程要点为445.1.1龙门起重机司机要求446结论46致谢47参考文献48附录A49摘 要龙门式起重机是一种重要的物料搬运设备，广泛应用于厂矿、车站、港口、电站等 生产领域中。随着经济的发展，它不仅在国民经济中占有重要的位置，而且在社会生产 和生活的领域的应用也不断扩大。国内各生产企业都在各自所属的领域内扩展产品种类 及优化产品性能，采用一些先进的技术来开发自己的产品或通过引进国外先进技术来提 高产品质量。本文首先简要介绍了课题的研究背景和意义，以及龙门起重机的发展趋势与结构分 类然后列出了450t38m龙门起重机设计的基本的参数，完成450t38m龙门起重机总体 的设计计算了该龙门起重机受到的静载荷、 动载荷、风载荷、偏斜运行时的水平侧向力、碰撞力等等计算了龙门起重机的轮压，校核了起重机的稳定性、正常工作状态和非正常 工作状态的防风抗滑安全性。 以及对龙门式起重机的金属结构设计和计算,对龙门式起重 机的小车起升机构和行走机构进行了设计与计算,对龙门式起重机的大车行走机构进行 了设计与计算。关键词 起重机，结构设计，起升机构，行走机构；Abstract Gantry crane is a kind of important material handling equipment, it is widely used in factories and mines, stations, ports, power plants and other areas of production. With the development of economy. It not only in the national economy occupies an important position, and application in the field of social production and life also is expanding constantly. Domestic production enterprises are in their respective areas of extended product type and the optimization of product performance, uses some advanced technologies to develop their own products or through the introduction of foreign advanced technology to raise the quality of products. The wind proof and skid resistance safety. And for gantry crane metal structure design and calculation of stability check, a gantry crane wheel pressure calculated in this paper, we first introduce the research background and the significance of the topic, and gantry crane development trend and structure divided into and list the 450t. 38m gantry crane design of basic parameters, completes the 450t. 38m gantry cranes overall design static load by the gantry crane is calculated, dynamic load, wind load, running deviation of lateral force, collision force and so on crane and normal working state and non normal working state The design and calculation of the hoisting mechanism and the running mechanism of the hoisting mechanism of Longmen crane are designed and calculated. Keywords crane, structure design, lifting mechanism, running mechanism;前言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。 1起重机的总体设计起重机选择类型为：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。1.1门式起重机总体设计方案确定1.1.1起重机的设计参数是指起重量Q(t)、跨度L(m)起升高度H(m)起升速度(m/min)、和工作级别等。已知数据和计算： 起重量：50 起升高度：4.2 跨度：5 起升速度：7.5 工作级别：级； 机构接电持续率：25%1.2龙门起重机的总体方案和基本参数确定1.2.1起重机各构件质量数据如下起重机总质量：；主梁：；支腿：（一根）；下横梁：（一根）；轨道：走台栏杆：=2067；电气均布质量：；吊具：。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。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：13主起升机构的设计图（1-1）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1.3.1选择钢丝绳采用双联滑轮组，取主起升机构滑轮组倍率如图所示，主起升机构承载绳索分支数采用图号为的50吊钩组代用。吊钩组质量，两滑轮间距。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： 1.3.2选用钢丝绳标记如下确定滑轮尺寸：滑轮的许用最小直径： 式中，系数。选用标准滑轮。选用平衡滑轮。选择电动机：静功率计算： （1-1）式中 机构的总效率，取=0.85。 电动机计算功率：式中， 选则电动机的型号如下： YZAR255M-8，工作制，=40%，次，。电动机轴端尺寸， 电动机的验算： 电动机的过载能力 （1-2） 式中 系数。； 电动机转矩允许过载倍率，。 机构中电动机个数。 ，过载演算通过1.4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。1.4.1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（1-2）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：当采用两条刚性支腿时，取，采用单箱型时，取。主梁几何特性：面积 ；静面矩 ；惯性矩 ； 截面模数 ；。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，为主梁全长。1.4.2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。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：带悬臂 =0.51283.32无悬臂 =0.7式中 额定起重量()； 桥架(主梁)全长()； 起升高度()。门架的计算载荷：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0.20.4倍单主梁门架的支腿单位长度自重取为主梁的0.70.9倍。1.4.3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：=231.85式中大车制动时，由桥架自重引起的水平惯性力； 、和等符号1.4.4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：式中 大车的最大轮压。 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=表示主梁由于侧向力引起的弯矩。其中：=式中 和两支腿处的运行阻力，且； 和两支腿运行牵引力，且。1.4.5进行最大拉力验算1.4.6计算受拉单栓承载力故 验算通过。1.4.7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。1.5门式起重机的计算载荷组合通常考虑以下几种情况对于主梁，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。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1.5.1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 1）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。表（1-1）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IIIIIIIIII门架自重起升载荷小车惯性力大车惯性力大车偏斜侧向力门架支承横推力风力小车自重 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。2）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。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。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。572起重机金属结构设计箱型结构形式，支腿型式为“”型。主要参数及校核计算如下：21主梁危险载面的强度校核计算 主梁的内力计算：计算主梁的内力时，将门架当作平面静定分析2.1.1正应力的校核验算 根据公式计算的垂直弯矩同时作用在主梁上，并考虑约束弯曲和约束扭转的影响，主梁再面上的正应力可按下式叠加：主梁跨中：=主梁支承载面：=式中 、主梁跨中的最大垂直弯矩和水平弯矩； 、主梁支承载面的最大垂直弯矩和水平弯矩； 、主梁跨中和支承载面对轴的载面摸数； 主梁对轴的载面摸数。 强度许用应力为：确定应力循环特性钢的强度许用应力为：式中为载荷组合的安全系数。2.1.2剪应力的校核验算 箱形载面主梁支承载面处的剪力在腹板上引起的剪应力按下式计算：=式中 主梁载面的一部分对中性轴的静矩； 主梁载面对轴的惯性矩； 、主梁的主、副腹板的厚度。 在水平载荷作用下，盖板上的剪应力：=式中 支承处的水平剪力； 主梁载面的一部分对轴的静矩； 主梁载面对轴的惯性矩； 上、下盖板厚度。主梁受扭的影响。则按纯扭转计算，计算式为：主腹板上 =副腹板上 =盖板上 =式中 作用与主梁支承载面的扭矩； 主梁封闭载面的轮廓面积，。 在主梁载面上，各种载荷在同一点引起的剪应力予叠加。 主梁扭转剪应力：对于单主梁箱形门式起重机，其主梁截面除承受自由弯曲应力外，还承受约束弯曲应力、约束扭转正应力（以增大15%的自由弯曲应力计入）和剪应力。此外。主梁截面还承受纯扭转剪应力，县验算如下：2.1.3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：式中 门架平面，支腿验算载面的最大弯矩； 支腿平面，支腿验算载面的最大弯矩； 支腿平面，支腿验算载面的轴向力； 、验算载面对轴和轴的载面模数； 验算载面的面积。 根据静强度和疲劳强度条件计算截面需要的面积：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20732.55。2.1.4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：=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。主梁支腿抗弯刚度比：系数： =式中 主梁绕x轴惯性矩；=支腿折算惯性矩；h=9.8m，2.1.5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：=为了安全起见，现将有悬臂门架当作无悬臂门架计算，即弯矩2.1.6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：2.1.7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：式中 自由弯曲正应力； 考虑约束弯曲而使应力增大的系数； B翼缘板宽度。初选箱形截面腹板厚度8.82刚度是控制条件。图（2-1）薄壁箱形梁的计算 图（2-2）薄壁箱形梁约束弯曲时剪应力分布 图（2-3）腹板受轮压局部挤压计算 图（2-4）薄壁箱形梁约束弯曲时截面正应力分布2.1.8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=475818.8，若在是设计时，能使得A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2-5 ），腹板边缘产生的局部压应力为： =式中 局部压应力； P集中载荷（N）； 板厚（mm）； 集中载荷分布长度，可按下式计算： =50+=70式中 集中载荷作用长度，对车轮取； -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（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。 图（2-5）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2-5）弯距： 式中 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（2-1）。表 （2-1）系数Table (2-1) coefficient 1.01.11.21.41.61.82.00.1270.1380.1480.1620.1710.1770.180 轨道中心线至腹板的距离，正轨时，； =318.10=3=203.5； v_波桑比； ，系数，其值取决于和的值（参见表2-2 ）； 上盖板上的折算应力按下式求得：= 式中 由垂直弯矩引起的正应力， ，应带各自的正负号代入。表（2-2）对于矩形板的因子和的值 0.100.200.300.400.500.100.200.300.400.500.52.7922.3521.9451.6861.5990.557-0.179-0.647-0.852-0.9060.60.70.80.91.01.21.41.61.82.03.02.8612.9042.9332.9522.9662.9822.9002.9552.9772.9993.0003.0002.5452.6772.7682.93228792.9362.9662.9822.9002.9553.0003.0002.2272.4332.5842.6942.7662.8802.9362.9662.9822.9003.0003.0002.0112.2592.4482.5912.6982.8362.9122.9532.9752.9872.9993.0001.9362.1982.3992.5332.6692.8202.9032.9482.9722.9852.9993.0000.6770.7580.8140.8560.8870.9310.9580.9750.9850.9910.9991.0000.0530.2400.3910.4560.6110.7560.8490.9080.9450.9680.9981.000-0.439-0.229-0.0310.1480.3040.5510.7190.8280.8970.9390.9961.000-0.701-0.514-0.310-0.108-0.0800.3930.6160.7640.8580.9150.9951.000-0.779-0.605-0.4.04-0.1980.0000.3350.5780.7400.8340.9060.9941.0002.1.9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2-6 ），其最大静挠度由下式确定： 对于图 （2-6） 所示情况，梁的最大静挠度：=允许静挠度值分别推荐如下：2） 门式起重机的跨中挠度式中 L起重机的跨度。3） 门式起重机的悬臂挠度=12930式中 _悬臂长度。4） 门式起重机跨中水平位移=根据刚度条件，型钢梁需要的截面惯性矩为：式中 梁的跨度（）；型钢梁的许用挠度 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：其中，额定起重量，电动葫芦自重。 5） 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 （2-6）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：=0.6=1367.1式中 _满载自振频率，（HZ）；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单位垂直静挠度所需的集中力的大小；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，如果小车质量按整台小车计算，则近似等于一根主梁结构的质量）（）；与额定起升载荷的质量之比，即；与钢丝绳绕组的刚度系数之比，即。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所需的力）可按下式计算：=式中 钢丝绳绕组的刚度系数； 绕组的分支数； 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1.0； 一根钢丝绳的钢丝截面积; _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，可近似取2.1.10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；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；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。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 （2-7） 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2-7）；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2-7）；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2-7）。1.12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加固腹板。当时，横向加劲板之间的距离不应大于2h或3m；当时，不应大于2.5h。在跨度较大时横向加劲板的间距，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。2）如果腹板仅在剪应力作用下；当（对于低碳钢）或（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，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（对于低合金钢）时，可不必加固。4）对于高度较大的梁，必须在腹板受压区设置纵向加劲条，且设置在离受压翼缘板（0.20.25）h处；当（对于低碳钢）或（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，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（0.150.20）h ，第二根离受压边缘距离为（0.350.40）h。纵向加劲条截面必须的惯性矩见表3-6。 图（2-8）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，加劲板厚度不应小于。6）在有纵向加劲条的情况下，横向劲板的惯性矩为：=3=117.32纵向加劲条所需的惯性矩根据比值确定7）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，其高度或。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。2.1.11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x=1.5。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：、式中 、分别为x方向正应力、剪切应力和y方向局部压应力作用下的临界屈曲应力；x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1.21.5，详见表 （2-3）；、分别为简支支承板在受x方向正应力、剪应力和y方向局部应力时的屈曲系数，其值参见表（2-3）；板屈曲的欧拉应力，可按下式计算：=163.31 式中 D=板的单位宽度弯曲刚度；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；a_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；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、=式中，为板边两端应力之比，为板边最大应力，、各带自己的正负符号；其它符号同前。当临界应力超过0.75时，按上式求得折减临界复合应力：式中 材料的屈服点。 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=312.1或=或式中n安全系数，其值与强度安全系数一致，按载荷组合分别取1.5、1.33、和1.15； 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上式计算时，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。2.1.12加肋板的稳定性校核计算在工程设计中，为了满足上式公式，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 =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。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，则上区格板的局压屈曲系数 按表 计算 ，而下区格板则按或。此时上区格板的验算公式应为改写的下式，即 下区格板的局部验算公式则为：0.4式中， 和分别为上区格板和下区格板的屈曲临界应力。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2-3 ），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，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，纵向加劲条的惯性矩： 式中 -系数，按表（2-2）选用。表（2-3）受压翼缘板的宽厚比 当时，应设置两条纵向加劲条，纵向加劲条的惯性矩：式中 系数；b两腹板间距。图（2-9）受局部压力的区格板 图（2-10）受压翼缘的尺寸比例 2.1.13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 （2-9） 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（2-4）系数 值0.50.61.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.00.050.100.150.203.403.693.974.255.596.116.227.138.058.559.6510.4510.758.559.6510.4510.7511.8913.0414.1813.5815.1416.7018.2616.6718.7220.7722.3219.9022.4825.0727.6522.3626.5629.7632.9626.9530.8334.7238.6130.2835.4340.0344.6330.2836.7243.7251.2830.2836.7243.7251.28注：，式中a箱形梁横向加劲板间距；b两腹板间距。，一般可先取试算，式中一条纵向加劲条的面积.表（2-5）系数 值0.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.00.057.3911.5316.3021.7027.5533.9940.9348.3056.0064.3872.9782.0491.540.108.0412.6818.1024.2931.0738.6046.7655.4664.7074.7585.1396.16107.740.158.6812.8319.9026.8834.6043.2152.5962.6273.4085.1297.30110.28123.940.209.3314.9821.7029.4835.1247.8258.4069.7982.1095.90109.47124.28140.14注：集中和的意义同前表。图（2-11）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2-11） ，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（2-13）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，同时由于弯曲变形，又产生了附加剪应力 ，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 来达到平衡。由此可知，开口薄壁截面受扭转时，截面上将产生三种应力，即约束扭转正应力 ，约束扭转剪应力 和纯扭转剪应力 。由 合成内扭矩记为 ，称为约束扭转力矩；由 合成的内扭矩记为 ，称为自由扭转力矩。根据静力平衡条件得：图（2-12）杆件的约束扭转 图（2-13）约束扭转的截面应力328+120=4482.1.14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 2-14）：=式中 纯扭矩；-计算截面中最大壁厚；-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），其扭转惯性矩 ，按下式计算：、 -矩形窄条相应的宽度和厚度（cm）-修正系数，对于各种截面的 值列出如下：轧制 形截面 1.00轧制 形截面 1.20轧制 形截面 1.20 开口截面剪应力沿截面上的分布如下图所示。图（2-14） 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：=362.42）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。2.1.15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，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：=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）;-作用在所计算截面的扭矩（）。 1）闭口截面薄壁构件单位长度相对扭转角按下式计算： =2238.1式中 ， -系数，对焊接构件 ：对铆接构件 ； -对截面闭合轴线全积分。 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。约束扭转剪应力 约为自由弯曲剪应力的1020 %，而 比自由扭转剪应力小得多，在实际计算时，可以忽略 而只按自由扭转计算剪应力。3螺栓连接3.1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1-2mm。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。3.1.1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。此时，假定内力由螺栓平均支承。确定螺栓的数目为：式中N-作用于螺栓中的计算轴向力； -螺栓的许用承载能力。在抗剪连接中：=或 =139.12取较小值。在抗拉连接中：=、式中 d-螺栓杆的外径；-螺栓螺纹处内径；-在同一方向承压的构件的较小总厚度； -每个螺栓的受剪面数目；、-螺栓的许用拉，压，剪应力。1） 按抗剪条件计算单栓支承载力（双剪）b) 按承压条件计算单栓承载力：因此抗剪是控制条件，故。所需精致螺栓数目为故取z=9。3.1.2受弯矩作用的剪力螺栓连接 1）当时：图3-25所示为受一弯矩M的螺栓连接，假定连接一侧钢板在弯矩作用下绕螺栓群中心C旋转，并假定钢板是一刚体，因此螺栓的变形与它到中心C的距离L成正比，螺栓所受的力或钢板上的反作用力也就与L成正比，并且与L的方向垂直。钢板的平衡条件是：=根据螺栓受力与到螺栓群中心C的距离成正比例的关系，可知：=391324综合以上两式得：=距离C最远的一个螺栓受力最大，其值为：=37.38在剪切力Q作用下，一个螺栓受到的作用力为： 式中n-接头的一边所采用的螺栓数目。图（3-1）受轴向力的螺栓连接计算 图（3-2）受弯矩的螺栓连接计算在弯矩M和剪切力Q同时作用下，一个螺栓上的最大合力：= 在箱形梁或工字梁的接头中（图3-1a），腹板部分所承担的弯矩与该接头所承受的全部弯矩之比，等于腹板部分净截面惯性矩与接头处整个净截面惯性矩之比，即= 接头所承受的弯矩减去腹板部分所承担的弯矩，再按上，下翼板中心距 相除，即得出作用在一块翼缘板上的轴向力：= 可按前述方法计算腹板与翼缘板的连接强度。2）当时（b为连接一侧首末两行的钉距）：箱形结构桥架端梁中部的连接属于这种型式。在弯矩M作用下，一个螺栓承受的最大作用力 为：= 式中u和 的含义见图 （3-3）所示。在剪切力Q作用下，一个螺栓承受的作用力为：=在弯矩M和剪切力Q同时作用下，一个螺栓承受的最大合力为：= 3）构件同时受压和受弯的连接螺栓 门式起重机支腿和主梁以及支腿与下横梁的连接承受压力和弯矩（图 3-4），一般采用普通螺栓连接，装置抗简挡块以承受剪力或扭距（螺栓不受剪切）。图 （3-3）受弯矩的螺栓连接计算 图（3-4）同时受弯矩和压力的螺栓连接计算 在弯矩作用下（绕X轴旋转）受压的螺栓在计算中不予考虑。距x轴 处最边行的一个螺栓所受的拉力为：= 式中 -压力P距x轴的距离； M-作用在连接处的计算弯矩； -每个受拉螺栓距x轴的距离平方之和（设共有i个受拉螺栓）。式中，系数 2.5 是考虑螺栓预紧力及载荷不均匀性的影响。 当 时，就不必进行强度的验算。3.1.3风载荷的计算露天工作的起重机金属结构应考虑风载荷的作用。视风载荷是可能作用于任何方向的水平载荷。对我们所讨论的常用的起重机，只计算风压的静力作用，不考虑风压的动力效应。按照起重机在一定风力下能否正常工作，把作用于起重机金属结构的风载荷分为工作状态的风载荷和非工作状态的风载荷两类。工作状态的风载荷是起重机金属结构在正常工作情况下所能承受的最大计算风压；非工作状态的风载荷则是起重机金属结构不工作时所能承受的最大计算风压。 工作状态和非工作状态的风载荷按下式计算：式中C风力系数；风压高度变化系数；风振系数（对常用起重机）；A结构或物品垂直于风向的迎风面积（）;_计算风压（）。=0.613，式中计算风速。 1）作用于货物的风载荷： 当Q=时，；为工作状态最大风压，可知（设在沿海工作）4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。4.1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10-40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（GB5117-85）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。4.1.1焊逢的种类型式按够造焊逢可分为对接焊缝（图 4-1 a-c）和贴角焊逢（图4-1 d-i）。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4-1）；而构造焊逢，即非主要受力的焊逢，常用断续焊逢（图 4-1 b）.图（4-1）焊逢的型式 图（4-2） 焊逢的型式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（4-3）所示。图（4-3）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1.2，为焊件中的最小厚度。4.1.2焊逢连接计算1）对接焊逢 承受轴向力和弯矩的对接焊逢应力按下式计算： 或 =式中 ； ；焊逢许用应力 或 。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： =式中 -焊逢许用剪应力 。当同时作用着N。M及Q时，焊逢折算应力为：=2）贴角焊逢承受轴向力的贴角焊逢，焊逢剪应力为： =式中 -焊逢计算厚度；-焊逢的计算长度；-焊逢许用剪应力，按公式选用。 由弯矩和剪切力Q作用的贴角焊逢由弯矩M产生的焊逢最大剪应力为：式中 为焊逢的惯性矩， 为焊逢计算厚度。由剪切力产生的焊逢剪应力为：折算剪应力为：连接焊缝所能承受的最大拉力：拼接板所能承受的最大拉力：对焊缝形心的轴力引起的剪应力：5龙门起重机的使用和修理龙门起重机是装卸长大，苯重货物的重要设备，其运行的好坏对生产影响很大，运行安全与否直接与人身伤亡事故有关，所以，龙门起重机司机必须熟悉安全技术规程。5.1龙门起重机的安全技术规程要点为5.1.1龙门起重机司机要求龙门起重机司机必须思想进步，年满18岁以上，具有良好的视力与听力，身体健康；过龙门起重机的操作以及龙门起重机电气，机械设备方面维修保养的学习和训练，经过安全技术部门的考试合格者，方可成为龙门起重机的司机。龙门起重机的两个侧面和吊具上必须挂上标牌，注明起重机的最大起重量。1）龙门起重机工作时禁止进行检查，加油，拭擦和修理，禁止有人停留在上部主梁，小车和司机升降机上。2）起重机工作完毕后，必须切断总电源，在因修理而停止工作时候应拉开闸刀开关，去掉保险器。3）为了预防有毛病的龙门起重机被开动操作，必须在起重机上及操作控制室内挂上“故障”的警告牌，把保护盘操作柄锁闭。4）龙门起重机空车运行时，吊钩必须提起，至少要离地面阻碍物1米以上；带货运行时，货物必须提起，高出移动线路上最高阻碍物 米以上，严禁在人头上越过。5）检修工具及备件必须放在专门的柜子里，禁止散放在上部主梁，走台和小车上。司机通常只听从当班司索工所发出的信号；但在紧急情况下，“停车”信号不论由谁发出，司机都应立即停车。6）起升机构禁止提升人；禁止将易燃品放在起重机上；吊运危险品时，事先必须检查制动器的动作是否安全可靠。7）龙门起重机司机上车前不可饮酒，作业时要精神集中，头脑清醒5.1.2起重机械安全管理制度要保证起重机械安全运行就要有完善的管理规章制度，使作业者有章可循，管理者有法可依。健全与落实特种设备组织管理机构，配置强有力的专业管理队伍，并保持相对稳定以适应管理工作要求，管理制度应有如下内容： 1）起重机械事故应急救援预案。 2） 职能管理部门与司机的岗位责任制。3）安全操作技术规程。4）维保大修、改造、报废制度。5）日常检查及定期检查维修保养制度。6）管理、操作维修人员培训考核制度。7）操作人员交接班制度。8）起重机械安全技术档案管理制度。 结 论随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几个月的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计之前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在此要感谢我的指导老师胡毅光教授对我悉心的指导和无微不至的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。致 谢本次毕业设计，是在我尊敬的胡毅光教授的悉心指导下完成的。老师对于治学的严谨态度和对任务的精益求精着实让我佩服。在毕业设计期间，老师在工作之余抽空为我们进行毕业设计的指导，对于我们遇到的问题耐心回答，身体力行，在完成这篇毕业设计的过程中起到了举足轻重的地步。在此，我要先对胡老师表示最诚挚
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