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4张CAD图纸与说明书全套资料 40 结构 轨道 集装箱 起重机 金属 结构设计 CAD 图纸 说明书 全套 资料

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内容简介：

拟选题目40t型结构轨道式集装箱门式起重机金属结构设计选题依据及研究意义轨道式集装箱门式起重机是众多港口起重机械的一种，它以采用市电无污染、能源充足等有点适用于固定场所的长期作业，是港口货物装卸运输的必备设备。针对世界贸易的全球发展，港口运输在世界经济贸易中占居越来越重要的地位。港口货物的装卸运输的效率高低直接关系到经济效益的高低，因此港口的起重运输设备的革新和改进就刻不容缓。传统的集装箱装卸运输方法和系统已经不能满足日益增长的经济贸易的需求。面对新时期的全球贸易的新挑战，我们不断的进行着技术、设备和管理方法的革新来提高港口的装卸运输效率，加大港口货物的出入量。不断的顺应全球化经济贸易的高速发展。就集装箱装卸运输方面的革新，我们做出下面设想：技术方面我们采用整船集装箱定位扫描系统，起重机吊具采取数控系统由电脑操作自动寻取集装箱坐标并经行精确对接吊取，代替人工手动对准吊取。能够大大提高工作效率和质量。设备改进我们采取大吨位的高效率的起吊机械，改进集装箱的装载重上限。或者采取双箱、三箱同时装卸来提高效率。管理方面我们采取全面智能化系统管理，港口机械全面实现计算机系统操控。减少人工干预，实现高效率作业。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。选题的研究现状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。拟研究的主要内容和思路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。主要内容：1、主梁的设计，2、端梁的设计，3、刚性支腿设计，4、柔性支腿的设计，5、下端梁设计，6、上马鞍设计。7、载荷计算，8、主梁计算，9、支腿计算，10、下横梁的强度计算，11、连接强度验算，12、刚度计算主要参考文献1 胡宗武 汪西应 汪春生.起重机设计与实例M. 北京：机械工业出版社，2009.6.2 陈道南等编，起重运输机械，冶金工业出版社，1988年3 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，19804 成大先.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2004.5 张质文 等.起重机设计手册M.北京：中国铁道出版社,19986 中国国家标准.起重机设计规范（GB3811-83）.北京：中国标准出版社,1984 7 倪庆兴，王焕勇起重机械M上海：上海交通大学出版社，1990其他说明指导教师意见指导教师签名：年 月 日指导教师小组意见指导教师小组负责人：年 月 日院（系）备案意见院（系）公章年 月 日Application of GPS on Yard CranesAbstract：GPS is a satellite navigation and positioning system developed by America. Through 24 satellites evenly distributed in the air，the system ensures that positioning information could be well received all over the world at any time. Since the system was put into operation，it has been widely applied to uses such as oil surveying，ship and aircraft navigation，construction positioning and military operation.Key Words: GPS cranes Port MachineryGPS is a satellite navigation and positioning system developed by America. Through 24 satellites evenly distributed in the air，the system ensures that positioning information could be well received all over the world at any time. Since the system was put into operation，it has been widely applied to uses such as oil surveying，ship and aircraft navigation，construction positioning and military operation. ZPMC began the study of GPS application on yard cranes two years ago with the purpose of providing the RTG with functions such as reliable straight traveling of gantry and automatic container management like RMG (Rail Mounted Crane) while keeping the RTG of its flexibility on yard changing(through longitudinal traveling). The GPS products developed by ZPMC have a positioning accuracy a round15mm and could be widely applied on yard cranes for functions like gantry auto-steering，gantry auto-traveling and automatic container management More than 50 sets of GPS products have been operating on ports in Hong Kong，Oman and Shanghai.Application of GPS on Yard Cranes It has been long known that the RTG，due to its ability of changing operation yard easily via wheel turning and longitudinal travel，is the favorite choice of many ports when ordering new equipment Due to the fact that RTG has no fixed rail however，the function of the gantry steering and position tracking are not well solved，which brings the following drawback： 1.Gantry steering work is becoming more difficult following that the RTG is becoming large r and quicker； 2.Rapid growth of international trade and container transshipment are making the stacking arrangement and operation management of containers more difficult；if the RTG is not tracked，it is inevitable that the container may be misplaced-such a mistake will result in expensive loses;Automation development of RTG is being hindered due to the shortcoming of gantry it now becomes critical to developing gantry automation while trolley and hoist of RTG has been automated to some extent；Synchronous control of gantry usually is difficult to reach for large span RMGQC In the case that gantry on seaside and landside don t travel at same speed，the crane will present skew phenomena and its performance will be degraded. such as “critical path method” to manage the operation more efficiently. 3. Auto-steering of gantry for RTG No maker how high and quick the RTG is，by making use of the “vitual rail” from GPS，excellent gantry autosteering of RTG could be realized thus the RTG Could travel very straight like an RMG and potential gantry collision with other RTGvehicles is eliminated; operators also could be relieved from the fatigue of manual steering. Gantry auto traveling of RTG with position data (initial and destination position) from the GPS system the RTG could have gantry auto traveling function at the same lane. 4. Fault free operation of RTG By combining gantry position from GPS and positions from trolley and hoist an “e-map” of containers on the yard could be set up The RTG could be so designed that its operation is only possible when the directed container from control center is coincide with the real container(by comparing the positions) 5. Automatic container management with gantrytro1eyhoist position information of the RTG messages including the operation status，current position etc could be sent all the time to the control center；In that way stacking profile of the yard could be continuously updated and manual operation statistics could be reduced to a minimum； 6. Synchronous control for largespan RMG or QC large span RMG or QC is liable to having slipping problem during gantry t raveling which in turn resents skew phenomena; then the performance of the crane will decrease. With position monitoring on both seaside and land side Synchronous control could be used to remove this problem； 7. AGV navigation traveling of AGV could be remotely controlled with the help from GPS data； 8. Position monitoring for container truck the GPS product could also be applied on container trucks for position monitoring.Application of GPS on container operation management The traditional mode of container operation in many ports is：firstly，in the operation department，information on the containers to be operated would be stored in a main computer；Secondly，the operation message for a certain container with container ID and its position will be sent via radio to an RTG Thirdly the RTG operator will drive the RTG t finish the operation；Finally，the completion of the operation will be acknowledged by the operator in that sequence, some potential problem may occur: 1.the positions of the RTGS are not clearly indicated and RTG having optimal path cant be selected；the cost then increases；2. there is no monitoring of the container，then the container may be misplaced：3. manual interference for acknowledgement is required.However the whole operation could be made in a closed loop by computers without any potential mistake involved by equipping RTGs with GPS. Also the efficiency could be raised greatly See the charts for details.Technical data of the GPS from ZPMC1System configuration1). The whole project of RTGs will be equipped with one GPS base station it consists of a dualfrequency GPS receiver and a modulating radio transmitter. The function of the base station is to send correction data of GPS position to each crane station.2). Each crane will be equipped with a GPS rover station which consists of two GPS receivers and a common radio receiver. This rover station will check the current position of the RTG with a precision at centimeter level. The position signal will be sent to the main PC to be dealt with for functions of container position and auto steering control etc. The whole GPS system is compact, simple and independent and it is easy to be 1nstalled on RTG without imposing any influence on the mechanical design.2. Technical data* power supply：1 80264VAC 5060Hz*initialization time3 min*measurement precision of GPS：around15mm (for twin GPS system);for single GPS system， theprecision could be1 5mm (recommended)or 0.5m;*radio application range：3 km*frequency：450470MHz 223.025235MHz or others;*signal output：discrete IO 8 pts，optically isolated* RS232 Interface3Series of GPS products for easy selection1). Twin GPS systemAccuracy around15mm for following application：* auto-steering of RTG* gantry autotraveling of RTG* automatic container management for RTG* fault-free operation of RTG* “emap” function for RTG* synchronous control of gantry for largespan RMG* AGV navigation2). single GPS system-accuracy available at15mm or 0.5m for following function* “e-map” function for RTG* automatic container management for RTG* faultfree operation of RTG* position monitoring for container truckGPS在轮胎式集装箱起重机上的应用摘要：GPS(全球卫星定位系统)，是由美国开发创建的卫星导航和定位系统。通过空中均匀分布的24颗导航卫星，保证了定位信号在全球任何地方任意时间全天候的可靠接收。自系统投入运行以来，已广泛应用于国民经济的各行各业如石油勘探，船舶和航空导航，土建工程定位和重大军事行动。关键词：GPS，起重机，港口机械 GPS(全球卫星定位系统)，是由美国开发创建的卫星导航和定位系统。通过空中均匀分布的24颗导航卫星，保证了定位信号在全球任何地方任意时间全天候的可靠接收。自系统投入运行以来，已广泛应用于国民经济的各行各业如石油勘探，船舶和航空导航，土建工程定位和重大军事行动。 ZPMC于两年前开始进行GPS在场桥上的应用研究，使场桥既能保持原有灵活转场的功能，又能象RMG(轨道式集装箱起重机)一样保证大车可靠运行和箱位管理功能。ZPMC研制的场桥用GPS系统，定位精度达到15mm左右，具有高度的自动化特征，可广泛用于场桥的自动大车行走，自动大车纠偏，自动箱位管理等功能。自开发成功，已有近50多套产品应用于香港、阿曼和上海的客户。GPS在场桥上的应用 长久以来，由于RTG能够通过轮胎转向功能，灵活地改变箱区位置而深受码头用户喜爱。然而也因为没有固定轨道，RTG在大车方向上的纠偏和定位功能一直没能很好解决，从而带来以下几方面的问题 一、 随着RTG变得越高越快司机的大车运行日益变得困难，纠偏操作更加艰苦； 二、而随着国际贸易的发展和集装箱数量的迅猛增长，码头集装箱的堆放安排和作业统计管理也变得日益困难。成千上万集装箱的数据记录 手工工作量是巨大的，另外RTG缺乏有效位置监控，难免造成集装箱的错误安放而无法跟踪这种错误对于繁忙的集装箱码头来说，造成的损失是严重的。 三、此外，RTG在大车方向上的不足也严重阻碍了RTG在自动化功能上的发展。在当前RTG的小车和起升机构实行了相当程度自动化的情况下，如何解决大车机构的自动化变得更加迫切。对于大跨距RMG和Qc其大车同步控制是令人头疼的问题。同步控制不好，则会造成大车车轮打滑或“啃轨”现象，从而降低起重机的使用性能和寿命。机需要长时间低头进行手动纠偏的疲劳作业和RTG行大车时同集装箱或其它车辆相撞的隐患：从而使RTG具有同RMG一样的大车运行功能。 四.RTG大车自动行走利用RTG的当前位置和要求作业集装箱的目标位置，结合大车自动纠偏和位置监控功能，可实现RTG的大车自动行走。届时司机只要轻触按钮，就可以实现在同跑道上RTG大车位置的自动变换。RTG防误操作功能利用RTG大车的精确位置，并结合小车和起升机构位置，组成RTG吊具的三维信息，根据码头堆场的实际布置，可转换成具体的集装箱大车箱位、小车堆位和起升层高(BERTH，BAY, LANESTACK, TIER)等信息此信息同要作业的集装箱比较如不符则禁止吊具动作，只有信息致才允许作业。这样就保证了RTG无故障操作； 五RTG箱位自动管理利用RTG的三维位置，可随时随地发布RTG的操作信息譬如作业箱量作业位置，RTG状态等信息。信息通过无线系统发送到中控室，由主机自动记录统计，实时获得RTG的各种操作数据，及时更新堆场集装箱分布情况从而节省大量的人工登记工作，并消除各种误差，实现了自动信息化管理有利于信息保存归档。 六大跨距RMG和QC的同步控制大跨距的RMG或QC在大车运行过程中容易产生因车轮而引起的“啃轨”现象，从而降低起重机的使用性能和寿命。利用GPS系统可监测大车两侧打滑情况，以利于同步控制。 七 AGV自动导航在广阔的码头堆场上，可利用RTG用GPS移动站实现对AGV的自动行走控制。 八集卡位置监控RTG用GPS移动站也可用于码头装卸设备如集卡等的位置监控，便于调度。GPS系统在码头管理上的应用 传统的码头堆场集装箱作业模式为理货操作部把当日要装卸的集装箱，根据原先计划安排好并储存在码头主机中的位置通过对讲机系统或理货员(有些码头通过无线电系统把信息显示在司机室监控屏上)把箱子代码和位置(如几号箱区几号位置等信息)告知某台RTG司机，司机再把车开到对应位置操作。其中涉及的不足有: 1.RTG的位置不够清楚，调度上容易产生舍近求远问题，增加生产成本；2. RTG实际吊具位置没有可靠监控,司机作业存在认为错误的可能性；3司机作业完毕需要人工确认 配备了RTG用GPS系统后，利用当前普遍的无线电系统，可以有效消除RTG作业中存在的各种人工因素整个生产过程由系列电脑实现闭环控制极大地提高码头生产的正确性和信息化水平，实现无纸化管理。此过程中每台RTG都将充分应用前述的箱位自动管理防误操作等功能。RTG用GPS系统技术参数一、系统配置 1.整个项目配备一个GPS基准站，具体包括个GPS接收器和一个调制无线发射电台，用于提供基准位置信号给起重机上的GPS移动站； 2每台机配置一个GPS移动站，具体硬件包括两个GPS接收器和一个公共无线接收电台用于检测当前起重机所处位置，并接收基准站差分信号从而获得厘米级的检测精度位置信号将在主机运算后送至机上PLC进步进行箱位管理和自动纠偏等处理。 整个GPS系统结构精巧，安装简单，系统具有很强的独立性对RTG的设计不产生任何结构上的影响。二、技术参数 * 工作电源输入电压：AC220V1050Hz60Hz * 开机定位时间约3 min * GPS定位精度: 15mm(双GPS系统):(单GPS系统精度可选1 5mm或0.5米，推荐15mm) * 电台有效范围：3km *电台频率可选范围：450-470MHz； 223.025M-235M或其它用户申请频率 * 标准RS232接口输出，适用于各种PLC装置 * 状态量8位,24VDC光耦隔离输出三、为了方便用户选购，目前ZPMC可以提供两种类型的RTG用GPS系统：1双GPS系统定位精度15mm左右，主要应用于：* RTG大车自动纠偏*RTG大车自动行走*RTG箱位自动管理*RTG防误操作功能*RTG定位监控(电子地图)功能* 大跨距RMG同步控制*AGV自动导航2单GPS系统定位精度可选(15mm或50厘米左右)，主要应用于*RTG定位监控(电子地图)功能*RTG箱位自动管理*RTG防误操作功能*集卡位置监控9毕业论文（设计）任务书题目名称 40t型结构轨道式集装箱门式起重机金属结构设计学生姓名所学专业机械制造及其自动化班级指导教师姓名所学专业机械工艺职称完成期限一、论文（设计）主要内容及主要技术指标1、主梁的设计，2、端梁的设计，3、刚性支腿设计， 4、柔性支腿的设计，5、下端梁设计，6、上马鞍设计。 7、载荷计算，8、主梁计算，9、支腿计算，10、下横梁的强度计算，11、连接强度验算，12、刚度计算二、毕业论文（设计）的基本要求1.绘制总装配图2.绘制零部件图3.绘图量不少于三张零号图纸4.按设计格式要求撰写设计说明书三、毕业论文（设计）进度安排1-5 周：布置设计内容，查阅资料6-8 周：起重机设计方案拟定9-10 周：起重机设计计算11-12周：起重机设计数据验算13-15周：整理毕业设计16 周： 答辩目目 录录摘要.I关 键 词.IABSTRACT .IIKEY WORD.II1.轨道式集装箱门式起重机总概.12.总体设计.22.1 设计参数 .22.2 主梁设计 .32.3 端梁设计 .52.4 刚性支腿设计 .52.5 柔性支腿设计 .82.6 下端梁设计 .102.7 上马鞍设计 .103.起重机整机稳定性计算.113.1 空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 .123.2 起重机满载时垂直于大车运行轨道方向的载重稳定性安全系数验算 .154.主桥架计算.174.1 载荷计算 .174.2 主梁内力计算 .194.3 强度计算.214.4 疲劳强度计算 .244.5 主梁稳定性计算 .275.支腿计算.295.1 载荷计算 .295.2 支腿内力计算 .315.3 支腿强度计算 .345.4 支腿稳定性计算 .366.下横梁的强度计算.397.连接强度验算.397.1 计算法兰板上焊缝的强度 .397.2 刚性支腿下端与下横梁联合 .417.3 螺栓连接计算 .428.刚度计算.438.1 静刚度和位移 .438.2 桥架水平惯性位移 .448.3 起重机偏斜运行对主梁产生的水平位移 .458.4 垂直动刚度 .459.起重机拱度.46参 考 文 献.47致 谢.48I摘要摘要：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。关关 键键 词词：轨道式 集装箱 门式起重机 柔性支腿 结构设计 IIAbstract: with the international container transportation the rapid development of our business, for rail type container door crane demand more and more, make each big manufacturers in the new development of the crane height, span and speed, the main parameters is the larger development. Our country from the 90 s began developing rail type container door crane, mainly for the railway system of the container yard. Affected by various conditions the limit, and compared with the prices of similar products abroad, domestic rail type container door crane gap there are still many problems, such as the technical performance and quality level, the operation efficiency and relatively low, especially harbor yard use of the modernization of the rail type container door crane, is still in the domestic blank, the domestic market are imported products capture. Along with the railway, highway container transportation business of rapid development, China will form, inland port container transportation system mainly transfer station. Currently the actual situation of container transportation, for the huge railway transport and road transportation sea lags far behind. One of the key factors are the main container yard loading and unloading machinery behind and serious lack of plaque, constitutes the railway container transport bottlenecks. With the further development of container transportation business, port throughput increases, the new terminals succession in use and the technological transformation of the old terminal, for large, highly effective, the performance of advanced lifting equipment demand will increase year by year. This design is in line with improving port machinery of loading and unloading the principles of efficiency, the design of large tonnage, big span, big lifting height of the orbit of the container door crane. The weight is the largest 40 t existing lifting weight, the large span and high hoisting height expand greatly the crane work area, operation capacity is greatly increased. This machine design is based on the existing product model to design out, design the content is mainly metal structure of aspects, including the design of the main girder beams, rigid a leg, flexible a leg and structure design.Key word: rail type container door crane flexible a leg structure design11.1.轨道式集装箱门式起重机总概轨道式集装箱门式起重机总概 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 QU80，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 GB3811-83起重机设计规范和 GB6070-85起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2（或反向）接触器动作，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。 2.2.总体设计总体设计2.12.1 设计参数设计参数起重量 Q=40t/10t小车自重 Gx=60t小车轨距 b=14410mm起升速度 V起=25m/min大车运行速度 V大=50m/min起升高度 H0=16.5m跨度 L=60m有效悬臂长度 L0 刚=13m L0 柔=13m悬臂全长 L0刚=18m L0柔=18m沿海 工作风压 q=250pa 非工作风压 q=800pa材料 A3 钢 工作级别 M632.22.2 主梁设计主梁设计（1 1）基本尺寸设计）基本尺寸设计 取主梁高度 H1=（1/14-1/17）L=3.66.8m根据设计的实际要求和结构的要求取 H1=4040mm选用主梁为偏轨式箱形主梁 主梁宽度 B1=（0.60.8）H1=1.32.1m 初选 B1=1.59m变截面长度 初选为 3m 主梁上、下翼缘板厚 0 =20mm 主腹板 1=12mm 副主板 2 =8mm箱形梁承轨部分采用宽翼缘 T 字钢拼合，型号为 600 T 字钢上翼缘厚 20、腹板厚 12图 2-1 主桥架总图（2 2）主梁截面几何参数计算）主梁截面几何参数计算4图 2-2 主梁截面尺寸截面积:A0=(1774X20+1650X20+4000X12+4000X8)mm2 =148520mm4求重心坐标： 11(1774 888 20 1624 4000 128 34 4000 1650 20 825)148520921.3xmmmm 11(1774 20 403020 4000 2020 1650 20 10)1485202053.9ymmmm求惯性矩：333322211411111774 201650 2012 40008 4000121212121776 20 1976.11650 20 2043.94000 20 33.93.785 10 (mm )XI 33332222104111120 177420 16504000 124000 8121212121776 20 33.31650 20 96.34000 20 702.74000 8 887.36.57 10 (mm )yI 52.32.3 端梁设计端梁设计端梁高度 H2=1/2H1=2020mm 宽度 B2=1m端梁上、下翼缘板厚 0=10mm 腹板 =8mm主梁和端梁采用法兰盘螺栓链接图 2-3 端梁尺寸2.42.4 刚性支腿设计刚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 M6，最大轮压为 20.3t，查手册选取车轮的车轮直径为 800，轨道型号为 QU80。由于起升高度 H0=16.5m，极限起升高度距主梁下翼缘高度 h0=2.5m，支腿与质量连接支座高度 hz=0.3m 。6 轮台车高度 h台=3.415m台车与下端梁连接支座 H支下=185mm 下端梁高度 H下端=600mm得出支腿的高度为：H支= H0+h0-hz-h台-H支下-H下端6 =（16.5+2.5-0.3-3.415-0.185-0.6）m =14.5m=14500mm门架平面:刚性支腿上端宽度:b刚上=1.2h主=4.8m。为满足弯矩和扭力的强度要求，取 b刚上=5m。下端宽度 b 刚下1.59/3=0.53m。考虑车轮和支腿支撑的构造，取 b刚下=1000mm。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 2-4 刚性支腿刚性支腿上截面：7图 2-5 11 截面图刚性支腿下截面：图 2-6 22 截面图刚性支腿 1-1 截面计算： 222(640 14 2 1576 10 2) 249440 298880Ammmmmm 图 2-7 刚性支腿上端截面整个截面是由两个截面组成，一个截面 321041210 15762 14 640 7951.682 10mm12xI 半（）3294y1214 6402 10 1576 2953.45 10mm12I 半（）整个截面的惯性矩：10423.364 10 mmxxII半82124yy2223501.095 10 mmIIA半计算刚性支腿中间截面的尺寸属性：298880mmAA刚中上1043.64 10mmxxII刚中上（）2114yy2211752.73 10mmIIA刚中半（）刚性支腿下端截面计算：22(1040 14 2 1576 10 2)60640Ammmm 321041210 15762 14 1040 7952.492 10mm12xI （）3294y1214 10402 10 1576 4959.347 10mm12I （）2.52.5 柔性支腿设计柔性支腿设计 柔性支腿下端宽度设计于刚性支腿相同：b柔下=1040mm 根据 bb0.7b柔下柔上柔上 取 b柔上=1640mm9图 2-8 柔性支腿支腿上截面：图 2-9 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 2-10 柔性支腿下端截面柔性支腿上截面：22(1640 14 2 1576 10 2)77440Ammmm 321041210 15762 14 1640 7953.56 10mm12xI （）32104y1214 16402 10 1576 7953.015 10mm12I （）10柔性支腿中间截面：22(1340 14 2 1576 10 2)69040Ammmm 321041210 15762 14 1340 7953.02 10mm12xI （）32104y1214 13402 10 1576 6451.87 10mm12I （）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。2.62.6 下端梁设计下端梁设计图 2-11 下端梁总尺寸下端梁的两端截面计算：图 2-12 下端梁截面22(1040 16 2600 10 2)45280Ammmm 32941210 6002 16 1040 3083.51 10mm12xI （）3294y1216 10402 10 600 4965.95 10mm12I （）112.72.7 上马鞍设计上马鞍设计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 2-13 支腿平面示意图图 2-14 上马鞍的尺寸设计3.3.起重机整机稳定性计算起重机整机稳定性计算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12低，故满载时的稳定性可不计算。3.13.1 空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空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1f1340.5()1.4GGBKPhP hP 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）1185.4 104.6138tGGGG梁静总轨栏杆电GG梁一根主梁的自重 G梁=118tG轨一根主梁上的小车轨道自重 G轨=5.4tG栏杆一根主梁一侧的平台栏杆的自重 G栏杆=10tG电位于平台上的电气设备的重量 G电=4.6tG刚腿刚性支腿的自重 G刚腿=18tG柔腿柔性支腿的自重 G柔腿=12tG马鞍马鞍自重 G马鞍=10tG台车大车运行台车总自重 G台车=40tG下横梁下横梁自重 G下横梁=15t2ttG桥（138+18+12+10+40+15）=466Pf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：fnPck q A前fnPck qA后fnPck qA后13fnPck qA后式中 P作用在桥架与小车上的非工作状态的最大风力C风力系数 c=1.6Kh风压高度变化系数,Kh=1 计算非工作风压时,Kh=1.13q第类载荷的风压值 q=250Paq第类载荷的风压值 q=250Pa折算系数，根据 a/h 值查 a/h=3.25 4h1桥架与小车挡风面积形心高度工作状态最大风力 Pf及非工作状态最大风力 Pf和其相应的迎风面和形心至大车运行轨顶的高度 h，计算如表：表 3-1力 矩 名称 迎风面积A （m2） 形心高度 h1 (m) 工作风载 t 非工作风载 t 1fP h 1fPh主梁3842115.3655.5322.561165.5刚腿17.4160.6962.5111.1440.16柔腿18.85170.7522.7112.7846.07马鞍2.825.40.1120.402.8410.16下横梁12.83.80.481.801.826.84小车16240.642.3115.3655.44司机室4180.160.582.8810.44大车车轮组20.50.080.290.040.145求各部件迎风面积及形心至大车运行轨顶的高度时，分别参照符图从表 3-1 的值如下：1322.56 11.14 12.782.84 1.82 15.362.880.04369.42 /fP ht m1411165.540.1646.07 10.166.8455.44 10.440.1451334.75 /fPht mP 桥起重机运行起、制动时引起桥架水平惯性力gtGVP 桥大桥制式中 t制起重机制动时间，t制=7 秒。在计算稳定性时，取紧急制动时间，t制=3.5 秒。500.02439.8160 3.5GPG桥桥桥h3桥架重心高度。由于2G刚腿柔腿静总马鞍台车下横梁桥（G+G+G+G+G+G）故 P桥h3值列表中：表 3-2名称重量 G（t）重心高度 h3(m)惯性力P桥（t）力矩 P桥xh3 （t/m）2G 静总276236.7154.12G 刚39160.914.42G 柔24170.589.862G 马鞍10260.246.242G 台车801.81.943.52G 下横梁303.80.72.6633hh154.1 14.49.866.243.52.66190.76t/mPP桥桥 P小起重机运行启动，制动时引起的小车水平惯性力500.02431.944t9.8160 3.5GPG小小小h4小车重心高度 h4=24mB轨距 B=16m10.5 (46680) 1645287.1 1.4400 190.76 1.944 24637.4K153.23.2 起重机满载时垂直于大车运行轨道方向的载重稳定性安全系数起重机满载时垂直于大车运行轨道方向的载重稳定性安全系数验算验算图 3-1 门架平面分析11222010h21.4QLGG LP hPhP hPKQL4刚小小桥刚式中 P2作用在集装箱上的工作状态最大风力。2hq1.6 25 29.31.17tPCKA集h2小车轨顶至大车轨顶间的距离 h2=23.2mPQ小车运行起、制动时引起的物品水平惯性力P小小车运行起、制动时引起的小车自重水平惯性力24n7nQQGPP制小小式中 2起升载荷系数 当 V起=25m/min 时 2=1.17 4运行冲击系数 V小小于 60m/min 时 4=1.1n制小车制动的轮数， n制=416n小车的总轮数 n=241.17 120 1.1 8045.44t724QPP小h2=h4=23.2mP1作用在桥架与小车的纵向工作最大风力；h1桥架与小车纵向挡风面积形心高度 P1和 h1的计算列表为：表 3-3名称迎风面积 A形心高度 h1工作风载 P力矩 hP 主梁70.4212.858.8刚腿46.4161.8529.6柔腿46.4171.8531.4马鞍14.425.20.57614.5司机室6180.244.3下横梁 15.83.80.632.4大车轮组9.80.50.380.2=141.2t/m hP 所以：16046680 13 141.2 1.17 23.25.44 23.227.761.4120 13K自重稳定性安全系数 ，见图和下式计算。1110.51.15hKP（G 桥+G 小）B式中由上表数值得出：11hP10.53.01.151447K（466+80）16可见起重机的稳定性满足富余很大可保安全。174.4.主桥架计算主桥架计算4.14.1 载荷计算载荷计算 起重机的各种载荷不可能同时作用于金属结构，应按各种载荷出现的频繁程度与结构的重要性根据起重机不同工况，考虑最不利的情况下，进行合理组合。（1 1）主梁自重载荷）主梁自重载荷 主梁的单位重量：34q0130 9.81 101.33 10/2 96GFN mLl静总（2 2）一根主梁上小车集中载荷）一根主梁上小车集中载荷 由于小车的轨距相对主梁桥梁的长度过小，故计算时将车轮压力计算为一点压力，作为集中载荷，作用于主梁上的移动载荷。35() /2(12080) 9.81 10 /29.81 10QxcpmmgN由于 简便起见 用代替，=1.14214214（3 3）端梁自重）端梁自重 分配于主梁端部为固定集中载荷:344 9.81 103.9 10dFN（4 4）惯性载荷）惯性载荷 一根主梁上的小车惯性力为:549.81 107.0 101414HxPPN18一根主梁自重的惯性力:431.33 100.95 10/1414HFqPN m端梁自重作用在主梁端的惯性力为:32.79 1014ddHFPN（5 5）偏斜运行侧向力）偏斜运行侧向力 由于本起重机采用刚、柔性支腿，故侧向力主要作用在刚性支腿架下面。满载小车在主梁跨中央 支腿下面采用 6 车轮台车，2 个一组刚性支腿端总静轮压：3611111P(2)(466 12080) 9.81 101.079 102323RGPPN桥 由 查得0603.318LB0.15偏斜侧向力为：64111s11.079 0.15 108.09 1022RPPN满载小车在主梁左端极限位置 刚性支腿下端车轮总静轮压为：3621111P2)46680 120) 9.81 101.416 102323RGPPN桥（65s22111.416 0.15 101.062 1022RPPN（6 6）扭转载荷）扭转载荷偏轨箱形梁有垂直载荷和水平惯性力的偏心作用而产生的移动扭矩，其他载荷产生的扭矩较小而且作用方向相反，故不做考虑。偏轨箱形梁弯心 A 在梁截面的对称形心在 x 轴上， （不考虑翼缘板外伸部分）19弯心至主腹板中线的距离为：21281()(1590 10)632122220ebmmmm图 4-1 扭转载荷计算轨高 hg=152mm11(2020 152)21722ghHhmmmm移动扭转力为：5511.1 9.81 106326.82 10pTpeNm457 102.1721.52 10HHxTP hNm4.24.2 主梁内力计算主梁内力计算（1 1）主梁垂直平面所受的内力）主梁垂直平面所受的内力小车位于跨中央对主梁产生的垂直弯矩：20图 4-2 垂直面受力分析图 4-3 小车位于跨中位置时主梁垂直截面内力分析22542420479.81 10601.33 10601.33 1018()1.1 ()4824822.04 10qcvF LPLFqlMNm 跨中内扭矩为：51()4.17 102ncPHTTTNm跨中主腹板所受剪力为：5415.4 102pFPN小车位于悬臂极限位置，对主梁跨端或悬臂根部产生的垂直弯矩：21图 4-4 小车位于悬臂极限位置时主梁垂直截面内力分析24205440061.33 1018( )1.1 (9.81 10133.9 1018)281.7 10qdvbvdF lMMPlF lNm小车位于悬臂极限位置处主梁支腿端部截面所受扭矩：58.34 10ndPHTTTNm小车位于悬臂极限位置处主梁支腿端部截面所受剪力为：641.08 10pdFPN（2 2）主梁截面水平载荷产生的内力）主梁截面水平载荷产生的内力小车位于跨中时产生的水平弯矩：02104433233246() ()()14822(7 100.63 10 ) 60(0.95 101.57 10 ) 6048(0.95 101.57 10 ) 1818.09 1018222.582 10HWHWHWcHsFFlPPLFFLMp BNm小车在悬臂极限位置时主梁跨端产生的水平弯矩：020203324446() 1()22(0.95 101.57 10 ) 181(7 100.63 10 ) 136.94 1018223.53 10HWcHHWsFFlMPP lp BNm4.34.3 强度计算强度计算22（1 1）主梁跨中的强度计算）主梁跨中的强度计算需要计算主梁跨中截面危险点 1、2、3 的强度图 4-5 主梁截面主腹板上边缘点 1 的应力主腹板边至轨顶距离为：015220172yghhmm主腹板边的局部压应力为：54111.1 9.81 104457.06(2 17250) 12mPMpaC垂直弯矩产生的应力为：7301112.04 101966.1 1063.893.785 10xxM yMpaI水平弯矩产生的应力为：63102102.582 10702.7 1027.66.57 10yyM xMpaI惯性载荷与侧向力对主梁产生的轴向力较小且作用相反。应力很少故这此不计算。23主梁上翼缘的静矩为:01103(0.5)20 1774 (1986.4 10)70112027yB ymm主腹板边上的切应力为：57531165.4 107.01 104.17 10102 03.785 10(128)2 6.39 10127.72FpSyTnIxAMpa式中：A0 为主梁的过四边中心线的截面面积：201590 40206391800Amm点 1 的应力：00102133.59Mpa222222003133.5957.06133.59 57.063 7.72116.87 175mmMpaMpa 点 2 的应力： 73632211102.04 102053.9 102.58 1010921.33.785 106.57 10110.736.2146.9 175yxxyM xM yIIMpaMpa验证合格点 3 的应力：7363221110(30)2.04 102053.9 102.58 1010891.31.15 1.153.785 106.57 101.15 (110.7 35)167.56 175yxxyMxM yIIMpaMpa（）小车位于悬臂极限位置处主梁支腿根部截面的强度计算小车位于悬臂极限位置处主梁支腿根部截面的强度计算仍然验算该截面的 1、2、3 点的强度主腹板上边的切应力为:15.442 0FpSyTnMpaIxA24点 1 的应力:7363110010211101.70 101966.1 103.53 1010702.73.785 106.57 1088.337.75126yxxyM xM yIIMpa 22222200312657.06126 57.063 15.44112.5 175mmMpaMpa 点 2 的应力:点73632211101.7 102053.9 103.53 1010921.33.785 106.57 1092.2549.5141.75 175yxxyM xM yIIMpaMpa点 3 的应力:7363221110(30)1.7 102053.9 103.53 1010891.31.15 1.15 (3.785 106.57 101.15 (92.2547.89)161.16 175yxxyMxM yIIMpaMpa）4.44.4 疲劳强度计算疲劳强度计算桥架工作级别为 M6，应按载荷组合计算计算主梁跨中的最大弯矩截面的疲劳强度。由于水平惯性载荷产生的风载产生的应力相对较小，为了简化计算故忽略。主梁自重弯矩:图 4-6 主梁自重弯矩25满载小车在跨中时对主梁的弯矩:图 4-7 集中载荷作用的弯矩满载小车在悬臂极限位置时的弯矩:图 4-8 集中载荷作用的弯矩由此可见主梁中间位置截面的疲劳破坏最严重，以下验算中间界面的疲劳强度:跨中最大弯矩为:7max2.04 10MMxMcvNm跨中的最小弯矩为，满载小车在悬臂极限位置:22004424256min()8221.33 10601.33 10189.81 10131.1 ()2.8 10822qqF LF lPlMN m （1 1）验算主腹板受拉翼缘板焊缝）验算主腹板受拉翼缘板焊缝 4 4 点点的疲劳强度的疲劳强度26图 4-9 主梁截面73max20max11()2.04 2033.9 1010109.63.785 10xMyMpaI63min20min11()2.8 2033.9 1010153.785 10xMyMpaI 应力循环特性：min150.1370max109.6MpaMpa 根据工作级别 A6，应力集中等级 K1及材料 Q235，查得-1=119Mpa 焊缝拉伸强度许用应力为：11.671.67 119182.310.6710.670.137rtMparmax109.6rtMpa（合格）（2 2）验算横隔板下端焊缝与主腹板连接处）验算横隔板下端焊缝与主腹板连接处 5 5 点疲劳强度点疲劳强度73max2max11(70)2.04 1973.9 1010106.383.785 10xMyMpaI2763min2min11(70)2.8 1973.9 101014.63.785 10xMyMpaI 应力循环特性:min14.60.1370max106.38MpaMpa 根据工作等级 A6 材料为 Q235，横隔板采用双面连续贴角焊缝连接，底板与受拉翼缘板的间隙距离为 50mm，应力集中等级为 K3。查得-1=71Mpa。11.671.67 71108.781 0.6710.67 0.137rtMpar 符合要求。max106.38rt4.54.5 主梁稳定性计算主梁稳定性计算（1 1）整体稳定性）整体稳定性40402.52531600hb 整体稳定性符合要求。（2 2）局部稳定性）局部稳定性翼缘板稳定性:001580796020b需设置一条纵向加劲肋在垂直中心线处，不再进行验算。翼缘板最大外伸部分:01507.51520eb稳定满足。主腹板稳定性:2804000333.332012h副腹板稳定性:040005003208h需设置横隔板及三条纵向加劲肋，主腹板设置相同，其布置显示于图：图 4-10 主梁加强布局横向大隔板间距 a=2000mm 纵向加劲肋位置 1400.2800hhhmm 且2300.31200hhhmm322400ahmm宽翼缘添加小隔板的间距为 a0=400mm加劲肋尺寸的确定:大隔板的厚度为 =8mm，板中孔尺寸为 1200mm3590mm上翼缘板纵向加劲肋选用10 取 h=150。 厚度，取。34l10腹板:1576157.610b80160b38需设置横向加劲肋 a=1.5m。并设置一条纵向加劲肋在中线处。 宽度 h10，取 h=120。 厚度，取。34l8图 5-9 柔性支腿加紧肋图 5-10 刚性支腿加劲肋396.6.下横梁的强度计算下横梁的强度计算经分析下端梁 5 点为危险点，5 点受双向载荷。5 点的应力为：521.062 10yMMNm图 6-1 下横梁端截面621221.425 10xMMMNm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：21640 1021000 10252800Amm55563539918.535.395102528001.425 10316 101.062 10520 103.51 105.95 1026.37 128.39.28163.97 yxxxNPM xM yAIIMpa（）7.7.连接强度验算连接强度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。7.17.1 计算法兰板上焊缝的强度计算法兰板上焊缝的强度支腿与法兰采用焊接连接，采用40周边贴角焊缝连接，焊缝高度。8fhmm刚性支腿上法兰平面和焊缝在 X 方向的作用力为:图 7-1 支腿受力所受的弯矩为:612348.75 10ccccMMMMMNm水平惯性力 F 为:4w8.736 10HFFFN大车大车计算焊缝的惯性矩:图 7-2 焊缝连接焊缝截面性质:22 (640 2 1576 2