起重机械金属结构

起起 重重 机机 械械 金金 属属 结结 构构 2 目录目录 1 典型金属结构的识别 2 主要受力焊缝及缺陷 裂纹 的识别 3 金属结构件螺栓和销轴连接型式及常见缺陷 3 一 一 典型金属结构的识别典型金属结构的识别 一 授课要求 1 了解起重机械 桥 门式起重机 塔式起重机 门座起重机等 的主要组成 2 了解 薄壁箱型结构 桁架结构 主要受力结构件基本型式 组 成 作用及基本要求 受力模式 材料选用原则等 3 了解主要受力构件缺陷 失稳 腐蚀 裂纹 变形 及报废条件 4 了解 起重机械安全监察规定 中主要受力结构件的制造要求 二 情景例题 1 根据下图 通用桥式起重机薄壁箱型结构图 指出各序号所 指结构件名称 并根据图中轨道布置位置说出该主梁的型式 和 的作用分别是什么 起重机主要受力结构件可否委托加工 有何规 定 参考答案 4 大加筋板 横向加劲肋 小加筋板 短横向加劲肋 上盖板 水平加筋板 纵向加劲肋 腹板 下盖板 型式 正轨箱型梁 大加筋板的作用 保持腹板的局部稳定性 小加筋板的作用 使小车的轮压更直接地传到腹板上去 并进一 步增加腹板的局部稳定性 制造单位不得将主要受力结构件 主梁 主副吊臂 主支撑腿 标准节 下同 全部委托加工或者购买并用于起重机械制造 主要受力结构件需要部分委托加工或者购买的 制造单位应当 委托取得相应起重机械类型和级别资质的制造单位加工或者购买其 加工的主要受力结构件并用于起重机械制造 2 如图为桥式起重机主梁结构图 请问为什么主梁端部下盖板向上 倾斜 水平加筋板的作用 并说明一般情况下上 下盖板的厚度有 什么不同 为什么 答 为了减轻重量 根据主梁的受力特点做成等强度梁 则腹板的 5 下边和下盖板应做成抛物线形 但为制造方便 通常腹板中部为矩 形 两端做成梯形 同时使下盖板两端向上倾斜 水平加筋板也是为了增加腹板的局部稳定性 同时也有利于对 腹板不平度的控制 一般情况下上盖板厚度大于下盖板 因为上盖板受压 下盖板 受拉 由于上盖板受压要考虑受压构件的局部稳定性 即考虑稳定 系数 所以一般情况下上盖板厚度大于下盖板 3 指出下图各序号所指结构件名称 安全技术规范中所指的造船门 式起重机主要受力构件有哪些 说出其支腿结构的特点及作用 答 端梁 主梁 刚性支腿 柔性支腿 下横梁 或地 横梁 主要受力构件 主梁 支腿 支腿结构的特点及作用 考虑温度变化所引起的主粱伸长和缩短 以及两边运行机构不同步运行时所引起的主梁变形 所以都采用一 边为柔性支腿 另一边为刚性支腿的门架 6 4 下图为一自升式小车变幅塔式起重机 请指出图中标出的各部件 名称 试述小车变幅的塔式起重机起重臂的常用结构截面形状 说 明下弦杆采用的材料的形状及用途 这类起重臂断面内净空高度 1 8m 及 1 8m 时 其走道如何设置 参考答案 参考答案 1 吊臂 或起重臂 2 吊臂拉杆 3 塔顶 或塔帽 4 顶升 套架 5 塔身 6 平衡臂拉杆 7 平衡重 或配重 8 平衡臂 9 压重 10 底架 为减轻自重 大部分截面为正三角形 下弦杆用方钢或槽钢或 角钢对焊扣方制成 既承受吊臂的各种载荷 又作为小车运动的轨 道 按 塔式起重机安全规程 GB5144 2006 断面内净空高度 1 8m 时走道应设置在起重臂的内部 断面内净空高度 1 8m 时走 道应沿着起重臂一侧设置 7 5 指出塔式起重机标准节图中各杆件的名称 并简述自升式塔式起 重机后续补充结构件 如标准节 预埋节等 的要求 答 连接套 斜腹杆 主弦杆 或主肢 平腹杆 要求 根据 塔式起重机安全规程 GB5144 2006 自升式塔式起重机后续补充结构件 如标准节 预埋节等 的要求 1 自升式塔机出厂后 后续补充的结构件 塔身标准节 预埋节 基础连接件等 在使用中不应降低原塔机的承载能力 且不能增加塔 机结构的变形 2 对于顶升作业 不应降低原塔机滚轮 滑道 间隙的精度 滚轮 滑道 接触重合度 踏步位置精度的级别 3 对于安装拆卸作业 不应降低原塔机连接销轴孔 连接螺栓孔 安装精度的级别 8 6 右图为一起重机结构图 请指出该起重机在 特种设备 目录 中的 类别 名 指出 件号 1 6 的名称 简述该图 中变幅机构的形式名称及特点 参考答案 参考答案 该起重机的类别为 门座式起重机 1 门架 2 转柱 3 人字架 4 臂架 或主臂架 5 拉杆 6 象鼻梁 平面四杆机构 特点 在变幅过程中 象鼻梁的端点将沿接近于水平线的轨迹移 动 9 7 下图为主要受力构件缺陷的几种表现形式 指出图中的缺陷名称 并说明主要受力结构件的修复及报废条件 图 1 图 2 10 图 3 图 4 答 图 1 整体失稳 图 2 腹杆 下弦杆塑性变形 图 3 腐蚀 图 4 裂纹 主要受力构件失去整体稳定性时不应修复 应报废 金属结构的修复及报废 1 主要受力构件失去整体稳定性时不应修复 应报废 2 主要受力构件发生腐蚀时 应进行检查和测量 当主要受力构件 断面腐蚀达设计厚度的 10 时 如不能修复 应报废 3 主要受力构件产生裂纹时 应根据受力情况和裂纹情况采取阻止 措施 并采取加强或改变应力分布措施 或停止使用 11 4 主要受力构件因产生塑性变形 使工作机构不能正常地安全运行 时 如不能修复 应报废 二 主要受力焊缝及缺陷 裂纹 的识别二 主要受力焊缝及缺陷 裂纹 的识别 1 了解起重机械金属结构的焊接连接的特点及优缺点 2 了解 薄壁箱型结构 桁架结构 主要受力结构不同焊接工艺对 受力结构变形的影响及工艺措施 3 了解主要受力构件焊接缺陷形式 4 了解焊接裂纹的处理及检验方式 下图为一桥式起重机加筋板的装配图 其焊接方向如图所示 请指出适用于有旁弯还是无旁弯的 形主梁 桥式起重机盖板和腹 板拼接时应注意哪些问题 主要承载结构件中不同厚度的钢板对接 有何要求 并说明这样做的目的 12 答 适用于有旁弯的 形主梁 说明 对要求 形梁外弯的 5 50t 通用桥式起重机主梁 上盖板 与筋板焊缝的焊接方向应由内侧向外侧 对不要求外弯的 形梁 焊接方向应一边由内侧向外侧 另一边由外侧向内侧交错进行 盖板 腹板的接头不应布置在同一截面上 错开距离不小于 200mm 2 盖板 腹板尽量减少接头 如采用不同长度钢板拼接 应将长度长的钢板布置在跨中 两端布置较短的钢板 3 拼接时 应避免十字接头 不同厚度钢板的焊接 应从一侧或两侧制成不大于 1 4 的过渡 斜度 其目的为了减少应力集中 防止疲劳损坏 说出焊缝缺陷的几种表现形式 至少 5 种 下图为一在用起 重机的主梁端部焊接处出现了裂纹 外观检查怀疑有裂纹 应采用 何种检验方式 该方式有哪几种形式 13 答 裂纹 气孔 固体夹杂 未熔合 未焊透 咬边 焊缝超高 凸度过大 角焊缝喉厚超过 小于 公称 角焊缝焊脚不对称 下 塌 错边 焊瘤等 应进行表面探伤 有磁粉探伤和渗透探伤二种形式 三 金属结构件螺栓和销轴连接型式及常见缺陷三 金属结构件螺栓和销轴连接型式及常见缺陷 1 了解起重机械金属结构螺栓 销轴连接型式 特点及优缺点 2 了解高强度螺栓的标识和使用要求 3 了解螺栓和销轴连接缺陷 松动 缺件 断裂 腐蚀 磨损等 的形式 指出图中标准节高强度螺栓连接缺陷 分析可能带来的危害 重复使用高强度螺栓有何规定 高强度螺栓连接要求 14 答 右边螺栓缺防松螺母 危害 容易发生松动 会造成塔身摇摆 加剧 增大结构件及连接件的附加动载荷 严重时会使连接套根部 发生裂纹断裂 使标准节连接失效 按照 起重机安全使用第 3 部分 塔式起重机 GB T23723 3 2010 高强度螺栓的重复使用应严格按照制造商规定的条件 摩擦 型高强度螺栓不应重复使用 除非按照制造商提供的说明书的规定 用于紧固回转支座的螺栓一旦取出 应更换新的 除非制造商提供 的说明书另有规定 螺栓应只能按制造商提供的说明书的要求进行 紧固 按照 塔式起重机安全规程 GB5144 2006 采用高强度螺栓 连接时 其连接表面应清除灰尘 油漆和锈蚀 应使用力矩扳手或 专用扳手 按使用说明书或设计图样规定的预紧力或预紧力矩拧紧 1 高强度螺栓 M30 300 10 9 中 各数字表示何意思 该螺栓 的屈服强度至少能达到多少 2 简述螺栓断裂失效有几种形式 3 并分析下图高强螺栓断裂失效的形式 15 参考答案 参考答案 1 30 表示螺栓的公称直径 d 30mm 300 表示螺栓公称长度 l 300mm 10 9 标示螺栓的使用性能等级 10 表示螺栓的抗拉强度为 1000MPa 9 表示螺栓的屈强比为 0 9 该螺栓的屈服强度至少能达到 1000 0 9 900 MPa 断裂失效有韧性断裂 脆性断裂和疲劳断裂等三种失效形式 从图中高强度螺栓断口可看出有典型的疲劳台阶 故属于疲 劳断裂 简述高强螺栓连接的优缺点 塔机的销轴连接和高强度螺栓连 接方式主要应用在哪些部位 应注意些什么 参考答案 参考答案 1 螺栓联接的优点是连接的韧性和塑性较好 检查方便 传 16 力均匀 对经常变化与动力载荷的结构 以及在低温下工作的结构 连接可靠性好 其缺点是在动载作用下容易松动 高强度螺栓不是 靠本身传力 而是靠很高的螺栓预紧力在连接间产生的摩擦力来传 递力 由于这种螺栓克服了螺栓的许多缺点 保留了优点 而且其 静强度和疲劳强度比同尺寸的铆接还要高 因此被广泛采用 但在 安装过程中 其预紧力必须保证 须用力矩扳手紧固 2 销轴连接 吊臂之间 吊臂与转台 配重臂与转台 标准 节之间 应可靠固定防止脱落 不得有缺陷 直径减少不大于 5 高强度螺栓 回转支承连接 标准节连接 达到规定的力 矩 力矩扳手 不应缺件 2 4 2 2 铆钉 螺栓副 销轴材料 铆钉材料宜采用符合 GB715 的 BL2 BL3 圆钢 普通螺栓材料应符合 GB T699 和 GB T700 的规定 高强度螺栓 螺母和垫圈材料应符合 GB T1231 或 GB T3633 的规定 大于 M24 的扭剪型高强度螺栓副 和大于 M30 的高强度螺栓副 应符合 GB T3098 1 GB T3098 2 等的 规定 各种规格的螺栓副除选用 GB T1231 标准规定的材料外 还可采用 GB T3077 规定的用于 8 8 级的 40Cr 和用于 10 9 级以上的 35CrMo 42CrMo 等钢材 17 主要承载连接销轴的材料 宜采用符合 GB T699 的 45 钢及符合 GB T3077 的 40Cr 35CrMo 42CrMo 等钢材 并进行必要的热处理 螺纹连接的主要类型有螺栓连接 双头螺柱连接 螺钉连接和紧定 螺钉连接 它们的构造 主要 尺寸关系 特点及应用见表 5 1 18 1 螺纹连接的预紧 实际应用上绝大多数螺纹连接装配时都必须拧紧 使连接在承受工 作载荷之前 预先受到力的作 用 这个预加的作用力称为预紧力 预紧的目的在于增强连接的可 靠性 紧密性和防松能力 防止受 载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移 适当选用较大的预紧力 对提高螺纹连接的可靠性以及连 接件的疲劳强度都是有利的 但过大的预紧力也会导致整个连接件 的结构尺寸增大 甚至在装配或偶 19 然过载时拉断 因此 为了保证连接所需的预紧力 又不使连接件 过载 对重要的螺纹连接 如气缸 盖 压力容器盖 管路凸缘等的连接 装配时要控制预紧力 实际 应用中 预紧力是通过控制预紧力 矩来控制的 而预紧力矩的大小常用测力矩扳手和定力矩扳手控制 2 螺纹连接的防松 所谓防松就是防止螺纹副工作时产生相对转动 按防松原理的不同 常见防松方法分摩擦防松 机械防松和永久止动防松 3 种 摩擦防松较为简单方便 机械防松 可靠性高 重要的连接应采用机械 防松 3 26 金属结构的连接检验方法 金属结构的裂纹多产生在局部应力较高处 如主梁 端梁的连接部 位 车轮角轴承架的连接部位 以及走台连接部位 下面介绍金属结构连接的检验方法 1 金属结构的焊接连接及焊缝外观的检验方法 外观检验使用目测和焊工卡尺检查 或用 5 倍放大镜检查 必要时 用渗透法 煤油试验或着色 PT 检验 金属结构的连接焊缝无明显 可见的焊接缺陷 1 关键焊缝 重要焊缝的外观质量不允许有下列缺陷 20 裂纹 孔穴 固体夹杂 未溶合和未焊透 形状缺陷及上述以外的 其它缺陷 裂纹 表面气孔 表面夹渣 咬边 飞溅 敞开的尾部 弧坑 2 焊缝的内在质量 一般应通过适当的无损检测方法予以确认 射线探伤应不低于 GB3323 中规定的 级 超声波探伤应不低于 JB T10559 中规定的 级 3 焊接接头应避免焊缝立体交叉和在一处焊缝大量集中 2 金属结构的螺栓连接 销轴连接的检验方法 主要承载结构件在同一连接处不允许采用不同的连接方式 每一杆 件在节点处或接头的一侧 螺栓数不得少于 2 个 螺栓联接不得松 动 不应有缺件 损坏等缺陷 螺栓连接主要是普通螺栓连接和高 强度螺栓连接两类 1 普通螺栓连接又分为粗制和精制 普通螺栓连接不允许用在重 要受力构件的连接 粗制螺栓连接由于配合间隙大 受剪情况不好 且连接变形大 常用在次要构件的连接中 精制螺栓安装较为困难 仅适用于受剪力的连接 2 高强度螺栓连接主要用于重要构件的连接 高强度螺栓在受 剪和受拉两方面的性能都比较好 对被联接的螺栓孔精度要求不高 但对螺栓孔的联接面要求较高 要求联接面的磨擦系数必须稳定 采用高强度钢 45 号钢和 40B 钢 制造螺栓 并经热处理 就 是使预紧力可以获得大些 因而摩擦力也可以大一些 21 为了保证连接有较大的摩擦力 应对构件接触表面进行喷砂 喷 小铁丸和酸洗等除绣处理 再 涂以无机富锌漆 防止再生锈 为使螺栓的预紧力能均匀地传递给杆件 每个高强度螺栓要用两 个高强度钢制造的垫圈 垫圈应倒角 45 保证能够贴紧 以防止钢板 表面被螺栓头和螺母压陷或损伤 严格保证接触面的清洁 必须把在螺栓孔周围 3