100T315M八梁桥式铸造起重机结构设计毕业论文.doc

本科毕业设计（论文）100T/31.5M 八梁桥式铸造起重机结构设计The bridge founding crane with structural design about eight beam of 100T/31.5M学 院（系）： 机电学院 专 业： 机械制造及其自动化（CAD）学 生 姓 名： 指 导 教 师： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 摘 要用估计的桥式起重机各结构尺寸数据对起重机的强度、疲劳强度、稳定性、刚度进行粗略的校核计算，待以上因素都达到材料的许用要求后，画出桥架结构图。然后计算出主梁和端梁的自重载荷，再用此载荷进行桥架强度和刚度的精确校核计算。若未通过，再重复上述步骤，直到通过。由于桥架的初校是在草稿中列出，在设计说明书中不予记录，仅记载桥架的精校过程。设计中参考了各种资料, 运用各种途径, 努力利用各种条件来完成此次设计. 本设计通过反复斟酌各种设计方案, 认真讨论, 不断反复校核, 力求设计合本设计采用许用应力法以及计算机辅助设计方法对桥式起重机桥架金属结构进行设计。设计过程先理;通过采取计算机辅助设计方法以及参考前人的先进经验, 力求有所创新;通过计算机辅助设计方法, 绘图和设计计算都充分发挥计算机的强大辅助功能, 力求设计高效。 关键词: 八梁桥式铸造起重机; 校核; 许用应力AbstractThis design uses allowable stress method, and computer-aided design of metal structures of bridge cranes bridge design. Design process, first with the estimated size of crane structure data of the crane strength, fatigue strength, stability, rigidity for rough checking calculation, these factors have to be allowable material requirements, draw bridge diagram . Then calculate the main beam and side beams weight load, and then this load for bridge strength and stiffness of accurate checking calculation. If not passed, repeat the above steps, until the adoption. As the bridge of the primary sources listed in the draft, not in the design of manual record, record only the essence of the school bridge process. Design a variety of reference materials, using various means, to use a variety of conditions to complete the design of the appropriate design of a variety of designs through repeated, serious discussion, constantly re-checking, and strive to design and reasonable; through the adoption of computer-aided design and reference previous advanced experience, and strive to be innovative; by computer-aided design, drawing and design calculations are a powerful full computer accessibility, and strive to design efficient. Keywords: eight beam bridge founding crane; verification; allowable stress 引 言本设计为100t/31.5m八梁桥式铸造起重机的金属结构部分。由于此起重机的起重量大，工作级别高，用于冶金铸造车间，故采用桥式结构是合理的。桥式起重机是生产车间、料场电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化和自动化，减轻体力劳动，提高劳动生产率的重要物品搬运设备。它通常用来搬运物品，也可用于设备的安装与检修等其他用途。建国以来，我国先后试制成功了许多桥式起重机结构。其主要型式有：箱形结构、偏轨箱形结构、偏轨空腹箱形结构、箱形单主梁结构、空腹桁架式结构、四桁架式结构、三角形桁架式结构、单腹板开式结构、曲腹板梁结构、管形桁构式单梁和双梁结构、椭圆形结构以及蒙皮结构等十几种型式。目前生产较多的有箱形结构、空腹桁架式结构、偏轨空腹箱形结构及箱形单主梁结构等。 从桥式起重机的出现到现在，它的结构型式、设计方法均不断改进，各项性能指标不断提高，因此在国民经济中有广泛的应用。桥式起重机的类型较多，常见的有下面三种型式：通用桥式起重机、抓斗式桥式起重机和电磁桥式起重机。它们按用途又可分为梁式起重机、普通桥式起重机和特种桥式起重机。按梁的截面形式又可分为工字钢、箱型等多种。其中箱型又分中轨、偏轨、半偏轨以及实腹、空腹等多种形式。根据基本参数及起重机的使用条件，本结构采用八梁的特种结构型式，各梁均采用箱形截面。 设计中本着满足强度、刚度、稳定性的前提下，尽可能节约材料的原则，采用大截面，薄钢板，从而达到省材料，重量轻的要求。同时采用大截面又提高了梁的刚度和稳定性。 主主梁采用偏轨形式，不仅可减小小车外形尺寸，同时也增大了起升空间，有利于铸造厂空间的应用。 在选材上既考虑性能要求又兼顾经济性，对于盖板、腹板等主要受力件采用性能好的A3钢而对于其它不重要的构件采用A3F钢，以降低起重机成本。设计过程中，全部采用国家标准，并参考了太原重型机械集团和大连重工起重集团同类产品的设计，在结构上进行了改进，对桥架的受力也进行了较详尽的分析，因而整个设计安全可靠，节材耐用，满足了设计要求。桥式起重机是桥架型起重机的一种，它依靠起升机构和在水平面内的两个相互垂直方向移动的运行机构，能在矩形场地及其上空作业，是工矿企业广泛使用的一种起重运输机械。它具有承载能力大，工作可靠性高，制造工艺相对简单等优点。桥式起重机一般有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几大部分组成。外形像一个两端支承在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用来带着载荷作横向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成的三维空间里做搬运和装卸货物用。桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机都是在通用吊钩桥式起重机的基础上派生发展出来的。起重机的产品型号表示为：类、组、型代号 特征代号 主参数代号 更新代号例如：QD70/20桥式起重机表示为，吊钩桥式起重机，主钩70t，副钩20t。当前，国外桥式起重机发展有四大特征：1简化设备结构，减轻自重，降低生产成本法国Patain公司采用了一种以板材为基本构件的小车架结构，其重量轻，加工方便，适应于中、小吨位的起重机。该结构要求起升采用行星圆锥齿轮减速器，小车架不直接与车架相连接，以此来降低对小车架的刚度要求，简化小车架结构，减轻自重。Patain公司的起重机大小车运行机构采用三合一驱动装置，结构比较紧凑，自重较轻，简化了总体布置。此外，由于运行机构与起重机走台没有联系，走台的振动也不会影响传动机构。2更新零部件，提高整机性能法国Patain公司采用窄偏轨箱形梁作主梁，其高、宽比为43.5左右，大筋板间距为梁高的2倍，不用小筋板，主梁与端梁的连接采用搭接的方式，使垂直力直接作用于端梁的上盖板，由此可以降低端梁的高度，便于运输。3设备大型化随着世界经济的发展，起重机械设备的体积和重量越来越趋于大型化，起重量和吊运幅度也有所增大，为节省生产和使用费用，其服务场地和使用范围也随之增大。国内桥式起重机发展有三大特征：1改进机械结构，减轻自重国内桥式起重机多已经采用计算机优化设计，以此提高整机的技术性能和减轻自重，并在此前提下尽量采用新结构。如550t通用桥式起重机中采用半偏轨的主梁结构。与正轨箱形相比，可减少或取消加筋板，减少结构重量，节省加工工时。2充分吸收利用国外先进技术起重机大小车运行机构采用了德国Demang公司的“三合一”驱动装置，吊挂于端梁内侧，使其不受主梁下挠和振动的影响，提高了运行机构的性能和寿命，并使结构紧凑，外观美观，安装维修方便。遥控起重机的需要量随着生产发展页越来越大，宝钢在考察国外钢厂起重机之后，提出大力发展遥控起重机的建议，以提高安全性，减少劳动力。3向大型化发展由于国家对能源工业的重视和资助，建造了许多大中型水电站，发电机组越来越大。特别是长江三峡的建设对大型起重机的需求量迅速提升。三峡电厂已拥有1200t桥式起重目 录摘 要IAbstractII引 言IV第一章 总体设计方案11.1 基本参数11.2 总体结构尺寸11.3 材料的选择及许用应力11.4 主主梁各部件尺寸及截面性质31.5 副主梁各部件尺寸及截面性质71.6 主端梁各部件尺寸及截面性质121.7 副端梁各部件尺寸及截面性质13第二章 桥架分析162.1 载荷组合的确定162.1.1 动力效应系数的计算162.2 桥架假定162.3 主主梁载荷计算172.4 副主梁载荷计算192.4.1 两主梁垂直载荷对桥架的影响222.4.2 偏心扭矩对桥架的影响26第三章 主主梁计算323.1 内力分析323.1.1 弯矩323.1.2 剪力353.1.3 扭矩353.2 强度校核363.2.1 跨中363.2.2 跨端373.3 疲劳强度校核383.3.1 静刚度393.3.2 动刚度403.4 稳定性校核413.6 焊缝验算 44第四章 副主梁计算454.1 主梁的内力464.2 偏斜侧向力464.3 副主梁疲劳强度校核 474.4 刚度计算534.5 桥架拱度计算55第五章 主端梁计算575.1 内力分析（端部）575.2 强度校核585.3 疲劳强度校核595.4 主端梁连接计算60第六章 副端梁计算626.1 内力分析626.2 强度校核646.3 疲劳强度校核656.4 副端梁连接计算66第七章 结论与展望68参 考 文 献69致 谢70外文翻译71第1章 总体设计方案1.1 基本参数起重量：Q=100/30t； 跨度：L=31.5m； 起重机重量：180t工作级别: A8； 起升高度(主/副):H=20/22m起升速度(主/副):5.02/9.34m/min； 运行速度(主/副):36.1/42.8m/min轮距(主/副/大车):3300/1750/7700mm； 轨距(主/副):7500/2500mm小车轮压(主/副):50460/10640kg； 大车轮压:56000kg1.2 总体结构及尺寸根据已知参数,此桥式冶金铸造起重机采用八粱框架结构比较合理，如图1.1所示图1.1 八梁桥架框架结构1.3 材料的选择及许用应力 根据总体结构,采用箱形梁,主要用板材主梁、端梁均采用A3钢,二者联接均采用高强度螺栓联接。 材料许用应力及性能常数见表1.1、表1.2 表1.1 材料的许用应力弹性模量剪切弹性模量比重211081785 表1.2 材料性能常数表弹性模量剪切弹性模量比重2110817851.4各部件尺寸及截面性质1.4.1主主梁尺寸 图1.2 主主梁跨中截面初选高度=18532250mm考虑大车运行机构安装在主梁内，故将主梁取为大截面薄钢板的形式，以达到节省材料、重量轻的要求。因此取腹板高度h=3000mm。为了省去走台，对宽型偏轨箱型梁H1/B1=1.01.5，主主梁腹板内侧间距取B1=2800mmL/50=630mm,上下翼缘板厚度0=24mm，上翼缘板宽为2930mm，下翼缘板宽为2626mm,主腹板厚度1=14mm，副腹板厚度2=12mm。上下翼缘板外伸部分长不相同。有轨道一侧上翼缘板外伸长度be150mm，取350mm。其它翼缘外伸部分长度be1.5hf=27,且hf=18mm(焊缝厚度)，取be=50mm轨道侧主腹板受局部压应力，应将板加厚，由局部应力分布长度，设计上翼缘板350mm的一段腹板厚取为18mm.1.4.2主主梁跨端截面尺寸高度H2=0.5H1=0.53000mm=1500mm要确定主主梁跨端截面尺寸，只需确定其高度，取=1500mm，跨端下翼缘板厚度为24mm。图1.3 主主梁跨端截面1.4.3 主主梁截面性质(1) 主主梁跨中 建立如图示的坐标系，计算形心位置由组合图形形心坐标计算公式（，）将截面分成五部分，分别为,部分如图，每 一矩形的面积及形心位置分别为：矩形：A1=（293024）mm2=70320mm2 =1465mm， =3036mm矩形：A2=（262624）mm2=63024mm2 =1617mm =12mm矩形：A3=（3000-350）14mm2=37100mm2 =361mm =1349mm矩形：=（300012）mm2=3600mm2 = 2874 mm =1524mm矩形：=(35018)mm2=6300mm2 = 359mm =2849mm 形心的坐标为（1523，1584） 计算弯心位置 式中b1主梁两腹板的中心距离弯心近似地在截面对称形心轴上，其至主腹板中线的距离为1160mm。净截面面积A=A1+A2+A3+A4+A5 =70320+63024+37100+36000+6300 =212744mm2毛截面面积A0=30242513=7599321mm2计算惯性矩 对形心轴的惯性矩 对形心轴y的惯性矩(2) 主主梁跨端截面性质将主主梁跨端截面分成五部分，分别为,部分如图矩形：A1=(293024)mm=70320mm2 =1465mm = 1488mm 矩形：A2=(262624)mm=63024mm2 = 1617mm = 12mm矩形：A3=(110214)mm=15428mm2 = 361mm =575mm矩形：A4=(145212)mm=17424mm2 =2874mm =750mm矩形：A5=(35018)mm=6300mm2 =359mm =1301mm净截面面积毛截面面积建立图示的坐标系，计算形心位置 形心位置为（1524，786） 计算惯性矩，对形心轴X的惯性矩 1.5副主梁尺寸 初选梁高， 取腹板高度h0=2100, 上下翼缘板厚度，腹板厚度：主腹板，副腹板副主梁总高副主梁宽度取腹板内侧间距主腹板一侧上翼缘板处伸长度取处伸长度，其余外伸长度大于1.5倍的焊缝厚度取其余尺寸如下图所示 图1.4 副主梁跨中截面 1.5.1副主梁跨端截面尺寸确定 确定其高度 取腹板高度为1100mm 图1.5 副主梁跨端截尺寸面1.5.2 副主梁截面性质跨中 建立图示的直角坐标系，求形心位置 净截面面积 A=(1748+1578)16+(10+8)2100=91016mm2毛截面面积 A0=15.092116=3193044mm2矩形：A1=174816=27968mm2 =874mm =2124mm矩形：=157816=25248mm2 =957mm =8mm 矩形： =210010=21000mm2 =205mm =1066mm矩形： =21008=16800mm2 =1714mm =1066mm建立图示的坐标系，计算形心位置形心坐标为（898，1098）计算弯心位置A 弯心距主腹板厚的中线的距离为e=671mm计算惯性矩对形心轴X的惯性矩：对形心轴Y的惯性矩 1.5.3副主梁跨端截面性质按图示的坐标系，求截面形心位置 净截面面积：A=（1748+1578）16+（10+8）1100=73016mm2 毛截面面积：A0=15091116=1684044mm2矩形：A1=174816=27968mm2 =874mm =1116+8=1124mm矩形：=157816=25248mm2 矩形： A3=110010=11000mm2 矩形： A4=11008=8800mm2 按图示的坐标系，计算形心位置形心坐标为（904，587）对形心轴X的惯性矩对形心轴Y的惯性矩1.6 主端梁截面尺寸考虑大车车轮的安装及台车的形状尺寸，端梁内宽取650mm,初设截面面积寸如下图 图1.6 主端梁截面净截面面积 A=1600122+734142=58952mm2毛截面面积 A0=6621614=1068468mm2 形心即对称中心为 =367mm =841mm对形心轴X的惯性矩对形心轴Y的惯性矩1.7 副端梁截面尺寸建立直角坐标系如图所示图1.7 副端梁截面矩形：A1=75012=9000mm2 =385mm =1256mm矩形：A2=75012=9000mm2 =385mm =156mm矩形：A3=140010=10760mm2 =5mm 矩形：A4=107610=10760mm2 =615mm =700mm 按图示的坐标系，计算形心位置为=700mm形心坐标为（319，700）对形心轴X的惯性矩对形心轴Y的惯性矩图1.81.3尺寸汇总表 12345678主主梁跨中242414122930262625003000跨端242414122930262625001452副主梁跨中16161081748157815002100跨端16161081748157815001100主端梁141412127347346501600副端梁121210103 1.4截面性质汇总表 IxIy净截面毛截面主梁跨中152315843.65010112.11710112127447599312跨端15247867.94810101.48510111724963710664副主梁跨中89810987.33710103.3741010910163193044跨端9045871.85410102.3611010730161684044主端梁3678142.15810105.130109589521068468副端梁3197008.171093.2510942760663680第二章 桥架分析2.1 载荷组合的确定2.1.1动力效应系数的计算 1起升冲击系数 0.9 对桥式铸造起重机 2起升动载系数 主主梁 副主梁 3运行冲击系数 为大车运行速度 =78.5，为轨道街头处两轨面得高度差 ，根据工作级别，动载荷用载荷组合 进行计算，应用运行冲击系数。4.确定载荷组合根据此起重机的工作情况,动载荷适宜用组合II进行计算,应用运行冲击系数;但是由于原始参数只给了轮压而没有给小车的自重,所以小车自重无法确定，且小车各部分重量的偏心距也是未知量，为了安全起见选用、中最大者来计算动载荷。由以上计算知最大，按组合考虑由代替计算小车自重的动载荷，可不计算偏斜侧向力，这样计算偏安全。2.2 桥架假定 为了简化八梁桥架的计算，特作如下假定 1. 以主、副小车单独工作为最不利载荷情况。2.在垂直载荷下,主端梁对桥架工作没有影响。3.计算副梁时,可认为主主梁刚度相对于副端梁无限大，因而副端梁的端头是刚性嵌固，不能转动。4.计算主梁时，则认为主、副梁的刚度都是有限的，所有节点都可转动。5.计算偏心扭矩时，认为主、副端梁同时受弯，且弯矩按惯性矩正比例分配。6.副端梁的扭转按自由扭转计算。7.认为副梁的水平和垂直载荷不对主梁产生作用。8.主、副端梁认为在同一平面内。9.桥架垂直刚度只计算静轮压作用，水平刚度则考虑全部水平载荷作用。10.所有静载荷（桥架自重、设备重等）都换算成均布载荷。 2.3 主主梁载荷计算1主主梁自重 由设计给出的主小车轮压34500kg，选用车轮材料ZG35CrMnSi，车轮直径，轨道型号QU120，许用值38700kg。由轨道型号QU120查得轨道理论重量，主小车轨道重量 栏杆等重量 主梁的均布载荷 2主小车布置，两侧起升机构对称布置，重心位于对称中心。吊具质量 起升载荷 小车重量 因主小车吨位较大，采用台车形式八个车轮，可求实际主小车满载时的静轮压一根主主梁上空载小车轮压 3惯性载荷一根主主梁上小车惯性力主小车上主动轮占一半，按主动车轮打滑条件确定主小车的惯性力 大车起、制动产生的惯性力4. 偏斜运行侧向力一根主主梁的重量为 一根端梁单位长度重量一组大车运行机构重量 司机室及其电气设备的重量 主主梁侧假想端梁重 （1）满载小车在主主梁跨中左侧端梁总静轮压由下图(12)计算图2.1由 查图3-8得，侧向力为 满载小车在主主梁左端极限位置左侧端梁总静轮压为 侧向力 5. 扭转载荷偏轨箱型梁由和的偏心作用而产生移动扭转，其它载荷，产生的扭矩较小且作用方向相反，故不计算。偏轨箱型梁弯心A在梁截面的对称形心轴上（不考虑翼缘外伸部分），由前计算可知，弯心至主腹板中线的距离为，查可知轨高 移动扭矩 2.4 副主梁载荷计算1自重 由设计给出的副主梁小车轮压 19640kg，查选用车轮材料ZG50MnMo，车轮直径，轨道型号QU70，许用值21800kg。查得轨道理论重量，副小车轨道重量 栏杆等重量 副主梁的均布载荷 2小车轮压小车布置如图图2.2主钩铅垂线中心通过小车中线的E点（按比例布置作用点位置）小车重心F点位置 起升载荷为 吊具质量 小车重量 按受载大的AB梁计算小车轮压，见图(14)图2.3满载小车的静轮压空载小车轮压为3惯性载荷一根副主梁上小车的惯性力副小车上主动轮占一半，按主动车轮打滑条件确定副小车的惯性力 大车起、制动产生的惯性力4偏斜运行侧向力一根副主梁的重量为 一根端梁单位长度的重量 与副主梁焊接端梁重量 5.满载小车在副主梁跨中 左侧端梁总静轮压为 图2.4由，查图3-8得小车在副主梁左端极限位置左侧端梁总静轮压侧向力 5扭转载荷偏轨箱型梁由和产生，弯心，查可知轨高 ，移动扭矩 2.4.1梁垂直载荷对桥架的影响根据假定条件,副主梁在主主梁上为固定端支承,当主主梁、副主梁上同时有轮压作用时,可得到如下的受力图。 图2.5 副主梁载荷图图2.6 副端梁受扭图图2.7 主主梁载荷图以上三图中,、分别为副端梁对副主梁的约束弯矩，、分别为副端梁对主主梁的约束弯矩，、分别为副主梁在A、B支点的转角， 、分别为主主梁在C、D支点的转角。设使副端梁产生的转角为，则可得 (1) 同理 (2) 因为副端梁距主主梁支点的距离与跨度相比非常小(,所以取主主梁支点的转角与副端梁两端产生的转角、分别相等。即 (3) = (4) 而 (5) 式中： 为副主梁在均布载荷下简支梁在端部的转角（端）；为副主梁在集中载荷作用下的转角； 为副主梁在作用下端的转角； 为副主梁在作用下端的转角；根据材料力学知识可得：；其中 (6)同理 (7) ；其中 (8)联立（1）（2）（5）（5）（7）（8）式得 ； (9)对于主主梁，同理有； (10)； (11)式中 ；但当主主梁受、作用时，副主梁同时也受到此二力的作用。故（3）式中的包括两项，一项是对副端梁产生的转角，一项是、对副主梁支点产生的转角。=+ (12)式中 =； =；同理有： (13) 式中 =； =；联立（3）（4）（10）（11）（12）（13）式得 ； (14)将； ； ；代入式（9）（14）得：2.4.2 偏心扭矩对桥架的影响根据假定条件，同时考虑由于桥架变形很小，主主梁的扭矩对副主梁不产生影响，把桥架简化成如图2.6所示的形式。图2.8 桥架简化图1.规定：.弯矩画在受拉一侧 扭矩方向用右手定则判定，与其所在平面的法线方向一致的扭矩画在框架内侧，反之，则画在外侧。2.画弯矩图,用力法解此框架如图2.9在点将框架断开,增加约束力、 图图图 Mp1图图图2.9 弯矩图列典型方程;由内力图可知: 代入典型方程得：； (*)总弯矩图为图2.10 总弯矩图图中:(*)式中,为主主梁的扭矩： ；10；当小车在左极限（即满载时：主、副端梁上受到主梁扭矩的作用最大：主端梁上分到的弯矩：副端梁上分到的弯矩：当小车在右极限时（空载）有，此时，= 主端梁上分到的弯矩：副端梁上分到的弯矩：第三章 主主梁计算3.1 内力分析3.1.1 弯矩垂直方向:3.1 主主梁受力图查文献知：司机室重；运行机构重； 电气设备重固定载荷产生的弯矩（跨中）:取而主主梁两端铰支，跨端弯矩为：集中载荷:当满载动作用于跨中时，产生跨中最大弯矩图3.2 主主梁跨中弯矩示意图当满载静作用于左极限位置时，产生跨中最小弯矩分析：根据桥架分析，副端梁对主梁作用的弯矩最大，其占主梁的百分比：，可见、 对主梁影响很小，可忽略不计。水平方向:跨端水平弯矩很小（按铰支处理），忽略不计，主梁自重 q 产生的水平弯矩（跨中）为，集中载荷P产生的水平跨中弯矩为 ，式中，如图3.3所示图3-3 主梁自重产生的水平弯矩图同理，当满载动作用于跨中时，有水平最大弯矩：=式中当在左极限空载时，有同种工况下的最小水平弯矩=3.1.2 剪力当满载作用于跨中或空载作用于跨端时，在跨中截面产生的垂直、水平剪力很小，因而对跨中截面校核产生的影响可忽略不计，这里着重求跨端的最大剪力。垂直方向:自重产生（见图3.1）A端剪力当满载作用于左极限时，A端由集中载荷产生的剪力最大忽略副端梁的影响，主主梁端部的最大剪力为水平方向:主主梁仍按铰支简化，同时忽略司机室等的影响，主主梁自重产生：水平惯性力产生（同垂直剪力时的工况）：3.1.3 扭矩详细计算过程见第2章2.3节3.2 强度校核3.2.1 跨中跨中截面主要受弯矩、扭矩作用，根据应力图可确定截面上的危险点图3.4 主主梁跨中截面危险点1点： 式中 ：挤压应力；最大动轮压；主腹板厚；，为轨顶到验算点的距离。式中：为主、副腹板总厚；为两盖板厚；、为静矩；为截面中线围成的面积；为截面中最薄的板厚；为约束扭转附加剪应力（忽略）。故 1点应力校核合格2点：；2点应力校核合格3.2.2跨端主主梁跨端主要受剪力作用，偏轨箱形梁受剪力作用时的危险点为副腹板角点，如图3.5图3.5 跨端截面危险点图4点：式中：； ；合成3.3 疲劳强度校核疲劳强度验算点如图3.6所示，1点为跨中截面的上翼缘板与腹板交接处的主体金属，此处为受压区，2点为跨中截面隔板底部与腹板的交接处，此处为受拉区。图3.6 跨中截面危险点图时，；另钢，；而由前所述， 1点疲劳强度合格2点：查规范知，受拉区由于无挤压应力，故；2点疲劳强度合格3.4 刚度校核3.4.1 静刚度垂直方向: ； 合格水平方向: ；主主梁静刚度合格式中：（本章3.1节已算出）3.4.2 动刚度主主梁动刚度合格式中：； ；其中：查文献表12-10知式中钢丝绳分支数；钢丝绳断面直径；钢丝绳纵向弹性模量； 3.5 稳定性校核 整体稳定性校核:由于，故整体稳定性已保证。局部稳定性校核:主主梁中隔板间距2800mm,其它加劲尺寸如图3.7所示图3.7 主主梁加劲框架稳定性: 故主主梁框架刚度合格上盖板区格验算:取距离跨中最近的区格为验算对象，如图3.8所示图3.8 上盖板区格式中：嵌雇系数；此区格中故；跨中故上盖板区格合格。主腹板区格:较危险的区格在跨中靠近上盖板处，取区格如图3.9所示图3.9 主腹板区格及受力图；合成临界应力为：合成应力主主梁局部稳定性验算合格此处的计算忽略了板厚的变化影响，计算偏安全。3.6 焊缝验算如前所述，主腹板与上盖板之间的焊缝所受应力最复杂，这里只验算此处焊缝强度。图3.10 焊缝受力跨中；跨端跨中： 跨端： 焊缝验算合格由于采用的焊缝厚度同板厚的强度相同，焊缝可不验算，下同。 第四章 副主梁计算4.1.1在固定载荷与移动载荷作用下，主梁按简支梁计算。固定载荷作用下在副主梁跨中的弯矩为跨端剪切力为移动载荷作用下主梁的内力(1) 满载小车在跨中，跨中E点弯矩为轮压合力与左轮的距离为 跨中E点的剪切力 跨中内扭矩 (2) 满载小车在跨端极限位置小车左轮距梁端距离取为0.5跨端剪切力 跨端内扭矩为副主梁跨中总弯矩为 副主梁跨端总剪切力为 4.2偏斜侧向力在偏斜侧向力作用下，桥架也按水平刚架分析，计算简图如(24)图4.1 计算系数为 (1) 小车在跨中，侧向力 超前力为 端梁中点的轴力 端梁中点的水平剪切力 副主梁跨中的水平弯矩 副主梁轴力 副主梁跨中总水平弯矩为 (2) 小车在跨端侧向力为超前力 端梁中点的水平剪切力 副主梁跨端的水平弯矩 副主梁跨端的水平剪切力为 副主梁跨端总的水平剪切力为 图4.2 主腹板上边缘点的应力主腹板边至轨顶的距离为 主腹板边的局部压应力为 垂直弯矩产生的应力 水平弯矩产生的应力 副主梁上翼缘的静矩为主腹板上边的切应力为点的折算应力 满足要求 点的应力满足要求(3) 点的应力满足要求2副主梁跨端的切应力1) 主腹板承受垂直剪力及，故主腹板中点切应力为满足要求2) 翼缘板 （承受水平剪切力）主梁跨端的水平剪切力 跨端内扭矩 主梁翼缘焊缝厚度 ，采用自动焊。4.3副主梁疲劳强度校核桥架工作级别为A8，应按载荷组合计算主梁跨中的最大弯矩截面E的疲劳强度。由于水平惯性载荷产生的应力很小，为了计算简明而忽略惯性应力求截面E的最大弯矩和最小弯矩，满载小车位于跨中E点，则 空载小车位于右侧跨端时，见图(31)，左端支反力为图4.31验算主腹板受拉翼缘焊缝的疲劳强度，见图(25) 应力循环特性 根据工作级别A8，应力集中等级及材料Q235，查得，焊缝拉伸疲劳许用应力为 合格2验算横隔板下端焊缝与主腹板连接处的疲劳强度应力循环特性 显然，相同工况下的应力循环特性是一致的。由A8及Q235，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50mm，应力集中等级为，查得疲劳许用应力，拉伸疲劳许用应力为 合格4.3 副主梁的稳定性1整体稳定性主梁高宽比 （稳定） 1 局部稳定性翼缘板，需设置一条纵向加劲肋。验算 （稳定）翼缘板最大外伸部分 （稳定）主腹板 副腹板 故需设置横隔板和一条纵向加劲肋，主、副腹板相同，隔板间距，纵向加劲肋位置 ，取350mm1) 验算跨中副腹板上区格的稳定性 区格只受及的作用区格两边的正应力为 切应力 区格的欧拉应力 （属于不均匀压缩板）屈曲系数 则 故需修正当剪应力作用时 故需修正 区格的复合应力为 ，区格的临界复合应力为 所以，区格的稳定性合格。2) 加劲肋的确定横隔板厚度 ，板中开孔尺寸为 。翼缘板纵向加劲肋选用角钢， 纵向加劲肋对翼缘板与加劲肋接触面的惯性矩为 （合格）主、副腹板采用相同的纵向加劲肋 纵向加劲肋对腹板板厚中心线的惯性矩为 综上所述，选择的加劲肋合格。4.4 刚度计算1桥架的垂直静刚度满载小车位于主梁跨中产生的静挠度，见图4.4图4.4 满足要求2桥架的水平惯性位移小车位于跨中，计算起动工况的跨中位移：3垂直动刚度起重机垂直动刚度以满载小车位于桥架跨中的垂直自振频率来表征，计算如下：主梁质量 全桥架中点换算质量 起升质量 起升载荷 起升钢丝绳滑轮组的最大下放长度为 取，为吊具最小下放距离桥架跨中静位移为查选用倍率 ，由钢丝绳静拉力 选用型钢丝绳 起升钢丝绳滑轮组的静伸长 结构质量影响系数 桥式起重机的垂直自振频率4水平动刚度起重机水平动刚度以物品高位悬挂，满载小车位于桥架跨中的水平自振频率来表征。半桥架中点的换算质量为半刚架跨中在单位水平力作用下产生的水平位移为桥式起重机的水平自振频率为4.5 桥架拱度桥架跨度中央的标准拱度值考虑制造因素，实取跨度中央两边按抛物曲线 设置拱度，如下图(34)距跨中为 的点，距跨中为 的点，距跨中为 的点，第5章 主端梁计算5.1 内力分析（端部）垂直方向：主主梁扭矩分到主端梁上的弯矩为：自重产生的跨端垂直剪力：；若将主端梁简化为两端固定支撑（偏安全）跨端垂直弯矩： 对跨端垂直方向：