电动葫芦双梁桥机设计

1、河南机电高等专科学校QD16.5-8t起重机金属结构课程设计系别：机械工程系班级：起机112班学号：110125244姓名：齐国防目 录第一章绪论31.1桥式起重机概述31.2桥式起重机金属结构设计参数4第二章 载荷计算52.1总体尺寸设计52.1.1桥架尺寸的确定52.1.2.主梁尺寸52.1.3 端梁尺寸52.2垂直载荷的计算62.2.1垂直集中载荷的计算62.2.2垂直均布载荷的计算62.2.3动力效应系数72.4 水平惯性载荷8第三章 主梁的设计计算及校核103.1主梁尺寸的确定103.2主梁载荷的计算103.3主梁强度的校核13第四章 端梁的设计计算及校核154.1端梁尺寸的确定15

2、4.2端梁载荷的计算154.2.1计算载荷的确定164.2.2端梁垂直最大弯矩164.2.3端梁水平最大弯矩164.3端梁强度的校核17第五章 主梁和端梁连接设计计算及校核195.1主梁和端梁连接的设计计算195.1.1主要焊缝的计算195.1.2主梁与端梁焊接计算195.2主梁和端梁连接的校核20第六章 桥架刚度的校核216.1桥架静刚度的校核216.1.1桥架垂直刚度校核216.1.2桥架水平刚度验算216.2桥架动刚度的校核22第七章 总结23参考文献24第一章 绪 论1.1桥式起重机概述桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属

3、支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。桥式起重机分为电动单梁桥式起重机、电动双梁桥式起重机、单主梁桥式起重机和电动葫芦双两桥式起重机等几种类型。桥式起重机通常由起升机构和运行机构组成。桥式起重机组成：起重小车由起升机构、小车运行机构和小车架组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分

4、为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多，比较典型的有：1.箱形结构（1）正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。（2）偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主、副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两

5、根主梁，自重较小，但制造较复杂。2.四桁架式结构由 4片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。3.空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由4片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余 3片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。驱动方式:1.集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；2.分别驱动，即两边的主动车轮各用一台电动机驱

6、动；3. "三合一"驱动方式，即制动器、减速器和电动机组合成一体的驱动方式。运作方式：普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达500吨，跨度可达60米。大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机构一般只用 4个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过 4个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。某厂加工车间使用的电动双梁吊钩桥式起重机金属结构设计计算1.2桥式起重机金属结构设计参数起重量Q=8t，跨度L=16.5m，起升高度H=10m,工

7、作级别A5，起升速度8m/min，小车运行速度40m/min，大车运行速度90m/min，估计自重：小车重量4t，总重16.8t，采用Q235钢，该钢材技术参数：厚度时，屈服点为，抗拉强度。第二章 载荷计算2.1总体尺寸设计 2.1.1桥架尺寸的确定 大车轮距：，取=4000mm。 小车轨距取，小车轮距。 2.1.2.主梁尺寸 箱型主梁高度， 取箱型主梁高度 （理论值）。 初选截面时取梁高作为腹板高度，则腹板厚度： 取腹板厚度。 两腹板内壁间距离：；为施焊方便，还应使； 故取。 箱型梁翼缘板总宽度 翼缘板厚度按局部稳定条件决定 取翼缘板厚度。 主梁实际高度 主梁宽度 桥架端部梯形长度： 取。

8、主梁支承截面腹板高度取 主梁支承截面实际高度 上下翼缘板相同，为8mm×385.3mm×16.5m 2.1.3 端梁尺寸 端梁高度 查设计手册确定直径为500mm大车车轮宽为148mm 考虑大车轮安装，端梁内宽=200mm 端梁与主梁翼缘板厚度相同 端梁腹板高度 端梁腹板与主梁腹板厚度相同 端梁中部下盖板厚度 端梁头部下盖板厚度 端梁宽度取 端梁长度取决于大车轮距K，即 主、端梁采用焊接连接，端梁为拼接式。2.2垂直载荷的计算 2.2.1垂直集中载荷的计算 起升载荷为 小车自重 小车轮压：查书二表7-4得小车轮压为 空载轮压： 2.2.2垂直均布载荷的计算 （1）梁自重：由

9、“机械装备金属结构设计”公式7-26 （2-1） 式中 梁的高度，单位mm 箱形梁的两块腹板厚度，单位mm 钢材密度，取为Q235钢，密度为7.85×10-3g/ mm3 梁的跨度,单位mm 构造系数。没有加劲肋时，=1.0。有横向加劲肋时，=1.2。 所以单根主梁的质量为： 重量： 单根主梁均布载荷： 双梁均布载荷 本次设计大车运行为分别驱动，主梁所受的全部均布载荷就是桥架自重引起的均布载荷。 单根端梁的质量为： 重量： 单根端梁均布载荷： （2）小车轨道 查机械装备金属结构设计附录7，选用轻轨12； 轨道参数：轨道理论重量 轨道长度：两根10.0m和两根6.5m 大车轨道 查机械

10、装备金属结构设计附录8，选用铁路用钢轨38； 轨道参数：轨道理论重量 轨道宽（3） 走台、栏杆等质量 重量 （4）大车运行机构估计重量（分别驱动） 查起重机课程设计（陈道南 主编）表7-3一套机构重量，重心作用位置 （5）司机室重量：,重心作用位置到主梁一端距离。 2.2.3动力效应系数 起升冲击系数 起升动载系数： 所以 运行冲击系数 所以 2.4 水平惯性载荷 大小车都是4个车轮，其中主动轮各占一半，按车轮打滑条件确定大小车运行的惯性力 （1）一根主梁上的小车惯性力： 考虑起升动载系数，则小车动载荷轮压为： 单根主梁上受到的总轮压： （2）水平惯性载荷小车起（止）动产生的水平惯性力： 大车

11、起（止）动产生的水平惯性力： 式中 起重机小车和起升载荷的质量，单位kg； 总起升质量，单位kg； 运行平均加（减）速度，单位；-运行速度，单位m/s；起重机加速运行时间单位s；查表3-5正常使用中速运行，小车的加速度0.1975，大车的加速度0.3091； 考虑起重机运行驱动力突变时对结构的动力效应系数，由表3-4查取，。第三章 主梁的设计计算及校核 3.1主梁尺寸的确定由第二章节主梁尺寸计算可知主梁高度主梁宽度腹板厚度腹板高度翼缘板宽度翼缘板厚度主梁支承截面高度主梁中间截面尺寸和支承截面的尺寸如上图所示。3.2主梁载荷的计算 由第二章节可知单根主梁质量： 单根主梁重量： 单根主梁均布载荷：

12、 考虑动载系数小车轮压值： 大车运行机构为分别驱动时，主梁的最大弯矩： 故主梁的最大弯矩 主梁水平最大弯矩： 因此主梁水平最大弯矩：梁的翼缘板极限宽厚比和加劲肋的设置 箱型梁在两腹板之间的受压翼缘板取： 因为 所以箱型梁翼缘板不需要设置加劲肋。梁腹板的极限宽度比和加劲肋的设置 因为 所以需设置加劲肋。 因为 所以除设置横向加劲肋外，还需在腹板最大受压区设置一条纵向加劲肋，将腹板分隔成上、下两个区格。纵向加劲肋宜设置在距腹板受压边：，取横向加筋肋间距取： 腹板加劲肋的外伸宽度： 腹板加劲肋的厚度：，取 横隔板间距 通常小隔板最小间距。 大隔板间距梁的拱度：（如图3.2所示）图3.23.3主梁强度

13、的校核 主梁中间截面的最大弯曲应力根据公式（7-19）计算： 因此可得： 由表2-19查得Q235钢的许用应力为： 故。主梁支承截面的最大剪应力根据公式（7-20）计算： 式中主梁支承截面所受的最大剪力，由公式（7-15）计算：主梁支承截面对水平重心轴线的惯性矩，其近似值；主梁支承截面半面积对水平重心轴线的静距因此可得：由表2-19查的Q235钢许用剪切应力为，故由上面计算可知，强度足够。第四章 端梁的设计计算及校核4.1端梁尺寸的确定 由第二章节可知端梁的尺寸： 端梁高度 考虑大车轮安装，端梁内宽 端梁上盖板与主梁翼缘板厚度相同 端梁腹板高度 端梁腹板与主梁腹板厚度相同 端梁中部下盖板厚度

14、端梁头部下盖板厚度 端梁总宽 端梁长度取决于大车轮距K，即4.2端梁载荷的计算4.2.1计算载荷的确定 设两根主梁对端梁对端梁的作用力相等，则端梁的最大支反力由公式（7-30）计算： 因此可得：4.2.2端梁垂直最大弯矩 端梁在主梁支反力作用下产生的垂直最大弯矩由公式（7-27）计算：式中 ；4.2.3端梁水平最大弯矩 端梁因车轮在侧向载荷作用下而产生的最大水平弯矩由公式（7-31）计算：因此 端梁因小车起、止动惯性载荷作用下而产生的最大水平弯矩由公式（7-32）计算：因此 比较和两值可知，应取其中较大值进行强度计算。4.3端梁强度的校核端梁中间截面对水平重心线的截面模数：端梁中间截面对水平重

15、心线的惯性矩：端梁中间截面对垂直重心线的截面模数：端梁中间截面对水平重心线的面积矩：端梁中间截面的最大弯曲应力由公式（7-34）计算得：端梁中间截面的剪应力：端梁支承截面对水平重心的惯性矩、截面模数及面积矩的计算如下：首先求水平重心线的位置，水平重心线距上盖板中线的距离：水平重心线距腹板中线的距离：水平重心线距下盖板中线距离：端梁支承截面对水平重心线的惯性矩：端梁支承截面对水平重心线的最小截面模数：端梁支承截面水平重心线下部半面积矩：端梁支承截面附近的弯矩： 式中d即图中H的尺寸，H=140mm端梁支承截面的弯曲应力由公式（7-36）计算：端梁支承截面的剪应力由公式（7-37）计算：端梁支承截

16、面的合成应力由公式（7-38）计算：端梁材料许用应力强度验算结果，所有计算应力均小于材料的许用应力，故端梁的强度满足要求。第五章 主梁和端梁连接设计计算及校核5.1主梁和端梁连接的设计计算5.1.1主要焊缝的计算1）端梁端部上翼缘焊缝端梁支承截面上盖板对水平重心线的截面矩：端梁上盖板翼缘焊缝的剪应力由公式（7-40）得：2）端梁端部下翼缘焊缝端梁支承截面下盖板对水平重心线的面积矩：端梁下盖板翼缘焊缝的剪应力由（7-41）计算得：3）主梁上盖板焊缝主梁在支承处最大剪切力作用力，上盖板焊缝剪应力由公式（7-43）计算得：因此计算得：5.1.2主梁与端梁焊接计算主梁与端梁腹板的连接焊缝的剪应力由公式

17、（7-42）计算；5.2主梁和端梁连接的校核焊缝的许用应力由第三章查得，因此各焊缝计算应力均满足要求。第六章 桥架刚度的校核6.1桥架静刚度的校核6.1.1桥架垂直刚度校核主梁在满载小车轮压作用下，在跨中所产生的最大垂直挠度可按照公式（7-23）进行计算：因此可得：允许的挠度值由公式（7-22）得：因此6.1.2桥架水平刚度验算主梁在大车运行机构起、制动惯性载荷作用下，产生的水平最大挠度可按（7-25）计算：由此可得：水平挠度许用值：因此 由上面计算可知，主梁的垂直和水平刚度均满足要求。6.2桥架动刚度的校核起重机工作无特殊要求，可不进行动刚度验算。第七章 总结通过这次课程设计，我学到了许多关

18、于起重机的非常有用的知识。现对这次课程设计学习进行以下总结： 首先，在前期的设计计算过程中，温习了以前所学的所有相关知识，特别是起重机金属结构方面的专业知识，并对所学的知识进行了巩固。在设计计算的过程中，碰到了一些疑难问题和自己以前没有注意到的知识点，经过自己的不懈努力，最终顺利的解决了这些问题。在规定的时间内完成了前期计算和设计工作。 其次，在绘图过程中，通过运用AUTOCAD绘图软件绘制CAD图形，是我熟练掌握了AUTOCAD的使用方法和技巧，特别是快捷键的应用。这使我能够高质量、快速的完成自己的绘图任务。同时还运用preo软件完成三维图形设计。 在这次起重机金属结构设计过程中，我查阅了大量的相关资料，掌握了许多新知识和新方法，使自己的专业知识得到了一定的扩充，特别是一些课本上没有介绍的知识。我对目前的起重机的发展情况以及以后的发展有了进一步的认识，并掌握一些最新技术和设计理论。在设计的过程中，也发现了设计存在的一些问题。由于缺乏相关的生产实践知识，自己的设计与实际生产有冲突，在实际生产或加工有难度。因此在以后的工作和学习中需注意细节问题。 通过这次课程设计，使我收获颇多。在设计中培养了大家的团队合作精神，遇到问题大家集体讨论进行解决。这对于即将走向工作岗位的新人是一个很好的培训和锻炼，同时这次设计将对今后工作和学习打下坚实的的理论知识基础。参考文献