HZQ900吨桥机培训技巧教程理论

1、HZQ900型架桥机培训教程主讲:陶英喜(总设计/高级工程师) 冯 辉(控制系统主设计师/硕士研究生)(理论设计汇报)郑州市华中建机有限公司目 录一、桥机载荷与工况分析及稳定 性验算 二、桥机承载能力计算三、桥机有限元分析四、桥机驱动机构设计计算一、桥机载荷与工况分析 及稳定性验算 1. 桥机设计技术条件 2. 载荷及其组合 3. 工况分析 4. 桥机稳定性验算 1. 桥机设计技术条件 1.1 基本要求 1) 起升冲击系数 11.05 2) 起升载荷动载系数 21.1 3) 工作状态设计风力为6级；非工作状态设计风力为11级 4) 过孔时抗倾覆稳定性系数1.5；其他情况下1.3 5) 工作环境

2、温度 20 C 50 C 6) 可同时适用于架设20m、24m、32m双线预应力砼箱梁 7) 适用最大纵坡 2 1.2 技术条件 1）额定起吊能力900 000 Kg 2）利用等级为U0 3）载荷状态为Q3 4）整机工作级别为A3 5）机构工作级别为M4 6）起重小车重载升降速度 0.5 m/min 7）起重小车重载运行速度 3 m/min 8）过孔运行速度 3 m/min 9）横向调节速度 1 m/min，位移量 250mm 10）结构吊重试验要求：静载试验按额定起吊能力的1.25倍 进行；动载试验按额定起吊能力的 1.1 倍进行。 2. 载荷及其组合 2.1 载荷类型： 自重载荷 PG 起

3、升载荷 PQ 水平载荷 PH 横向惯性力；纵向惯性力；丝绳水平拉力； 驱动链水平拉力 风载荷 PW 结构风载荷；吊物风载荷 小车偏斜运行时的水平侧向力 PS 静态及动态试验载荷 Pst；Pdt 2.2 计算载荷系数：起升冲击系数 11.05 （桥机设计技术要求）B. 起升载荷动载系数21.1C. 运行冲击系数41.10.058 =1.10 式中：轨道接缝高度差h 1 mm 大、小车运行速度v 3 m/min0.05 m/s D. 动态试验动载系数60.5（12）1.05 3为抓斗式或电磁式起重机的突然卸载冲击系数； 5原为惯性载荷系数，新规范取消该系数，直接将系数值 代入公式。hv 载荷组合：

4、 自重载荷 PG =4*WG； 起升载荷 PQ =4*WQ； 水平载荷 PH； 载荷组合： 自重载荷 PG =4*WG； 起升载荷 PQ =4WQ； 水平载荷 PH； 工作状态风载荷 PW ,i ； 载荷组合a： 自重载荷 PG = WG； 非工作状态风载荷 PW ,o2.3 载荷组合：载荷组合e：自重载荷 PG = WG； 静态试验载荷 Pst 载荷组合d 自重载荷 1 PG； 水平载荷 PH； 偏斜运行侧向力 Ps； 动态试验载荷 6 Pdt6（1.1 PQ）载荷组合a用于计算非工作状态的稳定性。 3. 工况分析 分别对架桥机架设 32m、24m、20m 砼箱梁整个工作过程及他们之间的相互

5、变跨过程中不同载荷状态进行分析对比，选择出以下相对危险的工作状态进行相应的强度、刚度及稳定性计算。 针对桥机七个不同部位进行了强度、刚度计算，对应了六种工况。 稳定性计算包括桥机纵向、横向、非工作状态横向以及导梁的稳定性。对应了八种工况。q1q2q3PG4PG7PQ/2PG7PG5PG6PG8PG1PG10PG11PG12q1q2q3PG4PG7PG5PG6PG8PG1PG10PG11PG12G7PP /2Qq1q2q3PG4PG7PG5PG6PG8PG1PG10PG11PG12PG7P /2QP /2Q工况一：架32m梁，前吊梁小车起吊后移动，验算桥机纵向稳定性。 工况二：架32m梁，前吊梁

6、小车运行至主梁中点，计算主梁中点强度。 工况三：架32m梁，后吊梁小车起吊后开始运行，计算后悬臂及后支腿强度。 工况四：架32m梁，前、后吊梁小车运行到位，准备落梁，计算前支腿强度。 q1q2q3PG4PG5PG6PG8PG1PG10PG11PG12PG7G7PP /2QP /2Qq1q2q3PG4PG5PG6PG1PG10PG11PG12PG8PG9PG7PG7q1q2q3PG4PG5PG6PG1PG10PG11PG12PG7PG7G8P工况五：架32m梁，吊导梁到位，计算前悬臂强度及桥机纵向稳定性。 工况六：架32m梁，过孔，计算后支腿支反力，计算导梁强度。 工况七：架24m梁，辅助小车吊

7、导梁到位，验算桥机纵向稳定性。 工况八：架24m梁，过孔，验算导梁稳定性。 工况九：架20m梁，辅助小车吊导梁到位，验算桥机纵向稳定性。 q1q2q3PG4PG6PG1PG10PG11PG12PG7PG7PPG8G9PG5q1q2q3PG4PG5PG6PG1PG10PG11PG12PG7PG7G8Pq1q2q3PG4PG6PG1PG10PG11PG12PG7PG7PG5PG8G9P工况十：架20m梁，过孔，计算辅助支腿强度；验算导梁稳定性。 工况十一： 架32m 梁，非工作状态，验算桥机横向稳定性。 工况十二： 架20m 梁，过孔，验算桥机横向稳定性。 q1q2q3PG4PG1PG10PG11

8、PG12PG7PG7PG5PG6PG8G7PG7PG4PPG6G5PPG8PG1PG10PG11PG12G7PG7PG4PPG6G5PPG8PG10PG1PG11PG12主要结构内力计算结果：主梁中点内力计算结果载荷名称方向载荷组合载荷组合载荷组合d载荷组合e垂直25149253322619126405水平331108988垂直1415144015101601水平712弯矩(kNm)剪力(kN)主梁后悬臂根部内力计算结果载荷名称方向载荷组合载荷组合载荷组合垂直169861698621401水平461230垂直310931093410水平435弯矩(kNm)剪力(kN)载荷名称方向载荷组合载荷组

9、合载荷组合垂直864386439198水平202垂直506506531水平22弯矩(kNm)剪力(kN)主梁前悬臂根部内力计算结果后支腿内力计算结果载荷名称方向载荷组合载荷组合载荷组合水平(Mx)240568水平(Mz)188121925020288压力(kN)垂直(FN)497950955370弯矩(kNm)载荷名称载荷组合载荷组合载荷组合压力(kN)373739203969载荷名称方向载荷组合载荷组合水平(Mx)204204水平(Mz)368水平(Qz)5151水平(Qx)92压力(kN)垂直(FN)22502267弯矩(kNm)剪力(kN)前支腿内力计算结果辅助支腿内力计算结果载荷名称方

10、向载荷组合载荷组合垂直1628716287水平424剪力(kN)垂直811811弯矩(kNm)导梁内力计算结果 4. 桥机稳定性验算结果 工况抗倾覆力矩（kNm）倾覆力矩（kNm）稳定系数一61375287932.1五110989179536.18七82206224543.66八456023621.93九67350248222.71十423226851.58十一1282437203.44十二893111527.75二、 桥机承载能力计算1. 主梁中段及后悬臂承载能力计算2. 主梁前悬臂承载能力计算 后支腿承载能力计算 前支腿承载能力计算 辅助支腿承载能力计算 导梁承载能力计算 1.2 主梁中点

11、及后悬臂强度、刚度计算结果maxmax静载试验140521.15 28316334128481.33 22414127113481.521712526静载试验e16321动载试验33 22414152156181.521712551工况载荷组合类别计算应力发生位置屈服极限(MP安全系数n许用应力计算挠度(mm)三后悬臂段325架梁作业二中间简支段3251.15 28316353架梁作业1.3 主梁联接螺栓计算结果 采用10.9级M22摩擦型高强度螺栓联接，其抗剪承载力133 kN 翼缘板连接：单侧翼缘板所需的螺栓数 72个，选 80个。 腹板连接： 单个螺栓上的总力

12、N96 kN 120 kN腹板螺栓连接图翼缘板螺栓连接图 2. 主梁前悬臂承载能力计算 2.1 截面尺寸（如图） 面积： A=66572 (mm2) ； 惯性矩： Ix=7.56 1010 (mm4) ； y上=1468 mm ； y下=1278 mm 。 2.2 前悬臂强度、刚度计算结果maxmax静载试验179171.15 283163117169161.33 224141110168161.5217125109工况载荷组合类别计算应力发生位置屈服极限(MP安全系数n许用应力计算挠度(mm)五前悬臂段325架梁作业3. 后支腿承载能力计算 3.1 后支腿最大受力点（如图） 由载荷分析：后支

13、腿受垂直压力F后5095 kN F后作用下最大弯矩 MZ = 19250 kNm； 水平纵向力弯矩 MX 568 kNmYXZ危险点危险点危险点 3.2 后支腿截面尺寸（如图） 惯性矩： IZ=1.0781011 (mm4) xmax=900 mm Ix=1.0861011 (mm4) zmax=1025 mm 面积： A=184560 (mm2) 3.3 后支腿强度计算结果maxmax静载试验1901.152831631861.332241411791.5217125许用应力(MPa)325架梁作业三后支腿屈服极限(MPa)安全系数n工况载荷组合类别计算应力(MPa)发生位置 3.4 后支腿

14、联接法兰的螺栓计算结果（如图） 采用10.9级M30高强度螺栓 共108个 弯矩 MZ=19250 kNm MX=568 kNm 轴力 N=5095 kN 强度条件 NV / NbV + Nt /Nbt = 0.743 1 ZX 4. 前支腿承载能力计算 4.1 截面尺寸（如图） 惯性矩： IZ=4.58109 (mm4) xmax=350 mm 面积： A=64960 (mm2) 4.2 前支腿强度计算结果 4.3 前支腿整体稳定性计算结果 max 127 MPa maxmax静载试验86133224141811.5217125工况载荷组合类别计算应力(MPa)发生

15、位置许用应力(MPa)四前支腿屈服极限(MPa)安全系数n325架梁作业 5. 辅助支腿承载能力计算 5.1 截面尺寸（如图） 惯性矩： IZ=2.2961010 (mm4) xmax=750 mm Ix=5.497109 (mm4) zmax=380 mm 根部面积： A=64640 (mm2) 端部面积： A1=45440 (mm2)根部截面端部截面 5.2 辅助支腿强度计算结果 5.3 辅助支腿整体稳定性计算结果 （按最小面积计算） max = 51 MPa maxmax611.33224141501.5217125屈服极限(MP安全系数n许用应力工况载荷组合类别计算应力发生位置十架梁作

16、业辅助支腿3256. 导梁承载能力计算 6.1 截面尺寸（如图） 惯性矩： IX=1.2571011 (mm4) ymax=1200 mm IY=5.3921010 (mm4) xmax=830 mm 面积： A=126840 (mm2) 6.2 导梁强度、刚度计算结果maxmax170161.33 22414145148161.521712544工况载荷组合类别计算应力发生位置屈服极限(MP安全系数n许用应力计算挠度(mm)六架梁作业325导梁中点6.3 导梁联接螺栓计算结果 采用10.9级M22摩擦型高强度螺栓联接，其抗剪承载力120 kN 翼缘板联接：单侧翼缘板所需的螺栓数 48个，选

17、66个。 腹板联接： 单个螺栓上的总力 N87 kN 120 kN翼缘板螺栓联接图腹板螺栓联接图三、桥机主体结构有限元分析1.主体结构强度、刚度有限元分析模型 1.1 几何模型 1.2 单元类型 1.3 约束条件 1.4 载荷类型及加载方式2.计算结果分析 2.1 载荷工况一，后悬臂部分 2.2 载荷工况二，主梁中段中点 2.3 载荷工况三，后支腿部分 2.4 载荷工况三，前悬臂部分1. 主体结构强度、刚度有限元分析模型1.1 几何模型 忽略螺栓联结细部结构，将主梁和O形后支腿看作一体作为桥机主体结构进行分析计算，如图1所示。前支腿与主梁采用销轴连接，计算中单独处理。 1.2 单元类型选用SH

18、ELL63板壳单元，单元剖分如图2所示。 1.3 约束条件 约束条件为： 后支腿联结处的对应节点其三坐标方向的移动位移均限制为零； 在主梁与前支腿联结处的对应节点其竖向和横向移动位移限制为零而沿纵向则可自由移动。 所有对应节点的转动自由度均不加限制。1.4 载荷类型及加载方式 风载荷：主体结构上的风载荷按分布载荷处理，预制梁及其他结构上的风载荷按等效集中力对待。 自重载荷：桥机主体结构的自重为分布载荷，吊梁小车及辅助设备等等效为相应的集中力。 起升载荷：将起升载荷等效为集中力作用于吊梁小车车轮处。因起升载荷而产生的卷绕系统中钢丝绳水平方向的拉力，按等效力及等效弯矩作用于桥机前后横梁上。 惯性载

19、荷：横向惯性力等效为集中力作用于吊梁小车车轮处。纵向惯性力叠加在卷绕系统中钢丝绳水平方向的拉力中。2. 计算结果分析2.1 载荷工况一，后悬臂部分： 后悬臂应力分布状态： 后悬臂部分应力较大的翼缘板、腹板处的拉应力最大值为 79.3 MPa，最大等效应力值为 73.8 MPa。后悬臂Y方向的最大位移量 53 mm。（变形显示放大倍数50） 2.2 载荷工况二，主梁中段中点： 主梁中段中点的翼缘板、腹板的最大拉应力值为162 MPa，最大等效应力值为 182 MPa。 主梁中段Y方向最大位移量为 61 mm。 2.3 载荷工况三，后支腿部分： 后支腿应力分布如图：后支腿应力较大区域（垂直立柱）翼

20、缘板的应力分布如图：后支腿应力较大区域（垂直立柱）腹板的应力分布如图：后支腿上横梁Y方向最大位移量为 31 mm。各部位位移量如图： 2.4 载荷工况四，前悬臂部分： 前悬臂接近悬臂梁根部应力较大的翼缘板、腹板处的拉应力最大值为 172 MPa，最大等效应力值为 167 MPa。 前悬臂梁端部Y方向最大位移量为 111 mm。四、桥机驱动机构设计计算 吊梁小车走行链传动计算 吊梁小车横移驱动机构计算 辅助支腿走行计算 后支腿走行机构计算 前支腿（变跨）自力走行机构计算 驱动机构主要计算内容：1. 运行阻力；驱动功率；驱动零部件。 1. 吊梁小车走行链传动计算 1.1 运行阻力的计算 行车走行最

21、大运行阻力：Fj=Fm+Fp+Fq 磨擦阻力Fm ，行车坡道阻力Fp ，滑轮组的阻力Fg Fj=5.95+6.8+36.09=434. 9 kN 1.2 驱动功率计算 Pc=14.07 kW 电机功率选为 18 kW 1.3 链条及小链轮的选择 有效圆周力的计算：Ft = 1000Pc / V = 21 7 kN 选48A链条： 许用拉力 500 kN 链轮：Z = 15、d = 399.64mm 、b = 45mm。1.4 车轮与导轨间的接触应力计算结果疲劳强度条件 Pc k1DLc1c2计算载荷 Pc（2PmaxPmin）/3205 kN k1DLc1c2271 kN式中：车轮直径 D410 mm 有效接触线长度 L90 mm 轮速系数 c11.17 工作级别系数 c21.12 许用线接触应力常数 k15.6（材料为45钢正火）2. 吊梁小车横移驱动机构计算 2.1 运行阻力 F j=81. 3 kN 2.2 驱动功率计算 总驱动转距 M=354.891 Nm；转速n=37.5 r/min；双电机驱动。 计算功率 P20.75 kW，选电机功率为 1.1 kW。