吊车梁设计(2021年-2022年)

2021-2022吊车轮压及轮距如图 1-1吊车轮压及轮距如图 1-1所示：46503550图1-1吊车轮压示意图1.2吊车荷载计算吊车荷载动力系数1.05，吊车荷载分项系数Q。则吊车荷载设计值为竖向荷载设计值PQmax1.051.4 83.3=122.45kN横向荷载设计值HQ0.12(Qng)=1.40.12(5 4=2.80kN1. 3内力计算1．3．1 吊车梁中最大竖向弯矩及相应剪力1） 吊车梁有三个轮压（见图 时，梁上所有吊车轮压P的位置为：11 设计资料威远集团生产车间， 跨度柱距总长72吊车梁钢材采用 Q235钢，焊条为 E43型，跨度为 6m，计算长度取 6m，无制动结构，支撑于钢柱，采突缘式支座，威远集团生产车间的吊车技术参数如表 2-1所示：台数起重量级别表2-1钩制吊车技术参数吊车跨度吊车总量小车重最大轮压25t中级软钩28.5m19.2t1.8t8.5ta5 a5P a1P Pa2 PA BC3000 3000图1-2 三个轮压作用到吊车梁时弯矩计算简图a1 B W

4650

3550

1100mma2 W 3550mmaa2 a56

35506

1100

408.3mm。自重影响系数 取则 C点的最大弯矩为：Mcmax= WMc

P(l2l

a)

5Pa15=1.03×

3 (36

0.408)2

122.45

1.100=284.94kNm2) 吊车梁上有两个轮压（见图 1-3）时，梁上所有吊车轮压 P的位置为：a4 a4PAC3000

P Pa1B3000图1-3 三个轮压作用到吊车梁时弯矩计算简图a1 B W

4650

3550

1100mmaa1a4 275mm4则C点的最大弯矩值为：M M max W

P(l2l

a4)

22

122.45 6

0.275)2

=312.18kN m可见由第二种情况控制，则在 Mmax处相应的剪力为VC=

P(l2l

a4)

2=1.03×

122.45 (36

WW

=114.51kN。吊车梁的最大剪荷载位置如图 1-4，P P PA1100

3000

3550

3000

B1350图1-4两个轮压作用到吊车梁时剪力计算简图R =1.03×(1.35

4.9

257.5kN,V

257.5kN。A 6 6 max水平方向最大弯矩H c 2.80 312.18MH PMmax=122.45 1.03

=6.93

kNm。14 截面选择梁高初选容许最小高度由刚度条件决定，按容许挠度值 (v

l600

)要求的最小高度为：hmin

]l

l]10v

6mm

0.6

215

6000

600

106

464.4mm由经验公式估算梁所需要的截面抵抗矩W f

max

1.2

312.18215

106

1.74

36梁的经济高度为：36h 73W

300

7 1.74 10

300

541.93mm。取h 600mm确定腹板厚度hw经验公式确定： tw11

60011

2.23mm按抗剪强度要求： tw

V 1.2

257.5 103

4.12mmfv

600 125取tw 10mm确定翼缘尺寸为使截面经济合理，选用上下截面不对称工字型截面。 所需翼板总面积按下式计算：A

2(W

twhw)

2 (1.74

106

10 600)

3800mm2hw 6 600 6上下翼缘按总面积 60%及40%分配。上翼缘面积 2280mm2下翼缘面积 1520mm2初选上翼缘

-330

2面积

3960mm2

-230

（面积

2760mm2）翼板的自由外伸宽度

235fy

15 12

235235

180mm

165mm翼板满足局部稳定要求，同时也满足轨道连接320mm(无制动结构）的要求，取下翼缘宽230mm,厚度为12mm,初选截面如图 1-5所示0 1d=23.5 d=23.5675 061. 5 截面特性2毛截面特性2

125 125 21图1-5吊车梁截面1A 576

330

250

12480mmy 330 12

594

230 12 6 576 10 300

328.3mm0330 123

124801Ix 330 1212

(600

328.3

6)2

23012

123

230 12

(328.3

6)21 10 57612

576

(328

600)2

7.302

108m上翼缘对中和轴的毛截面面积矩S 330 12

(600

6 328.3)

(600

12 328.3)2 102

1.398

106mm3上翼缘最外纤维截面模量W7.302 108WX

2.688

106mm3(600 上翼缘对y轴的截面特性I 1 12y 12

3303

3.594

mm4，W

1 126

3302

2.18

105mm32y净截面特性2y

2 22)

230

576

11952mmyn0

(330

2 22)

12 594 230 12 6

576 10

300

316.5mm11952Inx

1 (33012

2 22)

123

(330

2 22) 12

(600

316.5

6)2

1 12

123230

(316.5

6)

1 12

5763

576

(316.5

600)220.69 109mm4W上 0

109

2.43

106mm3W下

0.69

109

2.18

106mm3（nx（600

316

nx316.5上翼缘对y轴的截面特性：AnIny

2 2 22)123432mm212 3303222 12 12522.77107mm4112Wny

2 3.65330

107

2.21

105mm316 吊车梁截面承载力验算强度验算正应力上M上Wnx

M

106662.43 10

1065610

159.83

215

mm2下翼缘正应力M

f 215

mm2W下Wnx剪应力

2.18

106计算支座处剪应力1.2

1.2

103

53.65

fv 125

mm2hwtw局部压应力

576 10采用QU120钢轨，轨高170mm。lz a

5hy

2hR

50 5 12

2 170

；集中荷载增大系数

1.0，计算的腹板局部压应力为P c

122.45

103

27.21N

mm2

f 215

mm2twlz折算应力

10 450腹板与受压翼缘交点处需要计算折算应力，为计算方便偏安全的取最大正应，2c力和最大剪应力验算。则折算应力为，2c

N

mm2

53.65N

mm22 2eq c

3 159.832

27.212

159.83

27.21

3 53.652174.85

mm2

1f 1

215

236.5

mm2f——当 与 c同号时， f取1.1梁的整体稳定性验算l1 6000b 330

18 13应计算梁的整体稳定性，因集中荷载作用在跨中（跨中无侧向支承）附近的上翼缘，l1l1 t600012h330576

2.01b 0.73

0.18

0.73

0.18

0.379

0.798I12330I1233033.5937 107mm41223031.2167 107m1121I212I1bI1 I2

0.747b 0.8

(2 b

0.8 (

0.395iyI1 I2iyA

(3.5937

1.2167)12480

107

62.08mml1y i

6000

96.65梁的整体稳定性系数：4320 AhWb b 2 1Wy x

2bytwb4.4h0.798

4320

12480

600

296.65 10

0.3951.50

0.6

2.688

106

4.4 600b/ b

b

1.07

0.2821.50

0计算整体稳定性Mmax MH

312.18 106

6.93

106

163.47

mm2

215

mm2WW/WWb x y

0.882

106

2.18

105满足要求腹板局部稳定验算576tw 10

57.6

23580fy

80，因有局部压应力，则应按构造配置横向加劲肋，在腹板的两侧对称布置。加劲肋的间距应满足

0.5h0

a 2h00.5h0

0.5

576

2 576

288mm

a 1152mm取加劲肋间距为

a 1000mm。加劲肋截面尺寸按下列经验公式确定外伸宽度：bs

4030

576 4030

，取bs

90mm。厚度：ts

15 15

取为6mm。为了减少焊接残余应力，避免焊缝的应力过分集中， 横向加劲肋的端部应切去宽约3

（但不大于 0mm，高

（但不大于 60mm）的斜角，在该设计中2切角取宽30mm，高45mm。加劲肋计算简图如图 1-6所示175 17595 95530 214 090 6

85 5 1图1-6加劲肋计算简图受压翼缘自由外伸长度 与其厚度t之比为：330 102t 12

13

15 235 fy

局部稳定满足要求疲劳验算该吊车为中级工作制吊车，因此只需要采取以下措施来满足疲劳强度的要求：上翼缘与腹板采用焊透的 T形对接焊缝，质量等级为一级。加劲肋下端一般在距吊车梁下翼缘 （受拉翼缘）50mm~100mm处断开，不与受拉翼缘焊接，以改善梁的抗疲劳性能。本设计中取 80吊车梁横向加劲肋的上端应与上翼缘刨顶紧并焊接。挠度计算等截面简支吊车梁计算挠度时按标准值计算， 由荷载计算出的设计值换算成标值并乘以动力系数，则计算吊车梁的挠度为：竖向最大挠度lvx Mxl

312.18 106

60002

5.08 [ l ]

26满足。2l 10EIx

10

103

108

1.4

10002横向水平荷载作用产生的挠度2vy Myl

6.93 10 623 762

2.29 [ l

] 6满足l 10EIy

10 206 10 3.594 10

1.05

1.4

100017 连接计算上翼缘板与腹板连接焊缝采用焊透的 T 形对接焊缝连接，因其与母材强相同，强度可不验算。下翼缘与腹板连接焊缝ffW 160Nmm2ff下翼缘截面对中和轴的面积距230

(328.3 6)

106mm3fwh Vmax fw

257.5 103

0.889548

106

1.40mm2 ft I

2

160

108下翼缘实际采用 hf 6mm。上翼缘与柱的连接螺栓计算采用 8.8 级高强度摩擦型螺栓，并采取喷砂处理摩擦面，抗滑移系数取0.45。考虑到一个吊车轮作用于此处，按一个吊车轮的横向水平力作用计算：H 2.80kN按柱宽及螺栓排列要求采用

2M16螺栓，每螺栓承载力设计值

P 80kN)bNv 0.9 nf b

1 0.45

32.4kN满足要求。支座加劲肋与腹板的连接焊缝3设hf3

，hf

Rmaxw

25710

1.02mm

，采用0.7

n lw f

0.7

4 (576 2

160hf 6mm。18 支座加劲肋计算取突缘支座加劲板的宽度为

180mm

伸出翼缘下面 18mm小于2t=20mm 计算简图如图 1-7110150图1-7 支座加劲肋计算简图承压面积： Ace180 10 1800m