桥式起重机论文概述

毕业设计(论文)网:摘要我做的毕业设计课题是单梁桥式起重机设计。单梁桥式起重机是一种轻型起重设备，它适用起重量为 1～20吨，适用跨度 4.5～16.5米，工作环境温度在≥-35。C与≤+35。C范围内，适合于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸工作。桥架由一根主梁和两根端梁刚接组成。根据起重量和跨度，主梁采用普通工字钢和 U形槽组合焊接形成。主梁和端梁之间采用承载突缘普通螺栓法兰连接。 提升机构采用CD型电葫芦。此次设计的主要内容有：问题的提出、总体方案的构思，结构设计及对未知问题的探索和解决方案的初步设计，装配图、零件图等一系列图纸的设计与绘制，以及毕业设计说明书的完成。关键词 ：起重机；桥式起重机；大车运行机构；小车运行结构；小车起升；结构桥架；主端梁 。I毕业设计(论文)网:ABSTRACTThetopicofmygraduationdesignislistthebeambridgetypederrickofdesignthelistbeambridgetypederrickisakindoflightheavyequipments,itstarttoapplytheweightas1~20tons,applytoacrossdegree4.5~16.5meters,theworkenvironmenttemperatureisinthe-35.Cand≤≥+35.Insidescope,suitableforcar,warehouse,open-airheapfieldetc.oftheproductpacktounloadawork.Thebridgewascarriedbeambyalordbeamand2tojustconnecttoconstitute.Accordingtoweightwithacrossadegree,lordbeamadoptioncommontheworkwordsteelandUformslotcombinationweldformation.LordbeamandcarryanofbeamanadoptionloadingTogoodluckcommonstudboltmethodorchidconjunction.PromotetheorganizationadoptionCDtypeanelectricitybottlegourd.Themaincontentsofthistimedesignhave:Theproblemputforward,conceiveoutlineoftotalproject,possibilitydesign,structuredesignanddrawtowardsdoingnotknowaproblemofinvestigateandsolutionoffirststepdesign,assemblediagram,sparepartsdiagramwaitaseriesthedesignofthediagrampaperwith,endincludegraduationdesignmanualofcompletion.Keywords:cranes;bridgetypederrick；Duringoperationorganization;Carrunningstructure;Carhoistingstructure;Bridge;Maingirders.II河南理工大学万方科技学院本科毕业论文目录前11单梁桥式起重机的概述..............................................................................21.1单梁桥式起重机的整体描述............................................................21.1.2单梁桥式起重机机构的特点................................................31.1.3单梁桥式起重机的基本参数................................................31.1.4桁架梁和箱形梁的比较........................................................31.2LD型电动单梁桥式起重机各部件的作用（位结构）..................31.2.1主梁........................................................................................41.2.2端梁........................................................................................41.2.3主梁和端梁的联接.................................................................41.2.4电动葫芦................................................................................41.2.5大车........................................................................................51.2.6小车架....................................................................................51.2.7小车........................................................................................51.2.8操纵室.....................................................................................61.3运行机构...........................................................................................61.3.1小车运行机构........................................................................61.3.2大车运行机构........................................................................71.4发展趋势...........................................................................................81.4.1国内桥式起重机发展有三大特征........................................81.4.2国外桥式起重机发展四大特征............................................91.4.3机械化运输系统的组合应用..............................................102工作条件及设计要求................................................................................11I河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2.1型式及设计的构造特点.................................................................112.2选择电动葫芦的规格型号.............................................................122.3主梁设计计算.................................................................................132.3.1主梁断面几何特性..............................................................132.3.3刚度计算...............................................................................202.3.4稳定性计算..........................................................................232.4端梁设计计算.................................................................................232.4.2端梁中央断面几何特性......................................................242.5起重机最大轮压.............................................................................262.5.1起重机支座及作用...............................................................262.5.2起重机最大轮压的计算......................................................262.6最大歪斜侧向力.............................................................................332.7端梁中央断面合成应力.................................................................342.8车轮轴对端梁腹板的挤压应力.....................................................352.9主、端梁连接计算.........................................................................352.9.1主、端梁连接形成及受力分析..........................................352.9.2螺栓拉力的计算..................................................................363小车起升和运行机构的设计计算............................................................403.1电动葫芦起升机构设计计算.........................................................423.1.1电动葫芦的基本设计参数..................................................423.1.2电动葫芦起升机构简要设计步骤......................................423.2电动葫芦运行机构设计计算.........................................................493.2.1.电动小车运行静阻力计算...................................................493.2.2.电动机的初选预验算...........................................................503.2.3传动比..................................................................................52II河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3.2.4制动器的选择与计算..........................................................534大车运行机构设计计算............................................................................564.1确定机构传动方案.........................................................................564.2选择车轮和轨道，验算车轮强度.................................................564.3验算车轮的疲劳强度.....................................................................564.4传动装置设计计算.........................................................................584.4.1选择电动机..........................................................................584.4.2大车运行机构的功率计算..................................................594.4.3验算电动机..........................................................................594.5设计减速装置..................................................................................614.5.1选择减速器的类型...............................................................614.5.2确定减速器的型号...............................................................624.6起重机有关使用机构的安全装置.................................................634.6.1缓冲器..................................................................................634.6.2起升高度限位器..................................................................644.6.3行程限位器..........................................................................644.6.4安全开关..............................................................................644.7起重机的组装及试车要求.............................................................644.7.1起重机的安装注意事项.......................................................644.7.2起重机的试车要求..............................................................665焊缝连接分析............................................................................................685.1连接方法.........................................................................................685.1.1焊接.......................................................................................685.1.2对接焊缝..............................................................................695.1.3角焊缝..................................................................................69III河南理工大学万方科技学院本科毕业论文致 谢 76参考文献 77IV河南理工大学万方科技学院本科毕业论文前 言光阴似箭，岁月如水，转眼间四年大学生活即将结束，毕业设计是对我们四年大学生活的一个总结，更是对四年大学学习成果的检验。它要求我们应用所掌握的基本理论和专业知识去解决现实中的一些问题。是实现学与用、理论实践相结合的重要环节，进而提高我们各方面的能力，如：收集信息的能力，发现问题的能力，独立分析和解决实际问题的能力，获取新知识的能力以及创新意识和严肃认真的科学作风，综合运用所学知识和技能的能力。为积极响应院方号召，更好的完成本次毕业设计工作，毕业设计工作展开前我进行了毕业实习，我曾在河南省郑州起重设备有限公司实习两个月，通过在以上工厂的实习，我在对桥式起重机理论认识的基础上又增加了很多感性认识，重点了解了桥式起重机的基本结构和基本工作原理，从而为顺利完成毕业设计奠定了坚实的基础。我毕业设计的课题是单梁桥式起重机设计。单梁桥式起重机是一种轻型起重设备，适合于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸工作。桥架由一根主梁和两根端梁刚接组成。根据起重量和跨度，主梁采用普通工字钢和U形槽组合焊接形成。主梁和端梁之间采用承载突缘普通螺栓法兰连接。这次设计主要是对其主梁和端梁等桥架重点设计，包括一些常规性的强度刚度及稳定性的设计，除此还有一些驱动装置的计算和焊接方面的知识，从而达到初步具备设计起重机重要部件的基本能力，为以后的设计和选用起重机奠定一定的基础。1河南理工大学万方科技学院本科毕业论文单梁桥式起重机的概述1.1单梁桥式起重机的整体描述起重机是具有起重吊钩或其它取物装置在空间内容实现垂直升降和水平运移重物的起重机械。LD型电动单梁桥式起重机为一般用途的起重机用于机械制造、装配、仓库等场所（此次设计的是用于机修车间） 。LD型电动单梁桥式起重机不适于用来调运熔化金属﹑赤热金属、易燃品及其危险物品，不适用于有爆炸危险、火灾危险、充满腐蚀性气体的介质工作，不适用于相对湿度大于 85%的场所工作，也不适用于具有酸性或其它有腐蚀性化学气体的车间。LD型电动单梁起重机是在天津起重设备厂 70年代初开发的DL型电动单梁起重机基础上，经全国联合设计研发而成，配套的电动葫芦为CD和MD型。是一种有轨运行的轻小型起重机，适用于额定起0.5～5.0吨,适用跨度7.5～22.5米，工作级别在A3~A5和工作环境温度在-25℃～40℃范围内。起重机运行速度小于 45m/min时，采用地面跟随式（随吊载而运动）操纵，运行速度大于 45m/min时，采用操纵室操纵，操纵室设有开闭两种形式及端面和侧面二种开门方式。1.1.1单梁桥式起重机的工作方式它安装在产房高出两侧的吊车梁上， 整机可在吊车梁上铺设的轨道上横向行驶，起重小车沿小车轨道行驶（横向） 。吊钩做升降运动，即与CD1型（或MD1）的电动葫芦配套使用完成重物的升降、平移等人们难以做到的需要。2河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1.1.2单梁桥式起重机机构的特点主要优点是：结构简单、重量轻、对厂房的负荷小、建筑高度小、耗电少。主梁与端梁采用螺栓连接、拆装、运输和储存方便，补充备件方便、轮压小、工艺性好，适合采用自动焊接和流水作业加工，安装快，维修方便。缺点是起重量不大。1.1.3单梁桥式起重机的基本参数起重量、起升高度、起升速度、葫芦运行速度、大车运行速度、跨度、车轮与轨距。1.1.4桁架梁和箱形梁的比较桁架自重和挡风面积小、风阻力小、节省钢材；缺点是外形尺寸大，要求厂房建筑高度大，而且桥梁是由很多根不同型号和规格的杆件逐件焊接而成，费工、费钱。箱型梁的优点：外形尺寸小，用整块钢板焊成，便于下料和采用自动焊接，适合大批量生产；缺点是自重较大。1.2LD型电动单梁桥式起重机各部件的作用（位结构）LD型电动单梁主要由主梁、端梁、主动轮、被动轮、工字钢、大车驱动装置和小车（电动葫芦起升装置）组成。3河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1.2.1主梁主梁是采用钢板压延成型的 U型槽钢与工字钢组焊而成的箱型实腹梁。作用是支承着可移动的小车，并能沿铺设的专用轨道运行，将起重机的全部质量的重力传给厂房建筑结构，结构简单适用，工艺性好。1.2.2端梁由两种形式：一种是钢板压延成型的 U型槽钢组焊成形，在焊接车门那个箱形结构，适用于做中、小起重机吊钩桥式起重机的端梁；另一种是四块钢板拼成的箱形结构，通常配制带角形轴承箱的车轮组，但焊接工作量大，生产效率低于前种（本产品采用前一种） 。1.2.3主梁和端梁的联接两种形式：一种是在主梁的两端，螺栓加减载凸缘连接形式。这种方式的优点是：主、端梁可以分批生产再组装，加工及库存的占地面积小、输送方便、费用较低。另一种形式是加连接板再焊接的方法联接。优点是：制造简单、装拆方便、成本低，是我国中、小起重机吊钩桥式起重机端梁和主梁的主要连接形式。（本产品采用第一种连接方式）1.2.4电动葫芦它是一种由电机驱动，经卷筒、滑轮或有巢链轮卷方起重机或起重链条，带动取物装置升降的轻小型起重设备。它具有体积小、重量轻、操作维修方便、价格低、安全可靠等特点，主要应用于起重量及工作范4河南理工大学万方科技学院本科毕业论文围要求不大或对工作速度要求不高的场合。将上部固定，可将起重设备单独使用或是通过小车悬挂在工字钢轨上运行，作电动单梁桥式起重机、龙门起重机、臂架型起重机的起重小车，使用作业面积扩大，使用场合增多，由于如此灵活，可作工厂、码头、仓库、货场等常用的起重设备。电动葫芦的简述其，有渐开线外啮合齿轮传动和行星齿轮传动两类，但前者具有制造简单、维修方便、效率高等特点。1.2.5大车使起重机作水平运动，用于搬运货物或调整工作位置，同时可将作用在起重机上的载荷传给支承它的基础。大车轨道中心间的距离称为跨度S，在该轨道上运行的动作称为大车运行。在桥架的中心或两端装有大车运行电动机，从电动机的水平轴引出动力，驱动半数的车轮。1.2.6小车架是支承和安装起升机构（电动葫芦）和小车运行机构的机架，同时又是机架和传递起升载荷的金属结构， LD型起重机采用工字钢。1.2.7小车是小车作水平运动，用以搬运货物或调整工作位置，同时将作用在小车上的载荷传给支承的主梁。本品采用电动机、卷筒、制动器、钢丝绳和吊钩于一体的 CD型电动葫芦。5河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1.2.8操纵室用于司机操纵作起重机的运行工作，操作室的构造与位置安装，应保证使司机有良好的视野。其结构分为敞开式与封闭是两种，桥式起重机的操作室应安装在无滑线一侧的桥架上。1.3运行机构运行机构的任务是使起重机或小车作水平运动，用于搬运货物或调整工作位置，同时可将作用在起重机或小车上的载荷传给支承它们的基础。陆上的起重机的运行机构分为有轨道运行和无轨道运行两类，而桥式起重机的运行属于前一类。桥式起重机上的运行机构：由电机、传动装置（传动轴、联轴器和减速器等）、制动器和车轮组成。运行机构按其特点（构造）可分为得当分组式和一体是两种。按其主动轮驱动的方式，可分为几种驱动和分别驱动两种。运行机构是依靠主动车轮与轮道间的摩擦力（通常称为附着力或粘着力）来实现驱动的。为了保证有足够大的驱动轮（主动车轮），驱动车轮应布置得当，在任何情况下，都应使其具有足够大的轮压。桥式起重机上运行机构的驱动轮，通常为总轮数的一半，采用对称布置成四角布置，遮掩可保证驱动轮轮压之和不变，不会发生打滑现象，使机构运行正常。1.3.1小车运行机构LD型电动单梁桥式起重机采用自行式的自动葫芦，其小车运行机构6河南理工大学万方科技学院本科毕业论文就是电动葫芦的自行式电动小车。1.3.2大车运行机构LD型电动单梁桥式起重机的大车运行机构一般均作分别驱动的型式（即：每一边轨道上的大车运行机构的主动车轮分别单独的电动机来驱动）电动机采用封闭自扇冷式，带制动器的绕线型电动机或带制动器的变极笼型电动机。司机室操纵时用绕线的电动机，传动装置采用自行式电动葫芦电动小车的闭线减速器。一级开式齿轮减速器的型式。其中闭式齿轮部分是专用同轴式减速机，这种型式的传动装置简单、轻巧、零件数量少、通用化程度高，便于制造和修理，但开式齿轮较易磨损，传动效率稍低，在有特殊要求时，传动装置也可采用二级定轴式摆线行星式、少齿差渐开线行星式等。采用全封闭型减速器或采用带制动器的电动机—减速器套装组各式的传动装置。它便于专业化生产。传动效率较高，但制造及安装5齿面圆柱精度要求较高。QS系列“三合一”减速器为三级渐开线布置平行轴传动外啮合渐开线硬齿面圆柱齿轮减速器（中华人民共和国专业标准号为：ZBJ19027—90）。减速器直接按与带制动器的绕线是或鼠笼式电动相配，集减速器、电动机、带制动器为一体，制动器不需配电源，所配电机具有双重功能接通电源即可旋转，切断电源后，电机本身即产生制动力矩而制动。电动机—减速器驱动部件利用减速器机体直接固定在端梁或主梁的伸出支架上，主动车轮利用其伸出轴端直接插入到驱动部件减速器的低速空心轴内。通过花键连接，靠力矩支承铰保持平衡。大车运行机构中采用“三合一”驱动部件，使机构变得非常紧凑、自重轻、分组性好、装配与更换方便，不受桥架起台和小车架变形的影响，并由于驱动部件不与走台相连接，可以减少主梁的扭7河南理工大学万方科技学院本科毕业论文转载荷，而且可使走台的构造也大为简化，但当电动机容量增大时，悬臂受力复杂化。故大型起重机的运行机构，目前仍采用分组式分别驱动，大车轮采用圆柱形踏面的双轮缘车轮，小车车轮采用圆锥鼓形车轮。1.4发展趋势新的发展是动态刚度计算，测试它的挠性变形，节省材料，整个结构小，计算机控制吊车，摄像机摄像，计算机处理，用于恶劣的环境的场合，载荷限制器是限制起重机起吊极限载荷的一种安全装置。称量装置是用来像是起重机吊物品具体重量的装置。从桥架上讲有正轨箱形梁和斜轨箱形梁两种。从传动机构上讲，老式的传动机构是采用齿轮连接，新式的传动机构采用的是梅花弹性联轴器，直接与车轮联接，中间加个方向联轴节。从导出方式讲，最早是排好架子，后期改为挂缆，直接有厂家生产出挂极式，导电部分不外漏。吊车比较好的操纵方式：如遥控吊车，人可以无线操纵起升高度过高，可直接地面操纵。 LD型吊车遥控发展得较早。自动取物装置采用计算机控制， 传感器控制。设计采用CAD缩短设计周期。1.4.1国内桥式起重机发展有三大特征改进机械结构，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5~50吨通用桥式起重机中采用半偏轨的主梁结构。 与正轨箱型相比，可减少或取消加筋板，减少结构重量，节省加工工时。充分吸收利用国外先机技术8河南理工大学万方科技学院本科毕业论文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，外形美观，安装维修方便。遥控起重机的需要量随着生产发展业的壮大规模越来越大，宝钢在考察国外钢厂起重机之后，提出了大力发展遥控起重机的建议，以提高安全性，减少劳动量。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。三峡电厂需要 1200吨桥式起重机和 2000吨大型塔式起重机。1.4.2国外桥式起重机发展四大特征(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，实用于中、小吨位的起重。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，简化小车架的结构，减轻自负。 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公司采用窄偏轨箱型梁作主梁，其高、宽比为4～3.5左右，大筋板间距为梁高的两倍，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9河南理工大学万方科技学院本科毕业论文度，便于运输。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着增大。1.4.3机械化运输系统的组合应用国外一些大厂为了提高生产率，降低生产成本，把起重运输有机的结合在一起，构成先进的机械化运输系统。10河南理工大学万方科技学院本科毕业论文工作条件及设计要求为机修车间设计一台 LD型电动单梁桥式起重机，具体要求如下：⑴起重量：5吨⑵起升高度：9米⑶电动葫芦运行速度：30m/min⑷电动葫芦的起升速度： 8m/min⑸葫芦最大轮压：Pmax=1900公斤（kg）⑹葫芦自重：G=500kg⑺起重机跨度：16.5m⑻大车运行速度：45m/min⑼大车轮距：2.5m⑽工作级别：M5⑾工作环境：一般常温⑿使用寿命：10年⒀操纵室操纵：G操=400公斤2.1型式及设计的构造特点LD型电动单梁桥式起重机由桥梁、 小车、大车运行机构、电器设备构成。桥架由一根主梁和两根端梁用螺栓连接而成。电动单梁桥式起重机是一种有轨运行的轻小型起重机。它适用于额定起重量为：1～5吨，适用跨度为7.5～22．5米，工作环境温度在-25℃～40℃范围内，起重机11河南理工大学万方科技学院本科毕业论文的工作级别为A3～A5，LD型电动桥式起重机是按中级工件类型设计和制造的。本次设计的 LD型电动单梁桥式起重机的主梁结构式采用钢板压延成形的U形槽钢，与工字钢组焊成的箱形实腹梁。横梁也是用钢板压延成U形槽钢，在组焊成箱形封闭箱，为贮存，运输方便，在主梁与横梁之间用M20的螺栓（45号钢制）连接而成。大车运行时靠两台锥形转子电机，通过齿轮减速装置驱动两边的主动车轮实现的起升机构与小车运行机构采用CD1、MD1形成的电动葫芦。运行机构采用分别驱动形式制动靠锥形转子制动的交流异步电机来完成。起重机主电源由厂房一侧的角钢或圆钢滑触线引入，电动葫芦由电缆供电。电动单梁桥式起重机的外形如下图1所示：图1 电动单梁桥式起重机2.2选择电动葫芦的规格型号电动葫芦的形式与参数，参见产品样本，选用目前应用得最多的 CD1或者MD1型。12河南理工大学万方科技学院本科毕业论文CD1型和MD1型电动葫芦的起重量一般为 0.5～10吨，起重高度为6～30m，起升速度为8m/min，起重量为10t时为7m/min。而MD1型电弧炉具有两种起升速度，除常速外，还有0.8m/min的慢速可满足精密装卸，砂箱合模等精细作业的要求。电动葫芦的总体结构可分为起升机构和运行机构两部分，起升机构由电动机、制动器、减速装置、卷筒装置以及吊钩滑轮组等组成。本次设计的电动小车采用CD1型5t电动葫芦，CD1型电动葫芦的主辅电机为带锥形制动器的锥形转子电机，电机和制动器制成一体。使电动葫芦结构紧凑、自重轻。据资料查得，电动葫芦型号CD15-9D,自重为500kg。结果：选用CD15-9D。其设计计算见后面。2.3主梁设计计算2.3.1主梁断面几何特性根据系列产品资料，粗布给出主梁的断面尺寸如图示：l=400y1234

=5y2004=h1x x008=Hl=2β=47°σ=5y550F082=22hh=x'l=105x'5σ=10b=1221-压制成型的U形槽钢；2-加劲隔板；3-斜侧板；4-工字钢；5-补强钢板13河南理工大学万方科技学院本科毕业论文图2 主梁断面尺寸主梁跨中断面图根据系列产品资料，查得 28a普型工字钢（GB706-65）的尺寸参数：h=280mm b=122mm d=8.5mmt=13.7mm F1=55.45 q=43.4公斤/m主梁断面面积Jx=7114cm2 Jy=345cm2F=0.5（l1-2×δ1）+2δ1×h1+2×δ2×l2+F1+δ×l3=0.5×（40-2×0.5）+2×0.5×40+2×0.5×25.5+55.45+1×10.5=151cm2主梁断面水平形心轴 x-x位置F1y1xy1=F1式中：∑F1—主梁面的面积（cm2）.∑F1y1x-各部分面积对x-x′轴的距离（cm3）y1x-各部分面积形心至x′-x′轴的距离(cm)则：y1=〔0.5×（40-2×0.5）×79.75+2×0.5×40×60+2×0.5×25.531.5+55.45×15+1×10.5×0.5〕÷151=37cmy2=4cm结果：F=151cm2y1=37cm y2=4cm14河南理工大学万方科技学院本科毕业论文主梁断面惯性矩Jx=ΣJxi+ΣFi y12=(39×0.53)÷12+39×0.5×42.752+2×0.5×403÷12+2×0.5×40×232+（2×0.5×17.43）÷12cos47°+2×0.5×25.55.72+7114+55.45×222+(10.5×12)÷12+10.5×1×36.52=111545cm4Jy=ΣJyi+ΣFi y12=(0.5×393)÷12+2×40×0.53÷12+2×0.5×40×19.752+2×0.5×193÷12sin47°+2×0.5×25.5×102+345+1×10.53÷12=21849cm4结果：Jx=111545cm4 Jy=21849 cm42.3.2主梁强度的计算根据这种起重机的结构形式及特点，可以不考虑水平惯性对主梁造成的应力及其水平面内在和对主梁的扭转作用也可以忽略不计。该主梁的强度计算按第Ⅱ类载荷进行组合，对活动在和由于小车的论据很小，可近似的按集中载荷计算。跨中断面弯曲正应力包括：梁的整体弯曲应力和由小车；轮压在工字钢下翼缘引起的局部弯曲应力两部分，合成后进行强度校核。 梁的整体弯曲在垂直平面内按简支梁计算，在水平面内按刚度的框架计算：15河南理工大学万方科技学院本科毕业论文图3 简支梁受力分析垂直载荷在下翼缘引起的弯曲应力根据《起重机设计手册》计算：σx=y1(PLkG操+kqL2)单位：公斤/厘米2yx428式中：P=ψⅡQ+KIIG葫5000×1.2+500×1.16550其中：Q-额定起重量,Q=5000公斤；G葫-电动葫芦自重,G葫=500公斤；ψⅡ-动力系数，对于中级工作类型 ,ψⅡ=1.2；k Ⅱ-冲击系数，对于操纵室操纵时 ,kⅡ=1.1；y1-主梁下表面距断面形心轴 x-x的距离,y1=37厘米；yx-主梁跨中断面对x-x轴惯性力矩，yx=111545cm4；l- 操纵室重心到支点的距离， l=100cm；G 操-操纵室的重量，G操=400公斤；G 葫–电动葫芦的自重，G葫=500公斤；q- 桥架单位长度重量（公斤／米）；16河南理工大学万方科技学院本科毕业论文q=1000×F×γ+q′=1000×0.0151×7.85+7.5=126kg／m其中：F-主梁断面面积，F=0.0151m2γ-材料比重，对钢板，γ=7.85t／m2′-材料横加筋板的重量所产生的均布载荷，q′=7.5t／m；所以：σx=37÷111545×〔(1.2×5000+1.1×500)÷4×1650+1.1400×100÷2+1.1×1.26×16502÷8〕=1060公斤/厘米2结果：σx=1060公斤／厘米主梁工字钢下翼局部弯曲计算p轮 LRd ab c图4 工字钢下翼轮压局部计算轮压作用点位置 i及系数ζi=a+c-e式中：i-轮压作用点与腹板表面的距离（cm）；c-轮缘同工字钢翼缘边缘之间的间隙，取c=0.4cm；a=b-d=(12.2-0.85)÷2=5.675cm2e=0.164R（cm）对普型工字钢，翼缘表面斜度为1.617河南理工大学万方科技学院本科毕业论文R-为葫芦定轮踏面曲率半径，由机械手册 31.84查得R=17.5cm则： e=0.164×17.5=2.87cm所以：i=5.675＋0.4-2.87=3.205ξ=i=3.205÷5.675=0.57a结果：i=3.205 ξ=0.57工字钢下翼缘局部曲应力计算：图5 主梁工字钢如上图所示L点横向（在xy平面内），局部弯曲应力σ1由下式计算：x=±a1k1P轮t02式中：a 1-翼缘结构形成系数，贴板补强时取 a1=0.9；k1-局部弯曲系数，由图可得： k1=1.918河南理工大学万方科技学院本科毕业论文图6 局部弯曲系数其中：t-工字钢翼缘平均厚度δ-补强板厚度t0=t+δδ=1cmt=1.37cmt 02=（1.37+1）2=2.372=5.61cm2所以：σ1=±(0.9×1.9×1900÷5.61)=579公斤/厘米2结果：σ1=579公斤／厘米2如图，1点纵向（在yz平面内）局部弯曲应力为 σ2由下式计19河南理工大学万方科技学院本科毕业论文算：2=±a1k2P轮t02式中：k2由图得：k2=0.6所以：σ2= 0.90.61900=183公斤／厘米25.61如图中得α′点纵向（yz平面内）局部弯曲应力为 σ3，由下式计算：σ3=±a2k3P轮t02式中：K3-局部弯曲系数，查图得： k3=0.4a 2-翼缘结构形式系数，贴板补强时 a2=1.5所以：σ3=±（1.5×0.4×1900÷5.61）=203公斤／厘米2主梁跨中断面当量应力计算图中的1点当量应力为σ当=12+（2(2+x)2+x）-15792(1831060)2579(1831060)=1077公斤／厘米2＜[σ]=1800公斤／厘米2αˊ点当量应力为α当αˊ，由下式计算：α当i=αx+α3=1060+203=1263公斤／厘米2＜[σ]=1800公斤／厘米22.3.3刚度计算垂直静钢度计算20河南理工大学万方科技学院本科毕业论文f=PL3≤[f]=L48EJx700式中：f-主梁垂直静挠度（cm）P-静载荷（公斤）P=Q+G=5000+500=5500公斤L-跨度 L=1100 厘米E-材料弹性衡量，对 3号钢E=2.1×103×103公斤/厘米2Jx-主梁断面垂直惯性矩（ cm4）Jx=111545cm4[f]-许用垂直静挠度（cm），取[f]=L厘米700所以：f=5500165032.1106=2.2cm4.8111545[f]=1650÷700=2.36cmf ＜[f] 所以满足要求结果水平静刚度计算f水=P1L3≤[f水]=L48EJy2000式中: f水-主梁水平静挠度，cm；′-水平惯性力，公斤；′=QG=（5000+500）÷20=275公斤；20Jy-主梁断面水平惯性矩；Jy=21849cm4；[f水]-许用水平静挠度，取[f水]=L厘米。2000[f水]=1650÷200=0.825cm；21河南理工大学万方科技学院本科毕业论文f水=275165032.1106=0.56cm4.821849f水＜[f水]=1650=0.825厘米满足要求2000注：系数1的选取是按P惯=pa平=(Q+G)/9.8×0.5≈1(Q+G)20g20P 惯-水平惯性力，公斤；g- 重力加速度，取 g=9.8m/s2；a 平-起重机运行机构的加速度，当驱动轮为总数的?时，取a=0.5m/s2。动刚度计算在垂直方向的自振周期：T=2 π M≤[T]＝0.3sK式中：T-自振周期（秒）M- 起重机和葫芦的换重量，1M= (0.5qlk+G)其中：g-重力加速度，g=980cm/s2；L- 跨度，L=1650cm；q- 主梁均布载荷，q=1.26公斤/厘米；G- 电动葫芦的重量，G=500公斤。所以：M=1 (0.5×1.26×1650＋500)=1.75公斤·秒2／厘米98022河南理工大学万方科技学院本科毕业论文K=96EJz=962.1106111545=5006公斤／厘米L316503则：T=23.141.57=0.1112秒5006T ＜[T]=0.3s2.3.4稳定性计算稳定性计算包括主梁整体稳定性计算和主梁腹板，受压翼缘的局部稳定性计算:主梁整体稳定性由于本产品主梁水平刚度比较大，故可不计算主梁的整体稳定性。主梁腹板的局部稳定性由于葫芦小车的轮压作用在主梁的受拉区，所以主梁腹板局部稳定性不计算。受压翼缘板局部稳定性由于本产品主梁是冷压形成的U形槽钢，通过每隔一米艰巨的横向加筋板及斜侧板同工字钢组焊成一体。U形槽钢的两圆角都将大大加强上翼缘板稳定性，所以受压翼缘板局部稳定性可不计算。2.4端梁设计计算本产品的端梁结构采用钢板冷压成 U形槽钢，在组焊成箱形端梁，见下图，端梁通过车轮将主梁支承在轨道上，端梁同车轮的联接形成是将车轮通过心轴安装在端梁的腹板上。23河南理工大学万方科技学院本科毕业论文A C1 B C CABC1K图922010yy7541050Z3880Z22351=cy5ZC=79ZZ151yy图7端梁2.4.1轮距的确定k=1～1即k=(1～1)LL5757=(1～1)×16.557=2.357～3.3m取k=2.5m=250厘米2.4.2端梁中央断面几何特性断面总面积参数见中央断面图，则：24河南理工大学万方科技学院本科毕业论文F=2×30×0.5+2×21×0.5+28.5×1=79.5cm形心位置( 相对于z′-z′)则：y 1=(2×30×0.5×15+21×0.5×29.75+21×0.5×1.25+28.5×1×15.75)÷79.5=15.4cm所以：y2=30-15.4=14.7cm(相对于y′-y′)则：z1=(30×0.5×22.75+30×0.5×1.25+28.5×1×0.5+2×21×0.512)÷79.57.9cm所以：z2=23-z1=15.1cm断面惯性矩Jx= 2×1/12×0.5×303+2×30×0.5×0.42+1/12×1×28.53+1×28.5×0.352+1/12×21×0.53+21×0.5×14.52+1/1221×0.53+21×0.5×14.152=8452.34cm4Jy= 2×1/12×0.5×213+2×21×0.5×4.12+1/12×30×0.53+300.5×14.852+1/12×30×0.53+30×6.652×0.5+1/12×28.513+28.5×7.426659.6cm4以上的计算公式均出自《起重机设计手册》 P146平行移动轴公式：Iz1=Iz+a2AIz=

bh31225河南理工大学万方科技学院本科毕业论文断面模数Wx=Jx/y 1=8452.34÷15.4=751cm3Wy=Jy/Z2=6659.6÷15.1=441cm32.5起重机最大轮压一般的单梁桥式起重机是由四个车轮支承的， 起重载荷通过这些支承点传到轨道道上。2.5.1起重机支座及作用起重机支座反力作用见下图：AL1L2BG轮主G驱G驱G轮主KG横G载G桥G横G载G室1KG轮从图12G轮从LK/2lDCS图8 起重机支反力作用2.5.2起重机最大轮压的计算带额定载荷小车分别移到左、 右两端极限位置时，按第Ⅱ类载荷计算最大轮压。（1）操纵室操纵，当载荷移到左端极限位置时，各车轮轮压Na=Q+kG·(1+2L1)+kql+kG端+KⅡG轮主+KⅡG4L4226河南理工大学万方科技学院本科毕业论文驱+kG操(L-l)·k1LkNb=Q+kG·(1-2L1)+kql+kG端+KⅡG轮主+KⅡG驱4L42kG操l·kLkN=Q+kG·(1-2L1)+kql+kG端G+KG轮从Ⅱ驱c4L4Ⅱ2+kG操l·k-k1LkN=Q+kG·(1+2L1kql+kG端G+d4L42Ⅱ轮从KⅡG驱+kG操(L-l)·k-k1Lk式中：Q-额定起重量，Q=5000公斤；G- 电葫芦重量，G=500公斤；K Ⅱ-冲击系数，对有操纵室的单梁吊取 kⅡ=1.1；ψⅡ-动力系数，对中级工作类型单梁吊取 ψⅡ=1.2；G 端-端梁重，G端=165kg；G 轮主-主动轮装置重，G轮主=65.5；G 轮从-从动轮装置重，G轮从=46公斤；G 驱-驱动装置，G驱=497公斤；G 操-操纵室重量，G操=400公斤；q- 主梁单位长度的重量.q=126公斤/m=1.26公斤/cm；L- 跨度，L=1650厘米；k- 轮距，k=250cm；L 2=694cm，L1=740cm；K i=25cm，l=100cm；s 1=841.5cm s 2=1310cm 均出自《起重机计算实例》。27河南理工大学万方科技学院本科毕业论文所以：N a=(1.2×5000+1.1×500) ÷4×(1+2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×（1650-100）÷1650×25÷250=3936公斤=3936NNb=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1-2×465.85÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.149+1.1×400×100÷1650×25÷250=1 69+571+91+72+54+2.7960公斤9600NNc=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1-2×740÷1650)+1.1×1.261650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×100÷1650×(250-25)÷200906公斤9060NNd=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1+2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+ 1.1×46+1.1×400×（1650-100）÷1650×(250-25)÷2503024+381+85+51+3504192公斤41920N操纵室操纵28河南理工大学万方科技学院本科毕业论文当载荷移到右端极限位置时各车车轮轮压：N a=Nb=G操l·k1LkNc=G操l·k-k1LkNd=

Q+kG·(1-2L2)+kql+kG端+KⅡG轮主+KⅡG驱+4L42k G操(L-l)·k1kQ+kG·(1+2L2)+kql+kG端+KⅡG轮主+KⅡG驱+4L42Q+kG·(1+2L2)+kql+kG端+KⅡG轮从+KⅡG驱+4L42Q+kG·(1-2L2)+kql+kG端+KⅡG轮从+KⅡG驱+4L42k G操(L-l)·k-k1L k式中：l2=694cm所以：Na=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1-2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×（1650-100）÷1650×25÷2501089公斤10890NNb=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1+2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×100÷1650×25÷2503805公斤38050NNc=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1+2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×100÷29河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1100×(250-25)÷2503752公斤37520NNd=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1-2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+ 1.1×46+1.1×400×（1650-100）÷1650×(250-25)÷2501345公斤13450N当起重机满载时，无论在左端或右端N A=ND N B≈NC都相差不大，因此，计算均通过。⑶当起重机空载时操纵室操纵起重机各轮的轮压（运行到左侧时）a空kG2L1kqlkG端=·(1+)+++KⅡG轮主+KⅡG驱+44L2kG操(L-l)·k1LkNb空=kG·(1-2L1)+kql+kG端+KⅡG轮主+KⅡG驱+kG操l·k14L42LkNc空=kG·(1-2L1)+kql+kG端+KⅡG轮从+KⅡG驱+kG操l·k-k14L42LkNd空=kG·(1+2L1)+kql+kG端+KⅡG轮从+KⅡG驱+4L42kG操(L-l)·k-k1Lk式中的各参数与前面所表示的一样则：Na空=1.1×500÷4×(1+2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.130河南理工大学万方科技学院本科毕业论文×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×（1650-100）÷1650×25÷250=261+571+91+72+54+411090公斤10900NNb空=1.1×500÷4×(1-2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×1001650×25÷250= 14+571+91+72+54+3805公斤8050NNc空=1.1×500÷4×(1-2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×100÷1650×(250-25)÷250=1 4+571+91+51+24751公斤7510NNd空=1.1×500÷4×(1+2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+ 1.1×46+1.1×400×1650-100）÷1650×(250-25)÷250261+571+91+51+3721346公斤13460N（4）操纵室操纵，空载时移到右端极限位置时，各车轮的轮压：31河南理工大学万方科技学院本科毕业论文Na空=kG·(1-2L2)+kql+kG端+KⅡG轮主+KⅡG驱+4L42kG操(L-l)·k1kNb空=kG·(1+2L2)+kql+kG端+KⅡG轮主+KⅡG驱+4L42kG操l·k1LkNc空=kG·(1+2L2)+kql+kG端+KⅡG轮从+KⅡG驱+G操l·k-k14L42kLkNd空=kG·(1-2L2)+kql+kG端+KⅡG轮从+KⅡG驱+4L42k G操(L-l)·k-k1L k所以：Na空=1.1×500÷4×(1-2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×1650-100）÷1650×25÷250=22+571+91+72+54+41=851公斤=8510NNb空=1.1×500÷4×(1+2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×100÷1650×25÷250253+571+91+72+54+31044公斤=10440NNc空=1.1×500÷4×(1+2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×100÷1650×(250-25)÷25032河南理工大学万方科技学院本科毕业论文253+571+91+51+24990公斤9900NNd空=1.1×500÷4×(1-2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×（1650-100）÷1650×(250-25)÷25022+571+91+51+3721107公斤11070N所以，电动单梁桥式爱中级对操纵室操作满载时，它的最大轮压是当载荷移到左端极限位置时的从动轮 D上，即：ND为最大轮压Nmax=4192公斤=41920N.Nmin为最小轮压，出现在当起重机空载时，电动葫芦移到左侧时B轮上的轮压，即 Nmin=NB空=805公斤=8050N2.6最大歪斜侧向力起重机运行时，由于各种原因会出现跑偏、歪斜现象。此时，车轮轮缘与轨道侧面的接触，并产生运行方向垂直的侧向力 s.图9 桥架简图由上图所示：当载荷移到左端极限位置时，操纵室操纵时最大轮压为ND=3891公斤，并认为NA≈ND,这时的最大歪斜侧向力为：33河南理工大学万方科技学院本科毕业论文S D=λ·N式中：N-最大轮压,N=4192公斤；-测压系数。对于轮距k同跨度l的比例关系在1~1k57之间，可取λ=0.1。所以： SD 0.14192 419.2公斤当载荷移到右端极限位置时， 操纵室操纵最大轮压为 3805公斤，这时最大歪斜侧向力为：SB 0.1 3805 3公8斤0.52.7端梁中央断面合成应力由于操纵室连接架加强了操纵室侧端梁的强度，所以最大侧向力考虑当载荷右移到极限位置时最大侧向力在 B轮上。=NKSKNBKSBK2Wx2Wy2Wx2Wy式中：K-轮距，K=250cm；WxWy33—断面模数，Wx=549cm，Wy=441cm；〔σ〕-许用应力，由于端梁受力复杂，一般只计算垂直载荷和歪斜侧向力，所以许用应力 3号钢取〔σ〕≤1400公斤／cm2；=3805×250÷(2×549)+380.5×250÷(2×441)=974公斤/厘米234河南理工大学万方科技学院本科毕业论文所以σ＜[σ]=1400公斤/厘米2.安全2.8车轮轴对端梁腹板的挤压应力车轮轴对端梁腹板的挤压应力为 σ挤σ挤=P0=ND ≤〔σ挤〕d00 2d00式中ND—操纵室操纵时，起重机最大轮压，当载荷小车移到左端极限位置时，最大轮压在 D轮上，即ND=4192公斤；d0—端梁腹板轴孔直径， d0=7cm;—端梁支撑腹板厚，0=1.5cm〔σ挤〕—许用压应力，对 3号钢取〔σ挤〕=1150公斤/cm2所以σ挤=4192÷（2×7×1.5）=200公斤/厘米2＜〔σ挤〕=1150公斤/cm2，安全2.9主、端梁连接计算2.9.1主、端梁连接形成及受力分析本产品的主、端梁连接是采用螺栓和减载凸缘那你结构的形式，如图所示，主梁两端同端梁之间各用六个 M20螺栓(45号钢)连接。35河南理工大学万方科技学院本科毕业论文横 主梁 梁58图10 主、端梁连接受力分析：这种连接形式，可以为在主、端梁之间，垂直载荷由凸缘承受剪力及挤压力，此情况下，螺栓主要承受由起重机运行时的歪斜侧向力和起重机支承反力所是使的造成的拉力。一般水平惯性力对螺栓的影响可忽略不计。本产品的操纵室是由一个刚强的连接架同时连接到主梁及端梁上。这样就加强了主、端梁之间的连接强度，所以这里仅验算非操作室一侧的主、端梁连接强度。2.9.2螺栓拉力的计算（1）起重机歪斜侧向力力矩的计算已知：起重量 Q=5000公斤 跨度L=1650cm 起重机运行速度V=45m／min如（歪斜侧向力简图）所示：起重机歪斜侧向力矩为： MS=s·k36河南理工大学万方科技学院本科毕业论文式中;s-歪斜侧向力，由前节得： s=sB=380.5公斤 k- 轮距k=2.5m所以：MS=380.5×2.5=951公斤／米（2）歪斜侧向力矩对螺栓拉力的计算如上图（b）中，对螺栓 d的计算设歪斜侧向力矩 MS对螺栓d的拉力为N1则N1=2.5Msxxi2式中系数2.5是考虑螺栓预案紧力及载荷分布不均匀性的系数。式中：MS-歪斜侧向力矩，MS=951公斤／m2x- 螺栓d距离图（b）中的y-y轴的距离 x=0.52m∑Xi2-每个受拉螺栓距离图（ b）中y-y轴的距离的平方之和（m2）所以：N1=2.5×951×0.52÷（0.522+0.522+0.522+0.022+0.022+0.022）=1522公斤（3）起重机支承反力对螺栓的作用力矩当载荷移动到非操纵室一侧的极限位置时，取端梁作为受力离体，其受力如下图：37河南理工大学万方科技学院本科毕业论文图11 车轮受力分析取ｃ点为受力平衡点∑ＭＣ=0得：MR=MN=RBl0式中：l0-力臂，如图中所示，取 t0=12cm；M R-支反力 RB对C的作用力矩（公斤／m）；M N-所有受拉螺栓对 C点得力矩之和（公斤／m）；R B-起重机右端支反力，可认为是 RB=NB+NC；RB=3805+3752=7557公斤 ；所以：ＭR=MN=RBl0=7557×0.12=907公斤·米（4）支反力矩对螺栓的拉力设支反力矩MR对螺栓d的拉力为N2.N2=2.5Msyyi2式中：M-各螺栓的力矩和；NMN=907公斤·米；y-螺栓d中心线至上图z-z轴的距离（m）；yi2-每个受拉力螺栓到图中z-z轴距离平方之和；2.5-考虑螺栓预紧力及载荷分布不均与性的影响系数。38河南理工大学万方科技学院本科毕业论文所以：N2=2.5×907×0.245÷（0.2452+0.2452+0.162+0.162+0.0752+0.0752)=556÷0.1824=3048公斤（5）螺栓d承受的总拉力N0=N1+N2=1522+3048=4570公斤（6）验算螺栓强度受拉螺栓强度σ=N0≤[σ]F0式中：N0-螺栓总拉力，N0=4570公斤；F0-螺栓的净断面面积cm，F0=d02；4即：1.675cm；其中：d-螺纹根径，对于M螺栓的螺纹底径d=16.75mm0200所以F0=3.14×1.6752÷4=2.2cm2〔σ〕-螺栓的许用应力（公斤／厘米2）；〔σ〕=（0.5～0.6）σs其中：σ-材料屈服极限，对端梁连接螺栓采用45号钢正火的Ms20螺栓，σs=3600公斤／厘米2。所以：σ=4570÷2.2=2077公斤／厘米2﹤〔σ〕所以:强度合格（7）凸缘垂直剪切应力验算剪应力：ι=c·RB/F′≤〔ι〕式中：c-受剪断面形状系数，对矩形断面，c取1.5；RB-支反力，RB=7557公斤；F′-受剪面积，F′=1×54=54cm2；39河南理工大学万方科技学院本科毕业论文〔ι〕-材料许用剪切应力，〔ι〕=950公斤／厘米2。所以: ι=1.5×7557÷54=210公斤/cm2ι＜〔ι〕合格（8）凸缘挤压应力验算挤压应力σ挤=RB/F′′≤〔σ端〕式中：RB-支反力，RB=6919公斤；F′-承压断面面积，由图（b）中得：F′′=0.4×54=21.6cm2；〔σ端〕-材料的端面挤压应力，〔σ端〕=2400公斤／厘米2。所以：σ端=7557÷21.6=350公斤／厘米2σ端﹤〔σ端〕=2400公斤／厘米2验算通过。小车起升和运行机构的设计计算CD、MD型钢丝绳电动葫芦是我国 60年代各兄弟厂联合设计研发的第二代电动葫芦，CD型电动葫芦最突出的特点是采用了锥形电动机，为此，常称CD型电动葫芦为锥形葫芦。CD型为常速、MD型为慢速