【《某双梁门式起重机的载荷的计算过程案例分析》3600字】

致谢某双梁门式起重机的载荷的计算过程案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u9895某双梁门式起重机的载荷的计算过程案例分析 126881设计初始参数 1100892支腿的初步总体形式确定 2216313金属结构的总体设计 3272003.1主梁设计 463113.1.1主梁的截面尺寸与高度设计计算 4108513.1.2主梁自重 667953.2支腿 695834载荷的计算 6205764.1自重载荷 650294.1.1主梁自重 6186184.1.2刚性支腿 628774.1.3下横梁 7171844.1.4上横梁 7284534.1.5附加自重 7149114.2起升载荷 8196844.3水平惯性力 9217084.4偏斜侧向力 9272634.5风载荷 1067364.5.1平行小车轨道方向的风载荷 1132144.5.2垂直小车轨道方向的风载荷 111设计初始参数门式起重机的桥梁部分是由箱形主梁和两根上横梁组成的梁桥，其可以通过在桥梁上行驶的起重小车吊起并水平运输各种货物和物料。箱形双梁结构具有加工零件少、加工成本低、工艺性好、通用性强等优点。此外，该机构的安装和检修也非常方便。其主要组成部分包括小车（小车包括主、副升降机构和小车运行机构等)、桥梁(主梁)、大车行驶与运行机构和所需的电气设备、驾驶室、月台扶手和梯子平台等组件。双梁箱形门式起重机其中的桥架部分一个由箱形主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架，根据经验与起升载荷、需要的使用寿命等可初步确定本次设计的双梁箱形门式起重机整机工作级别为A6。在材料和组件方面，参照文献确定适合的材料参数，参考较为相近的文献或论文以选取较为适合的组件参数[7]。钢材弹性模量：2.06×钢材剪切模量：7.496×泊松比：0.3钢材比重：7850钢材线膨胀系数：1.2×重力加速度：9.8车轮与轨道之间粘着系数：0.14钢丝的平均弹性模量：1.0×小车轮数：4支腿结构形式:两刚性支腿下横梁结构形式：拆线式有台车上横梁结构形式：梯形截面大车集电总重：608kg检修平台总重：4000kg走台栏杆总重：4000kg梯子平台：1304kg司机操纵室总重：2046kg2支腿的初步总体形式确定箱形门式起重机不同于其他起重机或桥式起重机的最大特点在于其支腿，本节内容主要只为了初步确定支腿的形式，从而降低设计难度并较为顺利的进行金属结构和其余部分的设计。门式起重机根据其支腿的配置可分为单腿、双腿、高低支腿三种支腿结构。半门式起重机为单支腿结构，在无支腿一侧的大型车辆运行机构常被铺设在仓库或工厂等起重机专用轨道或者特设高架轨道上用以运行。高低支腿结构的起重机的设计用以满足地形要求。本设计配置可以确定为双支腿配置情况。门式起重机根据其支腿的性质可分为刚性支腿和柔性支腿两种。空间刚性支腿具有较良好的空间刚度，不仅能承受支腿平面内的水平载荷，还能承受门架平面内的水平载荷;然则，柔性支腿却因其在支腿平面具有较差刚性只能承载支腿平面内的水平载荷。为了防止由温度变化引起的卡轨现象，大跨度的门式起重机则采用了一个刚度支腿和一个柔性支腿结构。另一方面，由手册可得，如果跨度小于22m，则可以采用双刚性支腿结构。根据支腿类型门式起重机可分为L形、O形、U形、C形等箱形支腿，还有有小车通道和无小车通道的实腹闭式支腿和箱形闭式支腿等。单主梁门式起重机一般采用L形和C形支腿，而双梁门式起重机常采用O形和U形支腿。通过查阅《起重机设计手册》支腿决定初步采用u型支腿结构，初步确定为双梁偏轨箱形门式起重机u型支腿结构[7][9]。3金属结构的总体设计门式起重机的金属结构是支撑起整个起重机结构的主体，所选取的主梁端梁支腿金属结构要有足够的强度和硬度，在进行设计之后要进行有效的强度和刚度校核。箱形门式起重机金属结构主要是由上部主梁、上横梁、马鞍结构（或无马鞍结构）、支腿、下横梁以及走台栏杆、司机室等其余必需组件组成。[7]然而根据门架的结构特点，又可以分为有无悬臂梁结构及悬臂数目，其金属结构分为无悬臂式、双悬臂式和单悬臂式等[7]。本设计设计目标为箱形门式起重机中的双梁u型支腿型结构门式起重机。由主梁、两根刚性支腿、两根上横梁与两根下横梁构成[10]。总体设计中包括主梁、支腿以及两根横向端梁的总体设计。根据以往的设计经验和给出的设计参数进行总体设计。根据起重量来选用主梁尺寸，再进行主梁截面几何性质的计算。由于跨度为22m，选用两刚性支腿，并且选取支腿尺寸。通过上下横梁与主梁的连接，确定上下横梁的尺寸。3.1主梁设计主梁结构采用箱形双主梁结构形式，其箱形桥架结构见简图图2.3.1主梁结构形式主要设计参数如下：起重量：主钩Q主=100t，副钩Q副=22t跨度：22m起升高度：12.5m工作级别：A63.1.1主梁的截面尺寸与高度设计计算取H主梁两腹板外侧间距：取b取翼缘板厚：δ1=24mm考虑到桥架和其设备的布置情况，取主梁上盖板有轨一侧外伸：s1=50mm,无轨一侧外伸尺寸大概为有轨一侧外伸长度加上（50~120）mm：s截面尺寸如图所示：图2.3.2主梁的截面尺寸在自重作用下，悬臂的合理长度约为l=0.35L在移动载荷p作用下，悬臂的合理长度约为l=0.25L综上所述，悬臂长度可取为l=（0.25~0.35）L悬臂有效长度：7.5m综上所述，理论上悬臂长度可以取l=9m主梁全长：LA=2500×10+18形心计算：yy2x1x2惯性矩计算： I=abIxIy3.1.2主梁自重mG∴3.2支腿支腿各部分尺寸如图示：由于跨度小于30m，所选用两个刚性支腿。在支腿平面内：支腿上端宽度取：b1=1~1.2b1取b1=2800mm，取支腿高度为10800mm，梯形部分高度为3100mm。4载荷的计算4.1自重载荷4.1.1主梁自重主梁：G=4.63×104.1.2刚性支腿AA∴A=G上端面形心：由于对称性：y1惯性矩：IxIy下端面形心：由于对称性：x1惯性矩：IxIy4.1.3下横梁A=600×12+1200×10L暂定折算为9m。G下截面形心：由于对称性可得：x1惯性矩：Ix4.1.4上横梁A=556×18+800×10L=8.320m，G上4.1.5附加自重由经验和翻阅大量文献可确定：1大车集电：390kg2司机室：2046kg3梯子平台：1304kg4主梁上集电电气：1260kg5检修平台：608kg6走行台车：10476kg7走台栏杆：4200kg4.2起升载荷查阅《起重机设计手册》，起升载荷是指吊运物品质量的重力。起升质量包括允许或规定起升的最大物品、取物装置自带质量（滑轮组、吊钩、吊梁等）、以及悬挂挠性件和其他随同升降的设备质量[7]。在计算过程中，起升高度小于50m时，起升钢丝绳的质量在起升载荷中可以忽略掉[7]，所以以下为起升载荷动载系数的计算与表述过程。由参考文献可得：门式起重机的起升载荷常以小车轮压的形式作用于主梁或主桁架上。[10]物品突然离地起升或下降制动时，对承载结构和传动机构将产生附加的动载作用。因为起升速度vq=0.045ms且起升状态级别由经验与参考文献确定为当vqϕ2ϕ2minvqϕ4vyh:轨道接头处两轨面高度差。小车自重此处暂不知，故由经验确定：轮距为2500mm，轮压分别为360KN与335KN。4.3水平惯性力通常为了减少惯性力的大小，将起动与制动时间的大小控制在5秒到8秒范围之内，而惯性力可以按照主动轮与轨道之间的黏着力计算[7]。 PH=μ在式中：μ：车轮与轨道间滑动摩擦系数的平均值，μ=1PxPQPGxn：小车车轮总数，n0满载时：PH空载时：PH4.4偏斜侧向力门式起重机的运行机构带动整机在各种地面上的轨道上面倾斜度运行时，车轮的边缘在和轨道的接触面接触就会产生水平的侧向力。偏斜侧向力的方向与起重机的运行方向垂直，而通常此偏斜侧向力的作用点在两侧支腿架中一侧支腿架的底部。特殊情况在于当门式起重机底部带有柔性支腿时，那么这个力就一定会作用于刚性支腿的下面[7]。因本设计为双刚性支腿设计，所以暂不讨论带有柔性支腿的情况。而对主梁应考虑小车两种工况来计算：一种是位于跨中，另一种是位于悬臂端，对两种工况分别计算出支腿下横梁的静轮压之和： PRc=随后按下式计算侧向力：P在该式子中：Psi：计算的侧向力，Psc：小车位于跨中时；PRi:最不利的静轮压之和，PRcλ:侧向力系数，λ=0.16小车在跨中时：P式中：GPMz小车质量+吊具质量小车在悬臂端时：P∴4.5风载荷由于在户外工作的起重机承受风载荷作用，按照起重机在风力作用下是否能正常工作，把风载荷Pw分为工作状态风载荷Pwi和非工作状态风载荷Pwo风载荷由风压和受风物体的迎风尺寸所决定，风压是风载荷基本量，而风压的计算可以通过风速和空气密度得到[10]。查阅文献，起重机或者起重机吊运的货物所受到的风载荷可以统一按下式计算： Pw=CPw:起重机或物品的风载荷C:风力系数，由参考文献可得C=1.95Kh:风压高度变化系数，在工作状态下取β1:风振系数,对于常用起重机取PiA：起重机或物品垂直于风向的迎风面积，取决于结构的类型和类型尺寸，因要考虑校核载荷组合情况，一般门式起重机按最不利的迎风方位（即垂直于最大面积）来计算其最大风载荷[10]。由参考文献与经验