华北水利水电大学机械学院起重专业吊车梁课程设计

1、一、吊车梁资料:吊车台数/起 重量级别/钩别吊车跨 度吊车总 量小车重最大轮 压吊车梁跨 度材 料轨道型号2 台/16tA5/软钩25.5m21.450t2.991t147kN6mQ34543kg/m二、内力计算：(1)吊车荷载计算：Yqn动力系数:=1.05,吊车载荷的分项系数 Q=1.4,竖向荷载增大系数 =1.03,当额 定起重量为16-50吨时，取a1 = 1.04m, a2 =旦=0.26m4Z P（丄-a?）2M max2557.00KN .m 最大弯矩处相应的剪力为：为P（£ -处） 屮2= 203.28KN =0.1,则吊车荷载的设计值为：竖向荷载标准值：PkmaP

2、max = 1.03 147 -151.41KN竖向荷载设计值：P = oHQPkmax = 1.05 X1.4沃151.41= 222.57KN横向荷载标准值:2n1横向荷载设计值:=0 仆（16+ 2.991尸 9.8二 4.65KNH 二 qT 1.4 4.65= 6.51KN（2）各项内力计算：计算项目简图内力最大弯矩M max支座最大剪力V maxPL 1pP 1«n -1V max = E bi卫 + P = 405.08KN .彳li = 1由水平载何产生的最大弯矩：M H max = ¥ M max = 16.29 KN .m三、吊车梁截面尺寸确定及几何特征

3、计算1梁截面尺寸确定1）按经济要求确定梁高：取f =295 Nmm2，则所需截面抵抗矩为W =2M max61.2557.0010295二 2.67106mm所需梁咼：h =73 W -300 = 73, 2.67 106 - 300 = 671.11mm2）按刚度要求确定梁高：容许相对挠度取缶，故_600h min二 0.6 f l - 1050.6295600060010 一6 = 637 .20 m m综上所述初选梁高h 650mm3）按经验公式确定腹板厚度：tw =7 3hw = 73 0.65 =8.95mm4）按抗剪要求确定腹板厚度:丄 1 .2V maxtw 二hwfv1.2 4

4、05.08 103650180二 4.15 m m初选腹板-610x10，考虑因轮压较大，在梁端将腹板局部加厚。5）梁翼缘截面尺寸：为使截面经济合理，选用上、下翼缘不对称工字形截面, 所需翼缘板总面积按下式近似计算：twhwA%W2(2.67 106) "048.72mm2上、下翼缘面积按总面积的60%及40%分配 上翼缘面积：20.6 6048.72 = 3629.23mm ,下翼缘面积：20.4 6048.72 =2419.49mm ;初选上翼缘-300x20 （面积Ai=6000mm2）,下翼缘-200x20（面积2A 二 4000mm ）。2、梁截面几何特性1）梁对x轴的惯性

5、矩及面积矩（图2-1）：150 1甜inn100图2-1吊车梁截面简图计算公式（h0=h-t1-t2）吊车梁截面面积：2A 二 b t1 b2 t2 h0 tw =16100mm上翼缘到中和轴的距离：yit1t2h0b1 t11 b2 t2 (h - 2) h0 tw ( 0 tj二2 2 2-A=285.9m m下翼缘到中和轴的距离：y2 二 h - % = 364.1mm吊车梁X轴惯性矩：33bi tltl 2 b2 t2lxb1 t1 (y1)12 1 1 2 12th 3 thb2 t2 (y2-2)20 w b0 tw ( 0 h -yj2 =1 157081993mm22 12 2

6、吊车梁X轴抵抗矩：Wx 二比=1157081993 =3.18 106mm3 y2364.1吊车梁上翼缘截面Y轴惯性矩：t1 b1320 300374Iy -4.5 10 mm12 12吊车梁X轴抵抗矩：W： = 'x = 4.05106 mm 3y1Wxb =氏=3.18 106 mm3y2吊车梁上翼缘截面Y轴抵抗矩:心晋=3 105 mm 3四、梁截面承载力核算弯曲正应力上翼缘2 2(r= M max/Wxa + M Hmax/Wyc = 191.92 N/mm < 295N/mm下翼缘2 2(r= M max/Wxb = 175.28 N/mm < 295N/mm1、

7、强度计算采用突缘支座剪应力2 2t 1.2V cmax/h o/忖=79.69N/mm< 180N/mm腹板计算高度边缘局部压应力中级工作制吊车梁书=1,lz = 430 mm2 2(rc=书 F/t/lz = 50.25 N/mm < 310N/mm得:litbih6000 20300 650= 0.615 ： 2.0注：简支梁各截面折算应力一般不控制，未作验算。2、梁的整体稳定性l/bi= 30 10.5,按照钢结构设计规范应计算梁的整体稳定性，按表2-5表2-5项次侧向支撑何载l1t1g =b1h说明S<2.0C>2.01均布何载上翼缘0.69P13 呂0.952

8、跨中无侧作用在下翼缘1.73-0.20 名1.33b1 -受压翼缘的宽度3向支撑集中荷载上翼缘0.7340.18g1.09划-受压翼缘的厚度4作用在下翼缘2.23-0.28 呂1.67因集中荷载在跨中附近，则："0.73 0.18 ；： -0.73 0.18 0.615 =0.841li20 30031274= 4.5 10 mm ,20 2002I 2 =1274= 1.3 10 mmI1|1 |24.5 107(4.5 1.3) 107二 0.776表2-6项次受弯构件情况计算公式说明1简支焊接工字形 截面（含 H型钢）半i4320Ah*d2+J235 爲 W< YJ4.4

9、h 丿fy当算得的盹值大于0.6时，应按 %' = 1.07 0.282%代替® b值230.8 2 1 二 0.82 0.776 - 1 二 0.442：丨1+丨2iy丫 A4.5x107 +1.3汉10716100二 60.02y = h iy = 6000 60.02 =99.97计算梁的整体稳定系数为:按表2-6得:：b =4320 Ah 2 Wx= 0.8414320299.97216100 610一3.18 106*1$9.必20）2卩 14.4x610 丿0.442= 1.91 0.6bH =1.07 - 0282 h.07 -0282 =0.9221.91计算

10、的整体稳定性为:M max Mt b'Wx Wy557 10616.29 1060.922 3.18 1063 105=244.28N mm2 ： 295 N mm2由以上计算可知整体稳定性符合要求。3、腹板局部稳定计算腹板高厚比:L = 650 =65 £ |80=91 ,且有局部压应力（crc式0），腹板的tw10_ V fy受力比较复杂，规范规定宜按构造要求在腹板上配置横向加劲肋，加劲肋的间距a按构造要求取1000mm横向加劲肋的尺寸确定按构造要求（据有关公式计算）：bs _ 匹 40 = 50 40 =65.67mm,取bs =90mm。 3030ts _ bs 二

11、65.67 二 4.378mm,取ts 二 6mm。 1515选用-90 6计算跨中处，吊车梁腹板计算高度边缘的弯曲压应力为：6Mhc 557 10(65 -28.59 -2) 10291.16 109-9165.23N /mmI腹板的平均剪应力:3203.28 102=33.32 N / mm61 1 100腹板边缘的局部压应力:-F. 22257 103,51.76N/mm2twlz10 430Cf二. 345 -235 =1.211)计算二crC f 2hc-=0.53小于 0.85 155 tw取二 cr =f =295N/mm2计算cra/h0 =1000/610=1.64aCfho

12、/tw's 二:41 /5.344(h0/a)2= 0.44小于 0.8取 cr =180N / mm22)计算匚ccrc f h° / tw= 0.76 乞 0.928.10.9 13.4(1.83 -h0/a)2取二 ccr2二 f 二 345N /mm“65.23、I + '、295 丿33.32、 51.76 门彳 I += 0.494 兰 1I 180 丿 345cr ,ccr满足4、疲劳强度计算本工程吊车为中级工作制吊车，不必进行疲劳验算5、梁挠度计算等截面简支吊车梁竖向挠度（按标准值）：557 106 6000-竺557 106 6000 o.ooo22

13、5：丄 满足I 10E|x 10 206 103 1157081993600五、梁连接计算1、梁端与柱的水平连接上翼缘与柱的水平连接：采用8.8级高强度螺栓，并采用喷砂处理摩擦面，抗 滑移系数取J =0.45。按一个吊车轮的横向水平力作用计算：V =4.65KN（并取：丁 =3.0）按柱宽及螺栓排列要求采用2M20螺栓，每螺栓承载力设计值（P = 190KN）N： =0.9nf 卩=0.9 1 0.45 190 = 76.9KN总计连接处承载力N =2 76.9 =153.8KN17.4KN 满足2、翼缘板与腹板连接焊缝上翼缘板与腹板连接焊缝采用焊透的T形连接（自动焊并精确检查），可与母材等强

14、，故不另行核算。下翼缘板与腹板连接焊缝ffw -160N mm2。S =20 228.59 -1 = 1103.6cm33,VS1405.082 "0 汉1103.6"0hfw1.66mm2 0.7fTIx 2 0.7 160 1157081993取 hf=6mm3、支座加劲肋截面与连接计算吊车梁支座形式为突缘支座，支座加劲肋采用-200 X 20，其伸出长度不得大于其厚度的的2倍，取为20mm满足要求。吊车梁支座加劲肋计算简图见图2-2.O/UCL/Z150图2-2支座加劲肋截面-单位：mm截面几何特征: 腹板长度取：15tw = 150mm2Ace = 20 2 二 40cmCce3V max 405.082 103_ 2Ace 40 10= 101.3N/mm2 ： 400N/mm212310 150124-1333.33cm支座甲类计算截面特性为:2A = Ace 15twtw =40 15 1 1 =55cm1333.3355=4.92cm