桥架结构设计

1、第3章箱形梁式桥架结构设计3. 1箱形梁式桥架结构的构造箱形梁式桥架结构主要是山两根主梁和端梁所组成。主梁是由上、下盖板和 两块垂直腹板组成封闭的箱形截面的实体板梁结构。小车运行的轨道铺设在主梁 上盖板的正中间，因此两根主梁的间距便取决于小车的轨距。桥架的两端梁间的 距离决定于桥架的跨度大小。安装大车运行机构和小车输电滑触线用的走台为悬臂固定在主梁的外侧。走 台的宽度决定于端梁的长度和大车运行机构的平面布置尺寸。桥架端梁的长度主要取决于大车的轮距大小。大车轮距K和桥架跨度L的比 值通常取为:(3-1)代入数据得K =(二-)厶= 28.5/7 28.5/5 = 4 57*75取 K = 4/7

2、：3.2主要尺寸参数的确定3. 2.1箱形主梁的构造和主要尺寸的确定1主要尺寸确定箱形主梁的主要构件是上盖板、下盖板和两块垂直腹板。通常为了制造方便, 腹板中部为矩形面两端做成梯形，同时使下盖板两端向上倾斜（如图3-1）。(3-2)主梁在跨度中部的高度"，根据起重机桥架刚度的要求和制造的经验，一般 按照跨度Z的大小取如下值:Z>23m(3-3)主梁在端梁连接处的高度可取:血=(O4O6)H(3-4)所以山设il参数得C = (-花)厶= 0x2&5-02x2&5 = 285-57山于C一 般取2到3in。所以C取值为3in。20 20Ho = (0.4 06)H

3、 =0.4x1.425 0.6x 1.425 = 0.57 0.855 m因为起巫量和跨度较大，所以选取Ho=O8山两腹板的片度5 般取相等。上、下盖板的片度q也常取同值。这些板疗 的取值与起重量有关，按表（3-1）选取。BX JZ图3-2箱形主梁的构造简图表3-1箱形主梁腹板和盖板庁度推荐值(mm)起重量Q(t)5, 810 (12.5)15 (16)2030 < 32)50腹板厚6666, 8盖板厚度818, 1010, 1212, 1416-22注：表中所列板厚较大值用于跨度较大者。根据设计参数得<5 = 6盖板用度4=12为了保证桥架具有足够的水平刚度，主梁两腹板内壁的间距

4、b不能太小，其 值为:(3-5)h>且 bn 土350同时，根据焊接施工条件需要，这个距离还必须大于350mm。当b值确定后, 便可以按下面的关系式定出上、下盖板的宽度E：(3-6)B = /? + 2(J+I0) mm (手工焊)B = h + 2(J + 20) mm (自动焊)山公式A5可知諾二竽毛畑且&佥=營“曲所以选择 b 的值为 0. 6m。从而 B = b + 2(J + 2O) = 600 + 2x26 = 652m”所以/? = 25 = 1425 - 2x12 = 1401mni= 1401/6 = 233.5 >70所以力0 = Hq 25| = 0.

5、8 2x0.012 = 0.7762加劲板的布置6 X-X上图3-3箱形主梁的构造简图为了保持腹板的局部稳定性，当/7/5>70时，便需要在主梁腹板内布置一 些垂直的横向大加劲板（图3-3中4）。在第J近端梁处两块加劲板的距离 a a" = 1401,取a =1400；而跨中为a = (1.5 - 2)/且d<22m。所以“的取值 为 2. 2ino为了使小车的轮压更直接地传到腹板上去，并进一步增加腹板的局部稳定性，在大加劲板之间腹板受压缩区域内，增设一些垂直的小加劲板（图3-3中5）,其高度约为於3。两个小加劲板的间距5,主梁端部小加劲板的间距主梁中部小加劲板的距离取为

6、«, = 1. hit加劲板的疗度推荐值由查得取为k = 4mm.当/?/5>160时，必须在离上盖板（0.2-0.5）厶地方再添设纵向加劲板条 或角钢，以增加腹板受压缩区的局部稳定性。在小加劲板的下面采用Z45x45x5角钢水平加劲杆（图3-3中6）。3. 2. 2箱形梁式桥架的端梁构造和主要尺寸确定箱形梁式桥架的端梁也采用箱形的实腹板梁式结构。端梁的中部截面也是 山上、下盖板和两块垂直腹板所组成。由于运输和安装的需要，通常把端梁制 成两个分段。在制造厂施工时，先把一根主梁和端梁的一个分段焊接在一起形 成半个桥架，然后在使用地点安装时再将两个半桥架在端梁接头处用螺栓连接 在一

7、起，成为一台完整的桥架。端梁的安装接头采用普通螺栓连接。端梁的盖板和腹板疗度的选择参考表3-2.在端梁与主梁连接处，以及端 梁的车轮支承处均应适当配置加劲板，以保证腹板的局部稳定性。为了安装接 头的施工需要，应开设直径不小于150 mm的手孔。表3-2端梁的构件庁度荐用值（mm）起重量（t）5, 810 (12.5)15 (16)2030 (32)50上盖板8101216-20中部下盖板8101216-20头部下盖板121620腹板6, 88山表3-2得，端梁构件疗度值为上盖板为12；中部下盖板为12；头部下盖板为16；腹板片为8。端梁的中部高度为丹0 =Ho-25,=0,8-2x0.012

8、= 0776/«o头部高度 可取为0388/»/» O中部腹板/ = 0576-2x0.012 = 0J52/» <>头部腹板高为 力=0.776 - 0.012 - 0.016 = 0.748加。端梁的总长度取为厶=5加。査3得大车轮两角形轴承箱中心之间的距 离 A=280o所以腹板间距离人=280 + 8 = 288。所以端梁的宽度为 B：=b +2(5 +20) = 288+ 2(8+ 20) =0.344加3. 2. 3端梁连接设计1连接形式山于端梁采用两段拼接而成，则端梁的安装接头设计在端梁的中部。端梁的接头的上盖板和腹板焊有角钢做

9、的连接法兰，用奇强度螺栓连接。下盖板的接头用连接板和高强度螺栓连接。如下图为接头的安装图下盖板与连接板的连接采用M18的螺栓，而角钢与腹板和上盖板的连接釆 用M16的螺栓。2螺栓连接的强度计算上盖板的连接螺栓和腹板连接螺栓受剪力的拉力；下盖板的连接螺栓受剪 力。(1)假定内力由螺栓平均承受。则螺栓的数U为:%1(3-11)式中 N-作用于螺栓的力;1N诫一螺栓的许用承能力在抗剪连接中:1%1=|化=号6(3-12)17在抗拉连接中:(3-13)式中(/-螺栓杆的外径心一螺栓螺纹处内径 儿一每个螺栓的受剪面数U巧、珂一螺栓的许用拉、剪应力。按表3-12E1选用。查表得<T, = n5QN/

10、cin r = 3QQN/em下盖板M18螺栓:=2x34x0.018- xHOOxlO" =6612.84川上盖板和腹板M16螺栓叫=切=学切14x(0.85x0.016).250x2= 181492N山计算得大车运行摩擦力叱叱-My _ 1974DJI 0.3所以所需螺栓数U为:n>N 6580x4=14IN* 1814I tnin *所以上盖板和腹板连接所需螺栓数U为14。下盖板所需螺栓数U为:N 6580x4 3 9n >叫6612.84取值为4。3.3桥架的计算3. 3. 1桥架结构的材料山于车间起重机反复起动.制动，所以主梁承受较大冲击载荷。因此它要求 主要构

11、件的材料应具有较高的破坏强度和疲劳强度及一定的塑性，同时具有较高 的冲击韧性。普通碳素钢Q235是制造起重机金属结构最常用的材料。本设il对起重机的 工作环境与温度无特殊要求，因此Q235钢完全符合使用要求。3. 3.2桥架设计的计算载荷及其组合作用在桥式起重机桥架结构上的载荷有固定载荷、移动载荷、水平惯性载荷及大车运行歪斜产生的车轮侧向载荷等。1固定载荷固定载荷也就是自巫载荷，它可以分为均布载荷和集中载荷两种。对于箱 形主梁的受载而言，主梁、轨道、走台和拦杆等组成的半个桥架结构自重，是 属于均布载荷。集中载荷作用的自重载荷包括有操纵司机室、分别驱动的大车运行机构以 及安置在走台上的起重机电气

12、设备等。图3-3为我国生产的吊钩桥式起重机系列的半个桥架结构部分的巫量Gg曲线。确定半桥架重量的佔算值002后，则主梁山于桥架自重引起的均布 载荷为:(3-7)式中桥架的跨度（m）Cm>图3-3箱形梁式桥架结构的重量曲线山图3-3估算Gg/2= 8500x9.8 = 833(X)N所以q,=弘=聖型=2922.8N / m"L2&5当大车运行机构采用分别驱动时，主梁所受的全部均布载荷g就是桥架自 巫引起的均布载荷如，即q =qi(3-8)ill公式 3-6 得q = 2922.8/V/tn司机操纵室的重量G。是固宦的集中载荷，初算时可取为1-1.5 t,封闭武 取较大值

13、敞开式取较小值。重心作用位置到主梁一端的距离大约取-=28。山于司机室选择闭式，所以5选取1.5 to属于固定集中载荷还有大车运行机构的电动机和减速器等较沉重的部件 重量，其值查表7-31得q=05t ,人=1.5。2移动载荷对箱形主梁的受载而言，移动载荷就是由起重小车的自重和额定起重量引 起的小车轮压。当起升机构在上升起动或下降制动时，还将产生与起重量作用 方向相同的垂直惯性力。故在确定作用在主梁上每个车轮的讣算轮压P时，需 要引用一个动力系数Pu来考虑这个惯性力及其造成的动力加载作用。动力系 数可山图2-21査得。主梁上的小车轮压可参考表7-4lo山图 2-21得肖 u=ll,山表 7-4

14、 1査得 P, = 7300/V ；= 67007V : 轮距b = 2400枷n。所以 斤= iix7300 = 8030N ； /> = 0口巧=llx6700 = 7370N。主梁的总计算载荷:(3-8)q =(Pqq =llx29228 = 321508N/加式中®4 = 1.1冲击系数3主梁弯矩计算主梁垂直最大弯矩:=4工*, g代入数据得P + P(L- B")+ qL + <f>&d _ 申jPJq 2 M IS p) = * L2Lnui4(乎+ #)28 5-2 48030 + 7370() +2&53215.08x2&a

15、mp;5 + lx500x98 llxl500x98x282&51.1x1500x9.8x2.8 = 488380.524/7 /«主梁水平最大弯矩mux(3-10)V式中（1 = - 车起动制动加速度平均值fg=68$tq = 68sX7 6=0.1825 - 02433w/r60x(68)M"一不计反冲系数久和动载系数时主梁垂直最大弯矩，山下式算M 9讥竺竺土豎炖5nut4(¥ + 步翻。+和窖） +泌曲3込28,58380 + 7370+摯28,52+ 15OOx98x28 + 5OOx98x15 = 843592N”7因此得主梁水平最大弯矩:a0.

16、1835-0.2433maxM". =08MJsp>一 = 08x843592x9.8£ maxmaxg=(1263.7 1675 杯川4主梁强度验算主梁中间截面的最大弯曲应力为:十心3+些=(3-11)式中 W乂一主梁中间截面对水平fi心轴线X-X的抗弯截面模数其近似值:用严（牛网“严：°恥+06522012）“4。1（H2）= 0015FW. Z Z0.652x0.012八八八a 八衣(3-13)IV.=(-+ h3)b = (+L401X 0.006) x 0.63"=0007屛因此可得：488380.524 1675.5_MnJG + P)

17、十 Mex0.015 + 0.007 - 32.79MPd山5表2-19査得Q235钢的许用应力为I叫=备=需皿.4M內(3-14)因此C7<C7uff < ffij 主梁支承截面的最大剪应力根据2公式il算Q (G+P)(3-15)式中一主梁支承截面所受的最大剪力，计算如下:20円話+马¥ +叭学八 ” 2&5-24 3215.08x2&5 + lx500x98 =8380 + 7370 x+28.52« 5 _ 2 X+llxl500x98x=78220628N2&5(3-16)人。一主梁支承截面对水平重心轴线X-犬的惯性矩，其近似值

18、:罟+阴” X字=月776x0.006 + 0 625x0.012)x0.776x 学=0.0028w(3-17)sox 1)X 60 X= 126480cm*S-主梁支承截面面积对水平巫心轴线A-X的静矩:仮+勺12 2)2=OOO39F6 0776x0006x 輕+ 0.652x0.012(輕+ 2:21(专+扌)=2065卅422=2 X(3-18)因此可得:(3-19)山5表2-19查得钢的许用剪应力故仏 斑综上，强度满足要求。(3-20)5主梁的垂直刚度验算主梁在满载小车轮压作用下，在跨中所产生的最大垂直挠度可按照2公式进行计算:片 Z?l + a(l-602+404)/ =48&#

19、163;/(3-21)式中 a = =空2 = 0.879A 8380B 24因此可得:PZ? 1+ <7(1-602+404) / =4，_ 8380x28.531 + 0879(16x0.0842+4x0.0844)48x2Jxl0'x0-011=0.67 cm允许的挠度值山2公式得:r 98 5小丽=疝"曲'"5级）(3-22)因此 /</6主梁水平刚度验算主梁在大车运行机构起、制动惯性载荷作用下，产生的水平最大挠度可按2 公式计算（略去第三项，简化成简支梁）:(3-23)式中耳一作用在主梁上的集中惯性载荷P = (0.01 0.02) &

20、#165;(/； + £) = (0.01 0.02)(8380 + 7370) 60=229.95 459.9Qa -作用在主梁上的均布惯性载荷% = (0.01 0.02) V q = (0.01 0-02) x 型 x 2922.8* 60= 426-852N/!/ =W -= 0.007X2： = 0.0022亦> 2山此可得:148%384叭459.9x2&5385.2x2&空48x2.lxl0"x0.0022 十 384x2.lxl0*'x0.0022=0.56c7H水平挠度的许用值:(3-24)山上面计算可知，主梁的垂直和水平刚度均满足要求。山于起®机工作无特 殊要求所以不进行主梁的动刚度验算。7端梁的计算山于端梁采用的截面尺寸以及材料都相同。山主梁计算结果可知端梁的强 度、刚度都合格。因此不用再单独进行校核。3. 3. 3桥架拱度为了减少主梁在受载工作时的实际下挠变形，以利于起重小车和大车运行机 构的正常工作，制造时主梁被做成向上变曲的弧形。主梁的上拱弧线采用二次抛物线。桥架跨度中央的标准拱度值为(3-25)考虑制造因素，实取 yo = l-4/o