起重机金属结构概论.

1、第一章第一章 概概 论论 第一节 起重运输机金属结构的定义、作用和发展过程第二节 起重运输机金属结构的分类 第三节 起重运输机金属结构的计算简图第四节 起重运输机金属结构的工作级别第五节 对起重运输机金属结构的要求及其发展趋向第一章 作业第一节第一节 起重运输机金属结构的定义、起重运输机金属结构的定义、作用和发展过程作用和发展过程 一、金属结构的定义一、金属结构的定义 由型钢和钢板作为基本元件由型钢和钢板作为基本元件, ,按一定的规律用焊按一定的规律用焊接（或铆接、螺栓连接）的方法连接起来接（或铆接、螺栓连接）的方法连接起来, ,能够承受能够承受载荷的结构件称为载荷的结构件称为金属结构金属结构

2、。 金属结构：如龙门起重机的上部主梁和支腿(如图1-1) 图 双梁箱形龙门起重机 1起重小车；2上部主梁；3支腿 back金属结构：汽车起重机的吊臂、转台、车架第一节第一节 起重运输机金属结构的定义、起重运输机金属结构的定义、作用和发展过程作用和发展过程(续)二、金属结构的作用二、金属结构的作用作为机械的骨架,支承起重机的机构和电气设备,承受各部分重力和各机构的工作力。将起重机的外载荷和各部分自重传递给基础。三、国内外金属结构发展史三、国内外金属结构发展史（自学） 第二节第二节 起重运输机金属结构的分类起重运输机金属结构的分类 1. 1.按组成金属结构基本元件的特点分为按组成金属结构基本元件的

3、特点分为 杆系结构：由型钢焊接而成。如图杆系结构：由型钢焊接而成。如图1-81-8。 板结构：由薄板焊接而成。如图板结构：由薄板焊接而成。如图1-11-1、图、图1-91-9。 图1-8 塔式、轮式起重机桁架动臂 图1-9 汽车起重机箱形支腿 1-走行装置；2-驾驶室；3-转台；4-动臂； 5-变幅油缸；6-司机室；7-支腿。 2. 2.按起重运输机金属结构的外形分为按起重运输机金属结构的外形分为 桥架结构桥架结构 门架结构门架结构 臂架结构臂架结构 车架结构车架结构 转柱结构转柱结构 塔架结构塔架结构 桥架结构桥架结构门架结构门架结构臂架结构臂架结构定长臂铁路起重机定长臂铁路起重机转柱结构转

4、柱结构门座式起重机门座式起重机塔架结构塔架结构塔式起重机塔式起重机 铰接结构：如桁架结构。铰接结构：如桁架结构。 刚接结构：如刚接结构：如图图1-11-1。 混合结构：亦称桁构结构。如图混合结构：亦称桁构结构。如图1-101-10。3.3.按金属结构的连接方式分为按金属结构的连接方式分为 图图1-10 1-10 电葫芦桥式起重机桁构梁电葫芦桥式起重机桁构梁 平面结构：如图平面结构：如图1-111-11的桁架结构。的桁架结构。 空间结构：如图空间结构：如图1-121-12龙门起重机的龙门架和龙门起重机的龙门架和 图图1-131-13的轮式起重机车架。的轮式起重机车架。4.4.按作用载荷与结构在空

5、间的相互位置分为按作用载荷与结构在空间的相互位置分为 图图1-11 1-11 平面桁架结构平面桁架结构 图图1-12 空间刚架结构空间刚架结构 图图1-13 1-13 轮式起重机车架轮式起重机车架 5. 5.按金属结构构件的受力特点分为按金属结构构件的受力特点分为 受拉构件 受压构件 受弯构件 受扭构件第三节第三节 起重运输机金属结构的计算简图起重运输机金属结构的计算简图 对金属结构进行强度、刚度和稳定分析时对金属结构进行强度、刚度和稳定分析时, ,常用常用一理想的力学模型来代替实际的结构。这种力学模型一理想的力学模型来代替实际的结构。这种力学模型称为金属结构的称为金属结构的计算简图计算简图。

6、 将实际的金属结构简化成计算简图，包括将实际的金属结构简化成计算简图，包括: : 结构的简化：结构的简化：构件用其轴线来代替。构件用其轴线来代替。 支座的简化支座的简化：可简化为活动铰支座、固定铰支座和：可简化为活动铰支座、固定铰支座和 固定支座三种。如图固定支座三种。如图1-141-14、图、图1-151-15。 载荷的简化载荷的简化：可简化为匀布载荷、集中载荷、节点：可简化为匀布载荷、集中载荷、节点 载荷及移动载荷。载荷及移动载荷。 图1-14 活动铰支座的典型结构和简图 图1-15 固定铰支座的典型结构和简图 例：将图示单主梁龙门起重机金属结构例：将图示单主梁龙门起重机金属结构, ,简化

7、为计算简图。简化为计算简图。 图图1-16 单主梁龙门起重机金属结构计算简图单主梁龙门起重机金属结构计算简图 (a)结构图结构图; (b) 主梁计算简图主梁计算简图; (c) 支腿计算简图支腿计算简图(a) 例：将图示桁架式吊臂简化为计算简图。(a)(b)(c) 图图 桁架式吊臂结构计算简图桁架式吊臂结构计算简图 (a)结构简图结构简图; (b) 变幅平面计算简图变幅平面计算简图; (c) 旋转平面计算简图旋转平面计算简图第四节 起重运输机金属结构的工作级别 起重机金属结构的工作级别是表明金属结构工作繁忙程度的参数。 按结构件中的应力状态（名义应力谱系数）和应力循坏次数（应力循环等级）金属结构

8、的工作级别分为A1A8级。 应力循环等级，可以用结构在其使用寿命期间完成的总的应力循环次数来表征。共分为10级,如表1-1所示。 表1-1 起重机结构的应力循环等级 应力循环等级总的应力循环次数N设备使用情况U01.6104U13.2104U26.3104U31.25105U42.5105经常轻度使用U55.0105经常中等使用U61.0106较繁忙地使用U72.0106U84.0106U94.0106特别繁忙地使用不经常使用繁忙地使用应力状态表明结构中应力的变化程度。用应力谱系数K来描述： 起重机结构的应力状态按名义应力谱系数分为四级，见表1-2。 表1-2 起重机结构应力状态及名义应力谱系

9、数K miiNnkmaxS1-小0.125通常承受很小的应力，很少受最大应力S2-中0.25通常承受中等应力，偶尔受最大应力S3-大0.5通常承受较大应力，有时受到最大应力S4-特大1经常有规律地承受最大应力应力状态名义应力谱系数构件应力说明k 根据起重机结构的应力循环等级和应力状态,即可确定金属结构的工作级别,共分为八级,如表1-3。 表1-3 起重机金属结构工作级别的划分U0U1U2U3U4U5U6U7U8U9S1-小0.125A1A2A3A4A5A6A7A8S2-中0.25A1A2A3A4A5A6A7A8S3-大0.5A1A2A3A4A5A6A7A8S4-特大1A2A3A4A5A6A7A

10、8应 力 循 环 等 级应力状态名义应力谱系数K第五节第五节 对起重运输机金属结构的要求及对起重运输机金属结构的要求及其发展趋向其发展趋向 一、对起重机金属结构的基本要求一、对起重机金属结构的基本要求金属结构必须坚固耐用。即具有足够的强度、刚度金属结构必须坚固耐用。即具有足够的强度、刚度和稳定性。和稳定性。自重轻，省材料。自重轻，省材料。设计合理，结构简单，受力明确，传力直接。设计合理，结构简单，受力明确，传力直接。便于制造、运输、安装、维修。便于制造、运输、安装、维修。成本低，外形美观。成本低，外形美观。 二、起重机金属结构的发展方向二、起重机金属结构的发展方向1. 设计计算理论的研究和改进

11、设计计算理论的研究和改进 极限状态设计方法取代许用应力设计法极限状态设计方法取代许用应力设计法可靠性设计方法可靠性设计方法优化设计方法优化设计方法有限元分析方法有限元分析方法2. 改进和创造新型的结构形式改进和创造新型的结构形式 如图如图1-17、1-18用多边形或梯形截面代替传统的用多边形或梯形截面代替传统的箱形截面吊臂。箱形截面吊臂。 图图1-17折线形和八角形闭合断面动臂折线形和八角形闭合断面动臂 (a) 折线形截面动臂；折线形截面动臂；(b)八角形截面动臂。八角形截面动臂。 利勃海尔利勃海尔LTM11200-9.1 ,起重量起重量1200t，主臂全伸长度，主臂全伸长度100m 椭圆形截面吊臂椭圆形截面吊臂 图1-18 梯形截面动臂 3. 改进制造工艺过程改进制造工艺过程 4. 提高起重机的参数提高起重机的参数 5.向金属结构生产的标准化和系列化发展向金属结构生产的标准化和系列化发展6.6.采用优质材料采用优质材料第一章