第八章偏轨箱形龙门起重机2011

第八章偏轨箱形龙门起重机的金属结构本章内容：简单介绍偏轨箱形龙门起重机金属结构的形式，详细分析主梁、支腿的内力，介绍主梁、支腿的设计计算方法。本章重点：偏轨箱形龙门起重机主梁的设计计算方法。中轨箱形梁偏轨箱形梁半偏轨箱形梁第一节偏轨箱形龙门起重机的金属结构金属结构组成：上部主梁，支腿。龙门起重机的分类

单主梁龙门起重机双梁龙门起重机一、单主梁龙门起重机1、带悬臂单梁龙门起重机支腿的形式：L型、C型主梁的形式：箱形截面

起重小车采用侧向悬挂的方式：

二支点小车三支点小车适用于Q=5~20t适用于Q=20~50t

支腿的计算简图的确定在龙门架平面为上端固定、下端自由的计算简图，因此支腿上大下小在支腿平面为上端自由、下端固定的计算简图，因此支腿上小下大当跨度L≥35m时，通常制成一侧刚性支腿、另一侧柔性支腿。从而可消除温度和吊重引起的推力。2．无悬臂的单主梁龙门起重机二、双梁龙门起重机1．无马鞍双梁龙门起重机（O形）采用标准轨距（U形）不采用标准轨距支腿粗壮防止两根主梁向中间并小车轨道在主梁的上方U形双梁龙门起重机2．带马鞍双梁龙门起重机

变截面支腿的形式：

主要靠马鞍防止主梁向中间并龙门架平面和支腿平面均为上大下小第二节偏轨箱形主梁的内力分析一、计算简图1、带柔性支腿的龙门起重机2、具有两个刚性支腿的龙门起重机垂直平面水平面垂直平面结论：主梁的最不利计算简图是按两端简支的外伸梁计算，不因其结构形式和支承情况而改变。二、垂直载荷引起的主梁内力1．移动载荷引起的主梁内力一个主梁上总的小车轮压：

跨间运行时小车车轮1下的主梁弯矩方程式为：

此时同样方法：如果P1>P2，则M1max>M2max当P1=P2=P时，则M1max=M2max=Mmax，P1=P2=P时弯矩M的图线剪力方程式为当Z=0时有

P1≠P2时的剪力广义影响线P1=P2时的剪力广义影响线悬臂段范围运行，小车走到悬臂端时，支承A处小车位于悬臂端时的弯矩及剪力图2、固定载荷引起的主梁内力1）匀布固定载荷2）集中固定载荷司机室对主梁的作用端梁对主梁的作用三、水平载荷引起的主梁内力1．大车制动惯性力引起的主梁内力桥架惯性力qH(水平均布力）司机室惯性力PHs端梁惯性力PHd有载小车惯性力为P1H和P2H计算方法：将相应的垂直载荷缩小倍，即得大车制动惯性力。2．风载荷引起的主梁内力主梁迎风产生的风载荷为水平的均布载荷qw小车及货物迎风产生的风载荷为水平的移动集中载荷P1w和P2w注：计算主梁时仅考虑顺着大车轨道方向的风载荷。四、主梁承受的扭矩1．外扭矩的确定如图，主梁承受的扭矩为对于双主梁：

大车制动时引起的惯性力小车和货物的风载荷2．扭矩在主梁上的分布(1)小车在跨中时a.两条腿刚度都很大b.一条刚性腿一条柔性腿（2）小车位于跨间，靠近一条腿时(3)小车在悬臂端a.两条腿刚度都很大b.一条刚性腿一条柔性腿主梁悬臂长度对扭矩在支腿A及B上的分配没有影响四、偏斜运行侧向力S引起的主梁内力单梁：双梁：第四节偏轨箱形主梁的设计计算一、确定计算载荷及其组合二、主梁的内力计算画弯矩图，找出危险截面三、主梁的截面选择四、主梁的强度校核危险截面的位置：满载小车位于跨中时的跨中截面满载小车位于有效悬臂端时的悬臂根部截面工作级别≥A6时，按载荷组合I校核疲劳强度按载荷组合II校核静强度工作级别≤A6时，按载荷组合II校核静强度

1．满载小车位于跨中时主梁跨中截面强度校核

(1)正应力主梁跨中截面的正应力分布图

2．满载小车位于悬臂端时主梁支承处截面强度校核

(1)正应力 (2)剪应力(3)复合应力主腹板厚度(2)平均挤压应力

(3)复合应力五、带悬臂主梁的局部稳定性校核六、主梁的刚度校核（一）主梁的静刚度校核计算静挠度时的计算载荷是起升载荷和小车自重。

1、按简支外伸梁计算静挠度

①满载小车位于跨中(图8—22)

②满载小车位于有效悬臂端忽略轮距2、按一次超静定龙门架简图计算静挠度

①满载小车位于跨中

②满载小车位于有效悬臂端

3、静刚度计算总结

①具有柔性支腿的龙门起重机应按简支外伸梁计算简图计算静挠度。

②具有两个刚性支腿的龙门起重机分几种情况：小车位于跨中时静挠度建议按简支梁计算简图计算小车位于有效悬臂端时的有效悬臂端静挠度建议按一次超静定龙门架计算简图计算（二）、横向框架抗扭刚度校核（对于箱形梁可不考虑）（三）、主梁的动刚度校核例8-1L型单主梁偏轨箱型龙门起重机，起重量mQ=20/5t，跨度L=35m，悬臂长l=10m，小车在悬臂端的极限位置l1=7m，小车质量mx=7.8t，主梁截面形式及尺寸如图。风压qⅡ=150Pa，水平惯性力均取垂直载荷的1/10，轨道高度hg=107mm。材料Q235，许用挠度，跨中[YL]=L/800，悬臂端[YL1]=L/350，试验算起重机主梁的静强度和静刚度。解：（1）载荷计算主梁截面积：主梁质量：设加劲肋质量系数k=1.5主梁自重均布载荷：主梁迎风面积：风载荷：因箱形梁工作风压下，风载荷集度：水平惯性力（均布）：移动载荷：组合IIa：组合IIb：按载荷组合IIa计算。设小车轮压相等，即：水平集中惯性载荷（作用于轨道顶）：主梁截面弯心水平位置：弯心垂直位置在截面中心线上。外扭矩：（2）内力计算1）垂直方向（跨度大，两支腿分别制成一刚一柔）跨中：悬臂根部：2）水平方向跨中：悬臂根部：3）主梁截面性质中性轴位置惯性矩：上翼缘板静矩截面静矩4）强度校核跨中截面：悬臂根部截面5）刚度校核跨中：悬臂端：在允许范围内，刚度合格强度满足要求第五节偏轨箱形龙门起重机支腿的设计计算一、确定计算载荷及其组合二、支腿的内力分析两个刚性支腿：一次超静定问题带柔性支腿：静定问题最不利工况：

带悬臂的龙门起重机小车位于有效悬臂端不带悬臂的龙门起重机小车靠近一条支腿处1、龙门架平面A.垂直载荷1）起升载荷和小车自重计算载荷不带悬臂时：B.水平载荷1)小车惯性力PHx（或小车、货物的风载荷及小车的碰撞载荷）2）静定结构时，小车惯性力PHx（或小车、货物的风载荷及小车的碰撞载荷）3）支腿承受的风载荷注：桥架自重G在计算支腿轴向力时应予以考虑；不考虑桥架自重G引起的横推力龙门架平面内支腿的危险截面：支腿的上端2．支腿平面的支腿内力（按静定结构计算）1）、求主梁对支腿的支反力A、起升载荷和小车自重引起的支腿的垂直载荷B、起升载荷和小车自重等引起的扭矩MA(按8-14，8-18计算)2）支反力VA引起的支腿的内力3）扭矩引起的支腿的内力4）水平集中力引起的支腿的内力5）水平均布载荷引起的支腿内力6）偏斜载荷引起的内力支腿截面的内力：轴力N、弯矩M、扭矩Mn(按表8-6计算）危险截面：支腿的下端带马鞍的龙门起重机支腿支腿平面的计算简图：一次超静定结构三、支腿截面的选择1、支腿结构单主梁龙门起重机和无马鞍的双梁龙门起重机支腿变截面形式

bs等于梁宽

Cs略大于梁高，且Cs=(1.38~1.8)bsCx等于下横梁宽（由走行轮支承结构决定）

Cx〉（400~700）mm

bx>(2.9~3.7)Cx

带马鞍的双梁龙门起重机支腿截面在两个平面内都是上大下小2、下横梁结构1）单梁

为保证RA=RB2）双梁无马鞍3）带马鞍四、强度校核1、支腿的强度校核在龙门架平面内，支腿上端为危险截面；在支腿平面内，支腿下端为危险截面；此外，还必须对中间截面进行强度校核

2、下横梁的强度校核五、支腿的整体和局部稳定性校核1、整体稳定性可按下面的简化计算式验算2、局部稳定性校核1）轴心受压2）偏心纵向加劲肋（成对布置）横向加劲肋3）支腿下横梁的局部稳定与主梁的无集中轮压作用时情况相同六、双梁龙门起重机桥架水平刚度校核双梁龙门起重机如果桥架水平刚度不够，会出现两根主梁向中间并拢，甚至发生小车卡轨现象。满载小车位于有效悬臂端，其中一条支腿出现最大支反力为水平刚度校核的最不利工况。1．计算载荷(1)一根主梁作用于支腿上端的垂直压力(2)由于小车偏心作用引起的扭矩2．水平支反力HA及HB（莫尔图乘法）3.校核主梁和支腿在连接处的最大水平变位七、支腿与主梁及下横梁的连接计算(见第四章)支腿与下横梁的连接形式及受力简图按受拉又受剪的螺栓连接计算八、变截面支腿的折算惯性矩1、用折算惯性矩所在位置法求折算惯性矩近似认为箱型支腿的惯性矩与截面高度的平方成正比变截面支腿又（计算横推力和刚度演算）令则变截面支腿受单位力作用计算简图在单位力P作用下，臂端线位移：惯性矩为折算惯性矩的等截面支腿在单位力P作用下的臂端线变位：（折算惯性矩）折算惯性矩的位置2、用辛普生数值积分公式求折算惯性矩

设支腿各等分处的截面惯性矩分别为：Iz0、Iz1、Iz2、Iz3、Iz4。辛普生数值积分公式：

变截面支腿自由端在单位力作用下产生的线变位为等分数单位力P作用在等截面支腿的臂端时，臂端的线变位：九、变截面支腿的长度系数μ2根据变截面支腿与等截面支腿临界力相等的条件求得折算长度系数μ2

令结论：求支腿的稳定性时，根据求取μ2，以长度为μ2L而惯性矩为Imax的等截面支腿代替变截面支腿进行计算。结论：1、对于单梁龙门起重机、O型及U型双梁龙门起重机可取距小端为0.72L截面的实际惯性矩作为折算惯性矩。2、单梁龙门起重机、无马鞍的双梁龙门起重机支腿的总体稳定性较强，可不做总体稳定性校核。纵向加劲肋（成对布置）横向加劲肋1、龙门起重机的主梁强度、刚度计算方法。2、龙门起重机支腿的设计计算方法。3、双梁龙门起重机桥架水平刚度的校核方法，为什么要控制它的水平刚度。4、几种龙门起重机支腿的截面形式。5、柔性支腿的作用。龙门起重机主梁校核计算步骤：1、载荷计算主梁自重（均布）载荷主梁风载（均布）小车和货物风载荷（集中）主梁水平惯性载荷（均布）小车和货物水平惯性载荷（集中）