16t双梁门式起重机-说明书(非常详细)

中北大学信息商务学院2015届毕业论文目录TOC\o"1-5"\h\u26570引言 4281第一章16/3.2门式起重机设计参数 614266第二章总体设计 7247972.1.主梁几何尺寸和性质 7164622.2支腿几何尺寸和性质 729752.3.下横梁几何尺寸和性质 8159162.4.整体尺寸如下图所示 813496第三章主梁设计计算 98753.1．主梁参数的确定 9106183.1.1.主梁尺寸 9177363.1.2.截面几何性质 9150003.2．主梁载荷计算 10267343.2.1.静载荷计算 10158213.2.2.移动载荷计算 11185513.2.3.小车制动时的惯性力 12209483.2.4.大车制动时的惯性力 1273213.2.5.风载荷计算 1379113.2.6.主梁扭转载荷 14272913.3．垂直平面内的主梁内力计算 15246643.3.1.主梁均布载荷引起的内力 15170253.3.2.移动载荷引起的主梁内力 15102623.4．水平平面内的主梁内力计算 1742453.4.1.小车位于跨中时 1748783.4.2.小车位于悬臂端时 181813.5．主梁验算 1876163.5.1.弯曲应力验算 1912913.5.2.主梁疲劳强度校核 216623.5.3.主梁稳定性校核 22255043.5.4.主梁拱度验算 266063第四章支腿设计计算 2824084.1支腿参数确定 2841574.2门架平面内的内力计算 2858094.2.1.由主梁均布载荷产生的内力 29260294.2.2.由移动载荷产生的内力 29307564.2.3.由风载荷产生的内力 3038854.3支腿平面内的支腿内力计算 31145214.3.1.垂直载荷作用在支腿平面 3187854.3.2水平载荷作用在支腿顶部 31236214.3.3.风载荷载荷作用在支腿平面 3235534.3.4.马鞍自重载荷作用在支腿平面 32203724.4支腿验算 32266484.4.1.支腿强度验算 3287424.4.2.支腿稳定性验算 34214684.5下横梁稳定性验算 357947第五章螺栓连接设计计算 36237351.主梁接头处螺栓连接强度校核 3717783第六章整机抗倾覆性计算 3826523参考文献 3826361总结 39引言随着我国制造业的发展，门式起重机越来越多的应用到工业生产当中。本次设计就是对中等吨位的门式起重机进行设计，主要设计内容是A型门式起重机的设计。本设计是在草稿纸上计算以及反复设计，再采用许用应力法等对门式起重机进行设计。设计过程先是进行起重机结构的设计及计算，再用经验公式来设计桥架结构。用门式起重机各结构尺寸数据对起重机的强度、疲劳强度、稳定性、刚度进行粗略的校核计算，待以上因素都达到材料的许用要求后，画出起门机结构总图。然后计算出主梁和支腿的自重载荷、垂直载荷，再进行主梁强度和刚度的精确校核计算。若未通过，再重复上述步骤，直到通过。由于主梁的初步校核是在草稿中列出，在设计说明书中不予记录，仅记载主梁的精校过程。设计中参考了各种资料,运用各种途径,努力利用各种条件来完成此次设计。本设计通过反复斟酌各种设计方案,认真讨论,不断反复校核,力求设计合理，通过不断的计算以及参考前人的先进经验,力求有所创新。关键词：A型门式起重机；结构；校核AbstractAsChina'smanufacturingindustry,moreandmoreapplicationscranetowhichindustrialproduction.Thisdesignistodesignofmediumtonnagebridgecrane,themaindesigncontenttypeisaAhookbridgecranedesign.Thisdesignisonthedraftpapercalculationanddesignagainandagain,againUSEStheallowablestressmethodtodesignthebridgecrane.Firstforcranedesignprocessofcarbodydesignandcalculation,usingempiricalformulatodesignthebridgestructure.Ofcranebridgecrane'sstructuresizedataforthestrength,fatiguestrength,stability,stiffnessofroughcheckcalculation,forafterallfactorsabovemeettherequirementsofmaterialallowable,liftingthecarplottedonagraph,institutionalgenerallayoutdiagram,partsdiagramandbridgestructure.Thencalculatetheunitweightofbeamandgirderloadandverticalloadandhorizontalload,andforaccuratecheckcalculationofbridgestrengthandstiffness.Iffailed,repeattheabovestepsuntilthepass.Becausethebridgepreliminarycheckingislistedinthedraft,willnotberecordedinthedesignspecification,onlyrecordedbridgefinealignmentprocess.Referenceinthedesignofvariousmaterials,useallkindsofways,touseavarietyofconditionstocompletethedesign.Thisdesignthroughapremadeeachkindofdesignschemeofseriousdiscussion,isrepeated,strivetodesignreasonable,throughcontinuouscalculationandreferencetheadvancedexperienceofpredecessors,strivetoinnovate.KeyWords：BridgeCrane;Transmission-Mechanism;SteelStructure;Proofread第一章16/3.2门式起重机设计参数起重机类型通用工作级别A5桥架形式双梁16/3.2t×26m额定起重量（吨）16/3.2起升高度(米)10/11起升速度(米/分)7.9/19.7大车运行速度(米/分)47.1小车运行速度(米/分)44.6小车轨距（米）2.5小车轮距（米）2.7左右悬臂长6.76有效悬臂4.5工作风压250pa表1-1设计参数第二章总体设计2.1.主梁几何尺寸和性质主梁是起重机桥架中主要受力元件,由左右两块腹板,上下两块盖板(翼板)以及若干大小隔板及加强筋板组成.

主要要求有:

①主梁上拱度:

当受载后,可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形,避免承载小车爬坡

②主梁旁弯:

在制造桥架时,走台侧后有拉伸残余应力,当运输及使用过程中残余应力释放后,导致两主梁向内旁弯;而且主梁在水平惯性载荷作用下,按刚度条件允许有一定侧向弯曲,两者迭加会造成过大弯曲变形

③腹板波浪变形:受压区＜0.7δ0,受拉区＜1.2δ0,规定较低的波浪变形对于提高起重机的稳定性和寿命是有利的.

④上盖板水平度≤b/250,腹板垂直度≤h/250,

b为盖板宽度,h0为梁高.主梁腹板高度=1450mm，腹板厚度=6mm，翼缘板厚度，=10mm主梁总高度=+2=1470mm，主梁宽度b=980mm。2.2支腿几何尺寸和性质支腿上面与主梁和马鞍通过螺栓连接到一起，下面通过螺栓和下横梁连接到一起。支腿形状呈现上大下小的形式。支腿在强度计算时常常取支腿高度三分之二处的截面进行受力分析。所以支腿尺寸值常取支腿高度三分之二处截面尺寸为支腿尺寸值。支腿高度三分之二处截面尺寸，腹板厚度=8mm，宽度b=982mm，翼缘板厚度=6mm，宽度b=1227mm，支腿高度为h=9332mm2.3.下横梁几何尺寸和性质①盖板的厚度为8mm，腹板厚度为6mm。②在设计过程中支腿的连接位置，尽可能的靠近大车连接处，这样的话，下横梁所受的弯矩就会小一些。可以减小下横梁的板厚，从而减低重量，节约成本。③支腿靠近连接位置，将导致此处受到的切应力增大，所以校核切应力。2.4.整体尺寸如下图所示图2-1第三章主梁设计计算3.1．主梁参数的确定3.1.1.主梁尺寸主梁整体构造形式如下图所示，主梁总长度为39.52米，为了方便制造和运输，现分为三段组成，每段之间通过高强度螺栓连接。两侧主梁长度为13060mm，中间一段长度为13400mm。图3-03.1.2.截面几何性质主梁截面尺寸如下图所示：图3-1主梁整体高度为1470mm,盖板宽度为980mm。主梁截面积A=980102+145062=0.037m2惯性矩主梁相对于X轴的惯性矩为：主梁相对于Y轴的惯性矩为：主梁自重载荷，根据截面积乘以长度进行估算。=kρAg9.81=1.2=6838.6N主梁的均布载荷由主梁自重，护栏，轨道等组成，大概估计==1.15x6838=7863N。3.2．主梁载荷计算3.2.1.静载荷计算在垂直载荷作用下，当小车位于主梁中间和悬臂端时，主梁所收到的弯矩最大。静载荷安全系数取n=1.5。在集中载荷作用下主梁跨中所受到的压力为：图3-2小车自重G大约为起重量的五分之一，在这里保守估计取4吨。3.2.2.移动载荷计算在垂直载荷作用下，当小车位于主梁中间和悬臂端时，主梁所收到的弯矩最大。动载荷安全系数取n=1.1。在集中载荷作用下主梁跨中所受到的压力为：图3-33.2.3.小车制动时的惯性力小车在制动过程中会产生一个沿主梁方向的惯性力，惯性力的大小与小车的加速度的大小有关，也就是制动器的制动时间。加速度越大则惯性力越大。惯性力计算公式如下：——小车行走速度（m/min）——小车制动时间（s）通过带入数据计算：3.2.4.大车制动时的惯性力大车在制动过程中会产生一个垂直主梁方向的惯性力，惯性力的大小与大车的加速度的大小有关，也就是制动器的制动时间。加速度越大则惯性力越大。惯性力计算公式如下：——大车行走速度（m/min）——大车制动时间（s）通过带入数据计算：3.2.5.风载荷计算主梁风载荷计算（沿大车行走方向）工作状态计算公式：，——风力系数，取1.6——工作状态最大计算风压（），取250——垂直于风向的实体引风面积（）——第一片结构的引风面充实率，取1——第一片结构的外形轮廓面积——挡风折减系数，取0.32非工作状态计算公式：，——风力系数，取1.6——非工作状态计算风压（），取800——风压高度变化系数，取1.08——垂直于风向的实体引风面积（）——第一片结构的引风面充实率，取1——第一片结构的外形轮廓面积——挡风折减系数，取0.323.2.6.主梁扭转载荷在集中载荷作用下主梁所受到的扭转力矩为：主梁受力状态如下图所示图3-3主梁受到的扭转弯矩为==10.363.3．垂直平面内的主梁内力计算3.3.1.主梁均布载荷引起的内力在均布载荷作用下主梁受力形式如下图所示图3-4主梁在均布载荷作用下受到的弯矩为：==664423.53.3.2.移动载荷引起的主梁内力当小车位于主梁中间和悬臂端时，主梁所受到的弯矩最大。当小车位于跨中时，主梁受到的弯曲应力最大主梁静载荷计算（安全系数n=1.5)：==182主梁动载荷计算（安全系数n=1.1)：==140.4.当小车位于主梁悬臂端时主梁受力形式如下图所示图3-5主梁收到的弯矩为==126在均布载荷作用下主梁受力形式如下图所示图3-4主梁在均布载荷作用下受到的弯矩为：==1796603.4．水平平面内的主梁内力计算3.4.1.小车位于跨中时风载荷产生的水平主梁内力==33800大车制动时的惯性力产生的主梁内力==1638003.4.2.小车位于悬臂端时风载荷产生的水平主梁内力==676大车制动时的惯性力产生的主梁内力==1703523.5．主梁验算3.5.1.弯曲应力验算在垂直载荷作用下小车位于跨中时主梁最大应力计算在静载荷作用下主梁应力为在动载荷作用下主梁应力为在均布作用下主梁应力为小车位于悬臂端时主梁最大应力计算集中载荷状态下主梁弯曲应力为：均布状态下主梁弯曲应力为：在水平载荷作用下主梁受到的弯曲应力小车位于跨中时风载荷产生的水平主梁应力大车制动时的惯性力产生的主梁应力小车位于悬臂端时风载荷产生的水平主梁应力大车制动时的惯性力产生的主梁应力主梁扭转切应力为：在垂直载荷作用下主梁收到的应力为：==102.1Mpa在水平载荷作用下主梁收到的应力为：==18.27Mpa主梁受到的总应力为==121Mpa校核通过。通过对主梁的所受的载重力，均布载荷力，和扭转力的计算分析可知，均布载荷对主梁的影响和载重力一样重要。而扭转力要小得多。3.5.2.主梁疲劳强度校核起重机工作级别为A5，主梁有Q235B板材焊接而成，疲劳需用应力为。主梁受到的最大应力为小车位于主梁中央时，通过上述计算为=126Mpa。主梁受到的最小应力为小车位于支腿附近时，主梁仅仅受到均布载荷的作用，通过上述计算为=56Mpa。应力循环特性==>0焊缝拉伸疲劳需用应力为===250MPa=126MPa<校核通过。3.5.3.主梁稳定性校核主梁整体稳定性校主梁高宽比：所以主梁整体稳定。局部稳定性主腹板故需设置横隔板及两条纵向加劲肋，腹板受压区布置一条，腹板受拉区布置一条，其设置如图5-6腹板间距a=18000mm，纵向加劲肋位置=（0.15-0.25）=217-362mm取=320mm=1055mm验算跨中主腹板上区格Ⅰ的稳定性。区格两边正应力为=126Mpa。图3-5主梁加劲肋设置及稳定性计算=69MPa==0.54（属不均匀压板）区格Ⅰ的欧拉应力为==65.39MPa（b==320mm）区格分别受、和作用时的临界压应力为=嵌固系数为=1.2，==1450/360=41,屈服系数==5.12则=1.25.1265.39=401.7MPa>0.75=176.25MPa需修正，则=（）=209MPa腹板边局部压应力压力分布长c=2+50=[2150+100]=400mm局部压应力为==5.4>3，按a=3b计算，=3区格Ⅰ属双边局部压缩板，板的屈曲系数为==1.9==1.21.965.39=149MPa0.75区格平均切应力为==22.98MPa由==5.61，板的屈曲系数为==8.46==1.28.4665.36=663.8MPa=663.8*1.73=663MPa需修正，则=126.77MPa=126.77/1.73=73.27MPa区格上边缘的复合应力为=168.72MPa==5.62，区格的临界复合应力为==193.93MPa<区格2的尺寸与1相同，而应力较小，故不需再算。3.5.4.主梁拱度验算桥架跨度中央的标准拱度值为：考虑制造因素，实取跨度中央两边按抛物曲线设置拱度，如图所示：距跨中的点距跨中的点距跨中的点因此，桥架结构设计全部合格。图3-6第四章支腿设计计算4.1支腿参数确定1.支腿高度为10830mm，盖板和腹板均为8mm厚的板焊接而成，材料为Q235B。2.支腿下侧法兰板与下横梁相连接，上侧法兰板与主梁和马鞍立柱相连接。3.为了防止制作时焊接变形，和增加支腿的稳定性，在支腿盖板和腹板中间都增加了纵向加强筋和横向的大隔，大隔板之间的间隔为1200mm。4.由于支腿上下截面不同，通常取支腿高度三分之二处截面进行设计验算。腹板高度为982mm,盖板为998mm。4.2门架平面内的内力计算4.2.1.由主梁均布载荷产生的内力主梁均布载荷由四个支腿分别均匀承受。4.2.2.由移动载荷产生的内力当小车移动到一侧的支腿上方时，此时支腿的受力最大。4.2.3.由风载荷产生的内力支腿风载荷计算（沿大车行走方向）工作状态计算公式：，——风力系数，取1.6——工作状态最大计算风压（），取250——垂直于风向的实体引风面积（）——第一片结构的引风面充实率，取1——第一片结构的外形轮廓面积——挡风折减系数，取0.32非工作状态计算公式：，——风力系数，取1.6——非工作状态计算风压（），取800——风压高度变化系数，取1.08——垂直于风向的实体引风面积（）——第一片结构的引风面充实率，取1——第一片结构的外形轮廓面积——挡风折减系数，取0.324.3支腿平面内的支腿内力计算4.3.1.垂直载荷作用在支腿平面在均布载荷作用下支腿受到的力。支腿与水平面的夹角通过测量为87度。支腿收到的力为：在移动载荷作用下支腿受到的力。由于垂直载荷并没有位于支腿正上方，有一个偏距，垂直载荷会对支腿产生一个弯矩。4.3.2水平载荷作用在支腿顶部大车在制动过程中会产生一个垂直主梁方向的惯性力，惯性力通过主梁传递给支腿。4.3.3.风载荷载荷作用在支腿平面当风垂直于起重机大车裕兴方向时，载荷会对支腿产生一个弯矩。4.3.4.马鞍自重载荷作用在支腿平面马鞍位于支腿的上方，起重机两侧各有一个马鞍。一个马鞍的重量分别由一侧的两个支腿承受。4.4支腿验算4.4.1.支腿强度验算支腿截面形式如下图所示：图4-1支腿采用Q235B的钢板，厚度为8mm,支腿截面A=122782+98282=0.035344m2支腿惯性矩支腿相对于X轴的惯性矩为：支腿相对于Y轴的惯性矩为：在垂直载荷作用下，支腿产生的应力在弯矩作用下，支腿产生的应力在水平平面内，支腿会受到有制动惯性力和风载荷产生的应力。制动惯性力产生的应力：风载荷产生的应力：支腿受到的总应力为：强度做够，支腿是安全的。4.4.2.支腿稳定性验算支腿稳定性验算公式为单根刚腿直杆截面积（）单根刚腿所受载荷（N）——轴心受压构件稳定系数（查表确定）——压杆长度因素（一端固定，另一端铰支，取）——直杆计算长度（m）——直杆截面惯性半径(m)查表得：故：支腿整体稳定性稳定性符合要求。4.5下横梁稳定性验算下横梁构造形式如下图所示下横梁横截面尺寸如下图所示在下横梁设计中，支腿的连接位置，尽可能的靠近大车连接处，这样的话，下横梁所受的弯矩就会小一些。支腿靠近连接位置，将导致此处受到的切应力增大，所以校核切应力强度是很有必要的。图5-1下横梁收到的力F主要有支腿重量，主梁重量和起升载荷等相加构成的。压力在端部产生的切应力为所以下横梁强度满足要求。为了增加整体稳定性，下横梁增加了大隔板，大隔板厚度为6mm，间距为1050mm,在上下盖板和腹板中间增加了加强筋，以方便增加量的局部稳定性，另一方面防止板的焊接变形。第五章螺栓连接设计计算1.主梁接头处螺栓连接强度校核在主梁接头部位，相应的贴了两块板，在强度上已经超过主梁原截面，我们主要是对接头的M24高强度螺栓组进行校核。主梁螺栓接头受力计算吊重：G=16t小车：=4t主梁：q=1.36t/m主梁跨中所受最大弯矩：355t/m出于安全考虑，假设主梁弯矩全部由腹板螺栓承受。腹板各个螺栓到形心中心的距离如下表所示74160160215256294354383453476552571652668表5-1螺栓承受的最大剪力为：高强度螺栓预紧力为：安全系数n=1.5钢材之间摩擦系数u=0.3使用高强度螺栓M2410.9S级，预拉力为223KN，符合要求。使用高强度螺栓M2410.9S级，预拉力为223KN，符合要求。第六章整机抗倾覆性计算抗倾覆稳定性校核计算式为：——稳定力矩——自重载荷系数,取0.95——门机重力与吊重之和（N）——前后支腿的跨距（m）——横向作用于门机上的工作状态最大风力（N）——门机横向挡风面积自支腿铰接点量起的形心高度（m）——动力效应系数，值为1.2a—— 紧急制动时加速度，a=0.8代入得：故抗倾覆稳定性满足要求！参考文献[1]陈道南，傅东明主编.起重机械.北京：机械工业出版社，1992[2]中华人民共和国《起重机设计规范》编写组主编.国家标准GB3811—83《起重机设计规范》。北京：国家标准局出版社，1983[3]张质文.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社，1997[4]机械零件设计手册，东北工学院[5]江苏泰隆机械QY减速器手册[6]成大先.机械设计手册（第五版）2卷[7]文豪.起重机械.太原：太原科技大学，2011.[8]陈道南,盛汉中.起重机课程设计[M].北京：冶金工业出版社,1983[9]倪庆兴.《起重输送机械图册》（