《起重机主梁的设计案例》2000字

第第iii页共47页起重机主梁的设计案例综述目录TOC\o"1-3"\h\u14252起重机主梁的设计案例综述 1127111.1主梁参数的确定 1201981.1.1初选主梁尺寸 1175481.1.2主梁的截面特性 2283201.2主梁上载荷计算 3137571.2.1主梁自重 374291.2.2由主梁自重引起的内力 3192691.2.3移动载荷引起的内力 416481.2.4大、小车水平运动引起的内力 7278021.2.5扭转载荷引起的内力 9304061.3主梁的校核 11223301.1.1主梁金属结构钢材 11230811.1.2其基本许用应力 11166161.1.3剪切许用应力 11268101.1.4端面承压许用应力 11320141.1.5弯曲正应力 1196391.1.6小车满载时并位于悬臂端，无约束弯曲和扭转弯曲 12213591.1.7小车轮压对主梁端面产生的挤压应力 1236631.1.8主梁刚度校核 131.1主梁参数的确定1.1.1初选主梁尺寸根据额定起重量Q=10T，查《起重机设计手册》表4-3-13，取主梁尺寸600×8×8×1600×6即：主梁上、下翼板宽度：b=600mm；主梁上、下翼板厚度：δ1=δ2=8mm；主、副腹板厚度：δ0=6mm；主梁高度：h0=1600mm；两腹板间距：b1=b－(30~40)=570~560mm；取两腹板间距570mm；如图3-1图3-1主梁截面尺寸跨距的确定根据《起重机设计规范》表16，由于：；故：取风力系数C=1.96，则空气动力细长比l/b=20，主梁全长L总=1616×20=32320mm;故取主梁跨距L=20m，悬臂长度l=(0.25~0.35)L=5~7m，取l=6m;1.1.2主梁的截面特性1.2主梁上载荷计算1.2.1主梁自重根据《起重金属结构》，梁的自重计算公式为：G梁=[2A翼＋hg(1＋α)]Lγ（1＋λ）（1.1）式中：γ—单位容积重量，取7.85×103kg/m3α—腹板加劲板重量与腹板重量比值，取1/3λ—其他金属设备与梁重的比值，取0.2~0.3G梁=[2A翼＋hg(1＋α)]Lγ（1＋λ）=[2×600×8＋1600×9.8×（1＋1/3）]×32×7.85×106×（1＋0.3）=16.53t1.2.2由主梁自重引起的内力1.主梁的均布载荷（1.2）式中：Gn—走台栏杆的重量；Gg—小车的重量；Gf—小车运行轨道的重量；2.qm的内力计算如简图3-2图3-2qm引起的内力弯矩图支反力：FA=FB=qm（）=6.09×（＋6）=118.76KN（1.3）弯矩：MAq=MBq=1/2qml2=×6.09×62=149.21KN·m（1.4）M中=1/2qm（）=×6.09×（）=326.58KN·m（1.5）剪力：FA左=FB右=qm·=6.09×6=42.63KN（1.6）FA右=FB左===21.31KN1.2.3移动载荷引起的内力一根主梁上总的小车轮压R=（1.7）式中：n—主梁根数—运行冲击系数，查《起重机设计手册》表4-5-2取=1.1；PC—小车自重—起升冲击系数，查《起重机设计手册》表4-5-3取=1.2；R=；①小车在跨中时：如图3-3如图3-3小车在跨中时弯矩图支反力：FA=(1.8)式中：b—小车轴距（1.9）最大弯矩：（1.10）最大剪力：（1.11）②小车在悬臂时：图3-4小车在悬臂时弯矩图支反力：（1.12）（1.13）最大弯矩：（1.14）最大剪力：（1.15）1.2.4大、小车水平运动引起的内力①大车制动时引起的惯性力查《起重机设计手册》表4-5-7得，主梁自重惯性力：（1.16）式中：上标δ表示水平方向作用力由此引起的弯矩；1.小车自重及起重惯性力：（1.17）2.小车位于跨中弯矩：（1.18）1.小车位于悬臂的弯矩：（1.19）②小车制动时引起的惯性力如简图3-5图3-5小车制动引起的水平力弯矩图（1.20）式中：nD—驱动轮数；nT—总轮数；最大弯矩：（1.21）式中：h—起重机门架平面投影高度；③风载荷引起的水平力（计算主梁最大迎风面积的风载荷）（1.22）式中：Fw—风压；由上可知取FwⅡ弯矩：1.小车在跨中时：（1.23）2.小车在悬臂时：（1.24）1.2.5扭转载荷引起的内力①额定起重量Q以及小车自重Pc引起的扭矩如图3-6图3-6额定起重量Q和小车自重Qc引起的扭矩图（1.25）式中：B1—小车重心到轨道中心之间的距离，B1=1.5；B2—吊具中心至轨道中心之间的距离，取B2=1.5；e—主梁弯心至轨道中心之间的距离；（1.26）②大车制动时，小车轮压的水平惯性力引起的扭矩为：（1.27）③侧向歪斜力引起的扭矩：（1.28）式中：Pδ—侧向歪斜力；h—近似取起重机支腿门架平面投影高度；（1.29）式中：∑R—起重机产生侧向力一侧最大轮压之和；λ—水平侧向力系数，与起重机跨度L和大车轮距B之比有关，查《起重机设计手册》图1-3-6（B）得，λ=0.15；1.3主梁的校核1.1.1主梁金属结构钢材根据GB/T700，选用Q235A钢。1.1.2其基本许用应力由于Q235A刚的屈服强度和抗拉强度比值，，故由《起重机规范设计》表22得其强度安全系数为n=1.34;基本许用应力：（1.30）1.1.3剪切许用应力（1.31）1.1.4端面承压许用应力（1.32）1.1.5弯曲正应力（1.33）可近似用下公式计算：（1.34）式中：Mz—由垂直载荷引起的梁中最大弯矩；Mqw—由风载荷引起的梁中最大弯矩；Mqs—由主梁自重惯性力引起的梁水平弯矩；Mps—小车轮压引起的水平载荷造成的梁中最大弯矩；MT——小车制动引起的水平惯性力引起的梁中最大弯矩；满足要求。1.1.6小车满载时并位于悬臂端，无约束弯曲和扭转弯曲剪切力：（1.35）式中：Qz—垂直方向最大剪力；Sz—中性轴X以上截面对于X轴的静面矩，Sz＝2.15×107；Ix—对X轴惯性矩；Mk—作用于主梁的外扭矩；Q—截面中线所包围面积的2倍，Q=2B0h0；剪切力满足校核1.1.7小车轮压对主梁端面产生的挤压应力（1.36）式中：P—一个小车车轮最大轮压；hp—小车轨道高度与上翼缘板厚度之和，hp=90+8=98mm；1.1.8主梁刚度校核由于主梁和支腿采用两个刚性支腿的连接方式，故可以简化成简支梁来校核。其最大挠度为：①小车在跨中时：如图3-7：图3-7小车两个车轮引起的挠度（1.37）式中：E—弹性模量；I—跨中界面惯性矩；C2—当小车轮压作用于跨中时的合力计算挠度