(整理)桥式起重机跨度28m起重32t

精品文档精品文档桥式起重机设计说明书姓名：徐振淼学院：材料科学与工程学院专业班级：材料成型及控制工程0703班指导教师：张红霞日期：2011年1月精品文档精品文档前言随着科学技术的发展,焊接产品在人们的日常生活中变的越来越普遍.新开发的焊接技术和方法不断被应用于生产生活中,所以学习焊接专业的我们更应该好好掌握这门技术,于是选择了桥式起重机课程设计.桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。起重机,曾使诗人赞叹为”画在天空中的弧”,”力与美”,”巨人之臂”这些都说明了起重机在人们生产中被广泛应用.所以希望在这次设计中能更好的学习焊接这门专业.近年来,起重机已由过去的桁架结构变为单腹结构或箱形结构,外形也更美观了,其性能和性能和功能都有很大的发展.本书具体设计的是跨度28米,起重量32吨的通用桥式起重机箱形的设计生产过程,并对车间布置等作了较粗略的设计,其主要是从学生对生产实践立场出发,对桥式起重机进行中箱形梁的制造工艺及计算过程等做了详细说明.设计时有些数据参考了不同的资料,可能不适用于实际生产起重机上的应用.因本人经验和水平有限,难免存在些许不足之处,希望大家提出宝贵意见.编者2011年1月16日太原理工大学精品文档精品文档目录前言课程设计任务书――――――――――――――――1第一部分―――――――――――――――――――3箱形梁桥架结构及尺寸第二部分―――――――――――――――――――19主梁的制作工艺过程第三部分―――――――――――――――――――28焊接车间设计第四部分―――――――――――――――――――31焊接工艺卡参考文献―――――――――――――――――――34精品文档精品文档第一部分箱构形造梁及桥尺架寸结构第一部分箱形梁式桥架结构的构造及尺寸一.桥架梁式桥架是由两根主梁和两根端梁组成的.精品文档精品文档图3-6桥架的构造示意图二.桥式起重机由桥架和起重小车两大部分组成,桥架两端通过运行装置,直接支撑在高架轨道上,沿轨道纵向运行其中小车在桥架主梁上的小车轨道上横向运行.分类:单(主)梁桥式起重机:具有一要主梁的桥式起重机.双(主)梁桥式起重机:具有两要主梁的桥式起重机.(1)主梁主梁是桥式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.(2)端梁端梁是桥式起重机桥架组成部分之一,一般采用箱形结构,并在水平面内与主梁刚性连接,端梁受载情况可为下述两类:精品文档精品文档①端梁受有主梁的最大支承压力,即端梁上作用有垂直载荷.②端梁没有垂直载荷,端梁只起联系主梁的作用.(3)隔板为了使梁的垂直腹板具有局部刚度(稳定性),将它们用横向的肋板内部加强,肋板又称作隔板,这些隔板被焊接到垂直腹板及上盖板上.隔板不焊到下盖板上,因为这样做很困难,而且隔板本身与其与腹板相联的焊缝会产生很高的应力,这是由于四周封闭造成的.——文献[9]二.主梁的几何尺寸桥式起重机各部分尺寸跨度：28m起重量：32t中部高度h≈1630mm盖板宽度b=600mm精品文档精品文档梯形长度c=3000mm纵向加筋角钢h3=540mm端梁连接处高度h1=900mm箱形主梁盖板厚δ1=14mm腹板的壁间距b0=652mm盖板厚度b=704mm腹板厚度δ0=6mm小隔板高度h2=530mm大隔板间距a=2200mm小隔板间距a1≈733mm角钢型号63热扎等边角钢角钢高度h3=540mm角钢尺寸63×63×5角钢长度a=(3~6)(一)箱形主梁截面的主要几何尺寸计算项目计算过程及说明计算结果中部高度:h端梁连接处高度h1梯形长度:c端梁宽度:2C0腹板的壁间距b0腹板厚度δ0盖板宽度bh=(141~161)L=(141~161)×28m=1.75~2m由于是大跨度中等起重量,所取中部高度h≈1630mmh1=(0.4~0.6)h=(0.4~0.6)×2=0.8～1.2m,故取h1=900mmc=(51～101)L=(51～101)×28=2.8～5.6m,由于一般情况取2～3m,故取c=3000mm2C0=(0.4～0.8)×h1=(0.4～0.8)×1m=0.4～0.8故取2C0=600mm腹板的壁间距b0,由于b03h且b050L,可以得知:即b0543mm且b00.56m故取b0=550mm腹板厚度δ0,由于Q=32t,在Q=5～63t之间,所以取δ0=6mm盖板宽度b:b=b0+2(δ0+20)mm,采用自动焊时b=600mm大隔板间距a:靠近端梁处a=h0=872mm;跨中为a=(1.5～2)hh≈1630mmh1=900mmc=3000mm2C0=600mmb0=550mmδ0=6mmb=600mm精品文档精品文档大隔板间距a小隔板高度h2小隔板间距a1纵向加筋角钢h3盖板厚δ1且a≤2.2m所以此时a=2200mm小隔板高度h2≈h0/3故取h2=290mm小隔板间距a1≈0.5h0≈436mm纵向加筋角钢h3:高度h3=(0.2～0.25)h0且h3h2故取h3=300mm如表3-3可以看出,当起重量Q=32t,腹板厚δ0=6mm时,得出:盖板厚δ1=14mma=2200mmh2=290mma1≈436mmh3=300mmδ1=14mm——文献[1]表3-3箱形主梁板厚推荐用值(mm)起重量Q(t)5,810(12.5)15(16)2030(32)50腹板厚δ066,8盖板厚δ18,1010,1212,1416～22(二)尺寸确定后惯性矩的计算精品文档精品文档中性轴到梁外边缘距离Z惯性矩Jx惯性矩Jy抵抗矩Wx抵抗矩WyZ=(2δ1+h0)/2=(2×14+1600)/2=815Jx=121(2×6)×(1600)3+122×600×(14)3+2×600×(14)×(814-5)2=1.6×1010mm4Jy=121(2×14)(600)3+122×1600×(6)3+2×1600×6×[(550+6)/2]2=2.0×109mm4Wx=Jx/Z=1.5×1010/750=2×107Wy=Jy/(b/2)=2.0×109/(652/2)=6.13×106Z=815Jx=1.5×1010mm4Jy=2.0×109mm4Wx=2×107Wy=6.13×106三.主梁载荷及其组合的计算(一)主梁的受力分析起重机桥梁承受的载荷主要有: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.垂直固定载荷a.均布载荷固定载荷主要是自重产生的载荷,事实上有均布和集中两种.主梁,轨道,走台,栏杆等组成的半个桥架结构自重,以及走台上如果按装集中驱动的大车运行机构,该机构的长传动轴系统的重量,都属于均布载荷.图3-9为国产桥式起重机半个桥架结构重量曲线.由跨度L和起吊重量Q可查得桥架自重Gq,自重均布载荷为q1=Gq/L.由于Gq＝16t所以q1=16×1000×9.8/28(N/m)=5600N/m,而当大车运行机构为集中驱动时,q还应增加(0.1～0.2)t/m,以考虑传动的重量，所以q1=5700N/m精品文档精品文档所以总均布载荷：q=q1+q2=(5.7+0.10)N/m=5800N/m——文献[9]b.集中固定载荷:G1运行机构重量,L1为运行机构与支点间距;G2为操纵室重量,L2为操纵室与支点间距;G3为电器设备重量,L3为电器设备与支点间距.(1)集中驱动部件产生固定集中载荷,可以通过查表获得.由于采用集中驱动，所以局部重量q2=0.10t/m(2)大车运行机构集中重量，查表可以得知，操纵室重量G2＝1.1t(3)固定载荷中还有司机室重量G0≈1-1.5t，取为1.3t,作用位置距梁一端约为2.8m即：G0=1.3t垂直活动载荷:即小车轮压(包括起升载荷Q,小车自重Gx,起升机启动引起的惯性力)F=Q+ΦGx小车自重可按下式计算:Gx=αQ,当确定Q=32t的吊钩小车时,α=0.35所以Gx=11.2t起升机构启动引动的惯性力用一个动力系数Φ来考虑,Φ取1.2F=Gx+ΦQ=αQ+ΦQ,则可计算每个轮子的轮压F1和F2,F1=F2=41(αQ+ΦQ)×9.8N=121.52KN——文献[9]2.水平惯性力垂直主梁的惯性载荷包括两部分,一是桥架质量引起的,以均布载荷方式作用于主梁上;二是满载起起重小车的质量引起的,以集中方式作用在跨度中间,通过小车轮与轨道侧向接触传给主梁.按最危险情况,水平惯性载荷为各垂直载荷的1/10.计算得：a.水平均布载荷：q=101q=101×5800N/m=580N/mb.水平集中载荷：F=101(F1+F2)=101(121.52+121.52)KN=24.30KN载荷组合:对于不同的计算情况,应取不同的载荷作用的组合来进行起重机桥架的金属结构的计算,当大车平稳制动,小车在跨中,满载下降制动时,按KⅡGq,KⅡGx,ψⅡGq组合,其中KⅡ—冲击系数,取KⅡ=1.1;ψⅡ—动力系数,取ψⅡ=1.15精品文档精品文档主梁计算各部分数据汇总桥架自重Gq16t自重均布载荷q1=Gq/L5.7t/m运行机构重量G10.8t运行机构与支点间距L11.5m操纵室重量G21.1t操纵室与支点间距L22.8m电器设备重量G30.6t电器设备与支点间距L35.9m司机室重量G0≈1-1.5t1.3t小车自重Gx=αQ11.2t每个轮子轮压F1=F2=F/4121.52KN局部重量q20.10t/m——文献［1］(二).主梁的设计计算1.主梁截面的内力计算1)垂直方向(1)由活动载荷引起的弯矩和剪力,当活动载荷P1=P2时,其合力位置在b1/2处,合力R=P1+P2=(KⅡGx+ψⅡQ)=1.1×11.2+1.15×32=30.72KN求支点A的支反力,对B点取矩F=0BM=0FA=(L-x-b1/2)R/L距支点A距离为x的截面上由活动载荷引起的剪力和弯矩分别为:精品文档精品文档①当0﹤x﹤L-b1时,即0﹤x﹤25.3,Qmax活=FA=(L-x-b1/2)R/LQmax活=(28-x-2.7/2)×30.72/28=29.3-1.1xMmax活=FAx=(29.3-1.1x)x=29.3x-1.1x2②当L-b1﹤x﹤L时,即25.3﹤x﹤28,FA=P(L-x)/LQmax活=(28-x)×0.5×30.72/28=15.36-0.55xMmax活=FAx=15.36x-0.55x2(2)由固定载荷引起的弯矩及剪力①均布载荷距支点A距离为x的截面上由固定载荷引起的剪力和弯矩分别为:其中q=KⅡGq/L=1.1×16/28=0.63t/mFA=qL(L/2)/L=qL/2=0.63×28/2=8.82×104NQ均=FA-qx=8.82-0.63xM均=FA-qx(x/2)=FAx-qx2/2=8.82x-0.315x2②集中载荷确定支反力:FA=[G1(L-L1)+G1L1+G2(L-L2)+G3(L-L3)]KⅡ/L=[0.8×(28-1.5)+0.8×1.5+1.1×(28-2.8)+0.6×(28-5.9)]×1.1/28=2.49×104NFB=(2G1-G2-G3)KⅡ-FA=(2×0.8-1.1-0.6)×1.1-8.82=-8.93×104Na.当0﹤x﹤L1,即0﹤x﹤1.5Q1集=FA=2.49×104NM1集=FAx=2.49xb.当L1﹤x﹤L2,即1.5﹤x﹤2.8Q2集=FA-KⅡG1=2.49-1.1×0.8=1.