《5010t,跨度28m,双梁桥式起重机结构设计正式说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5010t,跨度28m,双梁桥式起重机结构设计正式说明书.docx（59页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、大展科技焉彼华科孽院毕业设计（论文）论文题目：50/10T,跨度28m,双粱桥式起重机结构设计2010年6月17日本设计采纳许用应力法以及计算机协助设计方法对桥式起重机桥架金属结构进行设计。设计过程先用估计的桥式起重机各结构尺寸数据对起重机的强度、疲惫强度、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，画出桥架结构图。然后计算出主梁和端梁的自重载荷，再用此载荷进行桥架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。由于桥架的初校是在草稿中列出，在设计说明书中不予记录，仅记载桥架的精校过程。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
2、计通过反复斟酌各种设计方案，仔细探讨，不断反复校核，力求设计合理;通过实行计算机协助设计方法以及参考前人的先进阅历，力求有所创新;通过计算机协助设计方法，绘图和设计计算都充分发挥计算机的强大协助功能，力求设计高效。关键词：桥式起重机；校核；许用应力AbstractTheprojectdesignsmetalframeworkofbridgecraneinuseofallowablestressmethodandCAD.Atfirst,Ichosesizeassumably.Then,prootreadedthesize.Iftheproofwasnotpassed,mustchoosethes
3、izeagainuptopasstheproof.Iftheproofwaspassed,itcouldcarryonthespecificstructuraldesign.Atlast,it,splotandcleanupthecalculationprocess.Designedtomakereferencetothevariousofdataintheprocess,makeuseofvariouspaths,workhardtomakeuseofthevariousofconditiontocompletethisdesigninreason.Iconsideredvariousdes
4、ignprojects,discussedearnestly,calculatedtimeaftertime,tryhardforareasonabledesign;viaCADandmakereferenceadvancedexperiences,tryhardforainnovatorydesign;viaCAD,plotingandcalculationcanmakegooduseofpowerfullcomputer,tryhardforahighefficiencydesign.Iknewthevariousofdesignmethods,newestmachinedesignmet
5、hodsbothhereandabroadalsofoundvariousofgooddata.KeyWords：bridgecrane;proofread;allowablestress第一章桥式起重机金属结构设计参数1其次章.总体设计22.1 大车轴距22.2 主梁尺寸2第三章主端梁截面积几何性质3第四章、载荷44.1 固定载荷44.2 小车轮压44.3 动力效应系数54.4 惯性载荷54.5 偏斜运行侧向力6第五章主梁计算85.1 内力85.2 强度135.3 主梁疲惫强度165.4 主梁稳定性19第六章、端梁计算246.1 载荷与内力246.2 水平载荷256.3 疲惫强度306.4
6、稳定性336.5 端梁拼接33第七章、主梁和端梁的连接40第八章、刚度计算408.1 桥架的垂直静刚度408.2 桥架的水平惯性位移408.3 垂直动刚度418.4 水平动刚度42第九章、桥架拱度44总结45参考文献46致谢47英文资料48第一章桥式起重机金属结构设计参数表1-1设计参数起重机类型通用工作级别A6轨道放置中轨桥架形式双梁50/1Ot28m起升机构主起升副起升额定起重量（吨）5010起上升度（米）1218起升速度（米/分）10.3工作级别M6M5运行结构大车小车轮距（米）3.75轨距（米）2.528速度（米/分）8.5385.3工作级别M6M5轮压(MPa)441179.7轨道型
7、号QU80P43其次章总体设计1.桥架尺寸的确定1）大车轴距R=(-)L=(-)22.5=6.375-4.25m4646B0=5m2）腹板尺寸依据小车轨距和中轨箱型梁宽度以及大车运行机构的设置，MZB0=5m端梁全长B=5.916m2.主梁尺寸高度h=（-）L=1821-1500mm1417B=5.9I6m取腹板高度为二1600mm%=1600mm腹板厚度3=6mml=6mm3）翼缘板尺寸翼缘板厚度J0=24mm=24mm4）主梁尺寸主梁总高度/1=0+2=1648mm主梁宽度b=(0.4-0.5)71=648-810mm=1648mmB=b=552mm字腹板外侧间距b=760mm=425mm
8、且0L=54Omm24mm600mm603上下翼缘板相同为24mmX600mm主梁端部变截面长取d=2350mm.d=2350mm第三章主端梁截面积几何性质1）截面尺寸图3-1主梁与端梁截面a）主梁截面A=（60024+16006）2=0.04512m2惯性矩=2.13053101mm,z54x34C50.2I=C16016)4932=1.71202109mm,b)端梁截面A=(60020+7608)2-36160mm2=0.03616m2rz760.8”个80”/=(+602)7632=4.2641IO9mm,rz60x2*_x_37.6+760.8)36y321）固定载荷A=0.04512
9、m24 =IBOxIOlOmm1v=1.712109 mm4Al=0.03616m2l 1=4. 264x 1( m yl=6.822 108 ,=6.8221IO8mm,F =4165.3 N第四章载荷主梁自重载荷F=kPAg9.81=1.278500.04512l9.81=4165.3N小车轨道重2）小车轮压个38.869.81=381.22N/m栏杆等重量F1=mlg=1009.81=981N/m主梁的均布载荷Fq=F+R+F二5527.52N/m起升载荷为PQ=MQg=5O1OOO9.8=49000N小车自重D=1739O9.8=170422N1.GX小车自重载荷PQJmg=12.12
10、9.811000=107910.2N小车重力PQX产生的静轮压PXl和P2PLL(O5+%)D=(0.5+。5)(3.7-1.9)=50666NP2=L(O5+%)L2=53480.38N额定起升载荷Pa产生的Pol和Po2POl=Pq(hCl)4b=125810.8NPo2=P(/Xb=119189.1Npj=1oP=175476.8N4=5527.52N/mZP=349146.68NPj2=P02+Px2=172669.8N小车轮压P=P,+P2=349146.68N3）动力效应系数空载轮压R=33.5kNK=38.3kN1=1.12=1+0.7Vq=1+0.712.1/60=1.1411
11、4）惯性载荷=1.+0.058小=1.1+0.05875.3/60=1.18h=lmm,接头高度差大小车都是4个车轮，其中主动轮各占一半，按车轮打滑条件确定大小车运行的惯性力一根主梁上的小车惯性力为Pxg=24939.05NEPPS=24939.05NXg2x7大车运行起制动惯性力（一根主梁上）为PH=24939.05NZPPH=24939.05Nh2x7FH=359.82N/m5）偏斜运行侧向力FH=Z-=359.82N/m1127主梁跨端设备惯性力影响力小，忽视一根主梁的重量力Pq=5527.52（28-0.4）PQ=I52559.5N=152559.5N一根端梁单位长度的重量Fq=305
12、9.97NFqjkpAg=1.178500.03616x9.816）左侧端梁总静轮压二3一根前PQdA=1=1一组大PL满载左侧崩O.5PgJ059.97吊梁的重4B794.5e8714.76车运行机yg=5623、车在主任梁总静=*Pgj.4HJM量为.46x3059.97N1.构的重量(两29.81=27E梁跨中心轮压按图4-15组对称配置)为52.7N计算3.5Po+Pgx)PGJC1.cLU.5PGdQFGX)0046、67.N在三轮I)(16/直彳PGS)L图4-1+g(2p)170422)查得4=0.36x0.134E仁梁左端极E-T)+*1=54612.1至为0800PG,乙ZZ
13、OsPRl1PRI二二2-2二5,L由一B2侧向）或-2二34.5帚左侧崩Pr?=（8侧向）八2二估算?P二I选取勿ol2-(Pq+P(-(490029037.4=28/5=5JPr-X529035577.8育载小车片梁总静Pq+PGX12075.9J=ypr2连轮压8t(车车轮端梁总轮压计算-PGSQ-牛)+PGj+PGd-152559.5+27552.7+113714.761345：限位置-P)PGS(I-)+Pgj+PGdNmm,轨道为QU80.Pw=18714.76N%=27552.7NPRl=529037.46N及2:812075.964.6扭转载荷中轨梁扭转载荷较小，且方向相反，可
14、忽视。故在此不用计算。1）垂直载荷第五章主梁计算5.1内力计算大车传动侧的主梁。在固定载荷与移动载荷作用下，主梁按简支梁计算，如图所示5-1图5-1主梁计算模型固定载荷作用下主梁跨中的弯矩Mq=687939.47NTl,5527.2528_1.5Zn=1.18(+27552.7X2)82=687939.47N9=123822.36 N跨端剪切力Fqi”+%+%(1-知2）移动载荷作用下主梁的内力13=1.18-5527.2528+27552.7319620(1-)228=123822.36N满载小车在跨中，跨中E点弯矩为%pMP=4/(L)2轮压合力ZP与左轮的距离为/P2,112669.81
15、Q9QA=-Jb=3.7=1.829mZP349146.68则M2519489.4N.m跨中E点剪切力4P(咛)乙LJI/1829=-l.18349146.681-2I28=192540.5N跨中内扭矩为片O2)满载小车在跨端极限位置(z=q),小车左轮距梁端距离为cl=el-j=2l.8=0.2mm端梁剪切力FiEP(上”)=1.1834914668x(28-1.829-0.2)28=382138.298N.m跨端内扭矩为nl=(PJp+Th)(1-半)2二(1.18X86588.38+24041.23)(1-)28=117200.12N.m主梁跨中总弯距为Mp=2519489.4N.mFP
16、=I92540.5N,f=382138.298N.m&二117200.12N.mM X =3207428.87M,=MJM.=687939.47+2519489.46=3207428.87N.m主梁跨端总剪切力FR=505960.658N3）水平位置a=- (B0-K)= - (5-2. 5)=1.2522=F=F+Fcqcpc=123822.36+382138.298=505960.658N1）水平惯性力载荷在水平载荷&及6作用下，桥架按刚架计算。K=2.5b=-K=1.25224939 .04 X 28 (1 394.82 x 28 ? (2_4 21.017) -8 l 31.017 J
17、Mh =102074.35 N.m1IabL4=1+1-,3(a+b)LI12l.25l.25l.7l2l09=1+(1.25+1.25)281.5132109=1.017跨中水平弯矩=102074. 35 N.m 跨中水平剪切力为% =12469.52 NPPH I =12469. 52 N 跨中轴力为a-b Fjahr 121.1-1.5(394.8x28224939.0428l.l1.51.01712+8=-14657.8NF ch =28685.16 N小车在跨端。跨端水平剪切力为fchph（1-）394.82x281224939.M1-(28=28685.16N桥架也按水平刚架分2）
18、偏斜侧向力。在偏斜侧向力作用下,析（如图5-3）图5-3侧向力作用下刚架的分析这时，计算系数为3LI2131.712109=1+3281.5132=1.04小车在跨中。侧向力p$i=3Pr入=-529037.960.13452=35577.8N超前力为p=PIBOmL32620.7x528=6607.3N端梁中点的轴力为乂产T以二3303.65N端梁中点的水平剪切力为1125=35577.8)22.51.04=4872.87N主梁跨中的水平弯距为M=PgPM-Nmg72=35577.81.25+4872.871.25-3303.652=193.78N主梁轴力为Na=30704.93N主梁跨中总
19、的水平弯矩为My=Mh+Mx=102074.35+193.78=102268.13N.m小车在跨端。侧向力为乙2二54612.1N超前力为P-r22_54612.1x528Pdl=4872.87NMs=193.78NMI=30704.93NMy=Io2268.13N.m占=54612.1N以2:10142.25N4)强度=10142.25N端梁中点的轴力为=y2=5071.12N端梁中点的水平剪切力为Pd2=pSl(；一詈)2Krs1125=54612.Ix(-)22.5x1.04=8051.78N主梁跨端的水平弯矩为%jaa+%b=54612.1x1.25+8051.781.25=72150
20、.98N.m主梁跨端的水平剪切力为FJPYNd%=5071.12N主梁跨端总的水平剪切力为FCH=FlH+Fcs=2868.16+5071.12=33756.28N小车在跨端时，主梁跨中水平弯矩与惯性载荷的水平弯矩组合值较小，不需计算须要计算主梁跨中截面(如图3-1所示)危急点、的强度1)主腹板上边缘的应力主腹板边至轨顶距离为hy=hg+=164mm主腹板边的局部压应力为Cr=6Pji%L(2%+50)b二产出ZJ82MPa(2164+50)6垂直弯矩产生的应力为42=8051.78NMcv=72150.98N.mFcs=5071.12NFch=33756.28Nol=120.44MPaKr_
21、3207428.87xU*8002.130510,=120.44MPa水平弯矩产生的应力为二MYXl021ly_102268.13x1032700.42641IO10=6.48MPa惯性载荷与侧应力对主梁产生的轴向力较小且作用方向相反，应力很小，故不计算主梁上翼缘板的静矩为S广今用(%-05品)=24540805=10432800mm,主腹板上边的切应力为2嫡192540.510432800八=7Tr-+O2.13O5lO,o(6+6)=7.857MPa点的折算应力为0-01+02=120,44+6.48=126.92MPa=02z2-00+32二l26.962+91.32?-126.96X9
22、1.82+3X78572=114.356MPacr=175MPa点的折算应力为02=6.48MPa=7.857MPa0=126.92MPaFill356MPa2=126.92MP5)主梁跨端的切应力6)主梁疲惫强度_MxyMyX2Or21IX=126.92MP=175MPa点的应力为升1.15jafc*4=1456MPa=175MPa主梁跨端截面变小，以便于主端梁连接，取腹板高度等于%=800mm。跨端只需计算切应力主腹板。承受垂直剪力Fe及扭矩M,故主腹板中点切应力为_1.5Fc一诟主梁跨端封闭截面面积为4二(b-8)(o+Jo)二496X824=408704mm2代入上式_1.5x5059
23、60.65880012=79.05MPar=100MPa副腹板中两切应力反向，可不计算翼缘板。承受水平剪切力Fcff=33756.23N及扭矩/=117202320N.m_1.5FC一再1.533756.23117200120+241080240870424=7.923MPa-r=100MPa主梁翼缘焊缝厚度取mm,采纳自动焊接，不需计算桥架工作级别为A7,应按载荷组合I计算主梁跨中的最大弯矩截面(E)的疲惫强度由于水平惯性载荷产生的应力很小，为了计算简明而忽视惯3=1456MPa=79.05MPa性力求截面E的最大弯矩和最小弯矩，满载小车位于跨中（轮压Pl在E点上）则MmaX二M,32074
24、28.87N.m空载小车位于右侧跨端时（如图5-4）图5-4主梁跨中（E）最小弯矩的计算二5196.1N左端支反力为1Mmin=768171.8NFrLrPiS+CzHPS=-33500(3.7+0.32+383000.3)28=5196.1NMmin=M“+“RR=682939.4+1.185196.10.5(28-1.829)=768171.8Nmmax=120.43MPa验算主腹板受拉翼缘板焊缝的疲惫强度C-x(y2-)o皿z_3207438.87xl()3X8002.1305100=120.43MPamin=28,84MPaC-(y2-)Ommj1X-76171.8x1038002.1
25、305IO10=28.84MPa应力循环特性依据工作级别A6,应力集中等级Kl及材料Q235,查得.1=119MP,4=370MPa焊缝拉伸疲惫需用应力为rJ=213.3MPa1.67,1fj1-,OmaX0.45%合格1.67119(119A1-10.2395(0.43370J=213.3MPanax=120.43MPaJ(合格)验算横隔板下端焊缝与主腹板连接处max=112.9MPa-Mv(y2-10)Oa327438.87750XIO32.13051017)主梁稳定性=112.9MPaC-Mmin(J2-IO)nunj1X_768171.81x750x1()32.130510,=27.0
26、4MPagmhL二名里二023950maxH2.9明显，相同工况下的应力循环特性是一样的依据A7及Q235,横隔板采纳双面连续贴角焊缝连接，板底与受拉翼缘间隙为50mm,应力集中等级为K3,查得J=71MPa拉伸疲惫需用应力为1.6751111-(1-L-lJ)r0.45%=1.67x71(71、1-10.2395(0.45370J=137.46MPanm=112.9MPaJ(合格)由于切应力很小，忽视不计整体稳定性主梁高宽比2二3史二3.253(稳定)h506局部稳定性翼缘板与二空二22.5240主腹板=265.9166320故需设置横隔板及两条纵向加劲肋，主副腹板相同，其设置=27.04M
27、ParJ=137.46MPa7max0(属不匀称压板)10.75,=176.25MPa需修正，则bk=q(1-q5.3b”二2352355.3x430.32=210.78MPa腹板边局部压应力%,=91.82MPa压力分布长c=2%+50二2x164+50二378mma=-=5.33,按a=3b计算，bCc3区格I属双边局部压缩板，板的屈曲系数为K,j0.8（2+当）（呼）aa= 0.8 2 +0.7Y1+0.42、9Jl0.42x3；=1.87mcr=XKmCrE=1.21.87x74.425=166.95MPa(0.75%区格平均切应力为FnT-+%b2娟192540.5C二+01600x
28、12=10.03MPa由。二色二5.31,板的屈曲系数为b44rr=5.34+-=5.34+-=5.48a25.32cr=ZKrq=1.25.4874.4=489.46MPa后广石X489.46=847.78MPa需修正，则瓜= 235 Xl2355.3 847.78 J=222.7IMPa222.713=128.58 MPa区格上边缘的复合应力为72+-1w3r2l26.922+91.822-126.9291.82+310.032=114.84MPaa=y=52,区格的临界复合应力为bOCr也：+-。亿,+372合格275506114.841+0.644p26.92A.3-0.644(126
29、.921(9L82Yl(0.百1210.78广M-4-1210.78)166.95y+lk128.58；=194.65MParl=n_194.651.33=146.35MPa括+叱-55”+3,区格I的尺寸与I相同，而应力较小，故不需再算。3）加劲肋的确定。1）垂直载荷横隔板厚度5=8mm,板中开孔尺寸为240mm895mm翼缘板纵向加劲肋选用角钢/75X50X6,A=816Inm；4=377700mm,纵向加劲肋对翼缘板厚度中线(1-1)的惯性矩为IX-1x+4/=AS+0.5z0)2=377700+816(75+0.510-19.5)=2.891106mm,20.8/h双二八Q16002n
30、30.8XlOJ=746=2.745106mm,44(合格)主副腹板采纳相同的纵向加劲肋/50X50X5,A=614.3mm2,231700mm1纵向加劲肋对主腹板厚度中线的惯性矩为Ix-lxi_IxlA(b+0.5(J-z)2=231700+614.349.62=1742976mm42(2.50.45)万Hr4%(2.5-0.45三)三l=16001600=1679360mm4Jl=.5h3=1.5160083=1228800mm4J(合格)第六章端梁的计算6.1载荷与内力端梁按修改的钢架尺寸计算，B0=5m,a=l.25m,b=1.25m,N50X50X5MR=OK, =2b=2. 5 m
31、, B=5. 9 m, a1=0. 45 m, a2=0. 19 m,主梁轴线与主腹板中线距离XLO m主梁最大支承力Fr =505960. 65 N因FR作用点的变动引起的附加力矩为零MR=O端梁自重载荷为= 1794.5 N/m端梁在垂直载荷作用下按简支梁计算如图6-1端梁支反力为Rd = FRFqIB=505960. 65+-1.181794.55.916 2=512435. 996 NRd=512435.996 NMrl =639385.9 N.m图6T垂直载荷下端梁的计算 截面IT弯矩= 512435.996x -50590.65-1.181794.5I +0222 2 )=6393
32、85.9N.m剪力Fvl=O截面2-2弯矩MC=Rda-队Fql(+1)2M=353684.191.191794.51.772=477014.5N.mr2 =477014.5 N.m,2 =508819.28 N.m剪力2）水平载荷%=Ful-(PAFqI(a+%)=512435.9961.25-1.181794.5(1.25+0.458)2=508819.28N.m截面3-3弯矩Mx3=O剪力%-Rd-(PAFq1ci=512435.996-1.181794.50.458=511466.176N.m截面4-4(沿着竖直定位板表面)%4Rda2-4()2=512435.9960.19-1.18
33、1794.5(0.19+0.458)2=96986.08N.m剪力64=Rd-04Fqla+%)=512435.996-1.181794.5(0.19+0.458)=511063.84N端梁的水平载荷有及、络、PS七等，亦按简支梁计算，如图所示6-2截面IT因匕作用点外移引起的附加水平力矩为=24939.050=0N.m弯矩M-匕a=24939.051.25=31173.81N.m钢架水平支反力F=bFd即)RH43+b)J12IL,3=511466.176N.mMr4=96986.08N.m4二511063.84NM.=31173.81N.m二L35394.8228224939.052(28
34、-2)1.25(1.35+1.25)1.01712+2x28=19994.25N.,2=PJ2=8051.78N.3）强度图6-2水平载荷下端梁的计算Ffii=28046.03NN4f=33756.28N剪切力FfnFw+z2=19994.25+8051.78=28046.03N轴力Nd=工=33756.28N截面2-2在及、2、匕水平力作用下，端梁的水平支反力为尸Hd=及+匕+匕=19994.25+54612.1+24939.05=99545.4N水平剪切力%2二五血=99545.4N弯矩为My2=*H2a=99545.41.25=124434.75N.m截面3-3水平剪切力Fh3=Fh2=
35、99545.4N其他内力小，不计算截面1-1的应力计算需待端梁拼接设计合格后方可进行（按My2,2蜴475IU=99545.4N净截面)截面2-2截面角点心名也十辽义IX4-331721.241034001244.31.75103300233756.28-n+4.264IxIO91.513210936160=87.65MPa=175MPa腹板边缘rr-M(-b0),26),2Nd(7+十IXAd(331721.24x103380124431x1()3乂改一26)2x33756.28)2.3215109i6.8221IO836160=81.40MPa=175MPa翼缘板对中轴的静矩为Sv=860
36、0390=1569920mm3360129x156992007Mpa2lx22.32151098折算应力为=2+32=81.402+315.072=87.8MPa=175MP截面3-3及4-4端梁支承处两个截面很近，只计算受力稍大的4-4端梁支承处为安装大车轮角轴承箱座而切成缺口并焊上两块弯板(20mm185mm),端部腹板两边都采纳双面贴角焊缝，取勺=8mm,支承处高度314mm,弯板两个垂直面上都焊有车轮组定位垫板(16mm90mm340mm),弯板参加端梁承载工作，支承处截面(3-3及4-4)如图所示6-3A-206004+28378197+2141303938600+28378+214
37、130-199.6mm惯性矩为Z=3.4296IO8mm,中轴以上截面静矩S=982197mm，上翼缘板静矩5,=688512mm3下翼缘板静矩52=703976mm3截面4-4腹板中轴处的切应力为_51106.84x98219725.3971088=64.9MParzr=100MPa因静矩S251,可只计算靠弯板的腹板边的折算应力，该处2+3r2 正应力为MMy2-14)(7IX96986.08103186.45.3967IO84）疲惫强度=37.3MPa切应力为27/_511063.84x703976285.3967108=46.5MPa折算应力为=2+3r2=37.22+346.52=8
38、8.76MPa=175MP（合格）假设端梁支承水平剪切力只由上翼缘板承受，不计入腹板上翼缘板切应力为1.=A99545.4=329MP水门BR,60020端梁支承处的翼缘焊缝截面计算厚度（2x0.78mm=l1.2mm）比腹板厚度（8mm）大,故焊缝不需验算，截面4-4的水平弯矩小，忽视不计端梁疲惫强度计算只考虑垂直载荷的作用弯板翼缘焊缝验算截面4-4的弯板翼缘焊缝满载小车在梁跨端时，端梁截面4-4的最大弯矩的剪切力为Mnm=M4=96986.08N.mKiaX=E=511063.84N空载小车位于跨中不移动时端梁的支反力为Eda寸+：（?+加o）g+5j159=0.5l52559.5+-173909.81+1794.5X42=98580.6N这时端梁截面4-4相应的弯矩和剪切力为Mmin=几/（+A=98580.60.19-
