5T工業(yè)行車橫梁設(shè)計(jì)論文

5T工業(yè)行車橫梁設(shè)計(jì) 摘要： 本設(shè)計(jì)參考 QD5200/50T 釣鉤式起重機(jī)。提供了一種生產(chǎn)更為簡便、工藝簡單、自重輕的主梁截面；將單梁橋式起重機(jī)主、橫梁的剛性連接在其一端，用鉸接連接，解決了因制造和軌道安裝誤差造成大車運(yùn)行 3 條腿問題，提高了運(yùn)行性能；并用可調(diào)大車運(yùn)行水平輪中心距的設(shè)計(jì)，不用帶輪緣的大車輪，提高了大車輪的使用壽命。從 品的市場情況來看，需求量越來越大。目前，隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的加快，世界各國的生產(chǎn)有了較大的發(fā)展，從最初的小型單一產(chǎn)品，已發(fā)展成全系列、大力矩、多功能、外型美觀、操作簡單、使用安全，并能進(jìn)行有線或無線遙控的先進(jìn)產(chǎn)品，可以說的發(fā)展已進(jìn)入了成熟期。由于國外勞動力費(fèi)用高，強(qiáng)調(diào)工作效率，施工中基本不存在人工裝卸，有使用靈活、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，所以在歐洲市場市場前景廣闊。我國起步較晚，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場需求的增加，我國的生產(chǎn)水平將會日益發(fā)展和完善，產(chǎn)品將具有更大的市場潛力。目前，在沿海城市和地區(qū)，的銷售形勢正逐步好轉(zhuǎn)，特別是大噸位，正受到南方個(gè)體用戶的青睞，并有向內(nèi)地推進(jìn)的趨勢。 從產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)來看，正朝著大型化、多功能化和智能化的方向發(fā)展。安裝的底盤已不再局限于箱式貨車底盤，越來越多的重 型平板車也安裝了大噸位，以滿足其自裝卸大型貨物的需要。的作業(yè)裝置也不再局限于吊鉤，各種高空作業(yè)平臺、抓具、夾具、吊籃、螺旋鉆、板叉、裝輪胎機(jī)械手、拔樁器等已逐漸被采用。隨著的噸位越來越大，對安全控制、操作方便舒適性的要求也越來越高，智能化也已被提上日程。 現(xiàn)代冶金起重機(jī)發(fā)展的主要趨勢之一，是起重量大型化，工作速度高速化，隨著社會的發(fā)展對冶金企業(yè)的要求也在逐步提高，這不僅表現(xiàn)在對冶金產(chǎn)品的數(shù)量要求上，更重要的是表現(xiàn)在對冶金產(chǎn)品的質(zhì)量和品種方面，由于社會需求的增加推動和促進(jìn)了冶金企業(yè)的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步，大型 轉(zhuǎn)爐、連鑄、連軋技術(shù)的應(yīng)用，對冶金起重機(jī)的大型化和高速度提出了更高的要求 . 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種監(jiān)測、傳感控制技術(shù)在冶金起重機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，從而使起重機(jī)的使用性能得到很大的提高，使冶金起重機(jī)從以前簡單意義上物料搬運(yùn)工具變成目前的物流、信息流綜合傳送 . 關(guān)鍵詞： 主梁截面；鉸接；水平輪 本設(shè)計(jì)共有 3 個(gè)內(nèi)容：新型主梁截面；主橫梁鉸接結(jié)構(gòu)；大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的可調(diào)中心距的水平輪設(shè)計(jì)。 前言： 近 20 年世界工程起重機(jī)行業(yè)發(fā)生了很大變化。 RT(越野輪胎起重機(jī) )和 AT(全地面起重機(jī) )產(chǎn)品的迅速發(fā)展 ,打破了原有產(chǎn)品與市場格 局 ,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下 ,導(dǎo)致世界市場進(jìn)一步趨向一體化。目前世界工程起重機(jī)年銷售額已達(dá) 75 億美元左右。主要生產(chǎn)國為美國、日本、德國、法國、意大利等 ,世界頂級公司有 10 多家 ,世界市場主要集中在北美、日本 /亞洲和歐洲。 美國既是生產(chǎn)工程起重機(jī)的主要國家 ,又是最大的世界市場之一。由于日本、德國起重機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展及 RT 和 AT 產(chǎn)品的興起 ,美國廠商曾在 60 70 年代世界市場中占有的主導(dǎo)地位受到削弱 ,從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經(jīng)濟(jì)回升 ,市場活躍 ,外國廠商紛紛參與競爭。美國制造商的實(shí)力也有 所增強(qiáng) ,特雷克斯起重機(jī)公司的崛起即是例證。 日本從 70 年代起成為工程起重機(jī)生產(chǎn)大國 ,產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高很快 ,已出口到歐美市場 ,年總產(chǎn)量居世界第一。自 1992 年以來 ,由于受日元升值、國內(nèi)基建投資下降和亞洲金融危機(jī)影響 ,年產(chǎn)量呈下降趨勢。年總產(chǎn)值從 1991 年約 5100 億日元下降到 1997 年的 3100 億日元左右 ,1998年又比 1997年下降 1/3以上。 1998年日本工程起重機(jī)總產(chǎn)量為 25560臺 ,其中 ,RT產(chǎn)品 2087 臺 ,汽車起重機(jī) 820 臺 ,履帶起重機(jī) 692 臺 ,隨車起重機(jī) 15032 臺 ,其他兩類機(jī)種共7029 臺。 RT 產(chǎn)品年總產(chǎn)值達(dá) 550 億日元 ,為各機(jī)種之首 ,其次為履帶起重機(jī) ,約 400 億日元。 （一）起重機(jī)電氣控制 . 1 起重機(jī)電氣傳動： 起重機(jī)對電氣傳動的要求有：調(diào)速、平穩(wěn)或快速起制動、糾偏、保持同步、機(jī)構(gòu)間的動作協(xié)調(diào)、吊重止擺等。其中調(diào)速常作為重要要求。 一般起重機(jī)的調(diào)速性能是較差的，當(dāng)需要準(zhǔn)確停車時(shí)，只能采取“點(diǎn)車”的操縱方法，如果“點(diǎn)車”次數(shù)很多，不但增加了勞動強(qiáng)度，而且由于電器接電次數(shù)和電動機(jī)起動次數(shù)增加，而使電器、電動機(jī)工作年限大為縮短，事故增多，維修量增大。 由于起重機(jī)調(diào)速絕大多數(shù)需在運(yùn) 行過程中進(jìn)行，而且變化次數(shù)較多，故機(jī)械變速一般不太合適，大多數(shù)需采用電氣調(diào)速。本次設(shè)計(jì)采用：直流調(diào)速。 直流調(diào)速本設(shè)計(jì)采用：固定電壓供電的直流串激電動機(jī)，改變外串電阻和接法的直流調(diào)速。 直流調(diào)速具有過載能力大、調(diào)速比大、起制動性能好、適合頻繁的起制動、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、需要直流電源等。 2.起重機(jī)的自動控制 可編程序控制器 程序控制裝置一般由電子數(shù)字控制系統(tǒng)組成，其程序自動控制功能主要由可編程序控制器來實(shí)現(xiàn)。 自動定位裝置 起重機(jī)的自動定位一般是根據(jù)被控對象的使用環(huán)境、精度 要求來確定裝置的結(jié)構(gòu)形式。自動定位裝置通常使用各種檢測元件與繼電接觸器或可編程序控制器，相互配合達(dá)到自動定位的目的。 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的糾偏和電氣同步 糾偏分為人為糾偏和自動糾偏。人為糾偏是當(dāng)偏斜超過一定值后，偏斜信號發(fā)生器發(fā)出信號，司機(jī)斷開超前支腿側(cè)的電機(jī)，接通滯后支腿側(cè)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。自動糾偏是當(dāng)偏斜超過一定值時(shí)，糾偏指令發(fā)生器發(fā)出指令，系統(tǒng)進(jìn)行自動糾偏。電氣同步是在交流傳動中，常采用帶有均衡電機(jī)的電軸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電氣同步。 地面操縱、有線與無線遙控 地面操縱多為葫蘆式起重機(jī)采用，其關(guān)鍵部件是手動按鈕開關(guān) ，即通常所稱的手電門。有線遙控是通過專用的電纜或動力線作為載波體，對信號用調(diào)制解調(diào)傳輸方式，達(dá)到只用少通道即可實(shí)現(xiàn)控制的方法。無線遙控是利用當(dāng)代電子技術(shù)，將信息以電波或光波為通道形式傳輸達(dá)到控制的目的。 起重電磁鐵及其控制 起重電磁鐵的電路，主要是提供電磁鐵的直流電源及完成控制 (吸料、放料 )要求。其工作方式分為：定電壓控制方式和可調(diào)電壓控制方式。 3起重機(jī)的電源引入裝置 本設(shè)計(jì)的電源引入裝置采用：硬滑線供電。 硬滑線電源引入裝置有裸角鋼平面集電器、圓鋼 (或銅 )滑輪集電器和內(nèi)藏式滑觸線集電器進(jìn)行電源引入。 4起重機(jī)的電氣設(shè)備與電氣回路 不同類型的起重機(jī)的電氣設(shè)備是多種多樣的，其電氣回路也不一樣，但電氣回路基本上還是由主回路、控制回路、保護(hù)回路等組成。在這里不必一一介紹，只簡要地介紹一下電動起重機(jī)的典型產(chǎn)品通用橋式起重機(jī)的主要電氣設(shè)備和基本電氣回路。 (1).通用橋式起重機(jī)的電氣設(shè)備 通用橋式起重機(jī)的電氣設(shè)備主要有各機(jī)構(gòu)用的電動機(jī)、制動電磁鐵、控制電器和保護(hù)電器。 1 .電動機(jī) 橋式起重機(jī)各機(jī)構(gòu)應(yīng)采用起重專用電動機(jī)，它要求具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較大的過載能力。應(yīng)用最廣泛的是繞線式 異步電動機(jī)。 繞線式電動機(jī)型號為 JZR、 JZR：和 JZRH 和 YZR 系列電動機(jī) .制動電磁鐵 制動電磁鐵是各機(jī)構(gòu)常閉式制動器的打開裝置。本設(shè)計(jì)采用的打開裝置為液壓推動器 (TY1 系列 )。 .操作電器 又稱為控制電器，它包括控制器、接觸器、控制屏和電阻器等。 主令控制器主要用于大容量電動機(jī)或工作繁重、頻繁起動的場合 (如抓斗操作 )。它通常與控制屏中相應(yīng)的接觸器動作，實(shí)現(xiàn)主電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)、制動停止與調(diào)速工作。其常用型號為LK4 系列和 LK14 系列。 電阻器在起重機(jī)各機(jī)構(gòu)中用于限制起動電流，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和調(diào)速之用。 要求應(yīng)有足夠的導(dǎo)電能力，各部分連接必須可靠。 保護(hù)電器 橋式起重機(jī)的保護(hù)電器有保護(hù)柜、控制屏、過電流繼電器、各機(jī)構(gòu)的行程限位、緊急開關(guān)、各種安全聯(lián)鎖開關(guān)及熔斷器等。對于保護(hù)電器要求保證動作靈敏、工作安全可靠、確保起重機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。 (2).電氣回路 橋式起重機(jī)電氣回路主要有主回路、控制回路及照明信號回路等。 1 主回路 直接驅(qū)使各機(jī)構(gòu)電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的那部分回路稱為主回路，如圖 1 18 所示。它是由起重機(jī)主滑觸線開始，經(jīng)保護(hù)柜刀開關(guān) 1QS、保護(hù)柜接觸器主觸頭，再經(jīng)過各機(jī)構(gòu)控制器定子觸 頭至各相應(yīng)電動機(jī)，即由電動機(jī)外接定子回路和外接轉(zhuǎn)子回路組成。 控制回路 橋式起重機(jī)的控制回路又稱為聯(lián)鎖保護(hù)回路，它控制起重機(jī)總電源的接通與分?jǐn)啵瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對起重機(jī)的各種安全保護(hù)。由控制回路控制起重機(jī)總電源的通斷，原理如圖 1 19 所示。左邊部分為起重機(jī)的主回路，即直接為各機(jī)構(gòu)電動機(jī)供電并使其運(yùn)轉(zhuǎn)的那部分電路。右邊部分則為起重機(jī)的控制回路。從圖 1 19 中可知，在主回路刀開關(guān) 1DK 推合后，控制回路于 A、 B 處獲得接電，而主回路因接觸器 KM 主觸頭分?jǐn)辔茨芙与?，故整個(gè)起重機(jī)各機(jī)構(gòu)電動機(jī)均未接通電源而無法工作。因 此，起重機(jī)總電源的接通與分?jǐn)?，就取決于主接觸器主觸頭 KM 的接通與否，而控制回路就是控制主接觸器 KM 主觸頭的接通與分?jǐn)?，也就是控制起重機(jī)總電源的接通與分?jǐn)啵拾堰@部分控制主回路通斷的電路稱之為控制回路。 .控制回路的組成 如圖 1 19 所示，控制回路由三部分組成：號電路零位起動部分電路、號電路限位保護(hù)部分電路和號電路聯(lián)鎖保護(hù)部分電路。在號電路內(nèi)包括起升、小車、大車控制器的零位觸頭 (它們分別用 SCHO、 SCSO、 SCLO 表示 )和起動按鈕 SB；在號電路內(nèi)包括起升、小車和大車限位器的常閉觸頭 (它們分別 用 SQH、 SQS1、 SQS2、 SQL1、 SQL2表示 )；在電路中包括主接觸器 KM 的線圈、緊急開關(guān) SE、端梁門開關(guān) SQ1、 SQ2 及各過電流繼電器 FA0、 FA1 FA4 的常閉觸頭。號電路與號電路通過主接觸器 KM之常開聯(lián)鎖觸頭 KMl、 KM2 并接后與號電路中串聯(lián)接入電源而組成一個(gè)完整的控制回路。 照明信號回路 橋式起重機(jī)的照明信號回路如圖 1 22 所示。其回路特點(diǎn)如下： 照明信號回路為專用線路，其電源由起重機(jī)主斷路器的進(jìn)線端分接，當(dāng)起重機(jī)保護(hù)柜主刀開關(guān)拉開后 (切斷 1QS)，照明信號回路仍然有電供 應(yīng)，以確保停機(jī)檢修之需要。 照明信號回路由刀開關(guān) 2QS 控制，并有熔斷器作短路保護(hù)之用。 手提工作燈、司機(jī)室照明及電鈴等均采用 36V 的低電源，以確保安全。 照明變壓器的次級繞組必須作可靠接地保護(hù)。 （二）梁的截面設(shè)計(jì) . 1. 新型主梁截面 目前生產(chǎn)的 LD 單梁橋式起重機(jī)和 LX 單梁懸掛起重機(jī)的主梁截面如圖 1(a)所示。 LD 和 LXF E與工字鋼焊接的主梁截面。斜腹板也需要冷壓彎邊，改善焊接條件和保證焊接質(zhì)量。它共有 4 條主焊縫連接。電動葫蘆門式起重機(jī)的主梁截面 如圖 1(b)所示。它是由一塊蓋板 B B、兩塊斜腹板 B C與工字鋼上腿焊成的主梁截面。它也有 4 條主焊縫連接。除以上兩種實(shí)腹截面外，還有圓管與工字鋼焊接的截面、焊接的組合工字鋼截面、 4 塊鋼板焊接的矩形截面等實(shí)腹截面及桁架結(jié)構(gòu)主梁。實(shí)用新型專利鉸接單梁橋式起重機(jī)提供的是圖 1(c)截面。它是由一塊鋼板冷壓成上“人”字形與工字鋼上腿焊接的截面，它只有兩條主焊縫?，F(xiàn)比較圖 1 中 3 種截面的優(yōu)劣。 圖 1.主梁截面圖 a.圖 1(a)截面，工字鋼的上腿 C C對截面的慣性矩 I、抗彎模量 W 及對水平形心軸而言增加值較小，沒有充分發(fā)揮它的承載能力。也就是說，由于上腿 C C截面很接近整個(gè)截面的水平形心軸 xx，它對截面的慣性矩和抗彎模量增加值較小，因此，截面的最大垂直方向的正應(yīng)力和靜剛度的下?lián)现当葓D 1(b)、 (c)要大。圖 1(b)、 (c)截面的上腿距水平形心軸較遠(yuǎn)，增大了截面的垂直抗彎能力，提高了主梁的強(qiáng)度和剛度。 b.圖 1(a)、 (b)均有 4 條 主焊縫，而圖 1(c)截面僅有 2 條主焊縫，沒有集中載荷作用在腹板上的梁翼緣焊縫主要受剪應(yīng)力作用，翼緣焊縫剪應(yīng)力計(jì)算公式 =QSx/2Ixhf h，其中Q 為截面內(nèi)力 (剪力 )， Sx為截面靜矩， hf為計(jì)算點(diǎn)的剪應(yīng)力距中心形心軸的高度。 F F和B B的焊縫剪應(yīng)力要比 CC 焊縫剪應(yīng)力值大。 2 條主焊縫比 4 條焊縫工時(shí)減少一半。 c.圖 1(a)截面在 E E的焊接，是在工字鋼腰上同一位置，相當(dāng)于十字焊縫。在疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，考慮應(yīng)力集中情況等級，水平載荷作用時(shí)為 K4級。而 C C和 CC 焊縫應(yīng)力集中情況等級為 K2。所以 E E焊縫降低了抗疲勞的能力。 d.按類載荷組合校核主梁危險(xiǎn)截面的靜強(qiáng)度時(shí)，圖 1(a)、 (b)截面，垂直載荷和水平載荷產(chǎn)生的正應(yīng)力在 B點(diǎn)和 B點(diǎn)最大，是垂直正應(yīng)力 和水平正應(yīng)力 的最大壓應(yīng)力之和 B max 和 B max。而圖 1(c)則不同。垂直載荷在 A 點(diǎn)產(chǎn)生最大正應(yīng)力 A ，而在 B 點(diǎn)的正應(yīng)力并不是最大值，它等于 B = A h2/h1。水平載荷產(chǎn)生的正應(yīng)力在 A 點(diǎn)等于零，在 B 點(diǎn)正應(yīng)力最大， Bmax= B + ，該截面對靜強(qiáng)度校核有利。 e.用一塊平鋼板冷壓成上“人”字形截面，可省去 3 塊鋼板、可減 少兩種冷壓成形過程、可少焊兩條主焊縫 (詳見圖 1(a)，這樣既省料，省工，又降低了成本 本設(shè)計(jì)的圖 1(c)截面的成形方法：是用壓力機(jī)先將鋼板冷壓成“”，然后再用一套模具，將“”字結(jié)構(gòu)再冷壓成上“人”字形，在與工字鋼的上腿焊接。 現(xiàn)在生產(chǎn)的 LD 和 LX 的主梁鋼板厚度是 5mm 和 6mm，最大寬度是 1.6m。按 GB709 88 規(guī)定，5mm 厚鋼板寬度最大 1.8m； 6mm 厚度鋼板寬度最大 2.0m。生產(chǎn)圖 1(c)截面的主梁，周邊長度之和超過鋼板寬度時(shí)，要兩側(cè)對稱各對接一塊鋼板 如果將圖 1 中 3 種主梁截面的截面積取為相等， 然后求出截面各部位尺寸，將截面幾何性質(zhì)和性能作一比較，就可以充分說明鉸接單梁橋式起重機(jī)主梁的優(yōu)越性了。以 LD 單梁橋式起重機(jī)起重量 5t、跨度 22.5m 的主梁截面為依據(jù)，分別求得圖 1(b)、 (c)的截面尺寸，在載荷、速度和各載荷系數(shù)等條件均相同的情況下，比較 3 種截面的靜強(qiáng)度、靜剛度、局部穩(wěn)定性和 A6 工作級別的疲勞強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果，并表示在表 1 和表 2 中，其中圖 1(c)截面正應(yīng)力較小，而且翼緣板局部穩(wěn)定性應(yīng)力也合格，不需要象圖 1(b)截面增加縱向加強(qiáng)筋板。 表 1 主梁截面幾何性 質(zhì)、靜強(qiáng)度、靜剛度計(jì)算值 主梁截面圖 LD 單梁起重機(jī) 圖 1(a) 門式起重機(jī) 圖 1(b) 實(shí)用新型鉸接單梁 橋式起重機(jī)圖 1(c) 鋼板厚度 /mm “”型鋼板 =6 斜腹板厚 1=5 =6 1=6 =6 主梁截面積 (mm2) (包括 I30 異型工字 鋼截面積 8240mm2) 21880 21880 21880 20536 截面尺寸 /mm H 1100 1086.28 1173.17 1100 h0 509.563 554.908 562.014 523.298 h1 590.437 531.372 611.156 576.702 h2 511.110 483.643 截面慣性矩 (108mm4) Ix 30.63 33.01 32.62 28.203 Iy 4.745 5.142 4.475 4.039 截面抗彎模量 (106mm3) WAx 5.188 6.212 5.338 4.86 WDx 6.012 5.948 5.804 5.356 WBy 2.099 1.647 1.453 1.41 靜強(qiáng)度計(jì)算 應(yīng)力值 /MPa =180MPa A -95.7 -79.95 -93.0 -102.2 D 82.6 83.49 85.1 92.73 B -95.7 -79.95 -77.78 -85.70 B 8.72 11.12 12.63 12.99 Bmax -104.42 -91.07 -90.41 -98.69 靜剛度 (A6) yL 21.154 19.629 19.864 23.118 表 2 疲勞強(qiáng)度和板的局部穩(wěn)定性計(jì)算值 主梁截面圖 LD 單梁起重機(jī) 圖 1(a) 門式起重機(jī) 圖 1(b) 實(shí)用新型鉸接單梁 橋式起重機(jī)圖 1(c) 疲勞強(qiáng)度 (A6) 跨中截面 K1級 -1 =190MPa max 49.370(E點(diǎn) ) 38.353(C點(diǎn) ) 39.674(C 點(diǎn) ) 39.107(C 點(diǎn) ) min 11.227(E點(diǎn) ) 8.764(C點(diǎn) ) 9.116(C 點(diǎn) ) 8.986(C 點(diǎn) ) r 0.2248 0.2285 0.2298 0.2298 rt 309.45 309.44 309.40 309.40 翼 緣 板 a mm 1000 1000 1000 1000 b 440 607 323.5 301.1 2.73 1.647 3.088 3.321 0.833 0.756 0.968 0.966 K 4.345 4.526 4.026 4.067 1cr MPa 193.45 105.88 334.0 386.5 cr 145.45 79.61* 251.13 290.5 腹 板 a mm 1000 1000 1000 1000 b 575 820 813 743 1.739 1.219 1.230 1.346 0.02614 -0.4211 -0.4388 -0.401 K 7.459 12.05 12.31 11.76 1cr MPa 194.43 154.26 160.55 183.36 cr 146.19 115.98 120.7 137.86 此處要說明兩點(diǎn)。首 先是假定 3 種截面積相等，它們的動態(tài)剛度 主梁的滿載自振頻率不進(jìn)行比較。因?yàn)橹髁涸诳缰袚Q算集中質(zhì)量與電動葫蘆質(zhì)量之和相等，而主梁跨中的剛度系數(shù)Ks相差很小，分別為 Ksa=27.106kN/cm； Ksb=29.212kN/cm； Ksc=28.866kN/cm。其次， 3 種截面實(shí)腹梁的總體穩(wěn)定性，當(dāng) 時(shí)，也可以不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定性， ba=440mm，bb=606mm， bc=602mm， 3 種截面的整體穩(wěn)定性也不作比較 如果將圖 1(c)截面主梁高度取為圖 1(a)截面的高度 H=1100mm，計(jì)算結(jié)果也表示在表 1 中，最大正應(yīng)力仍比圖 1(a)截面小，此時(shí)主梁自重圖 1(c)截面將比圖 1(a)截面減輕 6.14% 以上推薦的圖 1(c)截面主梁，不僅省工，省料，工藝簡單，成本低，而且結(jié)構(gòu)更為合理本設(shè)計(jì)采用圖 c 。 （三） .梁鉸鏈的設(shè)計(jì)與水平輪的設(shè)計(jì) . 1.主橫梁鉸接結(jié)構(gòu) LD 單梁橋式起重機(jī)的主、橫梁剛性連接見圖 2，其 中一塊鋼板與橫梁焊接在一起，帶平面止口的鋼板與主梁焊接在一起。主、橫梁連接以平面止口定位，用 6 個(gè)或 8 個(gè)螺栓和螺母連接，它是典型的模塊化設(shè)計(jì)。其優(yōu)點(diǎn)是減小了生產(chǎn)占地，主、橫梁可以單獨(dú)生產(chǎn)，按合同組裝。但是，主梁兩端的平面止口相對扭轉(zhuǎn)角為 1時(shí)，對車輪軸距為 2m， 2.5m和 3m的 3 種橫梁安裝的車輪，當(dāng) 3 個(gè)車輪踏面在一個(gè)平面上時(shí)，另一個(gè)車輪踏面將分別高出該平面 34.9mm，43.63mm 和 52.36mm。出現(xiàn) 3 條腿現(xiàn)象不僅加快車輪輪緣磨損，而且會發(fā)生輪緣爬軌和車輪脫軌事故。當(dāng)分別驅(qū)動的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)一旦發(fā)生主動車輪 抬起、單邊驅(qū)動時(shí)，驅(qū)動力與運(yùn)行阻力總會構(gòu)成力偶，產(chǎn)生側(cè)壓力及附加阻力，造成驅(qū)動電機(jī)負(fù)載過大，使運(yùn)行速度減慢或運(yùn)行不了。當(dāng)然，造成平面止口相對誤差不見得是因?yàn)榕まD(zhuǎn)角為 1。造成 3 條腿的原因有：主梁軸線的扭轉(zhuǎn)變形使兩端面水平止口不在同一平面上；橫梁車輪軸孔加工位置誤差和橫梁的焊接變形；車輪直徑加工誤差；軌道安裝誤差等。 圖 2 主、橫梁連接圖 本設(shè)計(jì)采用鉸接單梁橋式起重機(jī)的主、橫梁連接，其一端仍保留圖 2 的剛性連接，而另一端用圖 3 的鉸接結(jié)構(gòu)。它是將帶平面止口的鋼板，先焊上一根圓軸，加工軸徑和平面后再與主梁焊接 。為了限制鉸接橫梁水平面的擺動，可控制軸孔配合和保持原連接板的寬度560mm 和 600mm。為了限制鉸接橫梁垂直平面的擺動，也可以保留水平止口，但是要使主梁 水平止口平面高出橫梁水平止口一個(gè)值，值就限制了橫梁垂直面的擺動角度。鉸接結(jié)構(gòu)徹底地解決了 3 條腿現(xiàn)象。 圖 3 主、橫梁鉸接結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)的鉸接軸是一根空心軸?？?的一端用鋼板焊接封閉，軸端開槽用軸端定位板固定。軸的設(shè)計(jì)是按最大剪力校核剪切應(yīng)力，承壓面的擠壓應(yīng)力 cd應(yīng)小于各自的許用應(yīng)力。 2. 水平輪設(shè)計(jì) 車輪輪緣與軌道的摩擦是一種無法避免的現(xiàn)象，一旦輪緣與軌道劇烈摩擦發(fā)生啃道現(xiàn)象時(shí)，便加快了輪緣的磨損和車輪的報(bào)廢，也使軌道磨損嚴(yán)重。由于輪緣磨損報(bào)廢的車輪比車輪踏面磨損報(bào)廢的車輪多，為改變這一現(xiàn)象，用無輪緣車輪代替輪緣車輪，用水平輪導(dǎo)向運(yùn)行，將輪緣與軌道的滑動摩擦改為水平輪的滾動摩擦，附加阻力系數(shù)由 =1.5 降低到 =1.1，從而減小了運(yùn)行阻力，提高了車輪壽命。 圖 4 是大車輪與水平輪的簡圖。用水平輪導(dǎo)向運(yùn)行，為適合不同軌面寬度 b 的要求，水平輪中心距 L一定要求可調(diào)。作者是用水平輪安裝在偏心軸上的方法獲得水平輪中心距 L的變化。偏心距 e 用下式計(jì)算： 式中： Bmax=bmax+，為水平輪間最大寬度 (mm)； Bmin=bmin+，為水平輪間最小寬度 (mm) 圖 4 大車車輪和水平輪 （四） .起重機(jī)的計(jì)算 . 1. 鋼絲繩的選用 因?yàn)?5T 是輕級工作類型 ,所以動載系數(shù) k=1.1,安全系數(shù) k =5, e,=20 查表得 :吊具自重 Q0=2% Q=0.02 50000=1000N 最大的靜拉力為 : Smax=mgxQQ 0 = 80.032 100050000 =10625N 最大是計(jì)算拉力為 : S/max=K Smax=1.1 10625=11687.5N 鋼絲繩破斷的拉力為 : Sp K S/ max =5 11687.5=58437.5N 6 37 的鋼絲繩 =0.82；6 19 的鋼絲繩 =0.85 如何選擇 =14002mmN則有 ； Pp=pS =82.0 5.58437=71265.244N Pp=pS =85.0 5.58437=68750N 查表得 : 6 37 的鋼絲繩 d=13.0mm pP=87800N 6 19 的鋼絲繩 d=12.5mm pP=80100N 2. 卷筒尺寸計(jì)算 : 卷筒的直徑為 D e,ed=20 1 11=260mm (其中 ,交 互捻e=1) 因?yàn)榫硗驳臉?biāo)準(zhǔn)直徑為 :300mm ,400mm ,500mm ,650mm .700mm ,800mm ,1000mm 所以卷筒直徑應(yīng)圓整為 mmD 300 卷筒長度的計(jì)算 : 由于 : mmmmdl 5.155.21332 有 : mmtl 315.15221 mmtl 5.465.15332 mmtDml 5.8035.153313.0 31624 000 其中 : mmdDD 313133000 取安全圈數(shù) 30 則 mml 603 因而 ,卷筒長度為 : mmllllL 276210005.8035.463122 3021 壁厚 (選 T200)為 : mmmmD 14830002.010602.0 校核 : 對于aBy MPT 400,200 其許用壓應(yīng)力為 : aByy MP9425.440025.4 此卷筒承受的壓力為 : ay MPtS 8.535.1514 5.116878m ax y 因此 ,此 卷筒設(shè)計(jì)符合要求 . 卷筒轉(zhuǎn)速為 : mi mDmVn t 6.3898.0 8.37313.0 6.1230 3. 電動機(jī)的初選 : 起升靜功率為 : KWVQQPj 39.1380.01000606.12510001000 0 查表 . 取空鉤影響系數(shù) 75.0kd , 則 : KWPkdP jjc 04.1039.1375.0 查表 . 選 YZR200l 8 型電動機(jī) , 其 kwPn 15 min712 rn 859.0 221 67.0 mkgGD 過載能力校核公式為 : nm PKWVQQmH 04.1080.01000606.12510005.21.21000 0 因此 ,該電動機(jī)的過載能力滿足要求 . 電動機(jī)的發(fā)熱驗(yàn)算 : 穩(wěn)態(tài)平均功率為 : KWPmVQQGPns 1537.980.01000606.12510007.01000 0 nP為額定功率 查表 , 得知穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù) 7.0G 因此 , 該電動機(jī)不會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象 靜力矩計(jì)算 : 傳動比 44.186.3871 2 tnni 起升靜力矩為 : mNmiDQQmj 85.172512.881530080.044.1832 3.0510002 00 下降靜力矩為 : mNmi DQQmj 62.11080.044.1832 3.0510002 00 選擇制動器 : mNMkM jhh 93.16562.1105.122 由表知 , 輕級工作類型 5.12 hK 查表 , 選擇 250MW 315 型電磁快式制動器其 mNMh 3152 （五） .梁的長度，鋼度與材料的確定 . 1. 梁長度的確定： 工業(yè)行車的長度不一，絕多數(shù)是由工廠的大小來確定工業(yè)行車屬于輕級工作類型用途廣 泛，本次設(shè)計(jì)將其梁的長度定位為 22.5其長度的大小由工廠確定 2. 梁的剛度選擇 : 采用 45C 號工字鋼 ,電葫蘆重 5KN 將行車梁簡化為下圖所示的簡支梁 ,電葫蘆的輪壓似地為一集中力 F,并作用于梁的中點(diǎn) (此時(shí)由 F 引起的擾度最大 )；梁的自重為一均布荷載集度為 q 計(jì)算有關(guān)數(shù)據(jù) KNF 55550 查型鋼表得 : mKNmkg fq 926550.94 mcmI 44 1053.335300 材料的彈性摸量 . aGPE 200 計(jì)算最大擾度 因 F 和 q 產(chǎn)生的最大擾度均位于梁的中心點(diǎn) C 查表得 : mEIFlW FC 249 333. 1027.201022.31020048 5.22105548 mEIqlW qc 249 44. 1076.431053.310200384 5.229265385 由疊加法 ,得梁的最大擾度 : cmW 71.204376.027.20max 校核剛度 :吊車梁的最大為 ml 2105.4500 5.22500 比較梁的最大擾度知 : 5.40 7 1.2max cmW 因此 ,該車梁滿足剛度要求 . 梁的切應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算： 受均布載荷作用簡支梁如圖所示，梁發(fā)生彎曲變形，建立梁的力學(xué)模型均如圖 a 所示，畫出梁的彎矩圖如 b 所示梁中心點(diǎn)截面有最大彎矩，故該截面為梁的危險(xiǎn)截面。 其值為： KNFF BA 55 MkNFM am a z 5.12375.2255 最大正應(yīng)力： azm a z MPWM 88.71057.15.12373m a x 最大切應(yīng)力： aSn a x MPAF 06.204.010552323 3m ax 可見，最大切應(yīng)力比最大正應(yīng)力小的多一般可不必計(jì)算，梁的彎曲強(qiáng)度滿足。 3. 橫梁材料的選用 橋式起 重機(jī)重要構(gòu)件是指主梁、端梁、平衡梁、小車架、支腿、下橫梁等主要受力構(gòu)件。 橋式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)一般使用碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。本設(shè)計(jì)采用，低合金結(jié)構(gòu)鋼。鑄件可采用鑄鋼、鑄鐵和鑄銅。低合金結(jié)構(gòu)鋼按 GBl591， 工業(yè)行車設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮滿足的三個(gè)基本條件 （ 1)、金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)械零部件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗屈曲能力 首先，要求起重機(jī)零部件和金屬結(jié)構(gòu)受載后不破壞，即滿足強(qiáng)度要求。靜強(qiáng)度計(jì)算是最基本的計(jì)算。應(yīng)力循環(huán)少或重要性一般的零件，只作靜強(qiáng)度計(jì)算。承受循環(huán)應(yīng)力零件或構(gòu)件，除進(jìn)行疲勞計(jì)算