橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算講義.doc

起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算培訓(xùn)講義 一、通用橋式起重機(jī)箱形主梁強(qiáng)度計(jì)算(雙梁小車型) 1、受力分析作為室內(nèi)用通用橋式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)將承受常規(guī)載荷、和三種基本載荷和偶然載荷，因此為載荷組合。其主梁上將作用有、載荷。主梁跨中截面承受彎曲應(yīng)力最大，為受彎危險(xiǎn)截面；主梁跨端承受剪力最大，為剪切危險(xiǎn)截面。當(dāng)主梁為偏軌箱形梁時(shí)，主梁跨中截面除了要計(jì)算整體垂直與水平彎曲強(qiáng)度計(jì)算、局部彎曲強(qiáng)度計(jì)算外，還要計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度需進(jìn)行折算。2、主梁斷面幾何特性計(jì)算上下翼緣板不等厚,采用平行軸原理計(jì)算組合截面的幾何特性。圖2-4注：此箱形截面垂直形心軸為y-y形心線，為對(duì)稱形心線。因上下翼緣板厚不等，應(yīng)以x x為參考形心線,利用平行軸原理求水平形心線xx位置。 斷面形狀如圖2-4所示,尺寸如圖所示的H、B、b、等。 ， () () () () 和() ()3、許用應(yīng)力為和。載荷組合類別安全系數(shù)拉伸、壓縮、彎曲許用應(yīng)力剪切許用應(yīng)力端面擠壓許用應(yīng)力組合(類載荷)組合(類載荷)組合(類載荷)4、受力簡圖與為起重小車作用在一根主梁上的兩個(gè)車輪輪壓，由和小車自重分配到各車輪的作用力為輪壓。如時(shí)，可認(rèn)為等于和小車自重之和的四分之一。5. 主梁跨中集中載荷(輪壓和)產(chǎn)生最大垂直彎矩Mp (Nm) 時(shí)簡算 (Nm) 時(shí) (Nm) 時(shí)，可近似取注：建議當(dāng)時(shí)，采用計(jì)算為佳。6. 跨中均布載荷(自重)產(chǎn)生最大垂直彎矩Mq (Nm)7. 主梁跨中垂直最大彎矩垂8. 主梁跨中水平慣性載荷產(chǎn)生彎矩 (Nm)式中： 主梁端截面的端梁截面的 起重機(jī)大車驅(qū)動(dòng)輪數(shù)總輪數(shù)9. 主梁跨中截面彎曲強(qiáng)度計(jì)算 10. 主梁跨端剪切強(qiáng)度計(jì)算跨端最大剪力跨端最大剪應(yīng)力 主梁跨端截面的靜面矩（中性軸以上面積對(duì)中性軸的靜面矩，各面積乘以形心至中性軸距離；）腹板厚（cm）截面的水平慣性矩（）二、通用橋式起重機(jī)箱形主梁剛度計(jì)算1. 垂直靜剛度 簡算 精算為小車輪壓至主梁支承處距離，見下圖所示。當(dāng)時(shí)注： 、不乘以系數(shù)。 均布載荷（自重）產(chǎn)生的垂直靜剛度不予以計(jì)算，因無法檢測(cè)。2. 水平靜剛度參看圖2-6。不檢測(cè)，只作為設(shè)計(jì)計(jì)算用。三、通用橋式起重機(jī)箱形主梁穩(wěn)定性計(jì)算整體穩(wěn)定性一般不作計(jì)算，因?yàn)槭呛喼Я?，不可能發(fā)生失穩(wěn)造成前傾與側(cè)翻，通常情況下只要計(jì)算出主梁水平剛度時(shí)即可免算。以箱形受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定性為例，作為簡支梁箱形截面主梁，彎曲時(shí)只有腹板受壓區(qū)和受壓翼緣板處才有局部失穩(wěn)的可能。保證不失穩(wěn)的辦法是設(shè)置加勁肋。1. 腹板的局部穩(wěn)定性計(jì)算分兩種情況處理：一種是正軌(包括半偏軌)箱形梁，局部壓應(yīng)力；另一種是偏軌箱形梁，局部壓應(yīng)力(輪壓作用在腹板上)。(1) 橫向加勁肋間距a的確定 當(dāng)時(shí)，腹板高，腹板厚，材料屈服極限。時(shí)，可不設(shè)置加勁肋。時(shí)，按結(jié)構(gòu)適當(dāng)增設(shè)加勁肋。 當(dāng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，此時(shí)取。 當(dāng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋。當(dāng)時(shí)：a) 當(dāng)時(shí)，取b) 當(dāng)時(shí)，取c) 當(dāng)時(shí)，取上式中可查下表2-4。表2-401001401802002202401.001.011.021.031.041.051.062602803003203403603801.071.091.101.121.141.161.184004204404604805005201.211.241.271.311.351.401.465405605806006206401.531.611.711.842.012.24表2-4中為腹板與受壓翼緣板接觸處的彎曲應(yīng)力如圖2-10所示。上式中(最大剪力，對(duì)簡支梁，為支反力)當(dāng)時(shí)：注：和查表2-5表2-50.052123620.8040210960.104222920.8541710440.156422190.9042910010.2010720760.954419650.2515219331.004509310.3018918081.104509000.3521917101.204508700.4024816131.304508400.4526715401.404508100.5028914671.504507800.5531013941.604507500.6033113241.704507200.6535212541.804506900.7037111991.904506600.7538711472.00450630上表中局部壓應(yīng)力。 輪壓翼緣板厚為軌道高度。 當(dāng)時(shí)，此時(shí)除應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，同時(shí)應(yīng)增設(shè)一條縱向加勁肋。當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，時(shí)，時(shí)，當(dāng)時(shí)，上述當(dāng)計(jì)算出的值大于。或出現(xiàn)負(fù)值時(shí)取即可。上式中的和如表2-6所示。表2-60.27127001.95695200.37096972.05605110.47066912.25414930.57006852.45294750.66946762.65174570.76856662.85054390.86766543.04944260.96676423.24874141.06586303.44804021.16496183.64713901.26406063.84623781.36305934.04533681.46185804.24443591.56065664.44353501.65965544.64263411.75875424.84173321.85785305.0408323 當(dāng)時(shí)，此時(shí)應(yīng)加橫向加勁肋，同時(shí)增設(shè)二道縱向加勁肋。按部分和時(shí)公式計(jì)算確定。 時(shí)應(yīng)加橫向加勁肋和同時(shí)增設(shè)多道縱向加勁肋，這種情況為高腹板、大起重量、超大跨起重機(jī)時(shí)才這樣處理，詳細(xì)計(jì)算請(qǐng)見起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)564頁相應(yīng)部分，一般不會(huì)出現(xiàn)這種情況。 腹板加勁肋的結(jié)構(gòu)要求和截面設(shè)計(jì)a) 加勁肋間距的構(gòu)造要求只有橫向加勁肋時(shí)，且不大于2m。同時(shí)設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)，且不大于2m，需要加橫向短加勁肋時(shí)，和均為，一般情況是加一個(gè)橫向加勁肋再加一個(gè)短橫向加勁肋。b) 加勁肋的截面形式橫向加勁肋采用鋼板，縱向加勁肋采用扁鋼，角鋼等。c) 加勁肋截面尺寸與慣性矩僅設(shè)橫向加勁肋時(shí)，如圖2-13所示。橫向加勁肋寬度(工字形主梁)(箱形主梁)橫向加勁肋厚度同時(shí)設(shè)有橫向、縱向加勁肋時(shí)橫向加勁肋除應(yīng)滿足間距要求時(shí)，還應(yīng)滿足應(yīng)具有一定慣性矩。要求橫向加勁肋截面對(duì)腹板厚中心線的慣性矩?？v向加勁肋慣性矩當(dāng)時(shí)，時(shí)，角鋼截面積角鋼垂直形心線至腹板中心線距離2. 受壓翼緣板局部穩(wěn)定性計(jì)算(1)工字梁不加縱向加勁肋(2) 箱形梁不加縱向加勁肋(3) 當(dāng)和時(shí)，應(yīng)加縱向加勁肋?？v向加勁肋應(yīng)保證有一定的慣性矩要求?？v向加勁肋慣性矩，為縱向加勁肋面積乘以水平形心線至翼緣板水平中心線距離的平方?？v向加勁肋個(gè)數(shù)翼緣板總寬橫向加勁肋間距翼緣板厚度(4) 縱向加勁肋材料多采用扁鋼、角鋼和T字鋼等。四、通用橋式起重機(jī)端梁的設(shè)計(jì)計(jì)算通用橋式起重機(jī)端梁都是采用鋼板組焊成箱形端梁，并在水平面內(nèi)與主梁剛性連接。端梁承受有二種主要載荷：一是承受主梁的最大支承壓力；二是承受橋架偏斜側(cè)向載荷。，此時(shí)為起重小車行至主梁跨端，式中為一根主梁自重，為起重小車自重，為起重量。上述載荷將使端梁產(chǎn)生垂直彎矩和剪力，并認(rèn)為兩主梁的壓力相同。小車水平制動(dòng)載荷和端梁的自重影響很小，可忽略不計(jì)，端梁的受力圖如圖2-16所示。圖2-16中為輪距（基距），為兩主梁中心距，為車輪中心至主梁中心的距離。端梁計(jì)算將按圖2-16中的危險(xiǎn)截面-,-,-分別計(jì)算，-截面為端梁最大彎矩截面，-為支承截面，-為薄弱截面。1. -截面彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力：剪力 -截面應(yīng)力 剪應(yīng)力一般不大，可忽略不計(jì)。2. -截面彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力： -截面水平彎矩和垂直彎矩近似為零。-截面僅計(jì)算剪應(yīng)力。 剪力 式中 剪力 -截面的靜矩 -截面的水平慣性矩 -截面的腹板厚度-截面的水平彎矩和剪力均不大，可忽略不計(jì)算，主要驗(yàn)算連接螺栓的強(qiáng)度，詳見起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)612頁（三）接頭計(jì)算。五、電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁強(qiáng)度計(jì)算1. 主梁跨中整體強(qiáng)度計(jì)算：式中： 葫蘆及小車自重，起重量整體彎曲應(yīng)力，其參數(shù)同雙梁起重機(jī)。2. 工字鋼下翼緣局部彎曲應(yīng)力計(jì)算如圖2-18中的工字鋼下翼緣局部彎曲危險(xiǎn)點(diǎn)為1,3和5點(diǎn)中一點(diǎn)。1點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2-19中和曲線，3點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2-19中的和曲線，5點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2-19中的曲線，方向，為方向。 圖2-18 圖2-19圖2-18中，(普形工字鋼，特也為普形工字鋼)，, , 圖2-19中，,查值即得到相應(yīng)值。1點(diǎn)的局部彎曲應(yīng)力：式中： 輪壓 處翼緣平均厚度。y方向局部彎曲應(yīng)力與整體彎曲應(yīng)力同向，為x方向局部彎曲應(yīng)力。3點(diǎn)的局部彎曲應(yīng)力： 5點(diǎn)的局部彎曲應(yīng)力：3. 工字鋼下翼緣合成彎曲應(yīng)力計(jì)算：按第四強(qiáng)度理論公式計(jì)算：1點(diǎn)處合成應(yīng)力3點(diǎn)處合成應(yīng)力5點(diǎn)處合成應(yīng)力取中最大值為工字鋼下翼緣最大合成應(yīng)力。4、H鋼和箱形梁翼緣