40.5t軌道式集裝箱門式起重機設(shè)計講解

1、 設(shè)計摘要設(shè)計摘要 摘要：軌道式集裝箱龍門起重機（英文縮寫 RMG）是集裝箱堆場專用機械之一， 它利用市電，通過行走輪在軌道上的移動，配有 20，40可伸縮吊具（根據(jù)需 要亦可配雙箱吊具） ，在集裝箱堆場的規(guī)定范圍內(nèi)起吊、堆放集裝箱。 RMG 與 RTG（輪胎式集裝箱龍門起重機）相比，具有用市電驅(qū)動，無污染， 可加大起重量和起升速度，大車可吊貨快速行走等優(yōu)點。 本機由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、大車機構(gòu)、減搖機構(gòu)等組成。起升、大 車、小車機構(gòu)多為交流變頻控制。起升機構(gòu)一般為單卷筒形式，亦可根據(jù)需要 設(shè)計成雙卷筒開式。 關(guān)鍵字：軌道式，集裝箱，門式，起重機，結(jié)構(gòu)設(shè)計 Abstract design

2、AbstractAbstract: The track-type container gantry cranes (the initials RMG) is one of machinery specialized for Container Yard, which uses electricity to run round the track on the mobile, with 20 , 40 retractable spreader (also based on need Can double with me spreader), in the container yard of th

3、e provisions of the lifting and stacking of containers. RMG and the RTG (tire container gantry cranes) compared with using electricity- driven, non-polluting, can increase from the weight lifting and speed, large carts may be suspended cargo fast walking, etc. The plane from lifting, running car age

4、ncies, large carts, roll bodies composed. Lifting, large carts, car bodies for the exchange of multi-frequency control. Lifting bodies is generally single-reel form, or under the dual needs of open-reel. Keyword: Track Crane, containers, Gantry crane, structural design 前前 言言 軌道式集裝箱門式起重機是眾多港口起重機械的一種，

5、它以采用市電無污 染、能源充足等有點適用于固定場所的長期作業(yè)，是港口貨物裝卸運輸?shù)谋貍?設(shè)備。 針對世界貿(mào)易的全球發(fā)展，港口運輸在世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易中占居越來越重要的 地位。港口貨物的裝卸運輸?shù)男矢叩椭苯雨P(guān)系到經(jīng)濟(jì)效益的高低，因此港口 的起重運輸設(shè)備的革新和改進(jìn)就刻不容緩。傳統(tǒng)的集裝箱裝卸運輸方法和系統(tǒng) 已經(jīng)不能滿足日益增長的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的需求。 面對新時期的全球貿(mào)易的新挑戰(zhàn)，我們不斷的進(jìn)行著技術(shù)、設(shè)備和管理方 法的革新來提高港口的裝卸運輸效率，加大港口貨物的出入量。不斷的順應(yīng)全 球化經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的高速發(fā)展。 就集裝箱裝卸運輸方面的革新，我們做出下面設(shè)想： 技術(shù)方面我們采用整船集裝箱定位掃描系統(tǒng)，起重機吊

6、具采取數(shù)控系統(tǒng)由 電腦操作自動尋取集裝箱坐標(biāo)并經(jīng)行精確對接吊取，代替人工手動對準(zhǔn)吊取。 能夠大大提高工作效率和質(zhì)量。 設(shè)備改進(jìn)我們采取大噸位的高效率的起吊機械，改進(jìn)集裝箱的裝載重上限。 或者采取雙箱、三箱同時裝卸來提高效率。 管理方面我們采取全面智能化系統(tǒng)管理，港口機械全面實現(xiàn)計算機系統(tǒng)操 控。減少人工干預(yù)，實現(xiàn)高效率作業(yè)。 本次設(shè)計就是本著提高港口機械的裝卸效率的原則，設(shè)計的大噸位、大跨 度、大起升高度的軌道式集裝箱門式起重機。起重量 40t 是現(xiàn)有最大的起重量， 大跨度和高起升高度大大擴大了起重機的工作區(qū)域。作業(yè)能力大大提高。 本機設(shè)計是基于現(xiàn)有產(chǎn)品模型自行設(shè)計出來的，設(shè)計過程中難免會有疏

7、漏 和過失之處，在后期的設(shè)計當(dāng)中作者會不斷的更新改正。本設(shè)計僅僅設(shè)計金屬 結(jié)構(gòu)的設(shè)計，機構(gòu)設(shè)計將后會繼續(xù)完成。設(shè)計過程中，學(xué)校老師和導(dǎo)師為我們 提供了巨大的幫助，再次向我們的指導(dǎo)老師表示誠摯的感謝！ 目目 錄錄 一軌道式集裝箱門式起重機總概.6 二總體設(shè)計.8 1.設(shè)計參數(shù) .8 2.主梁設(shè)計 .8 （1）基本尺寸設(shè)計.8 （2）主梁截面幾何參數(shù)計算.9 3.端梁設(shè)計 .10 4.剛性支腿設(shè)計 .11 5.柔性支腿設(shè)計 .13 6.下端梁設(shè)計 .15 7.上馬鞍設(shè)計 .16 三起重機整機穩(wěn)定性計算.17 1.空載起重機沿軌道方向起、制動時的載重穩(wěn)定性安全系數(shù)驗算 .17 2.起重機滿載時垂直于

8、大車運行軌道方向的載重穩(wěn)定性安全系數(shù)驗算 .20 四主橋架計算.21 1.載荷計算 .21 （1）主梁自重載荷.23 （2）一根主梁上小車集中載荷.23 （3）端梁自重.23 （4）慣性載荷.23 （5）偏斜運行側(cè)向力.23 （6）風(fēng)載荷.24 （7）扭轉(zhuǎn)載荷.24 2.主梁內(nèi)力計算 .25 (1)主梁垂直平面所受的內(nèi)力.25 (2)主梁截面水平載荷產(chǎn)生的內(nèi)力.27 3. 強度計算.27 4疲勞強度計算： .30 5.主梁穩(wěn)定性計算 .32 五支腿計算.34 1. 載荷計算.34 2. 支腿內(nèi)力計算.36 3支腿強度計算 .39 4. 支腿穩(wěn)定性計算.41 六下橫梁的強度計算.44 七 連接強

9、度驗算.44 （1）計算法蘭板上焊縫的強度 .45 （2）剛性支腿下端與下橫梁聯(lián)合 .46 （3）螺栓連接計算 .47 八剛度計算.48 （1）靜剛度和位移 .48 （2）橋架水平慣性位移 .49 （3）起重機偏斜運行對主梁產(chǎn)生的水平位移 .49 （4）垂直動剛度 .49 九起重機拱度.51 十參 考 文 獻(xiàn).51 一一軌道式集裝箱門式起重機總概軌道式集裝箱門式起重機總概 本起重機專供集裝箱貨場上作未來集裝箱的裝卸車及堆垛之用。在龍門起 重機的行走距離內(nèi)可以進(jìn)行吊一箱過三箱的作業(yè)，為擴大起重機的作業(yè)范圍， 本機具有兩側(cè) 13 米的外伸距，加上龍門架跨度內(nèi)的 60 米工作長度，形成 86 米長的

10、小車作業(yè)線。起重機可以在門架跨度內(nèi)堆存 21 排集裝箱；在外伸距處作 車道的集裝箱裝卸車作業(yè)。同時，為了適應(yīng)不同的集裝箱堆放方向和集裝箱拖 車行走方向。本機配備伸縮式集裝箱索具（亦稱吊具） ，索具的開閉鎖動作和伸 縮可以由司機在操縱室操作。 本起重機在軌距 60 米的軌道上運行，軌道型號為 QU80，軌道安裝質(zhì)量必 須達(dá)到中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn) JT5022-86港口起重機軌道安裝技術(shù)條件 的規(guī)定，以保證起重機在額定載荷下安全使用。 操縱室懸掛在小車旋轉(zhuǎn)架上，和旋轉(zhuǎn)架、集裝箱索具一起橫移和旋轉(zhuǎn)，保證司 機有良好的視線，以便準(zhǔn)確對箱操作。 本起重機各機構(gòu)均為工作性機構(gòu)。即都能帶載動作，完成 2

11、0 英尺或 40 英尺集 裝箱的起升、下降、橫移、旋轉(zhuǎn)及整機沿堆場軌道運行。起重機的設(shè)計和校核 均按我國國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) GB3811-83起重機設(shè)計規(guī)范和 GB6070-85起重 機械安全規(guī)程的相應(yīng)規(guī)定執(zhí)行，以保證本起重機在集裝箱裝卸作業(yè)時正常工 作。 起重機總體性能表 起重量 起重能力 40.5 噸 吊（索）具下起重量 60 噸 起升高度 軌上 16.5 米 門架跨距 60 米 門架兩側(cè)外伸距 13 米 門架基距 16 米 工作速度 起 升 25 米/分 小車橫行 62 米/分 大車運行 50 米/分 起重機最大工作輪壓 32 噸/輪 大車使用鋼軌 QU80 使用電源 種類 3 相 380 伏

12、 50 赫 方式 電纜卷筒繞入/200 米 起重機總重量 520 噸 本機金屬結(jié)構(gòu)均是鋼板焊接而成的箱型結(jié)構(gòu),門架與門腿成 型,門腿內(nèi)設(shè)直梯， 主梁上設(shè)有人孔，以方便人員進(jìn)如進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢查。門架與主梁用法蘭方式 聯(lián)結(jié)；主梁分成三段，用高強度螺栓聯(lián)結(jié)；以方便運輸和安裝。在運輸過程中， 注意枕木的擱置點應(yīng)放在箱體的橫隔板部位，以免產(chǎn)生凹陷變形。 本機的起升機構(gòu)、小車機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和大車機構(gòu)均有終點開關(guān)保護(hù)。開關(guān)位 置在總裝試車前按設(shè)計圖要求定位。 起升卷筒軸承座設(shè)重量傳感器。 大車行走機構(gòu)上的頂軌器和防臺錨定銷和小車錨定銷上均有行程或聯(lián)鎖開關(guān)， 亦須在現(xiàn)場作定位調(diào)整。 大車機構(gòu)的附屬安全設(shè)備較多

13、，有行程終點開關(guān)；門腿一側(cè)位置設(shè)有錨 定聯(lián)鎖開關(guān)；在另一側(cè)位置設(shè)有大風(fēng)防爬裝置；裝在四條門腿上的大車行走聲 光報警器以及電纜放出完畢停車開關(guān)。 這里需說明一下：當(dāng)操縱大車運行手柄欲令大車行走時，首先行走聲光報警器 發(fā)出紅色閃光，且笛聲大作，警告軌道附近人員避讓，同時，防爬器電動機啟 動提防爬靴。當(dāng)防爬靴提起高度碰及行程開關(guān)時它一面接通行走控制電路，一 面點亮松軌指示燈，行走電動機正向（或反向）接觸器動作，起重機啟動運行。 停車時，操縱桿手柄扳回“0”位，行走電動機失電，此時行走制動器不立即剎車， 起重機可以籍慣行滑行一段距離。經(jīng)過一段延時，然后制動器才失電抱閘停車， 同時防爬電機失電，防爬靴下

14、落至路軌上，碰動行程開關(guān)，切斷大車控制回路， 頂軌指示燈亮。 吊具系統(tǒng): 吊具開閉鎖只有在著箱開關(guān)全部動作后，才能動作。開閉鎖動作完成后才 能進(jìn)行起升動作。 超載保護(hù)系統(tǒng)： 測重傳感器安裝在一臺起升卷筒的軸承座內(nèi)重量傳感器，這里的鋼絲繩是沒 有收放的，利用鋼繩的張力測量吊重。訊號傳至司機室內(nèi)的微電腦載荷限制器， 它顯示所吊物品的重量。當(dāng)載荷達(dá)到 90%額定值時蜂鳴器發(fā)出斷續(xù)聲響，同時 報警燈閃爍，是為了預(yù)報警。當(dāng)達(dá)到 105%額定起重量時，蜂鳴器發(fā)出連續(xù)聲 響，報警燈長亮，約經(jīng) 0.5 秒延時后，若荷重仍沒減小，繼電器即行動作，切 斷起升電機上升控制回路。此時，重物只能下降不能上升。載荷限制器

15、的調(diào)試 詳細(xì)情況請見“載荷限制器使用說明書”，并應(yīng)定期進(jìn)行檢查標(biāo)定。 二總體設(shè)計二總體設(shè)計 1.設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù) 起重量 Q=40.5t 小車自重 Gx=60t 小車軌距 b=14000mm 起升速度 V起=25m/min 大車運行速度 V大=50m/min 起升高度 H0=16.5m 跨度 L=60m 有效懸臂長度 L0 剛=13m L0 柔=13m 懸臂全長 L0剛=18m L0柔=18m 沿海 工作風(fēng)壓 q=250pa 非工作風(fēng)壓 q=800pa 材料 A3 鋼 工作級別 M6 2.主梁設(shè)計主梁設(shè)計 （1）基本尺寸設(shè)計）基本尺寸設(shè)計 取主梁高度 H1=（1/14-1/17）L=5.66.

16、8m 根據(jù)設(shè)計的實際要求和結(jié)構(gòu)的要求取 H1=4040mm 選用主梁為偏軌式箱形主梁 主梁寬度 B1=（0.60.8）H1=1.82.4m 初選 B1=1.59m 變截面長度 初選為 3m 主梁上、下翼緣板厚 0 =20mm 主腹板 1=12mm 副主板 2=8mm 箱形梁承軌部分采用寬翼緣 T 字鋼拼合，型號為 600 T 字鋼上翼緣厚 20、腹板厚 12 主橋架總圖 （2）主梁截面幾何參數(shù)計算）主梁截面幾何參數(shù)計算 截面積 A0=(1774X20+1650X20+4000X12+4000X8)mm2 =148520mm4 求重心坐標(biāo)： 1 1 (1774 888 20 1624 4000

17、128 34 4000 1650 20 825) 148520 921.3 xmm mm 1 1 (1774 20 403020 4000 2020 1650 20 10) 148520 2053.9 ymm mm 求慣性矩： 3333 222 114 1111 1774 201650 2012 40008 4000 12121212 1776 20 1976.11650 20 2043.94000 20 33.9 3.785 10 (mm ) X I 3333 2222 104 1111 20 177420 16504000 124000 8 12121212 1776 20 33.3165

18、0 20 96.34000 20 702.74000 8 887.3 6.57 10 (mm ) y I 3.端梁設(shè)計端梁設(shè)計 端梁高度 H2=1/2H1=2020mm 寬度 B2=1m 端梁上、下翼緣板厚 0=10mm 腹板 =8mm 主梁和端梁采用法蘭盤螺栓鏈接 4.剛性支腿設(shè)計剛性支腿設(shè)計 根據(jù)跨度 60m，采用一剛性支腿和一柔性支腿的設(shè)計方法，柔性支腿鉸接。 在門架平面計算按靜定簡圖，在計算支腿平面內(nèi)力時，采用超靜定簡圖。 由于設(shè)計起重機為工作級別為 M6，最大輪壓為 20.3t，查手冊選取車輪的車 輪直徑為 800，軌道型號為 QU80。 由于起升高度 H0=16.5m，極限起升高度

19、距主梁下翼緣高度 h0=2.5m， 支腿與質(zhì)量連接支座高度 hz=0.3m 。 6 輪臺車高度 h臺=3.415m 臺車與下端梁連接支座 H支下=185mm 下端梁高度 H下端=600mm 得出支腿的高度為：H 支=H0+h0-hz-h 臺-H 支下-H 下端 =（16.5+2.5-0.3-3.415-0.185-0.6）m =14.5m=14500mm 門架平面 剛性支腿上端寬度：b剛上=1.2h主=4.8m 為滿足彎矩和扭力的強度要求，取 b剛上=5m 下端寬度 b 剛下1.59/3=0.53m 考慮車輪和支腿支撐的構(gòu)造，取 b剛下=1000mm 為節(jié)省材料又能符合力學(xué)的要求，將剛性支腿的

20、構(gòu)造設(shè)計為如下圖形式： 剛性支腿上截面： 剛性支腿下截面： 剛性支腿 1-1 截面計算： 22 2 (640 14 2 1576 10 2) 249440 2 98880 Ammmm mm 整個截面是由兩個截面組成，一個截面 32104 1 210 15762 14 640 7951.682 10mm 12 x I 半 （） 3294 y 1 214 6402 10 1576 2953.45 10mm 12 I 半 （） 整個截面的慣性矩： 104 23.364 10 mm xx II 半 2124 yy 2223501.095 10 mmIIA 半 計算剛性支腿中間截面的尺寸屬性： 2 98

21、880mmAA 剛中上 104 3.64 10mm xx II 剛中上 （） 2114 yy 2211752.73 10mmIIA 剛中半 （） 剛性支腿下端截面計算： 22 (1040 14 2 1576 10 2)60640Ammmm 32104 1 210 15762 14 1040 7952.492 10mm 12 x I （） 3294 y 1 214 10402 10 1576 4959.347 10mm 12 I （） 5.柔性支腿設(shè)計柔性支腿設(shè)計 柔性支腿下端寬度設(shè)計于剛性支腿相同：b柔下=1040mm 根據(jù) bb 0.7 b 柔下柔上 柔上 取 b柔上=1640mm 60 支

22、腿上截面： 柔性支腿下端截面和剛性支腿下端截面各尺寸一樣： 柔性支腿下端截面 柔性支腿上截面： 22 (1640 14 2 1576 10 2)77440Ammmm 32104 1 210 15762 14 1640 7953.56 10mm 12 x I （） 32104 y 1 214 16402 10 1576 7953.015 10mm 12 I （） 柔性支腿中間截面： 22 (1340 14 2 1576 10 2)69040Ammmm 32104 1 210 15762 14 1340 7953.02 10mm 12 x I （） 32104 y 1 214 13402 10 1

23、576 6451.87 10mm 12 I （） 柔性支腿下截面和剛性支腿下截面各尺寸一樣，截面性質(zhì)一樣在此不再做 計算。 6.下端梁設(shè)計下端梁設(shè)計 下端梁的兩端截面計算： 22 (1040 16 2600 10 2)45280Ammmm 3294 1 210 6002 16 1040 3083.51 10mm 12 x I （） 3294 y 1 216 10402 10 600 4965.95 10mm 12 I （） 7.上馬鞍設(shè)計上馬鞍設(shè)計 上馬鞍設(shè)計與主梁直接相連，截面比較細(xì)小，起到加強橋架穩(wěn)定性、水平 剛度、抗彎、抗扭能力。因為上馬鞍不在支腿平面與支腿直接剛性連接，所以 所受作用力

24、相對較小。為了簡化模型在此我們不對其做考慮，把其當(dāng)作進(jìn)一步 加強作用。 支腿平面示意圖 三起重機整機穩(wěn)定性計算三起重機整機穩(wěn)定性計算 帶懸臂的龍門起重機，除驗算沿大車運行方 向空載起、制動時的穩(wěn)定性，還須驗算垂直 于軌道方向的穩(wěn)定性，由于集裝箱的迎風(fēng)面 積不大，運行速度較低，故滿載時的穩(wěn)定性 可不計算。 1.空載起重機沿軌道方向起、制動時的載重空載起重機沿軌道方向起、制動時的載重 穩(wěn)定性安全系數(shù)驗算穩(wěn)定性安全系數(shù)驗算 1 f134 0.5() 1.4 GGB K PhP hP h 小橋 小橋 式中 G橋橋架重量 2G 剛腿柔腿靜總馬鞍臺車下橫梁橋 （G+G+G+G+G+G） 1185.4 10

25、4.6138tGGGG 梁靜總軌欄桿電 G G 梁一根主梁的自重 G 梁=118t G 軌一根主梁上的小車軌道自重 G 軌=5.4t G 欄桿一根主梁一側(cè)的平臺欄桿的自重 G 欄桿=10t G 電位于平臺上的電氣設(shè)備的重量 G 電=4.6t G 剛腿剛性支腿的自重 G 剛腿=18t G 柔腿柔性支腿的自重 G 柔腿=12t G 馬鞍馬鞍自重 G 馬鞍=10t G 臺車大車運行臺車總自重 G 臺車=40t G 下橫梁下橫梁自重 G 下橫梁=15t 2ttG 橋 （138+18+12+10+40+15）=466 Pf作用在橋架和小車上的工作狀態(tài)最大風(fēng)力。 計算風(fēng)力時，前面一排的主梁，馬鞍、支腿、下

26、橫梁及大車 輪組遮擋后面一排主梁、馬鞍、支腿、下橫梁及大車輪組。故后面一排 受風(fēng)面積應(yīng)減小，減小程度用折算系數(shù) 表示。 風(fēng)力計算公式分別為： fn Pck q A 前 fn Pck qA 后 f n Pck qA 后 f n Pck qA 后 式中 p作用在橋架與小車上的非工作狀態(tài)的最大風(fēng)力； C風(fēng)力系數(shù) c=1.6 Kh風(fēng)壓高度變化系數(shù) Kh=1 計算非工作風(fēng)壓時，Kh=1.13 q第類載荷的風(fēng)壓值 q=250Pa q第類載荷的風(fēng)壓值 q=250Pa 折算系數(shù)，根據(jù) a/h 值查 a/h=1.4/4=3.25 4 h1橋架與小車擋風(fēng)面積形心高度 工作狀態(tài)最大風(fēng)力 Pf及非工作狀態(tài)最大風(fēng)力 P

27、f和其相應(yīng)的迎風(fēng)面和形心 至大車運行軌頂?shù)母叨?h，計算如表： 力 矩名稱迎風(fēng)面積 A （m2） 形心高度 h1 (m) 工作風(fēng)載 t 非工作風(fēng) 載 t 1f P h 1 f Ph 主梁3842115.3655.5322.561165.5 剛腿17.4160.6962.5111.1440.16 柔腿18.85170.7522.7112.7846.07 馬鞍2.825.40.1120.402.8410.16 下橫梁12.83.80.481.801.826.84 小車16240.642.3115.3655.44 司機室4180.160.582.8810.44 大車車輪 組 20.50.080.29

28、0.040.145 求各部件迎風(fēng)面積及形心至大車運行軌頂?shù)母叨葧r，分別參照符圖從表 1-1 的 值如下： 1 322.56 11.14 12.782.84 1.82 15.362.880.04369.42 / f P ht m 1 1165.540.1646.07 10.166.8455.44 10.440.1451334.75 / f Pht m P 橋起重機運行起、制動時引起橋架水平慣性力 gt GV P 橋大 橋 制 式中 t制起重機制動時間，t制=7 秒 在計算穩(wěn)定性時，取緊急制動時間，t制=3.5 秒 50 0.0243 9.8160 3.5 G PG 橋 橋橋 h3橋架重心高度 由

29、于 2G 剛腿柔腿靜總馬鞍臺車下橫梁橋 （G+G+G+G+G+G） 故 P橋xh3值列表中 名稱重量 G（t）重心高 度 h3(m) 慣性力 P橋（t） 力矩 P橋xh3 （t/m） 2G 靜總276236.7154.1 2G 剛39160.914.4 2G 柔24170.589.86 2G 馬鞍10260.246.24 2G 臺車801.81.943.5 2G 下橫梁303.80.72.66 33 hh154.1 14.49.866.243.52.66190.76t/mPP 橋橋 P小起重機運行啟動，制動時引起的小車水平慣性力 50 0.02431.944t 9.8160 3.5 G PG

30、小 小小 h 4小車重心高度 h 4=24m B軌距 B=16m 1 0.5 (46680) 164528 7.11.4 400 190.76 1.944 24637.4 K 2.起重機滿載時垂直于大車運行軌道方向的載重穩(wěn)定性安全系數(shù)驗算：起重機滿載時垂直于大車運行軌道方向的載重穩(wěn)定性安全系數(shù)驗算： 112220 1 0 h 2 1.4 Q L GG LP hPhP hP K QL 4剛小小橋 剛 式中 P2作用在集裝箱上的工作狀態(tài)最大風(fēng)力。 2hq 1.6 25 29.31.17tPCKA 集 h2小車軌頂至大車軌頂間的距離 h2=23.2m PQ小車運行起、制動時引起的物品水平慣性力 P小

31、小車運行起、制動時引起的小車自重水平慣性力 24 n 7n Q QG PP 制小 小 式中 2起升載荷系數(shù) 當(dāng) V起=25m/min 時 2=1.17 4運行沖擊系數(shù) V小小于 60m/min 時 4=1.1 n 制小車制動的輪數(shù)， n 制=4 n小車的總輪數(shù) n=24 1.17 120 1.1 804 5.44t 724 Q PP 小 h2=h4=23.2m P1作用在橋架與小車的縱向工作最大風(fēng)力； h 1橋架與小車縱向擋風(fēng)面積形心高度 P1和 h1 的計算列表為： 名稱迎風(fēng)面積 A形心高度 h1工作風(fēng)載 p 力矩 hP 主梁70.4212.858.8 剛腿46.4161.8529.6 柔腿

32、46.4171.8531.4 馬鞍14.425.20.57614.5 司機室6180.244.3 下橫梁 15.83.80.632.4 大車輪組9.80.50.380.2 =141.2t/m hP 所以 1 60 46680 13 141.2 1.17 23.25.44 23.2 2 7.761.4 120 13 K 自重穩(wěn)定性安全系數(shù) ，見圖和下式計算 1 11 0.5 1.15 h K P （G 橋+G ?。〣 式中 由上表數(shù)值得出 11 hP 1 0.5 3.01.15 1447 K （466+80）16 可見起重機的穩(wěn)定性滿足富余很大可保安全。 四主橋架計算四主橋架計算 1.載荷計算載

33、荷計算 起重機的各種載荷不可能同時作用于金屬結(jié)構(gòu)，應(yīng)按各種載荷出現(xiàn)的頻繁程度 與結(jié)構(gòu)的重要性根據(jù)起重機不同工況，考慮最不利的情況下，進(jìn)行合理組合。 對于龍門集裝箱起重機載荷組合如下： 主 梁支 腿 疲勞和強度計算強度計算疲勞和 強度計 算 強度計算 龍門架 平面 支腿平面龍門架 平面 支腿平面龍門架 或支腿 平面 計算項 目 工 況 載荷 情況 大車不 動、吊 重起升 離地 大車不 動、小 車運行 至跨中 或懸臂 端制動， 吊重下 降制動， 風(fēng)向順 著大車 軌道方 向 大車運行 制動、小 車滿載運 行至跨中 或懸臂端 下降制動， 吊重下降 制動，風(fēng) 向順著大 車軌道方 向 大車不 動、小 車運

34、行 至跨中 或懸臂 端制動， 吊重下 降制動 大車運行 制動、小 車滿載運 行至跨中 或跨內(nèi)不 動 大車不 動、小 車滿載 運行至 跨中或 懸臂端 制動， 吊重下 降制動， 風(fēng)向垂 直于大 車軌道 大車運行 制動、小 車位于跨 中或懸臂 端下降不 動，吊重 下降制動， 風(fēng)向平行 于大車軌 道方向 大車不 動、空 載小車 位于跨 中或懸 臂端， 非工作 狀態(tài)下 風(fēng)載荷 順大車 軌道方 向 結(jié)構(gòu)自 重載荷 PG 1G P 1G P 4G P 1G P 4G P 1G P 4G P G P 小車自 重載荷 Gxc 1 xcP 1 xcP 4 xcP 1 xcP 4 xcP 1 xcP 4 xcP x

35、cP 起升載 荷 PQ 2Q P 2Q P 2Q P 2Q P Q P 2Q P 2Q P 大車慣 性載荷 PH H P H P H P 小車慣 性載荷 PHx xH P xH P xH P 工作狀 態(tài)風(fēng)載 wi P ，wi P ，wi P ，wi P ， 荷 Pw，i 偏斜運 行側(cè)向 力 Ps s P s P 非工作 狀態(tài)風(fēng) 載荷 Pw,0 w 0 P ， 碰撞載 荷 PC c P 實驗載 荷 Pt 垂直平面載荷 （1）主梁自重載荷）主梁自重載荷 主梁的單位重量： 3 4 q 0 130 9.81 10 1.33 10/ 2 96 G FN m Ll 靜總 （2）一根主梁上小車集中載荷）一根

36、主梁上小車集中載荷 由于小車的軌距相對主梁橋梁的長度過小，故計算時將車輪壓力計算 為一點壓力，作為集中載荷，作用于主梁上的移動載荷。 35 () /2(12080) 9.81 10 /29.81 10 Qxc pmmgN 由于 簡便起見 用代替， 421 4 2 1 =1.1 4 （3）端梁自重）端梁自重 分配于主梁端部為固定集中載荷 34 4 9.81 103.9 10 d FN （4）慣性載荷）慣性載荷 一根主梁上的小車慣性力為： 5 4 9.81 10 7.0 10 1414 Hx P PN 一根主梁自重的慣性力 4 3 1.33 10 0.95 10/ 1414 H Fq PN m 端

37、梁自重作用在主梁端的慣性力為： 3 2.79 10 14 d dH F PN （5）偏斜運行側(cè)向力）偏斜運行側(cè)向力 由于本起重機采用剛、柔性支腿，故側(cè)向力主要作用 在剛性支腿架下面。 滿載小車在主梁跨中央 支腿下面采用 6 車輪臺車，2 個一組 1 剛性支腿端總靜輪壓： 36 1 1111 P(2)(466 12080) 9.81 101.079 10 2323 RG PPN 橋 由 查得 0 60 3.3 18 L B 0.15 偏斜側(cè)向力為： 64 1 11 s11.079 0.15 108.09 10 22 R PPN 滿載小車在主梁左端極限位置 剛性支腿下端車輪總靜輪壓為： 2 36

38、2 1111 P2)46680 120) 9.81 101.416 10 2323 RG PPN 橋 （ 65 s22 11 1.416 0.15 101.062 10 22 R PPN （6）風(fēng)載荷）風(fēng)載荷 見前述，此處略解。 （7）扭轉(zhuǎn)載荷）扭轉(zhuǎn)載荷 偏軌箱形梁有垂直載荷和水平慣性力的偏心作用而產(chǎn)生的移動扭矩，其他載 荷產(chǎn)生的扭矩較小而且作用方向相反，故不做考慮。 偏軌箱形梁彎心 A 在梁截面的對稱形心在 x 軸上， （不考慮翼緣板外伸部分） 彎心至主腹板中線的距離為： 2128 1()(1590 10)632 122220 ebmmmm 軌高 hg=152mm （p50） 1 1 (20

39、20 152)2172 2 g hHhmmmm 移動扭轉(zhuǎn)力為 55 1 1.1 9.81 106326.82 10 p TpeNm 45 7 102.1721.52 10 HHx TP hNm 2.主梁內(nèi)力計算主梁內(nèi)力計算 (1)主梁垂直平面所受的內(nèi)力主梁垂直平面所受的內(nèi)力 小車位于跨中央對主梁產(chǎn)生的垂直彎矩： 1 2 254242 0 4 7 9.81 10601.33 10601.33 1018 ()1.1 () 482482 2.04 10 q cv F LPL Fql M Nm 跨中內(nèi)扭矩為： 5 1 ()4.17 10 2 ncPH TTTNm 跨中主腹板所受剪力為： 5 4 1 5

40、.4 10 2 p FPN 小車位于懸臂極限位置，對主梁跨端或懸臂根部產(chǎn)生的垂直彎矩： 2 2 42 054 400 6 1.33 1018 ( )1.1 (9.81 10133.9 1018) 28 1.7 10 q dvbvd F l MMPlF l Nm 小車位于懸臂極限位置處主梁支腿端部截面所受扭矩： 5 8.34 10 ndPH TTTNm 小車位于懸臂極限位置處主梁支腿端部截面所受剪力為： 6 4 1.08 10 pd FPN (2)主梁截面水平載荷產(chǎn)生的內(nèi)力主梁截面水平載荷產(chǎn)生的內(nèi)力 小車位于跨中時產(chǎn)生的水平彎矩： 0 2 10 44332 332 4 6 () ()()1 48

41、22 (7 100.63 10 ) 60(0.95 101.57 10 ) 60 48 (0.95 101.57 10 ) 181 8.09 1018 22 2.582 10 HW HWHW cHs FFl PPLFFL Mp B Nm 小車在懸臂極限位置時主梁跨端產(chǎn)生的水平彎矩： 0 2 020 332 444 6 () 1 () 22 (0.95 101.57 10 ) 181 (7 100.63 10 ) 136.94 1018 22 3.53 10 HW cHHWs FFl MPP lp B Nm 3. 強度計算強度計算 【1】主梁跨中的強度計算 需要計算主梁跨中截面危險點 1、2、3

42、 的強度 （1） 主腹板上邊緣點 1 的應(yīng)力 主腹板邊至軌頂距離為： 0 15220172 yg hhmm 主腹板邊的局部壓應(yīng)力為： 5 4 11 1.1 9.81 10 44 57.06 (2 17250) 12 m P Mpa C 垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為： 73 01 11 2.04 101966.1 10 63.89 3.785 10 x x M y Mpa I 水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為： 63 1 02 10 2.582 10702.7 10 27.6 6.57 10 y y M x Mpa I 慣性載荷與側(cè)向力對主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用相反。應(yīng)力很少 故這此不計算。 主梁上翼緣的靜矩為:

43、 0110 3 (0.5)20 1774 (1986.4 10) 70112027 y B y mm 主腹板邊上的切應(yīng)力為： 5753 116 5.4 107.01 104.17 1010 2 03.785 10(128)2 6.39 1012 7.72 FpSyTn IxA Mpa 式中：A0 為主梁的過四邊中心線的截面面積： 2 0 1590 40206391800Amm 點的折算應(yīng)力為： 1 00102 133.59Mpa 222222 00 3133.5957.06133.59 57.063 7.72 116.87 175 mm MpaMpa （2）點的應(yīng)力： 2 7363 2 2 1

44、110 2.04 102053.9 102.58 1010921.3 3.785 106.57 10 110.736.2146.9 175 y x xy M x M y II MpaMpa 驗證合格 （3）點的應(yīng)力： 3 7363 2 2 1110 (30) 2.04 102053.9 102.58 1010891.3 1.15 1.15 3.785 106.57 10 1.15 (110.7 35)167.56 175 y x xy Mx M y II MpaMpa （） 【2】小車位于懸臂極限位置處主梁支腿根部截面的強度計算 仍然驗算該截面的 1、2、3 點的強度 （1） 點的應(yīng)力 1 主

45、腹板上邊的切應(yīng)力為: 15.44 2 0 FpSyTn Mpa IxA 1 點的應(yīng)力 7363 1 1 00102 1110 1.70 101966.1 103.53 1010702.7 3.785 106.57 10 88.337.75126 y x xy M x M y II Mpa 222222 00 312657.06126 57.063 15.44 112.5 175 mm MpaMpa （2）點 2 的應(yīng)力 7363 2 2 1110 1.7 102053.9 103.53 1010921.3 3.785 106.57 10 92.2549.5141.75 175 y x xy M

46、 x M y II MpaMpa （3）點 2 的應(yīng)力 7363 2 2 1110 (30) 1.7 102053.9 103.53 1010891.3 1.15 1.15 ( 3.785 106.57 10 1.15 (92.2547.89)161.16 175 y x xy Mx M y II MpaMpa ） 4疲勞強度計算：疲勞強度計算： 橋架工作級別為 M6，應(yīng)按載荷組合計算計算主梁跨中的最大彎矩截面的 疲勞強度。 由于水平慣性載荷產(chǎn)生的風(fēng)載產(chǎn)生的應(yīng)力相對較小，為了簡化計算在此忽略。 主梁自重彎矩： 滿載小車在跨中時對主梁的彎矩： 滿載小車在懸臂極限位置時的彎矩： 由此可見主梁中間位

47、置截面的疲勞破壞最嚴(yán)重，以下驗算中間界面的疲勞強 度： 跨中最大彎矩為： 7 max2.04 10MMxMcvNm 跨中的最小彎矩為，滿載小車在懸臂極限位置： 22 00 4 42425 6 min() 822 1.33 10601.33 10189.81 1013 1.1 ()2.8 10 822 qq F LF lPl M N m （1） 驗算主腹板受拉翼緣板焊縫 4 點的疲勞強度 73 max20 max 11 ()2.04 2033.9 1010 109.6 3.785 10 x My Mpa I 63 min20 min 11 ()2.8 2033.9 1010 15 3.785 1

48、0 x My Mpa I 應(yīng)力循環(huán)特性： min15 0.1370 max109.6 Mpa Mpa 根據(jù)工作級別 A6，應(yīng)力集中等級 K1及材料 Q235，查得 -1=119Mpa 焊縫拉伸強度許用應(yīng)力為： 1 1.671.67 119 182.3 10.6710.670.137 rt Mpa r max 109.6 rt Mpa（合格） （2）驗算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處 5 點疲勞強度 73 max2 max 11 (70)2.04 1973.9 1010 106.38 3.785 10 x My Mpa I 63 min2 min 11 (70)2.8 1973.9 1010 14

49、.6 3.785 10 x My Mpa I 應(yīng)力循環(huán)特性: min14.6 0.1370 max106.38 Mpa Mpa 根據(jù)工作等級 A6 材料為 Q235，橫隔板采用雙面連續(xù)貼角焊縫連接，底板 與受拉翼緣板的間隙距離為 50mm，應(yīng)力集中等級為 K3， 查得-1=71Mpa。 1 1.671.67 71 108.78 1 0.6710.67 0.137 rt Mpa r 符合要求 max 106.38 rt 5.主梁穩(wěn)定性計算主梁穩(wěn)定性計算 【1】整體穩(wěn)定性 4040 2.5253 1600 h b 整體穩(wěn)定性符合要求。 【2】局部穩(wěn)定性 翼緣板穩(wěn)定性 0 0 1580 7960 2

50、0 b 需設(shè)置一條縱向加勁肋在垂直中心線處，不再進(jìn)行驗算。 翼緣板最大外伸部分 0 150 7.515 20 e b 穩(wěn)定滿足 主腹板穩(wěn)定性 0 4000 333.3320 12 h 副腹板穩(wěn)定性 0 4000 500320 8 h 需設(shè)置橫隔板及三條縱向加勁肋，主腹板設(shè)置相同，其布置顯示于圖： 橫向大隔板間距 a=2000mm 縱向加勁肋位置 140 0.2800hhhmm 且 230 0.31200hhhmm 3 22400ahmm 寬翼緣添加小隔板的間距為 a0=500mm 加勁肋尺寸的確定: 大隔板的厚度為 =8mm，板中孔尺寸為 1200mmx3590mm 1 上翼緣板縱向加勁肋選用

51、125x125x8mm 2 A=27.770cm2 Ix=514.65cm 縱向加勁肋對翼緣板厚度中線的慣性矩為： 224 1100 (0.5)2.17 107 xxx IIAeIA bzmm 2 3374 0 2000 0.8201.62 10 1580 mm 2 x 0 a I =0. 8m b xx II 主、副腹板采用相同的縱向加勁肋： 3 125 125 8 A=19.75 Ix=297.03 縱向加勁肋對主腹板厚度中線的慣性矩: 22 1 74 2970300 1975 (125633.7) 2.17 10 xx IIAe mm 2 364 2 (2.50.45)3 00 2000

52、 2000 (2.50.45)123.93 10 40004000 aa Ix hh mm 或者： 2374 0 1.51.5 4000 121.037 10Ixhmm xx II 合格 端梁一樣在翼緣板上添加一根縱向加勁肋，在腹板上加兩根，分別在 4 0.2h 處和 0.4h 處。大隔板也相同，間距 a=2m 厚度 =8mm 勁板均采用10 取 h=150 厚度 取 3 4 l10 腹板 2 1576 157.6 10 b 80160 b 需設(shè)置橫向加勁肋 a=1.5m 并設(shè)置一條縱向加勁肋在中線處 寬度 h10 取 h=120 厚度 取 3 4 l 8 六下橫梁的強度計算六下橫梁的強度計算

53、 經(jīng)分析下端梁 5 點為危險點，5 點受雙向載荷 5 點的應(yīng)力為： 5 2 1.062 10 y MMNm 6 2122 1.425 10 x MMMNm 在截面內(nèi)位于支腿腹板正對下側(cè)添加 2 橫向大隔板截面面積為： 2 1640 1021000 10252800Amm 5 5 5 6353 99 1 8.535.39510 2 52800 1.425 10316 101.062 10520 10 3.51 105.95 10 26.37 128.39.28163.97 y x xx NP M x M y AII Mpa （） 七連接強度驗算七連接強度驗算 支腿上端與主梁通過法蘭盤用螺栓連接，

54、下端與下端梁焊接 （1）計算法蘭板上焊縫的強度）計算法蘭板上焊縫的強度 支腿與法蘭采用焊接連接，采用周邊貼角焊縫連接，焊縫高度。8 f hmm 剛性支腿上法蘭平面和焊縫在 X 方向的作用力為： 所受的彎矩為： 6 1234 8.75 10 cccc MMMMMNm 水平慣性力 F 為： 4 w 8.736 10 H FFFN 大車大車 計算焊縫的慣性矩: 焊縫截面性質(zhì)： 2 2 (640 2 1576 2) 0.749638.4 ff Ahmm 32 104 1 (0.71576640 0.7805 ) 4 12 1.659 10 ff Ixhh mm 32 1011104 1 (0.7640

55、640 0.72200 ) 4 12 2 6.984 101.732 101.659 10 yff ff Ihh hh mm 322 1 【1576（0. 7 ）2+1576 0. 7（2497 +1892）】 12 經(jīng)過分析焊縫端點 6 點為應(yīng)力最大點，6 點的應(yīng)力為： 4 8.736 10 1.76 49638.4 F f F Mpa A 63 11 8.736 10102520 90.595 2.43 10 M y Mx Mpa I 2222 1.7690.59590.61 nkFM Mpa 0.8 0.8 175 99 22 n Mpa 驗算合格 柔性支腿不受彎矩作用，其他受力過小，故

56、在此不做計算。 （2）剛性支腿下端與下橫梁聯(lián)合）剛性支腿下端與下橫梁聯(lián)合 采用 10mm 焊縫，焊接計算 32104 1 20.715768051040 0.721.397 10 12 yff Ihhmm 6 1.425 10 y MNm 任意外側(cè)的一點 7 63 7 10 1.425 10809 10 82.52 99 1.397 10 y y M x MpaMpa I （3）螺栓連接計算）螺栓連接計算 剛性支腿與主梁連接 由支腿的受力分析可得出距 y0 軸最遠(yuǎn)的一排螺栓的受力最大,豎直方向的壓 力最小值為 0 63 9 2 1 1 2()2 8.75 10105360 80315 1.16

57、79 10 n i MGe y PlN y 2222 1 1 2222 92 5360185260251602 506024940248202470018 1.1679 10 n i y mm 共采用 92 個普通螺栓，孔徑的 40mm。螺紋小徑為 0 31.87dmm 單個許用拉力為： 22 0 31.87 140111625 44 ll ll d PN 其中0.8 140 l l Mpa l ll PP 驗算合格 單個螺栓的剪力 4 8.736 10 949.56 92 l j F PN n 22 0.6 106822 44 l j dd PN 合格 l jj PP 柔性支腿與主梁采用鉸接，受單向較小作用力，在此不在計算。 八剛度計算八剛度計算 （1）靜剛度和位移）靜剛度和位移 滿載小車位于主跨中產(chǎn)生的垂直靜撓度: 1 333