起重機橋架的設(shè)計說明書

1、畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文（設(shè)設(shè) 計計） 論文（設(shè)計）題目：論文（設(shè)計）題目：QD50/10t-28.5mA6 雙梁橋式起重機雙梁橋式起重機 橋架部分的設(shè)計橋架部分的設(shè)計 姓姓 名名 學(xué)學(xué) 號號 院院 系系 機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 專專 業(yè)業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化機械設(shè)計制造及其自動化 年年 級級 2012 級級 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 康明川康明川 2014年年 5 月月 20 日日 目目 錄錄 摘摘 要要.1 ABSTRCTABSTRCT.2 第第 1 1 章章 緒緒 論論.3 1.1 雙梁橋式起重機的介紹.3 1.1.1 橋式起重機的用途及意義.3 1.2 橋式起重機的發(fā)展.3 1.2.1 橋

2、式起重機功能的升級 .3 第第 2 2 章章 金屬結(jié)構(gòu)主要輪廓尺寸的計算金屬結(jié)構(gòu)主要輪廓尺寸的計算.5 2.1 大車軸距.5 2.1.1 橋架尺寸的確定 .5 2.2.主梁尺寸 .5 2.2.1 主梁在跨度中部的高度 .5 2.2.2 端梁高度 .5 2.2.3 主梁端部變截面長. .6 2.3 主、端梁截面.6 2.4 端梁截面尺寸的確定.7 2.4.1 起重機的總質(zhì)量 .7 2.4.2 由起重機設(shè)計手冊得到數(shù)據(jù).8 2.4.3 大起重量的起重機.8 2.4.4 端梁中部上下翼緣板寬度 .8 2.4.5 端梁與端梁支撐截面處的尺寸簡圖 .8 2.5 主、端梁截面幾何性質(zhì).8 2.5.1 截面

3、尺寸 .8 2.5.2 端梁截面 .9 2.5.3 載荷組合 .9 2.5.3.1 主梁自重均勻載荷 .9 2.5.3.2 小車輪壓 .10 2.5.3.3 動力效應(yīng)系數(shù) .10 2.5.3.4 慣性載荷 .10 2.5.3.5 偏斜運行側(cè)向力 .11 2.5.4 滿載小車在主梁跨中央 .11 2.5.5 滿載小車在主梁左端極限位置 .11 第第 3 3 章章 梁主要承受的內(nèi)力梁主要承受的內(nèi)力.13 3.1 垂直載荷.13 3.1.1 垂直載荷的計算 .13 3.1.2 滿載小車在跨中受力計算。 .14 3.1.3 滿載小車在跨端極限位置受力計算 .14 3.2 水平載荷.15 3.2.1 水

4、平慣性力載荷 .15 3.2.2 偏斜側(cè)向力 .16 3.3 強度的計算.17 3.3.1 翼緣板上邊緣與軌道接觸點應(yīng)力計算 .18 3.3.2 主梁跨度的切應(yīng)力 .19 3.3.3 主梁疲勞強度 .19 3.4 整體穩(wěn)定性.22 3.4.1 整體穩(wěn)定性 .22 3.4.2 局部穩(wěn)定性 .22 3.4.3 加勁肋的確定： .24 第第 4 4 章章 端梁的計算端梁的計算.26 4.1 載荷與內(nèi)力 .26 4.1.1 垂直載荷 .26 4.1.2 水平載荷 .27 4.2 強度 .29 4.3 端梁疲勞強度.32 4.3.1 彎板翼緣焊縫.32 4.3.2 端梁中央拼接截面 .33 4.4 穩(wěn)定

5、性.35 4.5 端梁拼接.35 4.5.1 內(nèi)力及分配 .35 4.5.2 翼緣板拼接計算 .37 4.5.3 腹板的拼接計算 .38 第第 5 5 章章 主梁和端梁的連接主梁和端梁的連接.40 第第 6 6 章章 剛度計算剛度計算.41 6.1 橋架的垂直剛度.41 6.2 橋架的水平慣性位移.41 6.3 垂直動剛度.41 6.4 水平動剛度.42 結(jié)結(jié) 論論.44 參考文獻參考文獻.45 致致 謝謝.46 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 0 摘摘 要要 本畢業(yè)設(shè)計是基于雙梁橋式起重機的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，起重機械在我國近 年來得到了迅速的發(fā)展,因為有不可替代的重要作用,所以對我們改造大自然有很

6、 大的研究將價值。起重機械本就是一種循環(huán)、間歇運動,短程材料處理的機械。 一個工作循環(huán)一般包括裝載、運輸、卸貨和回到原位的過程,即從撿取設(shè)備,物料 提升機提升,通過運行,變幅機構(gòu)旋轉(zhuǎn)或位移的材料在指定的地方放下,然后反向 操作,請把設(shè)備回原位,為下一個工作循環(huán)準備。這兩個工作循環(huán)之間通常有一個 短暫的休息。起重機的工作,每個機構(gòu)在經(jīng)常交替起動、制動和正向和反向運動。 許多組合的起重機搬運幾百噸的重量。因此,你必須選擇一些大型起重機如鍋爐 及廠房設(shè)備的吊裝工作。通常采用大型起重機龍門起重機、門式起重機、塔式 起重機、履帶式起重機、汽車起重機和車間橋式起重機的設(shè)備。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：雙梁; 起重機

7、; 端梁; 主梁 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 ABSTRCT This graduation design is based on the general structure of the double beam bridge crane, hoisting machinery has developed rapidly in our country, because there is an irreplaceable important role, so for us to transform nature will have great research value. Lifting

8、 machinery is a kind of circulation, intermittent motion, short- range material handling machinery. A work cycle generally includes loading, transport, unloading and returned to in situ process, namely from picking up the equipment, material hoist, by running, luffing mechanism rotating or displacem

9、ent of the material in the designated place to put down, then reverse operation, please put the device back in place, ready to work for the next cycle. The two usually have a short break between work cycle. Crane work, each institution in frequently change the starting, braking and forward and rever

10、se motion. Many combinations of crane handling hundreds of tons of weight. Therefore, you must choose some large crane hoisting work such as boiler and plant equipment. Usually adopt large cranes gantry crane, gantry crane, tower crane, crawler crane, truck crane, bridge crane equipment and workshop

11、. Key words：Double beam; Crane; Main beam; large beam 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 第第 1 章章 緒緒 論論 1.1 雙梁橋式起重機的介紹雙梁橋式起重機的介紹 1.1.1 橋式起重機的用途及意義橋式起重機的用途及意義 橋式起重機通用型雙梁橋式箱起重機是兩個箱形主梁和兩個橫向端梁，雙 梁橋式，主要依靠在水平的起升機構(gòu)由相互垂直的方向移動運營機構(gòu)開展操作 它，被廣泛應(yīng)用于室內(nèi)和室外機加工車間，倉庫，裝配車間，碼頭及露天存放 堆場及其他場合。橋式起重機通用橋式起重車行走機構(gòu)配備了起升機構(gòu)和小車 運行機構(gòu)，電氣設(shè)備，駕駛室的幾個主要組成部分。

12、起重小車，起重車帶負載 作橫向運動，以達到跨度和搬運，裝卸，主起升機構(gòu)，副起升機構(gòu)和小車橋式 三部分組成，起升機構(gòu)用于垂直升降項目分為品，做的三維空間內(nèi)的指定的高 度。橋式起重機是使用最廣泛，用量最大的軌道起重機額定起重量從幾噸到幾 百噸。最基本的形式是一個普遍的吊鉤橋式起重機，橋式起重機和其他形式的 一般吊鉤橋式起重機開發(fā)的基礎(chǔ)上派生的。它的結(jié)構(gòu)具有較少的零件加工，技 術(shù)好，維護共同利益，安裝維修方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)了一系列的。 1.2 橋式起重機的發(fā)展橋式起重機的發(fā)展 1.2.1 橋式起重機功能的升級橋式起重機功能的升級 （1）簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，減輕重量，降低生產(chǎn)成本。小框架結(jié)構(gòu)鈑金基地

13、成員， 其重量輕，易加工，以適應(yīng)小噸位起重機。解除行星 - 錐齒輪減速器，該幀結(jié) 構(gòu)的要求是不直接與框架連接，小幀的剛度要求，為了減少和簡化的小幀結(jié)構(gòu)， 以減輕重量。起重機大小車采用了三中的一個驅(qū)動單元，結(jié)構(gòu)更加緊湊，重量 更輕，簡化整體布局。此外，在運行和在起重機去臺灣，臺灣震動不會影響的 傳導(dǎo)機制。 （2）更新的部分，以提高整個狹窄的偏離磁道箱梁主光束的性能，高縱橫 比為約 4 至 3.5，肋間距大無肋梁的高度的 2 倍，主梁和端梁連接的重疊的方式， 在梁端封面上的垂直力的直接作用，這可以減少在端梁的高度，便于運輸。 （3）隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，大型設(shè)備的大小和重量的起重設(shè)備變得越來越 多規(guī)

14、模大，重量和起吊速度已由原來的場地，以節(jié)省成本的生產(chǎn)和使用其服務(wù) 和使用的增加。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 （4）結(jié)合機械化運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，國外的一些廠商為了提高生產(chǎn)效率， 降低生產(chǎn)成本，起重運輸機械等一起，構(gòu)成了一個國家的最先進的機械化運輸 系統(tǒng)。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 第第 2 章章 金屬結(jié)構(gòu)主要輪廓尺寸的計算金屬結(jié)構(gòu)主要輪廓尺寸的計算 2.1 大車軸距大車軸距 2.1.1 橋架尺寸的確定橋架尺寸的確定 大車軸距的多少將會直影響大車運行情況，一般?。?(1)mmSB28500 7 1 5 1 7 1 5 1 0 根據(jù)小車軌距，中軌箱型梁的寬度，大車運行機構(gòu)的設(shè)置，取

15、mmB5000 0 2.2.主梁尺寸主梁尺寸 2.2.1 主梁在跨度中部的高度主梁在跨度中部的高度 由機械裝備金屬結(jié)構(gòu)1在書中所描述的： (2)Sh. 17 1 14 1 =mm28500 17 1 14 1 =1676.52035.7mm 當(dāng)小跨度時取大值，反之亦然。 為下料方便，腹板高度常取尾數(shù)為 0 的值。取腹板高度。 1 h =1800mm 2.2.2 端梁高度端梁高度 (1)主梁總高： 18242 011 hH 端梁高度： 21 0.50.5 1824912HHmm。 (2) 腹板和翼緣板厚度。 腹板厚度通常按起重量決定 tmQ5030mm8 1 主、端梁翼緣板厚度,通常上、下翼緣板

16、厚度相等。mm406 0 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 查表 7-11知：翼緣板厚度 =12 mm 0 查表 7-2 知：端梁頭部下翼緣板厚=12mm,上翼緣板與中部下翼緣板 2 板厚=12 mm,端梁腹板厚度 =8 mm 3 1 (3) 兩腹板內(nèi)壁的間距: 1 )8 . 04 . 0(hb =(0.40.8)1800mm =7201440mm 驗算： =600mm 且=570mm 3 1 h b 50 s b 同時，根據(jù)焊接施工條件的需要， mm 即：b 取值合理350b (4) 上、下翼緣板的寬度： 900+2(8+20)mm =952mm (3)20(2 11 bB 取 B =950

17、mm 1 (5) 端梁高度： 主梁總高度：=+2=1824 mm 端梁高度應(yīng)略大于車輪直徑。 1 H 1 h 0 2 H H =0.5H =0.51824=912mm ，取 H =910mm 212 2.2.3 主梁端部變截面長主梁端部變截面長. (4)mmmmsd71253562528500) 8 1 4 1 () 8 1 4 1 ( 主梁端部變截面長取 d= 4350 mm。 2.3 主主、端梁截面端梁截面 主、端梁采用焊接連接而端梁為拼接長。橋架結(jié)構(gòu)為主。端梁截面圖如 1 和圖 2 所示： 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 圖 1 端梁橋架結(jié)構(gòu) 圖 2 主梁與主梁支撐截面的尺寸簡圖 2.

18、4 端梁截面尺寸的確定端梁截面尺寸的確定 2.4.1 起重機的總質(zhì)量起重機的總質(zhì)量 可由下式估算： (5) G0.450.82 ( )0.45 500.82 28.5( )45.87QS ttt 由起重機設(shè)計手冊73-8-12 知： =1.09，而:,工作級別估算大車輪壓 P=10t 87.45 50 G Q min/ 3 . 87 mVd 6 A 選車輪組的尺寸，軌道型號 P。車輪組最大許用輪壓為 15t。若車800 38 輪材料用 ZQ50MnMo，車輪軸用 45，HB=228255 時，最大許用輪壓提高 20%。所以選為 15t。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 2.4.2 由起重機設(shè)

19、計手冊得到數(shù)據(jù)由起重機設(shè)計手冊得到數(shù)據(jù) 31 00mm20280820252mmA 車輪組的尺寸，A=280。B。 取 B =250mm。 3 2.4.3 大起重量的起重機大起重量的起重機 對較大起重量得起重機，為增大端梁水平剛度和便于主、端梁連接，通常 B2 比 B3 大 50100mm 左右，但給制造帶來不便。 取 B2=350mm 23 50 10025050 100300 350Bmm 。 2.4.4 端梁中部上下翼緣板寬度端梁中部上下翼緣板寬度 421 2403502x8+40=406mmBB 取 B =410mm 4 2.4.5 端梁與端梁支撐截面處的尺寸簡圖端梁與端梁支撐截面處的

20、尺寸簡圖 端梁與端梁支撐截面處簡圖如圖 3 所示。 圖 3 端梁與端梁支撐截面 2.5 主、端梁截面幾何性質(zhì)主、端梁截面幾何性質(zhì) 2.5.1 截面尺寸截面尺寸 主梁截面面積： (6) 1101 22hBA =2 2 818002129502mm =51600 2 mm 慣性矩： 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 (7) 2 01 01 3 01 3 11 2 .2 12 22 12 h B Bh Ix = 4 2 33 2 121800 129502 12 12950 22 12 18006 mm =2.455 410 10 mm (8) 2 1 11 3 11 3 10 ) 2 (2 12

21、22 12 b h hB Iy = 4 2 33 2 8900 818002 12 81800 22 12 95012 mm =6.147 49 10 mm 2.5.2 端梁截面端梁截面 端梁截面積： =241012+28(910-212)=24016mm (9) 3134 222HBA 2 (10) 2 32 34 3 34 3 321 ) 2 (2 12 22 12 )2( H B BH Ix (11) 2 2 132 3 132 3 43 ) 2 ()2( 2 12 )2( 22 12 B H HB Iy = 4 2 33 2 350 8122-9102 12 8122-910 22 1

22、2 41012 mm =5.721 48 10 mm 2.5.3 載荷組合載荷組合 2.5.3.1 主梁自重均勻載荷主梁自重均勻載荷 =1.2785051600109.81N/m=4103.01N/m skpAgsF q / 6 （12） 小車軌道重量 gg F =m g=60.8 9.81=596.4/ mN 由機械裝備金屬結(jié)構(gòu)2P453 表 20 得，軌道理論質(zhì)量 60.8N/m 欄桿等重量： 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 =m g=100 9.81=981/ m ll FN 主梁均布載荷： qqg =+4103.01 596.49815680.45/ l FFFFN m 2.5.3.

23、2 小車輪壓小車輪壓 起升載荷為： 3 50 109.81490500 QQ Pm gNN 小車自重: NNgmP xGx 8632881 . 9 108 . 8 3 假定輪壓均布， 起重機械16表 4-2 距 K=2400mm 滿載小車輪壓： NN PP PP GxQ jj 165274 4 86328490500 4 21 NPPP jj 330548 21 輪壓：NN P PP Gx jj 21582 4 86328 4 21 2.5.3.3 動力效應(yīng)系數(shù)動力效應(yīng)系數(shù) =1.1，()=1.1+0.34Vq=1.174 1 2 2 HC =1.1+0.058=1.1+0.058 44/60

24、 1=1.143 4 y vh 通常安裝公差要求,接頭高度差。 1 1hmm 2.5.3.4 慣性載荷慣性載荷 大小車都是四個車輪，其中主動輪各占一半，按車輪打滑條件確定大小 車運行的慣性力。一根主梁上的小車慣性力為： NN P Pxg57.23610 72 330548 72 大車運行起、制動慣性力（一根主梁上）為： NN P PH57.23610 72 330548 72 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 mNmN F F q H /50.394/ 72 01.5523 72 主梁跨端設(shè)備慣性力影響力小，忽略。 2.5.3.5 偏斜運行側(cè)向力偏斜運行側(cè)向力 小車左輪至跨度極限位置 C1=

25、1.2m， 一根主梁的重量為： (13) 0.2 25680.4528.50.4159620.64 Gq PFSNN 一根端梁單位長度的重量為： =2034.38N/m (14)mNSASkP pq /81 . 9 102401678501 . 1/ 6 1 大車車輪直徑和其他相關(guān)零件，取。8005500Bmm 一根端梁的重量為： 11 2034.38 5.511189.09 Qq FF BNN 一組大車運行機構(gòu)的重量為：起重機課程設(shè)計2表 7-3 中得 重心作用位置8000, GX PN1=1.5mL 司機室及設(shè)備的重量為：2000 9.819620 GSs Pm gNN 重心作用位置到主梁

26、一端的距離大約取 2.8m。 2.5.4 滿載小車在主梁跨中央滿載小車在主梁跨中央 一側(cè)端梁總靜輪壓為： (15) s l PPFPPPP GsGxQGGxQR 0 11 1 2 1 =N 5 . 28 8 . 2 119620800009.1118964.15962086328490500 2 1 =357867.09N 由和課本機械裝備金屬結(jié)構(gòu)353 頁圖 3-9 用插值法求得 28.5 5.7 5 S B 側(cè)向力：。 11 11 0.1425 22 sR PP ， 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 2.5.5 滿載小車在主梁左端極限位置滿載小車在主梁左端極限位置 側(cè)向力： (16)1

27、() 2 1 ()( 0 1 1 2 S l PPFP S b C PPP GsGjQGGxQR N 5 . 28 8 . 2 1196208000 09.1118964.159620 5 . 28 2 5 . 2 2 . 1 186328490500 =495152.02N NNPP Rs 58.352791425 . 0 02.495152 2 1 2 1 22 中軌梁扭轉(zhuǎn)載荷較小，且方向相反，可忽略。故在此不用計算。 端梁總輪壓計算簡圖見圖 4 圖 4 端梁總輪壓計算 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 第第 3 章章 梁主要承受的內(nèi)力梁主要承受的內(nèi)力 3.1 垂直載荷垂直載荷 3.1.

28、1 垂直載荷的計算垂直載荷的計算 在固定載荷與移動載荷作用下，主、端梁按簡支梁計算如圖 5 所示。 圖 5 主梁計算模型 固定載荷作用下時主梁跨中的彎矩： =（） (17) q M 4 2 82 q i Gi F S d P =1.143 () N.m 2 8 . 2 19620 2 1.5 00082 8 8.5245.5680 2 =70432938 N.m 跨端剪切力 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 (18) qc F 4 0 1 (1) 2 qGjGs l F SPP S =1.143 5680.45 28.5+8000+19620 （1-）N 1 2 2.8 28.5 =1127

29、44.18N 移動載荷作用下主梁的內(nèi)力： 輪壓合力與左輪的距離為P 1 b b =1.25m 2 。 =2460984.77N.mmNbS S P M p 22 14 )25 . 1 5 . 28( 5 . 284 330548 143 . 1 )( 4 3.1.2 滿載小車在跨中受力計算。滿載小車在跨中受力計算。 跨中 E 點彎矩為： (19) 2 14 )( 4 bS S P M p =1.143mN.25 . 1 5 .28 5 . 284 330548 2 =2460984.77mN. 跨中 E 點剪切力為： (20)N S b PFP 5 . 28 25 . 1 1330548143

30、 . 1 2 1 1 2 1 1 4 =180634N 跨中內(nèi)扭矩為：T=0 3.1.3 滿載小車在跨端極限位置受力計算滿載小車在跨端極限位置受力計算 滿載小車在跨端極限位置（z=C ） 1 端梁剪切力： 11 4 330548 1.14328.5 1.25 1.2 28.5 328766.52 PC Sbc FPN S N 主梁跨中總彎矩為： =704329.38+2460984.77=3165314.15N.m pqx MMM 主梁跨端總支撐力為： =+=112744.18+328766.52N=441511.32N R F qc F pc F 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 3.2

31、水平載荷水平載荷 3.2.1 水平慣性力載荷水平慣性力載荷 0 k 2400mmb=1200mm 2 50002400 a=1300mm 22 HH P jFK BK 及作用下，橋架按鋼架計算， 水平鋼架計算模型如圖 6 所示： 圖 6 水平鋼架計算模型 小車在跨端，鋼架的計算系數(shù)為： (21) 2 1 1 3 2 1 a3 2 1r y y SIba abI SIb abI =1+ 8 9 10721 . 5 5 . 282 . 13 . 13 10996 . 6 2 . 13 . 12 ）（ =1.1784 跨中水平彎矩為： = (22) H M 2 11 12 (1)(1) 4283 H

32、H P SF S rr =mN 1784 . 1 3 2 1 8 5 . 2850.394 1568 . 1 2 1 1 4 57.23610 2 =114242.78N 跨中水平剪切力為： 1 11805.28 2 pHH PPN 跨中軸力為： 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 (23) 812 2 1 SPSF abr ba N HH H = 5 . 28 8 57.23610 12 5 . 28 5 . 394 1784 . 1 2 . 13 . 1 2 . 13 . 1 2 =6028.13N 小車在跨端，跨端水平剪切力為： = (24) cH F H11 H FC P (1) 2L

33、 Sb = 5 . 28 25 . 1 2 . 1 157.23610 2 5 . 28 5 . 394 =27204.04N 3.2.2 偏斜側(cè)向力偏斜側(cè)向力 在偏斜側(cè)向力的作用下，橋架也按水平鋼架分析如圖 7 所示 圖 7 側(cè)向力作用 這是計算系數(shù)為： 9 1 2 8 2 22 111.3718 335.721 10 aI r SI 側(cè)向力為： NPP Rs 3 . 37552 2 1 11 超前力為： =N=6588.1N L BP P s w 01 1 5 .28 0 . 5 3 . 37552 端梁中點的軸力： 11 1 3294.06 2 dW NPN 端梁中點的水平剪切力： 新鄉(xiāng)

34、學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 11 2 111.3 37237.1 1.33917.34 222.4 1.3718 ds a PPNN kr 主梁跨中的水平彎矩為： 111 28.5 37237.1 1.33917.34 1.23294.06.6168.64 . 22 SSdd S MPp bNN mN m 主梁軸力為： 111 37237.1 3917.3433319.76 SSd NPPN 主梁跨中總的水平彎矩為： 114242.786562.69120805.47. yHs MMMN m 小車在跨端，側(cè)向力為： 22 1 37552.3 2 sr PPN 超前力為： 20 2 3755

35、2.3 5 6688.1 28.5 s w P B PNN L 端梁中點的軸力為： 22 1 3294.06 2 dw NPN 端梁中點水平剪切力為： 22 2 111.3 37552.33950.49 222.4 1.3718 ds a PPNN Kr 主梁跨端的水平彎矩為： 22 37552.3 1.3390.49 1.253558.5 cssd MP aP bN 主梁跨端的水平剪切力為： 22 6688.1 4981.161706.94 cswd FPNNN 主梁跨端總的水平剪切力為： 27204.044981.1632185.2 cHcHcs FFFN 小車在跨端時，主梁跨中水平彎矩與

36、慣性載荷的水平彎矩組合值較小。 3.3強度的計算強度的計算 需要計算主梁跨中截面（如圖 2 所示）危險點、的強度。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 3.3.1 翼緣板上邊緣與軌道接觸點應(yīng)力計算翼緣板上邊緣與軌道接觸點應(yīng)力計算 翼緣板上邊緣與軌道接觸點的應(yīng)力 主腹板邊至軌頂距離為： =140+12 mm=152 mm y h 0g h 集中載荷對腹板邊緣產(chǎn)生的局部壓應(yīng)力為： =MPa=44.61MPa (25) 41 (250) j m y P h 8501522 165274143 . 1 垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為： =MPa=61.80MPa (26) 01 Mx x y I210455 .

37、 2 18241015.3165314 10 3 水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為：=0 02 慣性載荷與側(cè)應(yīng)力對主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用方向相反，應(yīng)力很小， 故不計算。 假定剪力由腹板承受，彎矩由翼緣板和腹板共同承受且按慣性矩分配。 點的折算應(yīng)力為： =+=61.80 MPa 0 01 02 = (27) 1 222 000 3 m = MPa 222 61.8044.6161.80 44.61 3 0 =55.25 MPa=175 MPa 點的折算應(yīng)力為： = MPa (28) 2 2 2 M y x xy M x y II 9 3 10 3 10147 . 6 4751012080547 1045

38、5 . 2 9121015.3165314 =67.13 MPa =175 MPa 點的折算應(yīng)力為： = y y x x I b M I h M 11 2 2 9 3 10 3 10147 . 6 4561047.120805 10455 . 2 9001015.3165314 =66.10 MPa 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 主梁上翼緣板的靜矩： (29) 3301 01 10328400)6912(12950) 22 (mmmm H BSy 主腹板下邊的切應(yīng)力為： = MPa=3.18 MPa (30) x YP I SF 6210455 . 2 10328400180634 10

39、 2222 3 366.103.1866.18MPaMPa 3.3.2 主梁跨度的切應(yīng)力主梁跨度的切應(yīng)力 主梁跨端截面變小，以便于主、端梁連接，取腹板高度等于=910 mm。 d h 跨端只需計算切應(yīng)力。 腹板 承受垂直剪力，故腹板中點切應(yīng)力為： R F MPaMPaMPa h F d R 10018.40 62910 32.4415115 . 15 . 1 翼緣板 承受水平剪力: cH F MPaMPaMPa B FcH 10029 . 1 122950 2 . 321855 . 1 2 5 . 1 10 主梁翼緣板焊縫厚度取=6 mm，采用自動焊接，不需計算。 f h 3.3.3 主梁疲勞

40、強度主梁疲勞強度 橋架工作級別為 A7,應(yīng)按載荷組合計算主梁跨中的最大彎矩截面（E）的 疲勞強度。 由于水平慣性載荷產(chǎn)生的應(yīng)力很小，為了計算簡明而忽略慣性力。 求截面 E 的最大彎矩和最小彎矩，滿載小車位于跨中(輪壓在 E 點上)， 1 P 則： =3165314.15 N.m max M x M 空載小車位于右側(cè)跨端時如圖 8 所示。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 ) ) 圖 8 主梁跨中最小彎矩的計算 左端支反力為： =14252.04N (31) R1 F 1 1 P( /2) S bC2 . 12/5 . 2330548 5 . 28 1 = min M 4R1 F q Mz =

41、704329.38+1.143 14252.04 0.5 （28.5-1.25） mN =908010.80mN 驗算腹板受拉翼緣板焊縫的疲勞強度如圖 9 所示。 圖 9 主梁截面疲勞強度驗算點 =MPa=60.99 MPa max 1/2x x Mh I 10 3 10455 . 2 9001015.3165314 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 =33.29 MPa min min1/2 x Mh I 3 10 908010.8 10900 2.455 10 MPa 應(yīng)力循環(huán)特性：=0.54580r min max 33.29 60.99 根據(jù)工作級別 E4，應(yīng)力集中等級及材料 Q23

42、5，查得， 1 KMPa3 .172 1 MPa370 b 焊縫拉伸疲勞需用應(yīng)力為： = =282.37 MPa (31) rl 1 1 1.67 1 (1) 0.45 b r 1.67 172.3 119 110.5458 0.45 370 MPa =60.99 MPa max rl 驗算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處。 = MPa=58.28 MPa max 1 (/250) x x Mh I 10 3 10455 . 2 8601015.316315 =31.81 MPa min min1 M(/2 10) x h I 3 10 908010.8 10860 2.455 10 MPa =0

43、.54580r min max 31.81 58.28 顯然，相同工況下的應(yīng)力循環(huán)特性是一致的。 根據(jù) E4 及 Q235，橫隔板采用雙面連續(xù)貼角焊縫連接，板底與受拉翼緣間 隙為 50 mm，應(yīng)力集中等級為 K3，查得=103.7 MPa。 1 拉伸疲勞許用應(yīng)力為： =218.07 MPa rl 1 1 1.67 1 (1) 0.45 b r 1.67 103.7 103.7 110.5458 0.45 370 MPa =58.28 MPa50，不滿足要求。 0 0 b 9006 12 235/s 故需在受壓翼緣板內(nèi)側(cè)軌道正下方設(shè)置一條縱向加勁肋，不再計算。 腹板:=300 0 h 6 180

44、0240 320 故需設(shè)置橫隔板及兩條縱向加勁肋，主副腹板相同，其設(shè)置如圖 10 所示 I II 01 02 1 2 圖 10 主梁加勁肋設(shè)置及穩(wěn)定性計算 橫隔板間距 a=1800 mm，縱向加勁肋位置： =（0.15-0.2）=270-360 mm 取=350 mm 1 h 0 h 1 h =（0.3-0.4）=540-720mm 取=700 mm 2 h 0 h 2 h 驗算跨中腹板上區(qū)格的穩(wěn)定性。 區(qū)格兩邊正應(yīng)力為： =61.80 MPa 01 (33)MPa8.05MPa 10147 . 6 )2/2/(1047.120805 9 1 3 02 b I xM y y =61.80+5.

45、08 MPa=66.88 MPa 1 0102 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 =42.85 MPa 2 11 0102 1 /2 /2 hh h 900350 61.805.08 900 MPa =0.641 （屬不均勻壓板） 2 1 0 0.75=176.25 MPa 1cr s 需修正，則：=（）=207.11 1cr s 1 1 6.25 s cr 235 235 (1) 6.25 316.83 MPa MPa 上翼緣板局部壓應(yīng)力 =44.61 MPa m 集中載荷的分布長度：c=2+=2+50=2 152+50 mm=354 mm y h y h =5.1433，按 a=3b 計

46、算，=3，=0.337 a b 354 3 350 c a 區(qū)格屬雙邊局部壓縮板，板的屈曲系數(shù)為： =0.8=2.198 (34) m K 17 . 0 2 2 0.71 0.337 0.82 90.337 3 =1.2 2.198 54.72 MPa=144.33 MPa0.75 不需修正。 mcr m K E s 區(qū)格平均切應(yīng)力為： = = =4.194 MPa 1 p F h821800 180634 由=5.1431，板的屈曲系數(shù)為：=5.491 a b K 2 4 5.34 2 4 5.34 5.143 =1.2 5.491 54.72 MPa=360.58 MPa cr K E =

47、624.52 MPa 3 cr 3 360.58 MPa 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 需修正，則： =3 cr 1 6.253 s s cr 235 2351 6.253 360.58 MPa =220.58 MPa =127.51 MPa cr 220.58 3 MPa 區(qū)格上邊緣的復(fù)合應(yīng)力為： (35) 222 11 3 mm = =59.43 MPa 222 66.8844.6166.88 44.61 3 4.194 MPa 通常梁的腹板同時受有彎曲壓應(yīng)力，切應(yīng)力和局部壓應(yīng)力的作用， 1 m 應(yīng)驗算腹板區(qū)格在復(fù)合應(yīng)力作用下的局部穩(wěn)定性。 其臨界復(fù)合應(yīng)力計算公式： = (36) ,

48、 i cr 222 11 22 11 11 3 13 ()()()() 44 mm m crcrmcrcr =93.90 MPa 2 2 59.43 1 0.64166.883 0.64466.8844.614.194 4207.114207.11144.33127.51 MPa 許用應(yīng)力：= =63.45 MPa(見表 4-11，查得： cr , i cr n 93.90 1.48 MPa n=1.48) 即 222 11 3 mm cr 區(qū)格的尺寸結(jié)構(gòu)與相似，而且應(yīng)力較小，故不再驗算。 3.4.3 加勁肋的確定：加勁肋的確定： 橫隔板厚度，板中開孔尺寸為 600 mm 1500 mm。翼緣

49、板縱向加mm8 勁肋選用角鋼75 75 8，A=879.7 mm2,。 mmIx845500 1 mmZ 7 . 20 0 縱向加勁肋對翼緣板厚度中線的慣性矩為： = (37) 2 1 AeII xx 2 001 5 . 0zbAIx 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 24 =845500+879.7 （75+0.5 12-20.7）mm4=898545.91 mm4 為簡化計算，采用近似公式： 3 0 2 09 . 0 64 . 0 b a b a mIx = 43 2 12 900 1800 900 1800 09 . 0 64 . 0 1mm =5667.84 4 mm x I 腹板采用相同

50、的縱向加勁肋選用75 75 8。 縱向加勁肋對腹板厚度中線的慣性矩為： (38) 2 1 AeII xx = 2 110 (0.5) x IA bz =845500+879.7 （75+0.5 8-20.7）mm4 =895906.81 mm4 2 3 00 (2.50.45) x aa I hh 43 2 8 1800 1800 ) 1800 1800 45 . 0 5 . 2(mm = x Imm 4 797040 3 0 5.1hIx =1.5 43 81800mm =583200 x Imm 4 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 25 第第 4 章章 端梁的計算端梁的計算 端梁計算工況取滿

51、載小車位于主梁跨端，大、小車同時運行起、制動及 橋架偏斜。 4.1 載荷與內(nèi)力載荷與內(nèi)力 4.1.1 垂直載荷垂直載荷 端梁的尺寸計算如下： =5m, =5.5m，a=1.3m, b=1.2m, K=2b=2.4 m, 0 BB =0.25m, =0.18m。 1 a 2 a 主梁最大支承力=441511.32N。 R F 因作用點的變動引起的附加力矩為零=0。 R F R M 端梁自重載荷為= 2034.38 N/m。 1 Fq 端梁在垂直載荷作用下按簡支梁計算如圖 11 所示。 圖 11 垂直載荷下端梁的計算 端梁支反力為： =+ =441511.32+ N (39) vd F R F 4

52、1 1 2 Fq B 1 1.143 2034.38 5.5 2 =447906.15 N 截面 1-1 彎矩： (40)NBFqFF Rvd 5 . 538.2034143 . 1 2 1 32.441511 2 1 14 =447906.15 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 26 剪力 =0 1v F 截面 2-2 彎矩： =a- (41) 2x M vd F 2 411R 1 ()M 2 Fq aa =447906.15 1.3-0.5mN 2 55 . 1 38.2034143 . 1 =385809.43 mN 剪力： =- (42) 2v F vd F 411 ()Fq aa =44

53、7906.15-1.1432034.38（1.3+0.25）N =445320.94 N 截面 3-3 彎矩：=0 3x M 剪力： =- (44) 3v F vd F 41 1 Fq a =447906.15-1.143 2034.38 0.25 N =448343.83 N 截面 4-4（沿著豎直定位板表面）彎矩： - (45) 4x M vd F 2 a 2 4121 1 () 2 Fq aa =447906.150.18-m.)25. 018. 0(38.2034143 . 1 2 1 2 N =80423.08mN 剪力： =- (46) 4v F vd F 4121 ()Fq aa

54、 =447906.15-1.1432034.38(0.18+0.25)N =446906.15 N 4.1.2 水平載荷水平載荷 端梁的水平載荷有、等，亦按簡支梁計算，如圖 12 所示。 H P H F 2s P xg P 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 27 圖 12 水平載荷下端梁的計算 截面 1-1。 因作用點外移引起的附加水平力矩為：=0。 xg P xg M 彎矩： =a=11842.07 1.3 =15394.69 1y M xg PmN mN 剛架水平支反力： = RH F 2 111 1 () ()122 HH F SP c Scbb a ab rS = 2 11842.07 1

55、.228.5 1.2 1.251.2394.50 28.5 1.31.3 1.21.1568122 28.5 N =10595.97 N =3235.80 N. 2d F 2 Pd 剪切力： +=10595.97+3235.80 N=13831.77 N 1H F RH F 2d F 軸力： =19540.39 N 1d N cH F 截面 2-2。 在、水平力作用下，端梁的水平支反力為： H P H F 2s P xg P =+ Hd F RH F 2s P xg P =10595.97+35279.58+11842.07 N=57717.62 N 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 28 水平剪

56、切力： =57717.62 N H2 F Hd F 彎矩為： =a=57717.62 1.3 =75032.91 2y M H2 FmN mN 截面 3-3。 水平剪切力： =57717.62 N H3 F H2 F 其他內(nèi)力小，不計算。 4.2 強度強度 截面 1-1 的應(yīng)力計算需待端梁拼接設(shè)計合格后方可進行（按凈截面） 。 截面 2-2 的截面角點： = (47) 22 22 2 y xd xyd Mx MyN IIA = 33 98 385809.43 1045575032.91 102052 19540.39 2.911 105.721 1024016 MPa =88.82 MPa =

57、175 MPa 腹板邊緣： = (48) 21 23 (/2/2) (/2/2)2 y xd xyd MB MHN IIA = 33 98 385809.43 10(4556)75032.91 10(1754) 2.911 105.721 10 2 19540.39 24016 MPa =84.61 MPa =175 MPa 翼緣板對中軸的靜矩為： 4323 3 3 (/2/2) 410 12 (910/2 12/2) 2209080 y SBH mm mm = =14.01 MPa 2 2 vy x F S I MPa 810911 . 2 2 220908094.295320 9 折算應(yīng)力

58、為： 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 29 =88.02 MPa=175 MPa 22 3 22 84.613 14.01 MPa 截面 3-3 及 4-4。 端梁支承處兩個截面很近，只計算受力稍大的截面 4-4。 端梁支承處為安裝大車輪角軸承箱座而切成缺口并焊上兩塊彎板（16 mm 185 mm） 。端部腹板兩邊都采用雙面貼角焊縫，取=8 mm,支承處高度 f h 400 mm，彎板兩個垂直面上都焊有車輪組定位墊板（20 mm 90 mm 410 mm）,彎板參與端梁承載工作，支承處截面（3-3 及 4-4）如圖 13 所示。 圖 13 端梁支承處截面 形心： =210.14 mm 1 y 4

59、10 12 62 8 372 1982 16 185 392 410 122 8 3722 16 185 ii A y mm A 21 400189.86yymm 慣性矩為: 48 42 3 22 2 1 3 2 2 2 1 10703. 4 )14.12(3728 12 3728 (28620412410 )122/372(3728 12 3728 (2)8(161852)6(12410 mm mm yyyIx 中軸以上截面靜矩： 3 3 2 1 11 48.1318444 2 14.198 8214.20412410 2 12 )12(82)6(12410 mm

60、mm y yyS 上翼緣板靜矩： 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 30 33 11 8 .100436814.20412410)6(12410mmmmyS 下翼緣板靜矩： 33 22 107661186.181161852)8(161852mmmmyS 截面 4-4。 腹板中軸處的切應(yīng)力為： 4 8 2 297925.27 1318444.48 2 4.703 108 52.20 v f x FS I MPa MPa 即：=100 MPa f 因靜矩，可只計算靠彎板的腹板邊的折算應(yīng)力，該處正應(yīng)力為： 2 S 1 S =19.88 MPa 42 (16) x x My I 3 8 53779.63