電動(dòng)葫蘆雙梁橋機(jī)設(shè)計(jì)

1、河南機(jī)電高等專科學(xué)校QD16.5-8t起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)系別：機(jī)械工程系班級：起機(jī)112班學(xué)號：110125244姓名：齊國防目 錄第一章緒論31.1橋式起重機(jī)概述31.2橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)4第二章 載荷計(jì)算52.1總體尺寸設(shè)計(jì)52.1.1橋架尺寸的確定52.1.2.主梁尺寸52.1.3 端梁尺寸52.2垂直載荷的計(jì)算62.2.1垂直集中載荷的計(jì)算62.2.2垂直均布載荷的計(jì)算62.2.3動(dòng)力效應(yīng)系數(shù)72.4 水平慣性載荷8第三章 主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核103.1主梁尺寸的確定103.2主梁載荷的計(jì)算103.3主梁強(qiáng)度的校核13第四章 端梁的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核154.1端梁尺寸的確定15

2、4.2端梁載荷的計(jì)算154.2.1計(jì)算載荷的確定164.2.2端梁垂直最大彎矩164.2.3端梁水平最大彎矩164.3端梁強(qiáng)度的校核17第五章 主梁和端梁連接設(shè)計(jì)計(jì)算及校核195.1主梁和端梁連接的設(shè)計(jì)計(jì)算195.1.1主要焊縫的計(jì)算195.1.2主梁與端梁焊接計(jì)算195.2主梁和端梁連接的校核20第六章 橋架剛度的校核216.1橋架靜剛度的校核216.1.1橋架垂直剛度校核216.1.2橋架水平剛度驗(yàn)算216.2橋架動(dòng)剛度的校核22第七章 總結(jié)23參考文獻(xiàn)24第一章 緒 論1.1橋式起重機(jī)概述橋式起重機(jī)是橫架于車間、倉庫和料場上空進(jìn)行物料吊運(yùn)的起重設(shè)備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬

3、支架上，形狀似橋。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械。橋式起重機(jī)分為電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)、電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)、單主梁橋式起重機(jī)和電動(dòng)葫蘆雙兩橋式起重機(jī)等幾種類型。橋式起重機(jī)通常由起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成。橋式起重機(jī)組成：起重小車由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架組成。起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分

4、為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運(yùn)行。主梁上焊有軌道，供起重小車運(yùn)行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多，比較典型的有：1.箱形結(jié)構(gòu)（1）正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。（2）偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主、副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩

5、根主梁，自重較小，但制造較復(fù)雜。2.四桁架式結(jié)構(gòu)由 4片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺(tái)板，自重輕，剛度大，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強(qiáng)度較低，已較少生產(chǎn)。3.空腹桁架結(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由4片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形梁外，其余 3片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口，形成一個(gè)無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺(tái)板，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。驅(qū)動(dòng)方式:1.集中驅(qū)動(dòng)，即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車輪；2.分別驅(qū)動(dòng)，即兩邊的主動(dòng)車輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)

6、動(dòng)；3. "三合一"驅(qū)動(dòng)方式，即制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的驅(qū)動(dòng)方式。運(yùn)作方式：普通橋式起重機(jī)主要采用電力驅(qū)動(dòng)，一般是在司機(jī)室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離控制的。起重量可達(dá)500噸，跨度可達(dá)60米。大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般只用 4個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當(dāng)車輪超過 4個(gè)時(shí)，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機(jī)的載荷均勻地分布在各車輪上。某廠加工車間使用的電動(dòng)雙梁吊鉤橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1.2橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)起重量Q=8t，跨度L=16.5m，起升高度H=10m,工

7、作級別A5，起升速度8m/min，小車運(yùn)行速度40m/min，大車運(yùn)行速度90m/min，估計(jì)自重：小車重量4t，總重16.8t，采用Q235鋼，該鋼材技術(shù)參數(shù)：厚度時(shí)，屈服點(diǎn)為，抗拉強(qiáng)度。第二章 載荷計(jì)算2.1總體尺寸設(shè)計(jì) 2.1.1橋架尺寸的確定 大車輪距：，取=4000mm。 小車軌距取，小車輪距。 2.1.2.主梁尺寸 箱型主梁高度， 取箱型主梁高度 （理論值）。 初選截面時(shí)取梁高作為腹板高度，則腹板厚度： 取腹板厚度。 兩腹板內(nèi)壁間距離：；為施焊方便，還應(yīng)使； 故取。 箱型梁翼緣板總寬度 翼緣板厚度按局部穩(wěn)定條件決定 取翼緣板厚度。 主梁實(shí)際高度 主梁寬度 橋架端部梯形長度： 取。

8、主梁支承截面腹板高度取 主梁支承截面實(shí)際高度 上下翼緣板相同，為8mm×385.3mm×16.5m 2.1.3 端梁尺寸 端梁高度 查設(shè)計(jì)手冊確定直徑為500mm大車車輪寬為148mm 考慮大車輪安裝，端梁內(nèi)寬=200mm 端梁與主梁翼緣板厚度相同 端梁腹板高度 端梁腹板與主梁腹板厚度相同 端梁中部下蓋板厚度 端梁頭部下蓋板厚度 端梁寬度取 端梁長度取決于大車輪距K，即 主、端梁采用焊接連接，端梁為拼接式。2.2垂直載荷的計(jì)算 2.2.1垂直集中載荷的計(jì)算 起升載荷為 小車自重 小車輪壓：查書二表7-4得小車輪壓為 空載輪壓： 2.2.2垂直均布載荷的計(jì)算 （1）梁自重：由

9、“機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”公式7-26 （2-1） 式中 梁的高度，單位mm 箱形梁的兩塊腹板厚度，單位mm 鋼材密度，取為Q235鋼，密度為7.85×10-3g/ mm3 梁的跨度,單位mm 構(gòu)造系數(shù)。沒有加勁肋時(shí)，=1.0。有橫向加勁肋時(shí)，=1.2。 所以單根主梁的質(zhì)量為： 重量： 單根主梁均布載荷： 雙梁均布載荷 本次設(shè)計(jì)大車運(yùn)行為分別驅(qū)動(dòng)，主梁所受的全部均布載荷就是橋架自重引起的均布載荷。 單根端梁的質(zhì)量為： 重量： 單根端梁均布載荷： （2）小車軌道 查機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)附錄7，選用輕軌12； 軌道參數(shù)：軌道理論重量 軌道長度：兩根10.0m和兩根6.5m 大車軌道 查機(jī)械

10、裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)附錄8，選用鐵路用鋼軌38； 軌道參數(shù)：軌道理論重量 軌道寬（3） 走臺(tái)、欄桿等質(zhì)量 重量 （4）大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)估計(jì)重量（分別驅(qū)動(dòng)） 查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)（陳道南 主編）表7-3一套機(jī)構(gòu)重量，重心作用位置 （5）司機(jī)室重量：,重心作用位置到主梁一端距離。 2.2.3動(dòng)力效應(yīng)系數(shù) 起升沖擊系數(shù) 起升動(dòng)載系數(shù)： 所以 運(yùn)行沖擊系數(shù) 所以 2.4 水平慣性載荷 大小車都是4個(gè)車輪，其中主動(dòng)輪各占一半，按車輪打滑條件確定大小車運(yùn)行的慣性力 （1）一根主梁上的小車慣性力： 考慮起升動(dòng)載系數(shù)，則小車動(dòng)載荷輪壓為： 單根主梁上受到的總輪壓： （2）水平慣性載荷小車起（止）動(dòng)產(chǎn)生的水平慣性力： 大車

11、起（止）動(dòng)產(chǎn)生的水平慣性力： 式中 起重機(jī)小車和起升載荷的質(zhì)量，單位kg； 總起升質(zhì)量，單位kg； 運(yùn)行平均加（減）速度，單位；-運(yùn)行速度，單位m/s；起重機(jī)加速運(yùn)行時(shí)間單位s；查表3-5正常使用中速運(yùn)行，小車的加速度0.1975，大車的加速度0.3091； 考慮起重機(jī)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)力突變時(shí)對結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)系數(shù)，由表3-4查取，。第三章 主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 3.1主梁尺寸的確定由第二章節(jié)主梁尺寸計(jì)算可知主梁高度主梁寬度腹板厚度腹板高度翼緣板寬度翼緣板厚度主梁支承截面高度主梁中間截面尺寸和支承截面的尺寸如上圖所示。3.2主梁載荷的計(jì)算 由第二章節(jié)可知單根主梁質(zhì)量： 單根主梁重量： 單根主梁均布載荷：

12、 考慮動(dòng)載系數(shù)小車輪壓值： 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)為分別驅(qū)動(dòng)時(shí)，主梁的最大彎矩： 故主梁的最大彎矩 主梁水平最大彎矩： 因此主梁水平最大彎矩：梁的翼緣板極限寬厚比和加勁肋的設(shè)置 箱型梁在兩腹板之間的受壓翼緣板?。?因?yàn)?所以箱型梁翼緣板不需要設(shè)置加勁肋。梁腹板的極限寬度比和加勁肋的設(shè)置 因?yàn)?所以需設(shè)置加勁肋。 因?yàn)?所以除設(shè)置橫向加勁肋外，還需在腹板最大受壓區(qū)設(shè)置一條縱向加勁肋，將腹板分隔成上、下兩個(gè)區(qū)格?？v向加勁肋宜設(shè)置在距腹板受壓邊：，取橫向加筋肋間距?。?腹板加勁肋的外伸寬度： 腹板加勁肋的厚度：，取 橫隔板間距 通常小隔板最小間距。 大隔板間距梁的拱度：（如圖3.2所示）圖3.23.3主梁強(qiáng)度

13、的校核 主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力根據(jù)公式（7-19）計(jì)算： 因此可得： 由表2-19查得Q235鋼的許用應(yīng)力為： 故。主梁支承截面的最大剪應(yīng)力根據(jù)公式（7-20）計(jì)算： 式中主梁支承截面所受的最大剪力，由公式（7-15）計(jì)算：主梁支承截面對水平重心軸線的慣性矩，其近似值；主梁支承截面半面積對水平重心軸線的靜距因此可得：由表2-19查的Q235鋼許用剪切應(yīng)力為，故由上面計(jì)算可知，強(qiáng)度足夠。第四章 端梁的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.1端梁尺寸的確定 由第二章節(jié)可知端梁的尺寸： 端梁高度 考慮大車輪安裝，端梁內(nèi)寬 端梁上蓋板與主梁翼緣板厚度相同 端梁腹板高度 端梁腹板與主梁腹板厚度相同 端梁中部下蓋板厚度

14、端梁頭部下蓋板厚度 端梁總寬 端梁長度取決于大車輪距K，即4.2端梁載荷的計(jì)算4.2.1計(jì)算載荷的確定 設(shè)兩根主梁對端梁對端梁的作用力相等，則端梁的最大支反力由公式（7-30）計(jì)算： 因此可得：4.2.2端梁垂直最大彎矩 端梁在主梁支反力作用下產(chǎn)生的垂直最大彎矩由公式（7-27）計(jì)算：式中 ；4.2.3端梁水平最大彎矩 端梁因車輪在側(cè)向載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩由公式（7-31）計(jì)算：因此 端梁因小車起、止動(dòng)慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩由公式（7-32）計(jì)算：因此 比較和兩值可知，應(yīng)取其中較大值進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。4.3端梁強(qiáng)度的校核端梁中間截面對水平重心線的截面模數(shù)：端梁中間截面對水平重

15、心線的慣性矩：端梁中間截面對垂直重心線的截面模數(shù)：端梁中間截面對水平重心線的面積矩：端梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力由公式（7-34）計(jì)算得：端梁中間截面的剪應(yīng)力：端梁支承截面對水平重心的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩的計(jì)算如下：首先求水平重心線的位置，水平重心線距上蓋板中線的距離：水平重心線距腹板中線的距離：水平重心線距下蓋板中線距離：端梁支承截面對水平重心線的慣性矩：端梁支承截面對水平重心線的最小截面模數(shù)：端梁支承截面水平重心線下部半面積矩：端梁支承截面附近的彎矩： 式中d即圖中H的尺寸，H=140mm端梁支承截面的彎曲應(yīng)力由公式（7-36）計(jì)算：端梁支承截面的剪應(yīng)力由公式（7-37）計(jì)算：端梁支承截

16、面的合成應(yīng)力由公式（7-38）計(jì)算：端梁材料許用應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果，所有計(jì)算應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力，故端梁的強(qiáng)度滿足要求。第五章 主梁和端梁連接設(shè)計(jì)計(jì)算及校核5.1主梁和端梁連接的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1.1主要焊縫的計(jì)算1）端梁端部上翼緣焊縫端梁支承截面上蓋板對水平重心線的截面矩：端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力由公式（7-40）得：2）端梁端部下翼緣焊縫端梁支承截面下蓋板對水平重心線的面積矩：端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力由（7-41）計(jì)算得：3）主梁上蓋板焊縫主梁在支承處最大剪切力作用力，上蓋板焊縫剪應(yīng)力由公式（7-43）計(jì)算得：因此計(jì)算得：5.1.2主梁與端梁焊接計(jì)算主梁與端梁腹板的連接焊縫的剪應(yīng)力由公式

17、（7-42）計(jì)算；5.2主梁和端梁連接的校核焊縫的許用應(yīng)力由第三章查得，因此各焊縫計(jì)算應(yīng)力均滿足要求。第六章 橋架剛度的校核6.1橋架靜剛度的校核6.1.1橋架垂直剛度校核主梁在滿載小車輪壓作用下，在跨中所產(chǎn)生的最大垂直撓度可按照公式（7-23）進(jìn)行計(jì)算：因此可得：允許的撓度值由公式（7-22）得：因此6.1.2橋架水平剛度驗(yàn)算主梁在大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)慣性載荷作用下，產(chǎn)生的水平最大撓度可按（7-25）計(jì)算：由此可得：水平撓度許用值：因此 由上面計(jì)算可知，主梁的垂直和水平剛度均滿足要求。6.2橋架動(dòng)剛度的校核起重機(jī)工作無特殊要求，可不進(jìn)行動(dòng)剛度驗(yàn)算。第七章 總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多關(guān)

18、于起重機(jī)的非常有用的知識。現(xiàn)對這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)進(jìn)行以下總結(jié)： 首先，在前期的設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，溫習(xí)了以前所學(xué)的所有相關(guān)知識，特別是起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)方面的專業(yè)知識，并對所學(xué)的知識進(jìn)行了鞏固。在設(shè)計(jì)計(jì)算的過程中，碰到了一些疑難問題和自己以前沒有注意到的知識點(diǎn)，經(jīng)過自己的不懈努力，最終順利的解決了這些問題。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成了前期計(jì)算和設(shè)計(jì)工作。 其次，在繪圖過程中，通過運(yùn)用AUTOCAD繪圖軟件繪制CAD圖形，是我熟練掌握了AUTOCAD的使用方法和技巧，特別是快捷鍵的應(yīng)用。這使我能夠高質(zhì)量、快速的完成自己的繪圖任務(wù)。同時(shí)還運(yùn)用preo軟件完成三維圖形設(shè)計(jì)。 在這次起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，我查閱了大量的相關(guān)資料，掌握了許多新知識和新方法，使自己的專業(yè)知識得到了一定的擴(kuò)充，特別是一些課本上沒有介紹的知識。我對目前的起重機(jī)的發(fā)展情況以及以后的發(fā)展有了進(jìn)一步的認(rèn)識，并掌握一些最新技術(shù)和設(shè)計(jì)理論。在設(shè)計(jì)的過程中，也發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)存在的一些問題。由于缺乏相關(guān)的生產(chǎn)實(shí)踐知識，自己的設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)有沖突，在實(shí)際生產(chǎn)或加工有難度。因此在以后的工作和學(xué)習(xí)中需注意細(xì)節(jié)問題。 通過這次課程設(shè)計(jì)，使我收獲頗多。在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)了大家的團(tuán)隊(duì)合作精神，遇到問題大家集體討論進(jìn)行解決。這對于即將走向工作崗位的新人是一個(gè)很好的培訓(xùn)和鍛煉，同時(shí)這次設(shè)計(jì)將對今后工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的的理論知識基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)