STRU-09-第九章桁架式龍門起重機(jī)(裝卸橋)的金屬結(jié)構(gòu)

1、第九章 桁架式龍門起重機(jī)(裝卸橋)的金屬結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 桁架式龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的主要類型和總體布局第二節(jié) 四桁架式雙梁龍門起重機(jī)桁架主梁的計(jì)算第三節(jié) 雙梁桁架式龍門起重機(jī)桁架支腿的計(jì)算第九章 作業(yè)第一節(jié)第一節(jié) 桁架式龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的桁架式龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的主要類型和總體布局主要類型和總體布局 一、單梁桁架式龍門起重機(jī)主梁的截面形式及應(yīng)用一、單梁桁架式龍門起重機(jī)主梁的截面形式及應(yīng)用矩形截面矩形截面 桁架式龍門起重機(jī)桁架式龍門起重機(jī)，當(dāng)當(dāng)L35m時(shí)常稱為時(shí)常稱為裝卸橋裝卸橋。正三角形截面正三角形截面倒三角形斷面倒三角形斷面二、雙梁桁架式龍門起重機(jī)主梁的截面形式及應(yīng)用二、雙梁桁架式龍門起重機(jī)主

2、梁的截面形式及應(yīng)用 形桁架式主梁形桁架式主梁 四桁架式主梁四桁架式主梁 ： 常用于大起重量（500kN）、大跨度（30m）或大車運(yùn)行速度較高的雙梁桁架式龍門起重機(jī)。 三角形斷面桁架主梁三角形斷面桁架主梁 沿大車運(yùn)行方向水平剛度較差，多用于中、小噸位，中等跨度（18mL30m）的雙梁龍門起重機(jī)。馬鞍的作用馬鞍的作用：防止兩主梁向中間并，提高橋架的水平剛度。：防止兩主梁向中間并，提高橋架的水平剛度。三、桁架式龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的總體布局三、桁架式龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的總體布局 跨度跨度L L：常用跨度系列為常用跨度系列為1818m m、22m22m、26m26m、30m30m、35m35m等。等。懸

3、臂長懸臂長：一般在一般在5 51111m m范圍內(nèi)，可根據(jù)工作需要而定。范圍內(nèi)，可根據(jù)工作需要而定。 通?？扇⊥ǔ？扇?(0.30.4)0.4)L L。大車軸距大車軸距B B：雙主梁的主梁間距：雙主梁的主梁間距：取決于小車軌距取決于小車軌距b。支腿長度支腿長度h：取決于大車軸距取決于大車軸距B和起升高度和起升高度H。馬鞍凈空高度馬鞍凈空高度h hmm：取決于小車高度。取決于小車高度。 一般一般h hmm1.7m1.7m。 司機(jī)室安裝位置司機(jī)室安裝位置s：取決于跨度和懸臂長度。取決于跨度和懸臂長度。 一般靠近某一個(gè)支腿。一般靠近某一個(gè)支腿。 LB)3 . 025. 0(第二節(jié)第二節(jié) 四桁架式雙梁

4、龍門起重機(jī)四桁架式雙梁龍門起重機(jī)桁架主梁的計(jì)算桁架主梁的計(jì)算 一、四桁架式主梁的主要尺寸一、四桁架式主梁的主要尺寸1. 主梁高主梁高h(yuǎn)當(dāng)當(dāng)Q Q200kN200kN時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)Q =300kNQ =300kN時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)Q =5001000kNQ =5001000kN時(shí)時(shí)，當(dāng)Q Q1000kN1000kN時(shí)，時(shí)， 14 ,14LhmL15 ,2015LhmL14 ,17LhmL15 ,14LhmL14Lh Lh131121 hh8 . 06 . 00 端梁高度端梁高度LH201151變截面長度變截面長度c常取常取/2/4，或取，或取12個(gè)節(jié)間。個(gè)節(jié)間。2. 水平桁架的寬度水平桁架的寬度H 且7

5、00H2000 3. 兩根主梁之間的距離，由小車軌距決定兩根主梁之間的距離，由小車軌距決定 1400（Q=50KN）, 2000 (Q=100KN,150KN,200/50KN), 2500（Q=300/50KN,Q=500/100KN）, 4400 (Q=750/200KN,Q=1000/200KN,Q=1250/200KN), 5500（Q=1500/300KN, Q=2000/300KN, Q=2500/300KN)。較精確計(jì)算較精確計(jì)算：有限元法有限元法近似計(jì)算近似計(jì)算：將空間桁架分解為平面桁架計(jì)算。將空間桁架分解為平面桁架計(jì)算。二、四桁架式主梁的計(jì)算方法二、四桁架式主梁的計(jì)算方法1.

6、 1. 空間載荷在各片平面桁架上的分配方法空間載荷在各片平面桁架上的分配方法第一種載荷分配方法第一種載荷分配方法( (不考慮扭矩不考慮扭矩) )主桁架上的載荷主桁架上的載荷：P1、P2 （移動載荷）；Gz （主桁架自重）； (Gsp+Gztg)/2（水平桁架和走臺欄桿自重）；Gd/4 、Gm/4 、Gs/2 （端梁、馬鞍、司機(jī)室自重）；PHx （小車運(yùn)行慣性載荷）副桁架上的載荷副桁架上的載荷：Gf （副桁架自重）； (Gsp+Gztg)/2（水平桁架和走臺欄桿自重）；Gd/4 、Gm/4 、Gs/2 （端梁、馬鞍、司機(jī)室自重）；GGR=2KN （檢修人員重力）上水平桁架的載荷：上水平桁架的載荷

7、：PH1 、PH2（大車啟制動時(shí),移動載荷引起的慣性力）PHd2/3 （大車啟制動時(shí),主梁自重引起的慣性力）Pw3/4 （主梁風(fēng)載荷）下水平桁架的載荷：下水平桁架的載荷：PHd1/3 （大車啟制動時(shí),主梁自重引起的慣性力）Pw1/4 （主梁風(fēng)載荷）確定副桁架下弦桿截面積時(shí)，應(yīng)使確定副桁架下弦桿截面積時(shí)，應(yīng)使0.7第二種載荷分配方法第二種載荷分配方法（考慮扭矩）（考慮扭矩） 固定載荷分配方法同上。 移動載荷及其引起的慣性載荷，按下列方法分配到主桁架、副桁架和上、下水平桁架。 各片桁架上的載荷按下式計(jì)算：小車運(yùn)行時(shí) 小車不動時(shí) 式中 21QPQPkkkQ2432211243QQQ21QPQ2422

8、1kkPQ243QQQ414313212111 , , , 1IIkIIkIIkIIk,hb小車運(yùn)行時(shí)主梁的位移圖小車不動時(shí)主梁的位移圖2.桁架桿件受力分析危險(xiǎn)桿件危險(xiǎn)桿件 主桁架上弦桿 副桁架下弦桿最不利計(jì)算工況最不利計(jì)算工況 小車位于跨中或懸臂端時(shí)： 主桁架上弦桿和副桁架下弦桿應(yīng)取小車不動的工況； 主桁架下弦桿和副桁架上弦桿由應(yīng)取小車運(yùn)行的工況。計(jì)算載荷及載荷組合計(jì)算載荷及載荷組合 見表9-1。 將空間桁架分解為平面桁架計(jì)算時(shí)，垂直桁架與水平桁架共用弦桿的內(nèi)力計(jì)算時(shí)應(yīng)該迭加。 三、主桁架上弦桿的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 主桁架上弦桿承受的內(nèi)力 由固定載荷引起的桿件內(nèi)力NNq q； 由移動載荷引起的桿件

9、內(nèi)力NQ；由移動載荷引起的局部彎矩Mxjz(節(jié)中彎矩)、Mxjd(節(jié)點(diǎn))；小車運(yùn)行制動載荷引起的內(nèi)力NHx(小車不動的工況，NHx=0)；大車運(yùn)行制時(shí)均布慣性載荷qHd引起的內(nèi)力NHd；大車制動時(shí)，移動載荷Qi的水平慣性載荷引起的內(nèi)力；大車制動時(shí)，移動載荷引進(jìn)的局部彎矩Myjz、Myjd；工作狀態(tài)風(fēng)載荷引起的桿件內(nèi)力NW。2主桁架上弦桿的疲勞強(qiáng)度計(jì)算主桁架上弦桿的疲勞強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)小車位于跨中時(shí)當(dāng)小車位于跨中時(shí) 節(jié)點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度:當(dāng)小車位于懸臂端極限位置時(shí)當(dāng)小車位于懸臂端極限位置時(shí)rcxjzQqjzWMANN2maxrcxjdQqjdWMANN1max節(jié)中的疲勞強(qiáng)度: rtzQzqANNmax3.主

10、桁架上弦桿的強(qiáng)度計(jì)算主桁架上弦桿的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)小車位于跨中時(shí)當(dāng)小車位于跨中時(shí) 當(dāng)小車位于懸臂端極限位置時(shí)當(dāng)小車位于懸臂端極限位置時(shí) II2maxyyjzxjzWsQHdQqjzWMWMANNNNN II1maxyyjdxjdWsQHdQqjdWMWMANNNNN節(jié)中的強(qiáng)度: 節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度: IImaxANNNNNzWszQzHdzQzq4主桁架上弦桿的穩(wěn)定性計(jì)算主桁架上弦桿的穩(wěn)定性計(jì)算 當(dāng)小車位于跨中時(shí)，上弦桿節(jié)中的穩(wěn)定性：當(dāng)小車位于跨中時(shí)，上弦桿節(jié)中的穩(wěn)定性： 當(dāng)小車位于懸臂端極限位置時(shí)當(dāng)小車位于懸臂端極限位置時(shí) II2maxyyjzxjzWsQHdQqjzWMWMANNNNN),min(yx

11、 IImaxANNNNNzWszQdzHzQzq),min(yx5.主桁架上弦桿的剛度計(jì)算主桁架上弦桿的剛度計(jì)算 yyyxxxrlrlAIrAIryyxx ,式中 x、y弦桿在桁架平面內(nèi)和桁架平面外的計(jì)算長度。四、主梁的總體剛度計(jì)算和上拱設(shè)計(jì)四、主梁的總體剛度計(jì)算和上拱設(shè)計(jì) 總體剛度計(jì)算總體剛度計(jì)算計(jì)算載荷計(jì)算載荷：靜移動載荷（即靜輪壓）計(jì)算工況計(jì)算工況： 小車位于跨中時(shí)，計(jì)算跨中撓度； 小車位于懸臂端時(shí)，計(jì)算懸臂端的撓度。 按莫爾公式計(jì)算剛度按莫爾公式計(jì)算剛度 flEANNfiiP1按近似公式計(jì)算剛度按近似公式計(jì)算剛度小車位于跨中小車位于跨中，主桁架跨中的撓度為 式中： P小車輪壓P=P1+

12、P2（不計(jì)動力系數(shù)）； zzzfkkEIPLf12838483 dzdfLkklEIPlf1283832LHIIktzz2k系數(shù)，小車位于懸臂端小車位于懸臂端極限位置時(shí)，主桁架有效懸臂端的撓度為 2. 主桁架的上拱設(shè)計(jì)主桁架的上拱設(shè)計(jì) 當(dāng)當(dāng)L17mL17m，5m5m時(shí)，時(shí)，桁架主梁應(yīng)設(shè)上拱。桁架主梁應(yīng)設(shè)上拱。 mnffzzisin主桁架跨內(nèi)各節(jié)點(diǎn)上拱度方程為主桁架跨內(nèi)各節(jié)點(diǎn)上拱度方程為 Lfz10002 . 10 . 1跨中上拱度跨中上拱度mnffddi2sin15002 .10 .1df懸臂端上拱度懸臂端上拱度制造時(shí)，上拱曲線通過下料來實(shí)現(xiàn)。第三節(jié) 雙梁桁架式龍門起重機(jī)桁架支腿的計(jì)算 一、支

13、腿的結(jié)構(gòu)形式一、支腿的結(jié)構(gòu)形式 肢肢 根據(jù)支腿的受力特點(diǎn)，桁架支腿通常做成上端大、下端小的變截面形式。 二、三角形變截面桁架支腿的計(jì)算二、三角形變截面桁架支腿的計(jì)算 1.龍門架平面支腿的受力分析龍門架平面支腿的受力分析 計(jì)算工況計(jì)算工況：大車不動：大車不動, ,小車滿載運(yùn)行至懸臂端極限位置制動，小車滿載運(yùn)行至懸臂端極限位置制動， 同時(shí)起升機(jī)構(gòu)下降制動。同時(shí)起升機(jī)構(gòu)下降制動。 計(jì)算載荷計(jì)算載荷：移動載荷：移動載荷P P，結(jié)構(gòu)自重，結(jié)構(gòu)自重q q，小車運(yùn)行慣性載荷小車運(yùn)行慣性載荷P PHxHx。計(jì)算簡圖計(jì)算簡圖： 求支腿垂直支反力求支腿垂直支反力R RA LhIIktzz32231khlnGQHx

14、ciijixciiAGLlnGQR21 1 移動載荷引起的橫推力移動載荷引起的橫推力H1由表8-6由表8-5 橫推力橫推力H H1 1引起的支腿各肢內(nèi)力引起的支腿各肢內(nèi)力 04Nsin2132HNN垂直支反力垂直支反力R 引起各肢的內(nèi)力在支腿平面計(jì)算。引起各肢的內(nèi)力在支腿平面計(jì)算。2支腿平面的受力分析支腿平面的受力分析 按一次超靜定計(jì)算簡圖計(jì)算橫推力按一次超靜定計(jì)算簡圖計(jì)算橫推力H2按按“三鉸拱三鉸拱”靜定簡圖靜定簡圖計(jì)算橫推力計(jì)算橫推力H2iHpHAlNAlNNH211222RacbH2由由H2、R引起的支腿主、副肢內(nèi)力引起的支腿主、副肢內(nèi)力)sin(sincos21HRN)sin(sinc

15、os2HRN付肢付肢H2兩個(gè)主肢時(shí)兩個(gè)主肢時(shí)cos232NNN三個(gè)主肢時(shí)三個(gè)主肢時(shí)22432cos1cos2AANNNcos224NNN三支腿計(jì)算三支腿計(jì)算 1.1.主、副肢的強(qiáng)度計(jì)算主、副肢的強(qiáng)度計(jì)算 式中 NNl l主、副肢在龍門架平面的內(nèi)力； NNz z主、副肢在支腿平面的內(nèi)力。2.2.主肢和副肢的局部穩(wěn)定性計(jì)算主肢和副肢的局部穩(wěn)定性計(jì)算IIzlANNmaxIIzlANNmax式中 壓桿穩(wěn)定系數(shù)，由minrlzz查表。其中 lz分肢節(jié)間長度； rmin分肢繞自身軸的最小回轉(zhuǎn)半徑。3 3.支腿整體穩(wěn)定性計(jì)算支腿整體穩(wěn)定性計(jì)算龍門架平面支腿整體穩(wěn)定性龍門架平面支腿整體穩(wěn)定性計(jì)算簡圖計(jì)算簡圖可視為： 上端固定，下端自由的變截面格形柱。 IIddtxWhHARmin12max支腿平面的計(jì)算簡圖支腿平面的計(jì)算簡圖可視為上端固定，下端鉸支的的變截面格形柱。 支腿的整體穩(wěn)定性：支腿的整體穩(wěn)定性：式中 所有肢的截面面積之和； y對y軸的穩(wěn)定系數(shù)。 sincos2RHSIIyASmaxA第九章 作業(yè) 根據(jù)下面所給的數(shù)據(jù)和資料，設(shè)計(jì)圖示雙梁桁架式龍門起重機(jī)的主桁架，并對支腿進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。