5t電動單梁橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)

1、密級：內(nèi)部 5噸電動單梁橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)5-ton electric single girder overhead crane design學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè) 班 級：機(jī)自0602學(xué) 號：060101037學(xué) 生 姓 名：邵帥指 導(dǎo) 教 師：臺立鋼 （講師）2010年 6月 28日摘 要隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，我國的基礎(chǔ)建設(shè)力度正逐漸加大，道路交通，機(jī)場，港口，水利水電，市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也越來越大，市場橋式起重機(jī)的需求也隨之增加。起重機(jī)是工礦企業(yè)、車站碼頭、實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械化、自動化，提高勞動生產(chǎn)效率的重要設(shè)備。它是以間歇、重復(fù)工作方式，通過取物裝置的起升、下降與運(yùn)移來實(shí)現(xiàn)物料

2、搬運(yùn)的設(shè)備。國內(nèi)起重機(jī)多已采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì), 以此提高整機(jī)的技術(shù)性能和減輕自重, 并在此前提下盡量采用新結(jié)構(gòu)。電動單梁起重機(jī)主要由橋架、電動葫蘆、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電氣備四大部分成。 橋架部分主要由主梁、橫梁、小車導(dǎo)電支架、操縱室以及其他輔件組成。主梁主要采用鋼板拼接成U型，再與工字鋼組焊成箱型實(shí)腹梁，并按照標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制出相應(yīng)的拱度；橫梁是采用鋼板焊接成箱型，在箱型梁上鏜孔以安裝車輪組；在主梁和橫梁之間采用連接板形式，并用螺栓聯(lián)結(jié)而成為一體。本文通過對5噸電動單梁橋式起重起的整體研究，和校核計(jì)算，進(jìn)一步進(jìn)行主梁的設(shè)計(jì)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，端梁的設(shè)計(jì)等，最后用CAD繪制成圖。關(guān)鍵詞

3、：5噸電動單梁橋式起重機(jī)；主梁設(shè)計(jì)；大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)；端梁設(shè)計(jì)II AbstractWith the rapid development of economic construction, China's infrastructure is gradually increase the intensity, road traffic, airports, ports, water conservancy and hydropower, municipal construction of infrastructure such as the scale of construction is

4、also growing, crane market demand with the increase.Crane is the mining industry and the station terminal to achieve removal of mechanization and automation to improve labor productivity vital equipment. It is intermittent, repetitive work, through extracts from the device up, down and transport to

5、achieve material handling equipment.China has used computer optimized multi-crane design, thus improving the machine's technical performance and reduce weight, and in this context as far as possible the new structure.Bridge is mainly composed of girder beams, car, conductive stents, control room

6、 and other auxiliary parts. Mainly USES the steel plate girder u-shaped, then becomes real choices and compound type crate, according to standard and abdominal beam prefabricated corresponding arch, Using steel welding beam is in the box, type a crate of beam to install wheel, boring, In between gir

7、der and beams, and by connecting plate forms looseness and become one.Based on the overall study of 5-ton electric single girder overhead crane , check calculation is given, the design of main beam, end beam and carts running mechanism, is made further, and finally the drawings are output with CAD.K

8、eywords: 5-ton electric single girder overhead crane；design of the main beam；design of carts running mechanism；end beam designII 目 錄摘 要IIAbstractIII第一章 緒論11.1 起重的工作特點(diǎn)及在國民經(jīng)濟(jì)中的地位11.2 國內(nèi)起重機(jī)發(fā)展趨勢21.2.1改進(jìn)起重機(jī)械的結(jié)構(gòu), 減輕自重21.2.2充分吸收利用國外先進(jìn)技術(shù)21.2.3向大型化發(fā)展31.3 國外起重發(fā)展趨勢31.3.1簡化設(shè)備結(jié)構(gòu), 減輕自重, 降低生產(chǎn)成31.3.2

9、更新零部件, 提高整機(jī)性能41.3.3設(shè)備大型化41.3.4機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)的組合應(yīng)用4第二章 5噸電動單梁橋式起重機(jī)的工作級別52.1 起重機(jī)利用等級52.2 起重機(jī)的載荷狀態(tài)62.3 起重機(jī)工作級別的確定7第三章 5噸電動單梁橋式起重機(jī)的主梁計(jì)算83.1 主梁斷面的幾何特性83.1.1主梁斷面面積83.1.2主梁斷面水平形心軸位置83.1.3主梁斷面慣性距93.2 主梁強(qiáng)度的計(jì)算103.2.1垂直載荷在下翼絲引起的彎曲正應(yīng)力103.2.2主梁工字鋼下翼局部彎曲計(jì)算113.2.3工字鋼下翼緣局部彎曲應(yīng)力計(jì)算123.2.3主梁跨中斷面當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算14第四章 剛度計(jì)算154.1垂直靜剛度

10、的計(jì)算154.2水平靜剛度計(jì)算154.3動剛度計(jì)算16第五章 端梁的計(jì)算175.1輪距的確定175.2端梁中央斷面幾何特性175.2.1斷面總面積185.2.2形心位置185.2.3斷面慣性矩185.3起重機(jī)最大輪壓195.3.1起重機(jī)支承反力作用195.3.2起重機(jī)最大輪壓的計(jì)算205.4最大歪斜側(cè)向力235.5端梁中央斷面合成應(yīng)力235.6車輪軸對端梁腹板的擠壓應(yīng)力24第六章 主、端梁連接計(jì)算256.1主、梁連接形式及受力分256.2螺栓拉力的計(jì)算256.2.1起重機(jī)歪斜側(cè)向力矩的計(jì)算256.2.2歪斜側(cè)向力矩對螺栓拉力的計(jì)算256.2.3起重機(jī)支承反力對螺栓的作用力矩266.2.4支反力

11、矩對螺栓的拉力276.2.5驗(yàn)算螺栓強(qiáng)度276.2.6凸緣垂直剪切應(yīng)力驗(yàn)算286.2.7凸緣擠壓應(yīng)力計(jì)算28第七章 結(jié)論29參 考 文 獻(xiàn)30致 謝31沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒論1.1 起重的工作特點(diǎn)及在國民經(jīng)濟(jì)中的地位起重機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位物料搬運(yùn)在整個國民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的地位, 提高起重運(yùn)輸機(jī)械的生產(chǎn)效率, 確保運(yùn)行的安全可靠性, 降低物料搬運(yùn)成本是十分重要的。據(jù)統(tǒng)計(jì)在美國每百元工業(yè)產(chǎn)品成本中, 物料搬運(yùn)費(fèi)用要占2025 美元, 美國某廠生產(chǎn)流程中物料搬運(yùn)所用的工時(shí)占總生產(chǎn)周期的80%。英國每年用于工廠及

12、工地物料搬運(yùn)的費(fèi)用高達(dá)10 億英磅, 相當(dāng)于全國工資支出的九分之一。1974 年英國工業(yè)部下屬的物料搬運(yùn)費(fèi)用調(diào)查委員會曾對30 家公司進(jìn)行調(diào)查指出:“工序間的物料搬運(yùn)費(fèi)用占加工費(fèi)的12%以上, 如果加上工序內(nèi)和工廠外的搬運(yùn)費(fèi)用估計(jì)要達(dá)到成本的20%25%”。前蘇聯(lián)用于運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用每年高達(dá)867 億盧布, 其中裝卸費(fèi)用為217 億盧布, 占總運(yùn)輸費(fèi)用的四分之一。德國Demag公司也曾作過詳細(xì)調(diào)查, 證實(shí)物料搬運(yùn)費(fèi)用占生產(chǎn)費(fèi)用的45% (工序間物料搬運(yùn)占30% , 工序內(nèi)

13、的物料搬運(yùn)費(fèi)用占15% )。起重機(jī)是工礦企業(yè)、車站碼頭、實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械化、自動化，提高勞動生產(chǎn)效率的重要設(shè)備。起重機(jī)是以間歇、重復(fù)工作方式，通過取物裝置的起升、下降與運(yùn)移來實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)的設(shè)備。起重機(jī)的工作特點(diǎn)，可概括如下：（1）起重機(jī)通常都具有龐大的金屬結(jié)構(gòu)和比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，能完成一個或幾個升、下降和水平運(yùn)動，作業(yè)過程中常常是幾個不同方向的運(yùn)動同時(shí)操作，技術(shù) 難度較大。（2）所吊運(yùn)的物料多種多樣，載荷是變化的，重達(dá)成百上千噸，長則幾十米至上百米，形狀很不規(guī)則，還有散粒、液體.熱融，易燃、易爆，強(qiáng)酸堿等危險(xiǎn)品， 使吊運(yùn)過程復(fù)雜而危險(xiǎn)。（3）大多數(shù)起重機(jī)需要在較大范圍內(nèi)運(yùn)行，活動空間較大，

14、危險(xiǎn)面也增大。（4）暴露的，活動的零部件較多，且常與吊運(yùn)作業(yè)人員直接接觸（吊鉤、鋼絲繩等），潛在著許多偶發(fā)的危險(xiǎn)因素。（5）作業(yè)環(huán)境復(fù)雜：工礦企業(yè)、碼頭、車站、建筑工地等場所都有起重機(jī)在運(yùn)行，作業(yè)場所還常會遇到高溫、高壓、易燃、易爆、輸電線路、強(qiáng)磁場、暴風(fēng)雨等危險(xiǎn)因素，這些都會對設(shè)備及人員構(gòu)成威脅。（6）作業(yè)人員常需多人配合，存在較大難度，要求駕駛、指揮、司索等作業(yè)人員熟煉配合，協(xié)調(diào)工作，互相照應(yīng)。1.2 國內(nèi)起重機(jī)發(fā)展趨勢1.2.1改進(jìn)起重機(jī)械的結(jié)構(gòu), 減輕自重國內(nèi)起重機(jī)多已采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì), 以此提高整機(jī)的技術(shù)性能和減輕自重, 并在此前提下盡量采用新結(jié)構(gòu)。如

15、550t 通用橋式起重機(jī)中采用半偏軌的主梁結(jié)構(gòu), 與正軌箱形梁相比, 可減少或取消主梁中的小加筋板, 取消短加筋板, 減少結(jié)構(gòu)重量, 節(jié)省加工工時(shí)。目前國家星火計(jì)劃提出橋架采用四根分體式不等高結(jié)構(gòu), 使它在與普通橋式起重機(jī)同樣的起升高度時(shí), 廠房的牛腿標(biāo)高可下降115m; 兩根主梁的端部置于端梁上, 用高強(qiáng)度螺栓連接; 車輪踏面高度因此下降, 也就使廠房牛腿標(biāo)高下降。在垂直輪壓的作用下, 柱子的計(jì)算高度降低, 使廠房基建費(fèi)用減少, 廠房壽命增加。

16、1.2.2充分吸收利用國外先進(jìn)技術(shù)起重機(jī)大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用了德國Demag 公司的“三合一”驅(qū)動裝置, 吊掛于端梁內(nèi)側(cè), 使其不受主梁下?lián)虾驼駝拥挠绊? 提高了運(yùn)行機(jī)構(gòu)性能與壽命, 并使結(jié)構(gòu)緊湊, 外形美觀, 安裝維修方便。隨著國內(nèi)機(jī)械加工能力的提高, 大車端梁和小車架整體鏜孔成為可能, 因而45°剖分和車輪組或圓柱形的軸承箱將有可能代替角形軸承箱, 裝在車輪軸上的車輪軸孔中心線與端梁中心線構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的90°, 于是車輪的水平和垂直偏斜即可嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi),

17、60;避免發(fā)生啃軌現(xiàn)象。由于小車架為焊后一次鏜孔成形, 使四個車輪孔的中心線在同一平面內(nèi), 故成功地解決了三點(diǎn)落地的問題。起升機(jī)構(gòu)采用中硬齒面或硬齒面的減速器, 齒輪精度達(dá)到7 級, 齒面硬度達(dá)到320HB,因而提高了承載能力, 延長了使用壽命。電氣控制方面吸收消化了國外的先進(jìn)技術(shù), 采用了新穎的節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)。如晶閘管串級開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng), 調(diào)整比可達(dá)130。隨著對調(diào)速要求的提高, 變頻調(diào)速系統(tǒng)也將使用于起重機(jī)上。同時(shí), 微機(jī)控制也將在起重機(jī)上得到應(yīng)用, 如三峽工程600t 壩

18、頂門式起重機(jī)要求采用變頻調(diào)速系統(tǒng), 微機(jī)自動糾偏, 以及大揚(yáng)程高精度微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)。遙控起重機(jī)隨著生產(chǎn)發(fā)展需要量也越來越大, 寶鋼在考察了國外鋼廠起重機(jī)之后, 提出了大力發(fā)展遙控起重機(jī)的建議, 以提高安全性, 減少勞動力。1.2.3向大型化發(fā)展由于國家對能源工業(yè)的重視和資助, 建造了許多大中型水電站, 發(fā)電機(jī)組越來越大。特別是長江三峽工程的建設(shè)對大型起重機(jī)的需要量迅速上升。三峽電廠需要1200t 橋式起重機(jī),2000tm 大型塔式起重機(jī)。目前在建設(shè)中的大、中型水電站還有很多,例如廣西巖灘、龍灘、清

19、江隔河巖、福建水口電站等等; 還有很多核電站和大、中型火力發(fā)電廠需要建設(shè), 可以預(yù)計(jì), 大噸位高性能起重機(jī)的需要量是非常大的。縱觀國內(nèi)外起重機(jī)的動態(tài)與發(fā)展, 前景廣闊。1.3 國外起重發(fā)展趨勢1.3.1簡化設(shè)備結(jié)構(gòu), 減輕自重, 降低生產(chǎn)成本芬蘭Kone 公司為某火力發(fā)電廠生產(chǎn)的起重機(jī)就是一個典型的例子。其中起升機(jī)構(gòu)減速器的外殼與小車架一端梁合二為一, 卷筒一端與減速器相連, 另一端支撐于小車架的另一端梁上。定滑輪組與卷筒組連成一體, 省去了支撐定滑輪組的承梁, 簡化了小車架的整體結(jié)構(gòu)

20、。同時(shí), 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用三合一驅(qū)動裝置, 即減輕了小車架和小車的自重。副起升機(jī)構(gòu)為電動葫蘆置一臺車上, 由主起升小車牽引。小車自重的減輕使起重機(jī)主梁截面亦隨之減小, 因而整機(jī)自重大幅度減輕。國內(nèi)生產(chǎn)的75 20t、3115m跨度起重機(jī)自重94t, 而Kone 公司生產(chǎn)的8020t、2914m 跨度起重機(jī)自重只有60t。法國Patain 公司采用了一種以板材為基本構(gòu)件的小車架結(jié)構(gòu), 其重量輕, 加工方便, 適用于中、輕級中小噸位的起重機(jī)12。該結(jié)構(gòu)要求起升機(jī)構(gòu)采用行星圓錐齒輪

21、減速器, 不直接與車架相連接,以此來降低小車架的剛度要求, 減化小車架結(jié)構(gòu), 減輕自重。Patain 公司的起重機(jī)大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用“三合一”驅(qū)動裝置, 結(jié)構(gòu)較緊湊, 自重較輕, 簡化了總體布置13。此外, 由于運(yùn)行機(jī)構(gòu)與起重機(jī)走臺沒有聯(lián)系, 走臺的振動也不會影響傳動機(jī)構(gòu)。1.3.2更新零部件, 提高整機(jī)性能法國Patain 公司采用窄偏軌箱形梁作主梁, 其高、寬比為4315 左右, 大筋板間距為梁高的2 倍, 不用小筋板。主梁與端梁的

22、連接采用搭接方式, 使垂直力直接作用于端梁上蓋板, 由此可降低端梁的高度, 便于運(yùn)輸。在電控系統(tǒng)上該公司采用渦流聯(lián)軸器和渦流制動器多電機(jī)調(diào)速系統(tǒng), 可實(shí)現(xiàn)有載及空載的有級或無級調(diào)速, 其工作原理圖如附圖。變頻調(diào)速在國外起重機(jī)上已開始應(yīng)用,ABB 公司、日本富士、奧地利伊林公司已廣泛采用。該調(diào)速方案具有高調(diào)速比, 甚至可達(dá)到無級調(diào)速, 并可節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。另外, 遙控裝置用于起重機(jī)在國外也已普遍化, 特別是在大型鋼鐵廠的廣泛使用。1.3.3設(shè)備大型化隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 起重機(jī)械設(shè)備的體積和

23、重量越來越趨于大型化, 起重量和吊運(yùn)幅度也有所增大, 為節(jié)省生產(chǎn)和使用費(fèi)用, 其服務(wù)場地和使用范圍也隨之增大。例如新加坡裕廊船廠要求岸邊的修船門座起重機(jī)能為并排的兩條大油輪服務(wù), 其吊運(yùn)幅度為105m, 且在70m幅度時(shí)能起吊100t; 我國三峽工程中使用的1200t 橋式起重機(jī)就對調(diào)速要求很高, 為三維坐標(biāo)動態(tài)控制。1.3.4機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)的組合應(yīng)用國外一些大廠為了提高生產(chǎn)率, 降低生產(chǎn)成本, 把起重運(yùn)輸機(jī)械有機(jī)的組合在一起, 構(gòu)成先進(jìn)的機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)14。日本村田株式會社尤山工廠在

24、車間中部建造了一個存放半成品的立體倉庫, 巷道式堆垛機(jī)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)定的程序向生產(chǎn)線上發(fā)送工件。堆垛機(jī)把要加工的工件送到發(fā)貨臺, 然后由單軌起重小車吊起, 按計(jì)算機(jī)的指令發(fā)送到指定工位進(jìn)行加工。被加工好的工件再由單軌起重小車送到成品庫。較大型工件由地面無人駕駛車運(yùn)送, 車間內(nèi)只有幾個人管理, 生產(chǎn)效率很高。德國Demag 公司在飛機(jī)制造廠中采用了一套先進(jìn)的單軌或懸掛式運(yùn)輸系統(tǒng), 大大減化了運(yùn)輸環(huán)節(jié)。將所運(yùn)物品裝入專用集裝箱內(nèi)(有單軌系統(tǒng)的軌道)由碼頭運(yùn)至工廠, 廠內(nèi)的單軌系統(tǒng)與集裝箱內(nèi)的軌道對接, 物品進(jìn)

25、入廠房, 并由單軌運(yùn)輸系統(tǒng)按計(jì)算機(jī)的指令入庫或進(jìn)入工位, 實(shí)現(xiàn)門對門的運(yùn)輸15。第二章 5噸電動單梁橋式起重機(jī)的工作級別2.1 起重機(jī)利用等級 起重機(jī)在有效工作期間有一定總工作循環(huán)數(shù)，起重機(jī)作業(yè)的工作循環(huán)是從準(zhǔn)備其吊物品開始到下一次其吊物品為止的過程。工作循環(huán)次數(shù)表征起重機(jī)的利用程度，是起重機(jī)分級的基本參數(shù)之一。確定適當(dāng)?shù)氖褂脡勖鼤r(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)，技術(shù)和環(huán)境等因素，同時(shí)還要考慮設(shè)備老化的影響。 工作循環(huán)次數(shù)除了可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，還可根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算： （2-1）式中 : Y起重機(jī)的使用壽命以年計(jì)算，與起重機(jī)的類型、用途、環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素有關(guān)。 由于本設(shè)計(jì)為5噸，參見起重機(jī)設(shè)計(jì)

26、手冊不同類型起重機(jī)使用壽命表)，可知橋式起重機(jī)選用Y=25年。 B起重機(jī)一年中的工作天數(shù)，取B=265天。 H起重機(jī)每天工作小時(shí)數(shù)，取H=4小時(shí)。 T起重機(jī)一個工作循環(huán)的時(shí)間，設(shè)定為T=200秒。根據(jù)以上計(jì)算所得出的數(shù)據(jù)， (次) 參見起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊起重機(jī)利用等級表，如表2-2所示，可以選擇起重機(jī)的利用等級為，起重機(jī)的使用情況為 ，經(jīng)常中等的使用。2-2 起重機(jī)利用等級利用等 總的工作循 起重機(jī)使用 利用等 總的工作循 起重機(jī)使級 環(huán)次數(shù)N 情況 級 環(huán)次數(shù)N 用的情況U 1.6 U 5 經(jīng)常中等 U 3.2 U 1 不繁忙用U 6.3 不經(jīng)常使用 U 2 U 1.25 U 4 繁忙使用 U

27、2.5 U 42.2 起重機(jī)的載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)是起重機(jī)分級的另一個基本參數(shù)，它表明起重機(jī)的主要機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)受載的輕重程度。載荷狀態(tài)與兩個因素有關(guān)：一個是實(shí)際起升載荷，與額定起升載荷之比，令一個是實(shí)際起升載荷的作用次數(shù)N1，與工作循環(huán)次數(shù)N之比。此次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況及單梁起重機(jī)實(shí)際的使用情況，可根據(jù)表2-3選擇=0.25，即有時(shí)起升額定載荷,一般起升中等載荷。表2-3起重機(jī)的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù)載荷狀態(tài) 名義載荷譜系數(shù) 說明Q輕 0.125 很少起升額定載荷，一般輕載Q中 0.25 有時(shí)起升額定載荷，一般中等載荷Q重 0.5 經(jīng)常起升額定載荷，一般重載Q特重 1.0 頻繁的起升額定載荷2.

28、3 起重機(jī)工作級別的確定劃分起重機(jī)的工作級別，示為了對起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了合理的基礎(chǔ)，它能使起重機(jī)勝任它需要完成的工作任務(wù)，起重機(jī)的工作級別使根據(jù)起重機(jī)的利用等級和起重機(jī)的載荷狀態(tài)而確定，根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊中，起重機(jī)工作級別的劃分，可以確定，此單梁橋式起重機(jī)的工作級別為。第三章 5噸電動單梁橋式起重機(jī)的主梁計(jì)算3.1 主梁斷面的幾何特性根據(jù)資料，初步給出主梁斷面尺寸如圖3.1。查得/28a普型鋼工字鋼（GB706-65）的尺寸參數(shù)： h=280mm; b=122mm; d=8.5mm; t=13.7mm; F=55.45mm; q=43.4kg/m; J=7114mm4J=345mm

29、43.1.1主梁斷面面積 （3-1） 3.1.2主梁斷面水平形心軸位置 （3-2） 式中：主梁斷面的總面積（cm2）； 各部分面積對軸的靜距之和（cm3）； 各部分面積形心至軸的距離（cm）。 37(cm) 3-1 主梁跨中斷面圖 1壓制成型的U型槽鋼； 2加勁隔板； 3斜側(cè)板； 4工字鋼； 5補(bǔ)強(qiáng)鋼板3.1.3主梁斷面慣性距 （3-3） 3.2 主梁強(qiáng)度的計(jì)算這種結(jié)構(gòu)形式的起重機(jī)的特點(diǎn),可以不考慮水平慣性力對主梁造成的應(yīng)力,及其水平平面內(nèi)載荷對主梁的扭轉(zhuǎn)作用也可以忽略不計(jì)。對于活動載荷的輪距很小，可以近一集中的載荷來計(jì)算，驗(yàn)算主梁跨中斷面彎曲正應(yīng)力和跨端斷面剪應(yīng)力?？缰袛嗝鎻澢龖?yīng)力包括梁的

30、整體彎曲應(yīng)力和小車輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應(yīng)力兩部分，合成后進(jìn)行強(qiáng)度校核。梁的整體彎曲在垂直平面內(nèi)按簡支梁計(jì)算。在水平面內(nèi)按剛接的框架計(jì)算。3.2.1垂直載荷在下翼絲引起的彎曲正應(yīng)力 （3-4）式中：P其中： 額定起重量，Q5000kg； 電葫蘆自重，500kg； 動力系數(shù)，對中級工作類型1.2； 沖擊系數(shù)，對操縱室操縱時(shí)1.1； 主梁下表面距斷面形心軸xx的距離，37cm； 主梁跨中斷對xx軸慣性矩，111545； 操縱室重心到支點(diǎn)的距離，100cm； 操縱室重量，400kg； q 橋架單位長度重量（kg/m） q=1000 其中：F主梁斷面面積，F(xiàn)=0.0151m 材料比重，對鋼板

31、7.85t/m q主梁橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷，q=7.5kg/m。所以： 1060(kg/cm)3.2.2主梁工字鋼下翼局部彎曲計(jì)算 1.計(jì)算輪壓作用點(diǎn)位置及系數(shù) i=a+c-e （3-5）式中：i輪壓作用點(diǎn)與腹板表面的距離 c輪緣同工字鋼翼邊緣之間的間隙，取c為0.4cm, a=e=0.164R;對于普通工字鋼，緣翼表面的斜度為1/6 R葫蘆走輪踏面曲率半徑，可從葫蘆樣本查出R為17.5cme=0.16417.52.87cm所以：i=5.675+0.4-2.873.205cm =3.2.3工字鋼下翼緣局部彎曲應(yīng)力計(jì)算圖3-2 工字梁 圖3-2中1點(diǎn)橫向局部彎曲應(yīng)力由下公式計(jì)算 （3-

32、6）式中：翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補(bǔ)強(qiáng)時(shí)取0.9； 局部彎曲系數(shù)，查3.3得為1.9 t=t+其中：t工字鋼翼平均厚度，t取1.37cm； 補(bǔ)強(qiáng)板厚度，為1cm； t（1.37+1）5.61cm。所以： 圖3-2中1點(diǎn)縱向局部彎曲應(yīng)力由下公式計(jì)算 （3-7）式中：局部彎曲系數(shù)，查圖3.3得為0.6。所以： 圖3-2中2點(diǎn)縱向局部彎曲應(yīng)力由下式計(jì)算 （3-8）式中：局部彎曲系數(shù)，查3.3得為0.4； 翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補(bǔ)強(qiáng)時(shí)取1.5。所以： 圖3-3 局部彎曲系數(shù)曲線圖3.2.3主梁跨中斷面當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算 圖3-2中1點(diǎn)當(dāng)量應(yīng)力，由下面公式計(jì)算： (3-9) 1077(kg/cm)=1800(k

33、g/cm) 圖中3-2中2點(diǎn)當(dāng)量應(yīng)力，由下面公式計(jì)算： 1060+2031263kg/cm=1800(kg/cm)第四章 剛度計(jì)算單梁橋式起重機(jī)應(yīng)對主梁的垂直靜剛度和水平剛度進(jìn)行驗(yàn)算并必須符合要求，而對動剛度一般可不驗(yàn)算，只有在使用上提出特殊要求時(shí)，如高速運(yùn)行或精確安裝的起重機(jī)，尚要驗(yàn)算動剛度。4.1垂直靜剛度的計(jì)算 f= 式中：f主梁垂直靜撓度； P靜載荷 PQ+G5000+5005500(kg)； L跨度，跨度為1650cm； E材料彈性模量，此次設(shè)計(jì)E2.1（kg/cm）； J主梁垂直斷面慣性矩，J為111487cm； f許用重直撓度，取fcm。 f =滿足要求。4.2水平靜剛度計(jì)算f=

34、 式中：f主梁水平靜撓度； P水平慣性力 P=(kg)； J主梁斷面水平慣性矩，J為21849cm； f許用水平靜撓度，取fcm。 f滿足要求。4.3動剛度計(jì)算在垂直方向自振周期 T2 式中：T自振周期； M起重機(jī)和葫蘆的換算質(zhì)量； M其中：g重力加速度，g為980cm/s； q主梁均布載荷，q為1.26kg/cm； L跨度； G電葫蘆重量，G為500kg。 M K所以：T2第五章 端梁的計(jì)算端梁結(jié)構(gòu)采用鋼板冷壓成U形槽，再組焊成箱形端梁見圖6-1，端梁通過車輪將主梁支承在軌道上，端梁同車輪的連接方式是將車輪通過心軸安裝在端梁端部腹板上。6-1端梁示意圖端梁應(yīng)驗(yàn)算中央斷面的彎曲應(yīng)力和支承車輪處

35、斷面的剪切應(yīng)力，還應(yīng)驗(yàn)算車輪軸對腹板的擠壓應(yīng)力。5.1輪距的確定 ，即2.357所以：K2.5m5.2端梁中央斷面幾何特性根據(jù)系列設(shè)計(jì)資料，初步給出端梁斷面尺寸，如圖6-2 圖6-2中央斷面圖5.2.1斷面總面積F5.2.2形心位置 15.4cm 7.9cm5.2.3斷面慣性矩 5.2.4斷面模數(shù)WW5.3起重機(jī)最大輪壓一般單梁橋式起重機(jī)都是由四個車輪來支承的，起重機(jī)的載荷通過這些支承點(diǎn)傳到軌道上。5.3.1起重機(jī)支承反力作用 6-3起重機(jī)支承反力5.3.2起重機(jī)最大輪壓的計(jì)算帶額定載荷小車分別向左右兩端極限位置時(shí)，按第二類載荷計(jì)算最大輪壓。1）.操縱室操縱，當(dāng)載荷移到左端極限位置時(shí)，各車輪輪

36、壓見圖63 (5-1) (5-2) (5-3) (5-4)式中：Q額定起重量，Q為5000kg； G電葫蘆重量，G為500kg； 沖擊系數(shù)，對有操縱室的單梁吊取K為1.1； 動力系數(shù)，對中級工作類型的單梁，取1.2； 端梁重，為165kg； 主動車輪裝置重，為65.5kg； 驅(qū)動裝置重，為49kg； 操縱室重，為400kg； q 主梁單位長度重量，取1.26kg/cm； L跨度，跨度為1650cm； K輪距，輪距為250cm； L740cm； K25cm； l100cm。所以： 3936(kg) 960(kg) 905(kg) 4192(kg)2）.操縱室操縱，當(dāng)載荷移到右端極限位置時(shí)，各車輪

37、輪壓見圖6-3 （5-5） （5-6） （5-7） （5-8）所以： 1089(kg) 3805(kg) 3752(kg) =1345(kg)電動單梁橋式起重機(jī)，對操縱室操縱，它的最大輪壓是當(dāng)載荷移到左端極限位置時(shí)的從動車輪D上，即為最大輪壓，最大為4192kg5.4最大歪斜側(cè)向力起重機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于各種原因會出現(xiàn)跑偏，歪斜現(xiàn)象，此時(shí)車輪輪緣，與軌道側(cè)面的接觸并產(chǎn)生與運(yùn)行方向垂直的側(cè)向力S。當(dāng)載荷移到最左端極限位置時(shí)，操縱室操縱時(shí)，最大的輪壓為4192kg，并認(rèn)為，這時(shí)最大歪斜側(cè)向力為： （5-9）式中：N最大輪壓，取4192kg； 側(cè)壓系數(shù)；對于輪距K同跨度比例關(guān)系在之間，可取0.1所以：0

38、.14192419.2(kg)當(dāng)載荷移到最右端時(shí)，操縱室操縱時(shí)，最大輪壓為3805kg,并認(rèn)為,這時(shí)最大歪斜側(cè)向力為： 0.13805380.5(kg)5.5端梁中央斷面合成應(yīng)力由于操縱室連接架加強(qiáng)了操縱室側(cè)端梁的強(qiáng)度，所以最大側(cè)應(yīng)力考慮當(dāng)載荷向右移到極限位置時(shí)最大側(cè)應(yīng)力在B輪上，即=380.5kg (5-10)式中：K輪距，為250cm； 斷面模數(shù)，=549，=441； 許用應(yīng)力，由于端染受力復(fù)雜，一般只計(jì)算側(cè)向應(yīng)力和垂直載荷，所以許用應(yīng)力對3號鋼取1400kg/cm。 <1400,所以安全5.6車輪軸對端梁腹板的擠壓應(yīng)力車輪軸對端梁支承腹板的擠壓應(yīng)力為 （5-11）式中：起重機(jī)最大輪

39、壓，當(dāng)載荷移到最左端極限位置時(shí)為4192kg； 端梁腹板軸孔直徑，7cm； 端梁支承腹板厚，1.5cm。所以：，安全。第六章 主、端梁連接計(jì)算6.1主、梁連接形式及受力分此次設(shè)計(jì)，主、端梁連接是采用螺栓和減載凸緣結(jié)構(gòu)形式，主梁兩端同端梁之間各用六個螺栓連接。受力分析，這種連接形式，可認(rèn)為在主、端梁之間，垂直載荷由凸緣承受，凸緣將承受減力及擠壓力。此情況下，螺栓主要承受由起重機(jī)運(yùn)行時(shí)的歪斜側(cè)向力和起重機(jī)支承反力所造成的拉力。一般水平慣性力對螺栓的影響可忽略不計(jì)。操縱室是由一個剛強(qiáng)的連接架，同時(shí)連接到主梁及端梁上，這樣就加強(qiáng)了主、端梁連接的強(qiáng)度。所以只驗(yàn)算非操縱室一端的主、端梁連接強(qiáng)度。6.2螺栓

40、拉力的計(jì)算已知參數(shù)，起重量5000kg，跨度1650cm，起重機(jī)運(yùn)行速度70m/min6.2.1起重機(jī)歪斜側(cè)向力矩的計(jì)算起重機(jī)歪斜側(cè)向力矩為： （6-1）式中：S歪斜側(cè)向力，由前面端梁計(jì)算中得 K輪距，K2.5m 380.52.5951(kgm)6.2.2歪斜側(cè)向力矩對螺栓拉力的計(jì)算設(shè)歪側(cè)向力矩對螺栓d的拉力為 （6-2）式中：歪斜側(cè)向力矩951kgm； X螺栓與Y-Y軸的距離，X為0.52m； 每個受拉螺栓與Y-Y軸的距離平方和。所以，+ 6.2.3起重機(jī)支承反力對螺栓的作用力矩當(dāng)載荷移到非操縱室一側(cè)的極限位置時(shí)，取端梁作為受力分離體，其受力圖見6-1 圖6-1 端梁受力圖取C點(diǎn)為受力平衡點(diǎn)

41、 得 （6-3）式中：力臂，取12cm； 支反力對C點(diǎn)的作用力矩； 所有受拉螺栓對C點(diǎn)的力矩之各； 起重機(jī)右端支反力，可認(rèn)為是 。所以，6.2.4支反力矩對螺栓的拉力設(shè)支反力矩對螺栓d的拉力為 = （6-4）式中：各螺栓的力矩和； 螺栓d中心線至圖7.1中Z-Z軸的距離； 每個受拉螺栓，到圖7.1中Z-Z軸距離平方之和。所以， = =5560.1824 =4570(kg)6.2.5驗(yàn)算螺栓強(qiáng)度受拉螺栓強(qiáng)度 （6-5）式中：螺栓總拉力，N4570kg； 螺栓凈斷面積， 其中：螺紋直徑，取1.675cm；所以， 螺栓的許用應(yīng)力 （0.5 其中：材料屈服極限，對端梁連接螺栓采用45號鋼正火的M20的

42、螺栓，3600kg/cm =0.63600=2160 kg/cm。所以，3600kg/cm，合格6.2.6凸緣垂直剪切應(yīng)力驗(yàn)算剪切力： (6-6)式中：C受剪斷面形狀系數(shù)，對矩形斷面C1.5； 支反力，7557kg； 受剪面積，F(xiàn)54cm; 材料許用剪切應(yīng)力，對3號鋼950kg/cm。所以，合格6.2.7凸緣擠壓應(yīng)力計(jì)算擠壓應(yīng)力： （6-7）式中：支反力，7557kg； 承壓端面面積，21.6cm; 材料的端面擠壓許用應(yīng)力，對3號鋼2400 kg/cm。所以：2400 kg/cm，合格第七章 結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，基本上掌握了單梁橋式起重的結(jié)構(gòu)，及其主要的工作原理并通過查閱資料和圖紙，鍛煉了自己的繪圖和識的能力。在本次設(shè)計(jì)中，在查閱資料后，首先對起重機(jī)的主梁所需的設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了計(jì)算和校核，選出了工字鋼及U型槽鋼，以及腹板的位置。然后對端梁進(jìn)行了設(shè)計(jì)，蓋板的選用，輪距的選擇，并進(jìn)行了初步校核，對于大車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了仔細(xì)研究及設(shè)計(jì)，基本上符合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊的規(guī)定。在設(shè)計(jì)的過程中，發(fā)現(xiàn)有許多零件不是標(biāo)準(zhǔn)件，但局限于時(shí)間有限，并沒有一一地把零件圖畫上，這