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認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：王**（實名認(rèn)證）

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IP屬地：上海 上傳時間：2022-02-20 格式：DOCX 頁數(shù)：13 大?。?85.69KB 積分：30 舉報 版權(quán)申訴

1、昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（專業(yè)技術(shù)）論文橋式起重機主梁下?lián)蠁栴}的預(yù)應(yīng)力矯正法研究與應(yīng)用姓 名： 葉 濤 學(xué) 號： 2008212931 專 業(yè)： 機電設(shè)備維修與管理 年 級： 08 級 指導(dǎo)教師： 張 正 職 稱： 副 教 授 定稿日期：2010年 12月31日橋式起重機主梁下?lián)蠁栴}的預(yù)應(yīng)力矯正法研究與應(yīng)用2008級機電維修與管理專業(yè) 云南安寧（650302） 葉濤摘要：橋式起重機主梁下?lián)?，會影響設(shè)備正常運行給生產(chǎn)帶來不便，威脅生命財產(chǎn)安全。本文應(yīng)用預(yù)應(yīng)力處理方法，對某廠5t雙梁行車主梁下?lián)蠁栴}進(jìn)行了分析計算，提出了修復(fù)方案。并在分案計算過程中對預(yù)應(yīng)力矯正法的原理、計算方法及施工步驟進(jìn)行了必要

2、的研究和闡述。關(guān)鍵詞：橋式起重機 主梁下?lián)?預(yù)應(yīng)力矯正 施工統(tǒng)籌前言：橋式起重機在制造時其主梁都有一定的上拱量，在長期適應(yīng)過程中，由于使用和日常維修等諸多因素的影響，會引起主梁上拱逐漸消失而產(chǎn)生下?lián)?，?dǎo)致主梁發(fā)生永久性變形，從而影響橋式起重機正常工作。為了安全生產(chǎn)、避免浪費、減少修理時間，確保起重機正常運行。通過對主梁下?lián)显蜻M(jìn)行分析，積極采取預(yù)應(yīng)力矯正法對主梁進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)上拱。起到延長橋式起重機使用壽命，降低運行成本的目的。下面結(jié)合昆鋼棒線廠普線車間5t橋式起重機（以下簡稱棒線廠5t行車）主梁下?lián)系漠a(chǎn)生原因、影響和預(yù)應(yīng)力修復(fù)方法進(jìn)行分析、計算。1、橋式起重機主梁下?lián)系脑蛟斐芍髁合聯(lián)系脑?/p>

3、是多方面的，有制造、運輸、安裝和使用等。對棒線廠5t行車而言，可大致歸納為以下幾個方面：1.1超載（超負(fù)荷）及不合理使用：超載及不合理使用是主梁下?lián)系闹饕蛑?，實際生產(chǎn)中為趕工期、搶時間、抓生產(chǎn)，采取“超負(fù)荷、歇人不歇機”等，致使主梁局部應(yīng)力超過屈服極限，從而導(dǎo)致主梁變形下?lián)稀?.2橋式起重機環(huán)境溫度的影響：環(huán)境溫度高，則主梁內(nèi)應(yīng)力均勻化過程易進(jìn)行。另一方面，受熱引起材質(zhì)的變化和最大復(fù)合應(yīng)力超過許用值，即達(dá)到或超過材料的屈服極限，造成的主梁下?lián)稀?.3主梁結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力影響：箱型主梁都是焊接性結(jié)構(gòu)，由于焊接過程中局部加熱造成焊縫及附近加熱區(qū)金屬收縮，產(chǎn)生殘余應(yīng)力，由于工作應(yīng)力和殘余應(yīng)力疊加，結(jié)

4、構(gòu)的局部應(yīng)力超過屈服極限，從而導(dǎo)致局部塑性變形。另外，由于自然時效，使主梁結(jié)構(gòu)中殘余應(yīng)力在使用過程中均勻化，從而使主梁出現(xiàn)永久性變形。1.4起重機不合理存放，搬運，安裝，起吊等都會造成起重機主梁下?lián)稀?、下?lián)蠈ζ鹬貦C的影響2.1對小車的影響：隨著主梁下?lián)铣潭鹊牟煌瑫纬伞叭龡l腿”現(xiàn)象。同時，又會引起主梁的水平彎曲（旁彎），主梁向內(nèi)彎曲時使小車軌距減少，軌跡減少至一定值時出現(xiàn)嚴(yán)重的啃軌、翻車現(xiàn)象等。2.2對小車運行的影響：小車軌道會隨著主梁下?lián)弦黄鹱冃?，小車由中開往兩端時，要克服運行阻力和外加阻力。嚴(yán)重下?lián)系男≤囓壍?，其運行機構(gòu)的電機易燒壞。小車向中間運行時會出現(xiàn)“溜車”、速度加快、不能準(zhǔn)確停

5、車等現(xiàn)象，甚至發(fā)生事故。2.3對大車的影響：主梁下?lián)蠈勾筌囘\行機構(gòu)的傳動軸、支架及結(jié)構(gòu)一起下移，傳動軸彎曲嚴(yán)重時，會損壞軸頸，甚至引起聯(lián)軸器的牙齒折斷，連接螺栓斷裂等。2.4對主梁結(jié)構(gòu)的影響：使主梁下蓋板和腹板的受拉區(qū)應(yīng)力達(dá)到屈服極限，甚至使下蓋板及附近的腹板上出現(xiàn)裂紋吧，脫焊現(xiàn)象。3、預(yù)應(yīng)力矯正法處理主梁下?lián)系脑眍A(yù)應(yīng)力矯正法是指構(gòu)件在工作之前引進(jìn)的應(yīng)力，這個應(yīng)力使構(gòu)件與造成下?lián)系墓ぷ鲬?yīng)力（外載荷）方向相反，從而抵消部分或全部工作應(yīng)力，達(dá)到主梁向上彎曲恢復(fù)上拱的目的。處理橋式起重機主梁下?lián)铣２捎妙A(yù)應(yīng)力矯正法，在主梁下部焊接支座，穿上冷拉及時效的預(yù)應(yīng)力鋼筋（預(yù)應(yīng)力鋼筋經(jīng)過冷拉強化和時效的好

6、處：鋼筋的屈服極限提高了；經(jīng)過冷拉考驗了焊接質(zhì)量；消除了內(nèi)應(yīng)力，圖3-1a）。對鋼筋進(jìn)行張拉便可使主梁上拱。預(yù)應(yīng)力矯正法容易控制上拱程度，對施工人員技術(shù)要求不太高，修復(fù)周期短、效果好，拱度一般較穩(wěn)定。預(yù)應(yīng)力矯正法原理：是在主梁下蓋板兩端焊上兩支承架，之后把若干兩端帶有螺紋拉桿穿過支撐架。擰緊張拉螺母（相當(dāng)于給支座一個外力，用F表示，如圖3-1b）。根據(jù)力的平移原理，把力F移到主梁中性線上A、B兩點，并在兩點對應(yīng)加上大小相同方向相反的力F1=F2=F,如圖3-1c，F(xiàn)1與F2形成力偶M,如圖3-1d。在左右各力偶M的作用下，使主梁產(chǎn)生上拱，如圖3-1d虛線部分。圖3-1預(yù)應(yīng)力矯正法原理圖應(yīng)用預(yù)應(yīng)

7、力較正法處理，即修復(fù)后主梁造成的應(yīng)力正好和外載荷作用于主梁的應(yīng)力相反，這個應(yīng)力將抵消一部分由外載荷作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力。因此施加預(yù)應(yīng)力鋼筋在主梁下部，相當(dāng)于增加了斷面積，提高了主梁承載能力。下面會著重介紹預(yù)應(yīng)力矯正法的處理計算過程。4、下?lián)咸幚碛嬎?.1矯正量的確定 （） （4-1） 式中矯正后主梁應(yīng)達(dá)到的上拱值，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋本身增加了主梁截面積，故不必滿足橋式起重機出廠時原始上拱量的要求，一般取，為主梁跨度。橋式起重機主梁中點的下?lián)现?。這個數(shù)值用水準(zhǔn)儀或掛鋼絲法測得，拉絲法較簡單，而錘重則根據(jù)跨度來定，以1015為宜。主梁任意一點鋼絲撓值計算： = （） （4-2）式中線錘重量（）； 鋼絲單

8、位長度的重量（）；所求撓度處至掛架的距離（）；4.2主梁無活動載荷時的上拱量的確定。根據(jù)莫爾公式求撓度 （圖4-1） 式中預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)力為單位力時，主梁產(chǎn)生的反彎矩，=1； 在主梁中間有一向上單位力時，主梁任意截面上的反彎矩，=。所以 （） （4-3） 式中、見圖4-1()； 預(yù)應(yīng)力鋼筋距主梁截面軸的距離（）； 主梁的彈性模數(shù)（MPa）；主梁繞軸的慣性距（）。4.3所需預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉力計算 （KN） （4-4）4.4每根主梁所需預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù) （4-5）式中 為預(yù)應(yīng)力鋼筋許用拉應(yīng)力（）； 為預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積（）； 安全系數(shù) 。4.5支承架立板厚度計算 （4-6）4.6單孔受剪切面積 （） (4

9、-7)式中立板許用剪切應(yīng)力。4.7立板厚度計算 (） (4-8)式中為螺母與立板接觸處立板上圓的直徑。即預(yù)應(yīng)力鋼筋的材質(zhì)、根數(shù)、直徑以及支座的設(shè)計均根據(jù)的大小來決定。4.8小車滿載停于主梁中部時，預(yù)應(yīng)力鋼筋受到附加力，其增值的計算，根據(jù)變形相等原理列出下式： (4-9)式中 鋼筋拉力增值引起鋼筋拉長變形量； 鋼筋拉力增值引起主梁壓縮變形量； 鋼筋拉力增值引起主梁上拱后，鋼筋變形量減少值； 小車輪壓引起主梁下?lián)鲜逛摻罾L的變形量。 圖4-1 圖4-2其中:（1）計算 ，見圖4-2 。根據(jù)莫爾公式求轉(zhuǎn)角； ） （） （4-10）式中小車最大輪壓（KN）； 小車輪距。由于相對來說佷小，故忽略不計。于

10、是： （） （4-11）（2）計算 （） （4-12）式中預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模數(shù)（）；（3）計算 （） （4-13）式中主梁橫截面積（）。（4）計算 （） （4-14）4.9預(yù)應(yīng)力鋼筋總內(nèi)力（即為）和最大應(yīng)力的計算 (4-15) (4-16)4.10支座焊接的計算 先計算焊縫最大剪切力；計算焊縫最大彎矩。式中 預(yù)應(yīng)力鋼筋中心至主梁下蓋板焊縫間的距離。 最大焊接應(yīng)力： (4-17)式中焊縫有效截面積； 焊縫抗彎截面模數(shù)； 焊接許用剪切力。4.11施工張力計算 當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)目較多時，在施工中很難對鋼筋同時張緊。在這種情況下，由于主梁是彈性體，當(dāng)張拉某一鋼筋時勢必影響已經(jīng)張拉好的鋼筋內(nèi)力，使其性能有所

11、降低。為使每根鋼筋的張力最后相等，對每根鋼筋依次施加不同的張力，這個張拉叫施工張力。則有第根鋼筋獲得的張力： （KN） (4-18)式中 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)。根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋變形相等可列出下式： （4-19）式中 當(dāng)?shù)诟摻顝埨瓡r，引起以拉好的（-1）根鋼筋的張拉力消失，將上式移項化簡得： （4-20）令： （4-21）每根預(yù)應(yīng)力鋼筋的張力損失為 （KN） （4-22）根據(jù)第（-1）根鋼筋的張力等于第根鋼筋的張力加上每根鋼筋損失的張力，可列通式： (3-23)整理可得： （KN） （1、2-1） (3-23)5、應(yīng)用實例昆鋼棒線廠普線車間由于建年早，原設(shè)計安裝負(fù)擔(dān)收集和轉(zhuǎn)運出倉重任的5t行車，隨著產(chǎn)量

12、的提高，不但經(jīng)常處于超負(fù)荷狀態(tài)，而且所處位置又在高溫環(huán)境中，而造成的起重機主梁下?lián)?。下面就棒線廠5t行車為例，介紹橋式起重機主梁下?lián)蠁栴}的分析、處理計算及修復(fù)方法。5.1原始數(shù)據(jù)主梁尺寸：如圖5-1主糧材質(zhì)：Q =210GPa起 重 量：=5t小車參數(shù)：車輪數(shù)=4 重 量=2.655t 跨 度=1400 5.2實數(shù)下?lián)现祩鲃恿海ㄒ訟為標(biāo)志）：導(dǎo)電梁（以B為標(biāo)志）：5.3主梁上拱要求量 5.4總矯正量計算 5.5主梁截面圓形幾何參數(shù)計算主梁斷面積：截面形心位置：主梁慣性距： 5.6預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉力計算考慮到施工取條件， (如圖5-2) =5.7預(yù)應(yīng)力鋼筋的選擇每個主梁所需預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)為方便施工和

13、考慮修復(fù)后使用過程中有足夠應(yīng)力，取立板厚度計算 (KN) 查起重機械設(shè)計手冊、機械零件設(shè)計計算實例得MPa，=170MPa,=200GPa, 560MPa,即兩主梁均選擇材質(zhì)為16MnSi，并經(jīng)過冷拉時效處理的36mm螺紋鋼筋各三根，立板厚度取，則：=, 。8.施工張力計算 列表求每根鋼筋的施工張力： 項目 內(nèi)容導(dǎo)電梁傳動梁計算公式及結(jié)果 9.增力的計算小車的最大壓的計算： 式中啟動提升系數(shù)，經(jīng)對該起重機實測 =1.131.15。 10.預(yù)應(yīng)力鋼筋總拉力N總及最大應(yīng)力max計算導(dǎo)電梁： 傳動梁： 因為：16MnSi的=320MPa, =450MPa（經(jīng)過冷拉），所以：預(yù)應(yīng)力鋼筋強度足夠。11.

14、焊接強度計算 主要計算主梁下蓋板與背板間的焊縫，這條焊縫采用腳焊。支座外最大剪力：支座外最大彎距：焊 角 寬 度：焊 縫 長 度： （圖6-1可得）焊 縫 面 積：焊接抗彎斷面模數(shù)：最大焊接應(yīng)力： 一般焊縫=70MPa，支座焊接強度通過。12.支座的主要設(shè)計.支承架如下圖5-3所示（單位），支承架由立板、筋板和底板焊接（單面角焊）而成。底板的寬度應(yīng)略寬，立板為主要受力件一般較厚，底板的厚度與主梁的厚度相等，筋板間距與拉桿中心距相等。 圖5-3支座圖.預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋一般用45鋼制作，經(jīng)調(diào)制處理。端桿的螺母分為工作螺母和防松螺母，由于拉桿張拉時應(yīng)力往往會超過設(shè)計應(yīng)力。因此，工作螺母要求較厚，

15、一般厚度65為宜。防松螺母作用是防止工作螺母松動或拉桿斷裂而設(shè)置，一般用鋼制成。而每一個由3根短鋼筋通過套筒連接而成，連接裝配圖如5-4所示。圖5-4裝配圖 圖5-5托架圖.托架托架是為了防止或減少起重機運行過程中拉桿的抖動而設(shè)置的，一般1主梁設(shè)置3個，托架不引許焊在主梁腹板上，只能與下蓋板焊連（如圖5-5）。6.預(yù)應(yīng)力矯正法操作程序與施工統(tǒng)籌圖 圖6-1施工統(tǒng)籌圖6.1預(yù)應(yīng)力矯正法操作程序1.圓鋼下料，取樣試驗。防止混入不合格鋼種，必須取樣試驗。實驗項目是鋼材的屈服極限、強度極限和冷拉率。2.制作端桿及螺母，冷拉及時效。冷拉采用雙控，控制應(yīng)力和冷拉率。3.停車，停電。4.在地面搭吊架。預(yù)應(yīng)力

16、鋼筋放在吊架內(nèi)，長端桿放于司機室端。5.在兩住梁間焊的角鋼橫撐10根。以防處理下?lián)线^程中發(fā)生旁彎。6.焊支座，托架均用T422,d=4焊條。7.穿預(yù)應(yīng)力鋼筋。先穿司機室對面支座，再用套筒依次連接。8.施加張力，按圖5-5中次序張拉。在張拉過程中要檢查主梁各部位焊縫有無發(fā)生裂開現(xiàn)象，施張過后將兩端背帽焊死。9.施工過程中用拉線法測下?lián)霞吧瞎傲?，有條件的用激光水準(zhǔn)儀。10.負(fù)荷實驗。按額定負(fù)荷及超載25%測主梁下?lián)希⒆鎏嵘齽恿ο禂?shù)的測定。6.2施工步驟如圖6-1所示：結(jié)束語修復(fù)時必須做好“預(yù)應(yīng)力鋼筋的冷拉工序”，冷拉是將鋼筋拉力超過屈服點，是鋼筋產(chǎn)生塑性變形，但不要達(dá)到強度極限。經(jīng)過冷拉，不但提

17、高了屈服極限，還可以把鋼筋的許用應(yīng)力提高，預(yù)應(yīng)力鋼筋冷拉還可以考驗焊接質(zhì)量及端桿材質(zhì)。此次修復(fù)棒線廠5t行車，從停電停車到恢復(fù)上拱只用里22h，施工順利且還有上拱潛力。同時，提高了起重機使用壽命，提高了生產(chǎn)，排除了安全隱患為今后正確使用和維護(hù)橋式起重機提供了理論依據(jù)。通過橋式起重機下?lián)蠁栴}預(yù)應(yīng)力矯正法處理的探討和研究，增長了知識、鍛煉了自己，初步掌握了如何針對設(shè)備實際問題進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，收集、歸納并整理資料的技術(shù)設(shè)計方法，對今后學(xué)習(xí)工作受益匪淺。參考文獻(xiàn)：機械零件設(shè)計計算實例 梁正強 主編 中國鐵道出版社出版 1989年北京 第5665頁冶金機械安裝與維修 谷士強 主編 冶金工業(yè)出版社出版 1995年北京 第7282頁起重機械