起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)概論.

1、第一章第一章 概概 論論 第一節(jié) 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的定義、作用和發(fā)展過(guò)程第二節(jié) 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的分類 第三節(jié) 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖第四節(jié) 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別第五節(jié) 對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的要求及其發(fā)展趨向第一章 作業(yè)第一節(jié)第一節(jié) 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的定義、起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的定義、作用和發(fā)展過(guò)程作用和發(fā)展過(guò)程 一、金屬結(jié)構(gòu)的定義一、金屬結(jié)構(gòu)的定義 由型鋼和鋼板作為基本元件由型鋼和鋼板作為基本元件, ,按一定的規(guī)律用焊按一定的規(guī)律用焊接（或鉚接、螺栓連接）的方法連接起來(lái)接（或鉚接、螺栓連接）的方法連接起來(lái), ,能夠承受能夠承受載荷的結(jié)構(gòu)件稱為載荷的結(jié)構(gòu)件稱為金屬結(jié)構(gòu)金屬結(jié)構(gòu)

2、。 金屬結(jié)構(gòu)：如龍門(mén)起重機(jī)的上部主梁和支腿(如圖1-1) 圖 雙梁箱形龍門(mén)起重機(jī) 1起重小車(chē)；2上部主梁；3支腿 back金屬結(jié)構(gòu)：汽車(chē)起重機(jī)的吊臂、轉(zhuǎn)臺(tái)、車(chē)架第一節(jié)第一節(jié) 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的定義、起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的定義、作用和發(fā)展過(guò)程作用和發(fā)展過(guò)程(續(xù))二、金屬結(jié)構(gòu)的作用二、金屬結(jié)構(gòu)的作用作為機(jī)械的骨架,支承起重機(jī)的機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備,承受各部分重力和各機(jī)構(gòu)的工作力。將起重機(jī)的外載荷和各部分自重傳遞給基礎(chǔ)。三、國(guó)內(nèi)外金屬結(jié)構(gòu)發(fā)展史三、國(guó)內(nèi)外金屬結(jié)構(gòu)發(fā)展史（自學(xué)） 第二節(jié)第二節(jié) 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的分類起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的分類 1. 1.按組成金屬結(jié)構(gòu)基本元件的特點(diǎn)分為按組成金屬結(jié)構(gòu)基本元件的

3、特點(diǎn)分為 桿系結(jié)構(gòu)：由型鋼焊接而成。如圖桿系結(jié)構(gòu)：由型鋼焊接而成。如圖1-81-8。 板結(jié)構(gòu)：由薄板焊接而成。如圖板結(jié)構(gòu)：由薄板焊接而成。如圖1-11-1、圖、圖1-91-9。 圖1-8 塔式、輪式起重機(jī)桁架動(dòng)臂 圖1-9 汽車(chē)起重機(jī)箱形支腿 1-走行裝置；2-駕駛室；3-轉(zhuǎn)臺(tái)；4-動(dòng)臂； 5-變幅油缸；6-司機(jī)室；7-支腿。 2. 2.按起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的外形分為按起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的外形分為 橋架結(jié)構(gòu)橋架結(jié)構(gòu) 門(mén)架結(jié)構(gòu)門(mén)架結(jié)構(gòu) 臂架結(jié)構(gòu)臂架結(jié)構(gòu) 車(chē)架結(jié)構(gòu)車(chē)架結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu) 塔架結(jié)構(gòu)塔架結(jié)構(gòu) 橋架結(jié)構(gòu)橋架結(jié)構(gòu)門(mén)架結(jié)構(gòu)門(mén)架結(jié)構(gòu)臂架結(jié)構(gòu)臂架結(jié)構(gòu)定長(zhǎng)臂鐵路起重機(jī)定長(zhǎng)臂鐵路起重機(jī)轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)

4、柱結(jié)構(gòu)門(mén)座式起重機(jī)門(mén)座式起重機(jī)塔架結(jié)構(gòu)塔架結(jié)構(gòu)塔式起重機(jī)塔式起重機(jī) 鉸接結(jié)構(gòu)：如桁架結(jié)構(gòu)。鉸接結(jié)構(gòu)：如桁架結(jié)構(gòu)。 剛接結(jié)構(gòu)：如剛接結(jié)構(gòu)：如圖圖1-11-1。 混合結(jié)構(gòu)：亦稱桁構(gòu)結(jié)構(gòu)。如圖混合結(jié)構(gòu)：亦稱桁構(gòu)結(jié)構(gòu)。如圖1-101-10。3.3.按金屬結(jié)構(gòu)的連接方式分為按金屬結(jié)構(gòu)的連接方式分為 圖圖1-10 1-10 電葫蘆橋式起重機(jī)桁構(gòu)梁電葫蘆橋式起重機(jī)桁構(gòu)梁 平面結(jié)構(gòu)：如圖平面結(jié)構(gòu)：如圖1-111-11的桁架結(jié)構(gòu)。的桁架結(jié)構(gòu)。 空間結(jié)構(gòu)：如圖空間結(jié)構(gòu)：如圖1-121-12龍門(mén)起重機(jī)的龍門(mén)架和龍門(mén)起重機(jī)的龍門(mén)架和 圖圖1-131-13的輪式起重機(jī)車(chē)架。的輪式起重機(jī)車(chē)架。4.4.按作用載荷與結(jié)構(gòu)在空

5、間的相互位置分為按作用載荷與結(jié)構(gòu)在空間的相互位置分為 圖圖1-11 1-11 平面桁架結(jié)構(gòu)平面桁架結(jié)構(gòu) 圖圖1-12 空間剛架結(jié)構(gòu)空間剛架結(jié)構(gòu) 圖圖1-13 1-13 輪式起重機(jī)車(chē)架輪式起重機(jī)車(chē)架 5. 5.按金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)分為按金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)分為 受拉構(gòu)件 受壓構(gòu)件 受彎構(gòu)件 受扭構(gòu)件第三節(jié)第三節(jié) 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖 對(duì)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定分析時(shí)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定分析時(shí), ,常用常用一理想的力學(xué)模型來(lái)代替實(shí)際的結(jié)構(gòu)。這種力學(xué)模型一理想的力學(xué)模型來(lái)代替實(shí)際的結(jié)構(gòu)。這種力學(xué)模型稱為金屬結(jié)構(gòu)的稱為金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖。

6、 將實(shí)際的金屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成計(jì)算簡(jiǎn)圖，包括將實(shí)際的金屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成計(jì)算簡(jiǎn)圖，包括: : 結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化：結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化：構(gòu)件用其軸線來(lái)代替。構(gòu)件用其軸線來(lái)代替。 支座的簡(jiǎn)化支座的簡(jiǎn)化：可簡(jiǎn)化為活動(dòng)鉸支座、固定鉸支座和：可簡(jiǎn)化為活動(dòng)鉸支座、固定鉸支座和 固定支座三種。如圖固定支座三種。如圖1-141-14、圖、圖1-151-15。 載荷的簡(jiǎn)化載荷的簡(jiǎn)化：可簡(jiǎn)化為勻布載荷、集中載荷、節(jié)點(diǎn)：可簡(jiǎn)化為勻布載荷、集中載荷、節(jié)點(diǎn) 載荷及移動(dòng)載荷。載荷及移動(dòng)載荷。 圖1-14 活動(dòng)鉸支座的典型結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)圖 圖1-15 固定鉸支座的典型結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)圖 例：將圖示單主梁龍門(mén)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)例：將圖示單主梁龍門(mén)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu), ,簡(jiǎn)化

7、為計(jì)算簡(jiǎn)圖。簡(jiǎn)化為計(jì)算簡(jiǎn)圖。 圖圖1-16 單主梁龍門(mén)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖單主梁龍門(mén)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 (a)結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖; (b) 主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖; (c) 支腿計(jì)算簡(jiǎn)圖支腿計(jì)算簡(jiǎn)圖(a) 例：將圖示桁架式吊臂簡(jiǎn)化為計(jì)算簡(jiǎn)圖。(a)(b)(c) 圖圖 桁架式吊臂結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖桁架式吊臂結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 (a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖; (b) 變幅平面計(jì)算簡(jiǎn)圖變幅平面計(jì)算簡(jiǎn)圖; (c) 旋轉(zhuǎn)平面計(jì)算簡(jiǎn)圖旋轉(zhuǎn)平面計(jì)算簡(jiǎn)圖第四節(jié) 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別是表明金屬結(jié)構(gòu)工作繁忙程度的參數(shù)。 按結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)力狀態(tài)（名義應(yīng)力譜系數(shù)）和應(yīng)力循壞次數(shù)（應(yīng)力循環(huán)等級(jí)）金屬結(jié)構(gòu)

8、的工作級(jí)別分為A1A8級(jí)。 應(yīng)力循環(huán)等級(jí)，可以用結(jié)構(gòu)在其使用壽命期間完成的總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)來(lái)表征。共分為10級(jí),如表1-1所示。 表1-1 起重機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力循環(huán)等級(jí) 應(yīng)力循環(huán)等級(jí)總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N設(shè)備使用情況U01.6104U13.2104U26.3104U31.25105U42.5105經(jīng)常輕度使用U55.0105經(jīng)常中等使用U61.0106較繁忙地使用U72.0106U84.0106U94.0106特別繁忙地使用不經(jīng)常使用繁忙地使用應(yīng)力狀態(tài)表明結(jié)構(gòu)中應(yīng)力的變化程度。用應(yīng)力譜系數(shù)K來(lái)描述： 起重機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)按名義應(yīng)力譜系數(shù)分為四級(jí)，見(jiàn)表1-2。 表1-2 起重機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)及名義應(yīng)力譜系

9、數(shù)K miiNnkmaxS1-小0.125通常承受很小的應(yīng)力，很少受最大應(yīng)力S2-中0.25通常承受中等應(yīng)力，偶爾受最大應(yīng)力S3-大0.5通常承受較大應(yīng)力，有時(shí)受到最大應(yīng)力S4-特大1經(jīng)常有規(guī)律地承受最大應(yīng)力應(yīng)力狀態(tài)名義應(yīng)力譜系數(shù)構(gòu)件應(yīng)力說(shuō)明k 根據(jù)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力循環(huán)等級(jí)和應(yīng)力狀態(tài),即可確定金屬結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別,共分為八級(jí),如表1-3。 表1-3 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)工作級(jí)別的劃分U0U1U2U3U4U5U6U7U8U9S1-小0.125A1A2A3A4A5A6A7A8S2-中0.25A1A2A3A4A5A6A7A8S3-大0.5A1A2A3A4A5A6A7A8S4-特大1A2A3A4A5A6A7A

10、8應(yīng) 力 循 環(huán) 等 級(jí)應(yīng)力狀態(tài)名義應(yīng)力譜系數(shù)K第五節(jié)第五節(jié) 對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的要求及對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的要求及其發(fā)展趨向其發(fā)展趨向 一、對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的基本要求一、對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的基本要求金屬結(jié)構(gòu)必須堅(jiān)固耐用。即具有足夠的強(qiáng)度、剛度金屬結(jié)構(gòu)必須堅(jiān)固耐用。即具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。和穩(wěn)定性。自重輕，省材料。自重輕，省材料。設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，傳力直接。設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，傳力直接。便于制造、運(yùn)輸、安裝、維修。便于制造、運(yùn)輸、安裝、維修。成本低，外形美觀。成本低，外形美觀。 二、起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向二、起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向1. 設(shè)計(jì)計(jì)算理論的研究和改進(jìn)

11、設(shè)計(jì)計(jì)算理論的研究和改進(jìn) 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法取代許用應(yīng)力設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法取代許用應(yīng)力設(shè)計(jì)法可靠性設(shè)計(jì)方法可靠性設(shè)計(jì)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)方法有限元分析方法有限元分析方法2. 改進(jìn)和創(chuàng)造新型的結(jié)構(gòu)形式改進(jìn)和創(chuàng)造新型的結(jié)構(gòu)形式 如圖如圖1-17、1-18用多邊形或梯形截面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用多邊形或梯形截面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的箱形截面吊臂。箱形截面吊臂。 圖圖1-17折線形和八角形閉合斷面動(dòng)臂折線形和八角形閉合斷面動(dòng)臂 (a) 折線形截面動(dòng)臂；折線形截面動(dòng)臂；(b)八角形截面動(dòng)臂。八角形截面動(dòng)臂。 利勃海爾利勃海爾LTM11200-9.1 ,起重量起重量1200t，主臂全伸長(zhǎng)度，主臂全伸長(zhǎng)度100m 橢圓形截面吊臂橢圓形截面吊臂 圖1-18 梯形截面動(dòng)臂 3. 改進(jìn)制造工藝過(guò)程改進(jìn)制造工藝過(guò)程 4. 提高起重機(jī)的參數(shù)提高起重機(jī)的參數(shù) 5.向金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化發(fā)展向金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化發(fā)展6.6.采用優(yōu)質(zhì)材料采用優(yōu)質(zhì)材料第一章