畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）雙梁a型門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、提供全套畢業(yè)設(shè)計(jì)，各專業(yè)都有摘要進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的煤炭工業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的軌道，門式采樣機(jī)因其在露天作業(yè)環(huán)境中有其它類型采樣機(jī)無法替代的優(yōu)勢，因此對其進(jìn)行研究、創(chuàng)新，使其結(jié)構(gòu)更合理，使用更方便，具有重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計(jì)以通用門式采樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，內(nèi)容包括主梁、支腿、馬鞍、上下橫梁等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先采用許用應(yīng)力法及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法和第四強(qiáng)度理論對主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行載荷計(jì)算，然后對其強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度進(jìn)行校核，最后進(jìn)行螺栓連接的計(jì)算。如不符合，重復(fù)所做步驟。其設(shè)計(jì)很好的體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)在金屬結(jié)構(gòu)件和采樣機(jī)運(yùn)輸中的重要運(yùn)用。關(guān)鍵詞：門式采樣機(jī)；金屬結(jié)構(gòu)；載荷計(jì)算；雙梁 .A

2、bstract In the 21st century, Chinas railways, shipbuilding industry has entered a rapid development track, gantry crane in its operating environment in the open air there are other types of cranes can not be replaced advantage, so its research, innovation, its structure is more reasonable , More con

3、venient, has important strategic and practical significance.The design-A double beam gantry crane design goals for the design, including the main beam, legs, saddle, upper and lower beams and other structures. Focus on part of the structure of the load and load combinations, the final calculation of

4、 the bolt connection. Good indication of the design of structural mechanics, mechanics of materials in the metal structure and the importance of transport used cranes.Key words：Gantrycranes; metalstructure; loadcalculation; doublebeam .目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326161962 第一章 前言 PAGEREF _Toc

5、326161962 h 1 HYPERLINK l _Toc326161963 1.1 結(jié)構(gòu)簡介 PAGEREF _Toc326161963 h 1 HYPERLINK l _Toc326161964 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc326161964 h 1 HYPERLINK l _Toc326161965 1.3 研究目的和意義 PAGEREF _Toc326161965 h 2 HYPERLINK l _Toc326161966 第二章 總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc326161966 h 4 HYPERLINK l _Toc326161967 2.1 總體設(shè)計(jì) PAGE

6、REF _Toc326161967 h 4 HYPERLINK l _Toc326161968 2.1.1 材料選擇 PAGEREF _Toc326161968 h 4 HYPERLINK l _Toc326161969 2.1.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc326161969 h 4 HYPERLINK l _Toc326161970 2.1.3設(shè)計(jì)參數(shù) PAGEREF _Toc326161970 h 5 HYPERLINK l _Toc326161971 2.2 部件截面形狀的確定 PAGEREF _Toc326161971 h 6 HYPERLINK l _Toc326161

7、972 2.3 截面慣性矩驗(yàn)算 PAGEREF _Toc326161972 h 11 HYPERLINK l _Toc326161973 第三章 主梁計(jì)算 PAGEREF _Toc326161973 h 12 HYPERLINK l _Toc326161974 3.1 載荷及內(nèi)力計(jì)算 PAGEREF _Toc326161974 h 12 HYPERLINK l _Toc326161975 3.1.1 載荷計(jì)算 PAGEREF _Toc326161975 h 12 HYPERLINK l _Toc326161976 3.1.2內(nèi)力計(jì)算 PAGEREF _Toc326161976 h 17 HYP

8、ERLINK l _Toc326161977 3.2 主梁的強(qiáng)度 PAGEREF _Toc326161977 h 24 HYPERLINK l _Toc326161978 3.2.1主梁彎曲應(yīng)力驗(yàn)算 PAGEREF _Toc326161978 h 24 HYPERLINK l _Toc326161979 3.2.2 主梁支撐處的剪力 PAGEREF _Toc326161979 h 28 HYPERLINK l _Toc326161980 3.2.3 主梁疲勞強(qiáng)度 PAGEREF _Toc326161980 h 29 HYPERLINK l _Toc326161981 3.3主梁的穩(wěn)定性 PAG

9、EREF _Toc326161981 h 30 HYPERLINK l _Toc326161982 3.4 主梁剛度設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc326161982 h 35 HYPERLINK l _Toc326161983 3.4.1 主梁跨中一簡支剛架靜剛度計(jì)算 PAGEREF _Toc326161983 h 35 HYPERLINK l _Toc326161984 3.4.2 小車懸臂一簡支剛架靜剛度計(jì)算 PAGEREF _Toc326161984 h 36 HYPERLINK l _Toc326161985 3.4.3 主梁水平靜剛度計(jì)算 PAGEREF _Toc32616198

10、5 h 36 HYPERLINK l _Toc326161986 3.4.4 懸臂的水平靜剛度 PAGEREF _Toc326161986 h 37 HYPERLINK l _Toc326161987 3.4.5主梁動剛度 PAGEREF _Toc326161987 h 37 HYPERLINK l _Toc326161988 第四章 支腿平面內(nèi)剛架的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc326161988 h 40 HYPERLINK l _Toc326161989 4.1 鋼架的三次超靜定結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc326161989 h 40 HYPERLINK l _Toc326161990

11、 4.2 馬鞍橫梁跨中截面內(nèi)力計(jì)算 PAGEREF _Toc326161990 h 42 HYPERLINK l _Toc326161991 4.2.1 剛性腿側(cè)計(jì)算 PAGEREF _Toc326161991 h 42 HYPERLINK l _Toc326161992 4.2.2 結(jié)構(gòu)彎矩計(jì)算 PAGEREF _Toc326161992 h 43 HYPERLINK l _Toc326161993 第五章 支承架設(shè)計(jì)及計(jì)算 PAGEREF _Toc326161993 h 45 HYPERLINK l _Toc326161994 5.1支撐架剛度計(jì)算 PAGEREF _Toc32616199

12、4 h 45 HYPERLINK l _Toc326161995 5.2 支撐架的小車軌頂處位移 PAGEREF _Toc326161995 h 51 HYPERLINK l _Toc326161996 5.3 整體穩(wěn)定性計(jì)算 PAGEREF _Toc326161996 h 58 HYPERLINK l _Toc326161997 第六章 螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算 PAGEREF _Toc326161997 h 60 HYPERLINK l _Toc326161998 6.1 馬鞍的連接強(qiáng)度計(jì)算 PAGEREF _Toc326161998 h 60 HYPERLINK l _Toc326161999

13、6.2 支腿與橫梁的連接計(jì)算 PAGEREF _Toc326161999 h 61 HYPERLINK l _Toc326162000 6.3 主梁在跨中的連接計(jì)算 PAGEREF _Toc326162000 h 62 HYPERLINK l _Toc326162001 6.4主梁蓋板的螺栓連接 PAGEREF _Toc326162001 h 62 HYPERLINK l _Toc326162002 結(jié)論 PAGEREF _Toc326162002 h 64 HYPERLINK l _Toc326162003 致謝 PAGEREF _Toc326162003 h 65 HYPERLINK l

14、_Toc326162004 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc326162004 h 66 HYPERLINK l _Toc326162005 附錄：外文資料與中文翻譯 PAGEREF _Toc326162005 h 67第一章 前言1.1 結(jié)構(gòu)簡介門式采樣機(jī)是橋式采樣機(jī)的一種變形。在港口主要用于煤流中，火車，汽車，船上以及煤堆上采樣然后加以分析，以確定煤的各種特性，用此分析結(jié)果確定合同價(jià)格，并根據(jù)要求將采樣機(jī)進(jìn)行了運(yùn)動分析，對其進(jìn)行整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它的金屬結(jié)構(gòu)像門形框架，承載主梁下安裝兩條支腳，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁。門式采樣機(jī)具有場地利用率高、作業(yè)范圍大、適應(yīng)

15、面廣、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，在港口貨場得到廣泛使用。本次設(shè)計(jì)的采樣機(jī)因支腿形狀類似字母A又稱A型門式采樣機(jī)，該裝置主要是由雙主梁、兩剛支腿、兩柔支腿以及馬鞍、上下橫梁等結(jié)構(gòu)組成。雙梁A型門式采樣機(jī)一般做成箱型結(jié)構(gòu)，而且常做成雙懸臂的橋架。有時(shí)也可做成桁架結(jié)構(gòu)，但是桁架結(jié)構(gòu)存在著制造勞動量大，維修保養(yǎng)不方便等缺點(diǎn)，所以一般設(shè)計(jì)成箱梁門式采樣機(jī)。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀目前，國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)大型采樣機(jī)的廠家很多。其中以中聯(lián)重科、三一重工、撫挖等公司產(chǎn)品系列較全，市場占有率較高。中聯(lián)重科在2007年12月宣布實(shí)行品牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后?，F(xiàn)已成功開發(fā)了50t600t履帶式采樣機(jī)產(chǎn)品系列。作為中國采樣機(jī)行業(yè)的領(lǐng)跑者，徐州重型機(jī)械

16、現(xiàn)在已經(jīng)形成了以汽車采樣機(jī)為主導(dǎo)，履帶式采樣機(jī)和全路面采樣機(jī)為側(cè)翼強(qiáng)勢推進(jìn)的龐大型譜群。國內(nèi)最具歷史的履帶式采樣機(jī)生產(chǎn)企業(yè)撫挖現(xiàn)已擁有35t350t的履帶式采樣機(jī)產(chǎn)品系列。QUY350是撫挖2007年推出的國產(chǎn)首臺350t履帶式采樣機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)350t履帶式采樣機(jī)的產(chǎn)品型譜空白。國外專業(yè)生產(chǎn)大型采樣機(jī)廠家很多。其中利勃海爾、特雷克斯-德馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司產(chǎn)品系列較全， 市場占有率較高。利勃海爾公司的產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、工作可靠，其生產(chǎn)的LR系列履帶采樣機(jī)最大起重量已達(dá)1200t。其桁架臂履帶式采樣機(jī)系列在2007年又喜添新品LR1600/2，使其產(chǎn)品型譜更加完善。未來的一段時(shí)間內(nèi)，采樣機(jī)

17、的發(fā)展趨勢包括以下幾個(gè)方面：（1）大噸位的自拆裝系統(tǒng)。 （2）便利模塊化和組合化。 （3）混合型采樣機(jī)1.3 研究目的和意義通過對通用門式采樣機(jī)的研究和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，能夠讓我很好的掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)在金屬結(jié)構(gòu)件和采樣機(jī)運(yùn)輸中的運(yùn)用。作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的一大課題，在融合貫通機(jī)械專業(yè)的同時(shí)，更能很好的使自己所學(xué)專業(yè)知識全面化、系統(tǒng)化。本次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，特別是支腿、馬鞍部分，設(shè)計(jì)難度較大，計(jì)算量也較多。不光是對專業(yè)知識的考察，更體現(xiàn)在自己對待生活和學(xué)習(xí)的態(tài)度上。通過這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，更能很好的提高了以下方面的能力：1、綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能，獨(dú)立分析和解決設(shè)計(jì)問題的能力；2、熟練運(yùn)用基本技能，包括繪圖、

18、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱文獻(xiàn)等等的能力；實(shí)驗(yàn)研究的能力；撰寫科技論文和技術(shù)報(bào)告，正確運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語言闡述理論和技術(shù)問題的能力：3、收集加工各種信息的能力，獲取知識的能力；5、多角度的培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用和擴(kuò)大所學(xué)知識面的能力，以提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力。6、通過依據(jù)數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確的制圖，培養(yǎng)了我們收集、整理、分析及運(yùn)用資料的能力 。7、另外它不僅僅局限在機(jī)械基礎(chǔ)知識上更涉及了有關(guān)材料學(xué)、力學(xué)等多學(xué)科知識，使我們對交叉學(xué)科有了一定的涉足，拓寬了我們的知識面，更激發(fā)了進(jìn)行本專業(yè)工作、學(xué)習(xí)的激情與興趣。本設(shè)計(jì)為32t 通用門式采樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)給出的設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)出符合要求滿足使用性能的采樣機(jī)結(jié)構(gòu)，并對

19、設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核計(jì)算。所用到的研究方法主要有經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法、比較研究法、文獻(xiàn)資料法等。借鑒前人對采樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成熟經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合目前通用門式采樣機(jī)所存在的缺點(diǎn)和不足，進(jìn)行采樣機(jī)的創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過翻閱相關(guān)文獻(xiàn)書籍對涉及到的雙主梁、兩剛支腿、兩柔支腿以及馬鞍、上下橫梁等結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，特別是載荷計(jì)算及載荷組合，螺栓的連接計(jì)算。比較研究法可以理解為是根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，對兩個(gè)或兩個(gè)以上有聯(lián)系的事物進(jìn)行考察，尋找其異同，探求普遍規(guī)律與特殊規(guī)律的方法。具體要求如下：a、設(shè)計(jì)中要注意的問題是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，特別是支腿、馬鞍部分，設(shè)計(jì)難度較大，計(jì)算量較多。 b、通過本次設(shè)計(jì)，熟練掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)在金屬結(jié)構(gòu)件

20、和采樣機(jī)運(yùn)輸中的運(yùn)用。c、完成校院要求的工作量和畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫。第二章 總體設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)2.1.1 材料選擇在選擇采樣機(jī)材料時(shí)一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1.經(jīng)濟(jì)性：性能與材料價(jià)格成正比;2.設(shè)計(jì)要求：對于有重量限制的，可以選用強(qiáng)度等級好一些的材料;3.作業(yè)環(huán)境要求：對于有低溫操作要求的產(chǎn)品，必須考慮材料的低溫沖擊性能，也就是A/B/C/D/E等;4.制造能力：如果對于高強(qiáng)度板的焊接能力達(dá)不到，就不能選用。參閱大連采樣機(jī)廠編的采樣機(jī)設(shè)計(jì)手冊，采樣機(jī)金屬結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件應(yīng)采用平爐或轉(zhuǎn)爐的碳素鋼和普通合金鋼，但端梁一般采用Q235B的鋼材或者型材。2.1.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)原始資料及查閱

21、采樣機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊現(xiàn)列出門架的結(jié)構(gòu)簡圖及其主要尺寸如圖2-1，2-2和表1-1 .圖2-1門架結(jié)構(gòu)簡圖圖2-2門架結(jié)構(gòu)簡圖具體尺寸如表1-1：表1-1A15.2mA24.2mA311.16mA41mA58mA61.4mL110mB21.89mB311.32m2.1.3設(shè)計(jì)參數(shù)總體參數(shù)起重量：Q=32t跨度：S=26m工作級別A6起升高度：11m起升速度：工作風(fēng)壓;q=250Pa大車參數(shù)大車運(yùn)行速度：V=37.8m/min大車輪距（基距）：B=8.5m懸臂全長：有效懸臂長度：整機(jī)總重：(估)馬鞍自重：操縱室重：電器集中質(zhì)量：梯子等重：單支腿自重：小車參數(shù)小車自重：小車軌：P38小車輪距：b=2.

22、7m小車軌距：K=2.5m小車軌面到小車最高點(diǎn)的高度：1.6m2.2 部件截面形狀的確定雙梁門式采樣機(jī)承載能力強(qiáng)，跨度大、整體穩(wěn)定性好，品種多，但自身質(zhì)量與相同起重量的單主梁門式采樣機(jī)相比要大些，造價(jià)也較高。根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)不同，又可分為箱形梁和桁架兩種形式。但考慮到制造勞動量大，維修保養(yǎng)不方便等缺點(diǎn)，目前一般多采用箱形結(jié)構(gòu)。1.主梁截面1）如圖2-3所示主梁截面的形狀及尺寸。由已知條件和經(jīng)驗(yàn)值可知主梁截面的主要結(jié)構(gòu)尺寸及重要參數(shù)如下 ：高度： 取腹板高度：翼緣板厚度; 取主腹板厚度：，副腹板厚度： 圖2-3 主梁截面圖2）主梁尺寸計(jì)算主梁高度如下：主梁寬度：mm腹板外側(cè)間距：且，取b=614mm

23、,上下翼緣板各不相同，分別為及.取懸臂部分的橫斷面完全等同于中間主梁的橫斷面，選擇偏軌箱型形式，采用偏軌省去了中軌支撐軌道而設(shè)置橫向加勁板，從而也省去了大量的焊縫，減少制造過程變形為了能在主腹板上設(shè)置軌道和壓板須使上翼緣板的懸伸寬度加大因而增加了保證懸臂部分局部穩(wěn)定性而設(shè)置的三角肋。3）截面慣性矩驗(yàn)算面積：型心坐標(biāo)：慣性矩:2.馬鞍截面 如圖2-4馬鞍截面的形狀及尺寸圖2-4 馬鞍的截面形狀面積：質(zhì)量：慣性矩：3.支腿截面 如圖2-5、2-6所示支腿截面的形狀及尺寸支腿上端的截面在門架平面內(nèi)的慣性矩：支腿下端的截面在門架平面內(nèi)的慣性矩： ， 圖2-5支腿上端的截面形狀圖 2-6 支腿下端的截面

24、形狀4. 端梁截面 如圖2-7所示端梁截面的形狀及尺寸由于端梁一般是偏于安全的,參閱采樣機(jī)課程設(shè)計(jì)選取截面截面如圖2-7圖2-7 端梁截面形狀5.下橫梁截面 如圖2-8所示下橫梁截面的形狀及尺寸 圖2-8 下橫梁的截面形狀下橫梁面積:型心坐標(biāo)： ， 慣性矩： ， 2.3 截面慣性矩驗(yàn)算因主梁為關(guān)鍵性部件，在采樣機(jī)使用過程中承載主要載荷，現(xiàn)對主梁的慣性矩進(jìn)行初步驗(yàn)算小車集中載荷：滿載小車位于主梁跨中產(chǎn)生的垂直靜撓度為：1.17mm當(dāng)滿載小車位于懸臂端極限位置產(chǎn)生的垂直撓度為：2.32主梁截面許用慣性矩: 滿足要求第三章 主梁計(jì)算3.1 載荷及內(nèi)力計(jì)算3.1.1 載荷計(jì)算（1）固定載荷主梁自重載荷

25、：小車軌道重量：欄桿及導(dǎo)電架質(zhì)量：主梁的均布載荷：（2）移動載荷首先假定小車的重量中心與起升載荷的重量中心均集中在小車的中心。起升載荷：小車自重載荷：滿載小車靜輪壓有前面已知：空載小車靜輪壓：(3)動力效應(yīng)系數(shù)起升沖擊系數(shù)：起升動載系數(shù)：運(yùn)行沖擊系數(shù)：(4)慣性載荷按車輪打滑條件確定大小車運(yùn)行的慣性力一根主梁上的小車慣性力：大車運(yùn)行起制動慣性力（一根主梁上）為：均布慣性力主梁：小車集中慣性力：(5)風(fēng)載荷作用于貨物的風(fēng)載荷：非工作狀態(tài)風(fēng)載荷：作用于主梁上的風(fēng)載荷:小車：主梁:(6)扭轉(zhuǎn)載荷偏軌箱型梁由和的偏心作用而產(chǎn)生移動扭矩如圖3-1所示。偏軌箱型梁彎心A在梁截面的形心軸上（不考慮翼緣外伸部

26、分）彎心至主腹板中心的距離為：軌高：移動扭矩：（7）慣性載荷下橫梁產(chǎn)生的慣性力，下橫梁面的截面，由大車輪直徑D=900m選定下橫梁截面尺寸，下橫梁面積:形心坐標(biāo)： 圖3-1 下橫梁截面形狀及尺寸下橫梁面積:形心坐標(biāo)： 慣性矩： 則下橫梁產(chǎn)生的自重載荷為：下橫梁產(chǎn)生的慣性力為：馬鞍的截面（在門架平面內(nèi)）產(chǎn)生的慣性力： 面積：質(zhì)量：慣性矩：慣性力：支腿上截面產(chǎn)生的慣性力：慣性矩：支腿下截面產(chǎn)生的慣性力：慣性矩：取支腿從下截面開始的0.7H處作為計(jì)算截面如圖3-2所示。平均面積：平均實(shí)體面積：圖3-2 下支腿0.7H處截面形狀及尺寸慣性矩：支腿自重載荷為：(8)偏斜側(cè)向力一根主梁的重量： 一組大車運(yùn)

27、行機(jī)構(gòu)的重量：司機(jī)室及設(shè)備的重量（按合力計(jì)）：一根端梁的重量：滿載小車在主梁跨中時(shí)，左側(cè)下橫梁總靜輪壓PR1如下 由，查得側(cè)向力：滿載小車在主梁與支腿相接處側(cè)向力：3.1.2內(nèi)力計(jì)算（1）垂直平面內(nèi)的應(yīng)力計(jì)算主梁內(nèi)力時(shí)，將門架當(dāng)作平面靜定結(jié)構(gòu)分析,由主梁自重均布載荷引起的力有：支反力：剪力：跨中彎矩：跨端彎矩：圖3-3內(nèi)力模型圖考慮移動載荷引起的主梁內(nèi)力，取小車輪壓分別計(jì)算小車位于跨中和懸臂端時(shí)的主梁內(nèi)力。1）小車位于跨中，受力如圖 3-4 所示。圖 3-4 小車受力圖跨中的剪力為：119843跨中的內(nèi)扭矩：最大彎矩作用位置：24.75求得支反力為:剪力為： ， 2）小車位于懸臂端，如圖3-5

28、 所示。圖 3-5 小車受力圖支持反力VA計(jì)算如下：剪力：彎矩：滿載小車處于主梁的左端時(shí)，如圖3-6所示。圖 3-6滿載小車受力圖 跨端剪力為：跨端內(nèi)扭矩：=當(dāng)小車制動時(shí)，慣性力順主梁方向引起的主梁內(nèi)力，如圖3-7 所示支反力：剪力： 圖3-7主梁受力示意圖 跨中彎矩：支座處彎矩：（2）水平面內(nèi)的應(yīng)力在主梁水平面內(nèi)，如圖3-8所示當(dāng)大車制動時(shí)由于慣性力和風(fēng)載荷引起的主梁內(nèi)力（其中由主梁自重引起的慣性力和小車自重引起的已計(jì)算過）：圖3-8主梁內(nèi)力簡圖是將風(fēng)載荷均布在主梁上（順大車軌道方向的風(fēng)載荷）小車在跨中：小車在懸臂端：現(xiàn)分別將主梁在水平面和垂直面產(chǎn)生的彎矩列表如表3-1，3-2。表3-1主梁

29、在水平面內(nèi)的彎矩（N/m）小車的位置小車在跨中車在懸臂-173734.59534.75表3-2主梁在垂直平面內(nèi)的彎矩（N/m）產(chǎn)生彎矩的外力主梁均布質(zhì)量q下移動載荷P下小車的位置小車在跨中-7364813876500981162小車在懸臂1235648-516418.5-706674-353337產(chǎn)生彎矩的外力小車在制動下外力合成下小車的位置小車在跨中17332686663997681191386小心在懸606996-1431133.2 主梁的強(qiáng)度3.2.1主梁彎曲應(yīng)力驗(yàn)算由表3-1，3-2可知，在水平和垂直平面內(nèi)，小車位于跨中和懸臂支撐處時(shí)

30、產(chǎn)生的彎矩最大，現(xiàn)分別驗(yàn)算跨中和懸臂支撐兩個(gè)位置處主梁的彎曲應(yīng)力。由公式求得跨中彎曲應(yīng)力：懸臂支撐處彎曲應(yīng)力：主腹板上邊緣點(diǎn)至軌頂距離為：主腹板邊的局部壓應(yīng)力為：在水平面內(nèi)，主梁還受偏斜運(yùn)行時(shí)的水平側(cè)向載荷作用，由側(cè)向力對雙梁產(chǎn)生的水平彎矩如下：水平剛架計(jì)算模型為如圖3-8 所示。圖 3-8水平剛架計(jì)算模型圖小車在跨中，剛架的計(jì)算系數(shù)為：小車在跨中，偏斜側(cè)向力為:超前力為：下橫梁中點(diǎn)的軸力為：下橫梁中點(diǎn)的水平剪切力為：主梁跨中的水平彎矩為:=主梁軸力為：小車在跨端時(shí)側(cè)向力：超前力：下橫梁中點(diǎn)的軸力：下橫梁中點(diǎn)的水平剪力：主梁跨端的水平彎矩：主梁跨端的水平剪力：垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為：水平彎矩產(chǎn)生

31、的應(yīng)力：慣性載荷與側(cè)向力對主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用方向相反，應(yīng)力很小，可忽略不計(jì)。因而有主梁上翼緣的靜矩：跨中剪切力：點(diǎn)1的折算應(yīng)力：點(diǎn)2的應(yīng)力:點(diǎn)3的應(yīng)力： 滿足要求3.2.2 主梁支撐處的剪力（1）根據(jù)上述計(jì)算，小車在懸臂端時(shí)，主梁支撐處剪力最大，主梁支撐處的垂直平面內(nèi)剪應(yīng)力由下列公式計(jì)算：小車在跨中：小車在懸臂端：所以剪應(yīng)力：主梁承受扭矩產(chǎn)生的切應(yīng)力為：（2）翼緣板承受水平剪力計(jì)算小車位于懸臂端時(shí)支撐處承受的最大水平剪力：主梁翼緣板厚度取，采用自動焊接，不需計(jì)算。3.2.3 主梁疲勞強(qiáng)度（1）橋架工作級別為A6，應(yīng)按載荷組合計(jì)算主梁跨中的最大彎矩截面的疲勞強(qiáng)度由于水平慣性力產(chǎn)生的應(yīng)力很

32、小，為了計(jì)算簡明而忽略慣性，只求截面的最大彎矩和最小彎矩。截面最大彎矩：滿載小車位于懸臂端時(shí)，彎矩最?。嚎蛰d小車的輪壓為：則空載小車位于懸臂時(shí)，對跨中產(chǎn)生的彎矩為：則取3.3主梁的穩(wěn)定性1）.整體穩(wěn)定性主梁高寬比為：穩(wěn)定2）.局部穩(wěn)定性翼緣板需設(shè)置一條縱向加勁肋，不再驗(yàn)算翼緣板最大外伸部分 穩(wěn)定主腹板需設(shè)置橫向加勁肋（隔板），期間距現(xiàn)取為1200mm。副腹板除需設(shè)置橫向加勁肋外，還需在腹板最大受壓處設(shè)置一條縱向加勁肋，將腹板分為上下兩個(gè)格區(qū)，縱向加勁肋設(shè)置在距腹板受壓邊為240mm處，如圖3-9所示：圖3-9 縱向加勁肋簡圖1.驗(yàn)算跨中主腹板上區(qū)格的穩(wěn)定性，區(qū)格兩邊正應(yīng)力為：屬于不均勻壓縮板區(qū)

33、格的歐拉應(yīng)力為：區(qū)格分別受，和作用時(shí)的臨界壓應(yīng)力：嵌固系數(shù)x=1.2,屈曲系數(shù)，則腹板邊局部壓應(yīng)力為：壓力分布長：，按a=3b計(jì)算所以，區(qū)格屬雙邊局部壓縮板，板的屈曲系數(shù)為：，需修正，則區(qū)格平均切應(yīng)力為：由，板的屈曲系數(shù)為：，需修正。而，區(qū)格上邊緣的復(fù)合應(yīng)力為：區(qū)格的臨界復(fù)合應(yīng)力為：合格主腹板外側(cè)設(shè)置短加勁肋與上翼緣板頂緊以支撐小車軌間距，取。2.驗(yàn)算跨中副腹板上區(qū)格的穩(wěn)定性副腹板上區(qū)格只受及的作用，區(qū)格兩邊正應(yīng)力為：切應(yīng)力：區(qū)格的區(qū)拉應(yīng)力為：屬于不均勻壓縮板需修正，需修正，則：，復(fù)合應(yīng)力為：，區(qū)格的臨界復(fù)合應(yīng)力為：合格3.4 主梁剛度設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 主梁跨中一簡支剛架靜剛度計(jì)算小車作用在

34、跨中時(shí)，跨中靜剛度：主梁按靜定結(jié)構(gòu)簡圖計(jì)算靜剛度時(shí)為最不利情況3.4.2 小車懸臂一簡支剛架靜剛度計(jì)算小車作用在懸臂極限時(shí)，計(jì)算簡圖如圖3-10所示：圖3-10小車懸臂極限位置靜剛度計(jì)算簡圖其中，是比實(shí)際值小，故算出的偏大，故在懸臂端的靜剛度是很安全的3.4.3 主梁水平靜剛度計(jì)算水平框架為多次超靜定結(jié)構(gòu)，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的對稱性，從而端梁中間截開取超靜定框架一側(cè)為基本系統(tǒng)，滿載小車位于懸臂時(shí)，超靜定門架水平靜位移按圖3-11 模型計(jì)算：3.4.4 懸臂的水平靜剛度由于產(chǎn)生撓度相互抵消現(xiàn)只考慮：圖3-11超靜定門架水平靜位移示意圖3.4.5主梁動剛度1.小車位于跨中位置時(shí)，主梁跨中垂直動剛度計(jì)算式

35、為：其中，結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響系數(shù)：2.位于懸臂端時(shí)，垂直動剛度由于，易得,不需計(jì)算3.水平靜剛度門架和小車剛架的水平自振頻率，按物品高位懸掛的滿載小車計(jì)算：=其中，為集中于門架或支腿剛架頂部的換算質(zhì)量為單位水平力作用于門架或支腿剛架頂部產(chǎn)生的水平位移，對超靜定門架有綜上可以看出水平動剛度并不能滿足要求，但由于添加了加勁肋板、橫隔板等，真實(shí)的慣性矩大于，符合要求，所以不再調(diào)整主梁尺寸。第四章 支腿平面內(nèi)剛架的設(shè)計(jì)4.1 鋼架的三次超靜定結(jié)構(gòu)支腿平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)是以支撐架為基礎(chǔ)的三次超靜定結(jié)構(gòu)，由馬鞍橫梁橫梁中間截面斷開作為超靜定的基本結(jié)構(gòu)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)載荷對稱，截開截面又有彎矩和軸向力，為了求解超靜定內(nèi)力簡單

36、，將均布載荷，與集中力作用分開考慮，設(shè)均布載荷引起截面彎矩為，軸向力為,由集中力引起的截面彎矩為,軸向力為，然后將內(nèi)力求和進(jìn)行校核計(jì)算.結(jié)構(gòu)受力分析簡圖如4-1。圖4-1結(jié)構(gòu)受力分析簡圖 馬鞍在梁端產(chǎn)生的彎矩為為在處產(chǎn)生的總彎矩為在下橫梁跨中產(chǎn)生的彎矩4.2 馬鞍橫梁跨中截面內(nèi)力計(jì)算 4.2.1 剛性腿側(cè)計(jì)算鋼架受到水平載荷及扭矩作用，且兩側(cè)作用載荷相等。計(jì)算簡圖如圖4-2所示：圖4-2計(jì)算簡圖4.2.2 結(jié)構(gòu)彎矩計(jì)算水平載荷作用下基本結(jié)構(gòu)同前，由于結(jié)構(gòu)對稱，馬鞍橫梁斷開只有剪力，為求解簡單，將載荷分為三種情況作用在基本結(jié)構(gòu)上一種是均布載荷，一種是集中載荷，第三種是彎矩作用，三種情況下內(nèi)力分別

37、假定為,然后求合內(nèi)力，最后進(jìn)行校核計(jì)算。在均布載荷，扭矩作用下各截面彎矩計(jì)算：第五章 支承架設(shè)計(jì)及計(jì)算5.1支撐架剛度計(jì)算支撐架剛度的計(jì)算，是以支撐架小車軌道點(diǎn)垂直、水平位移為計(jì)算內(nèi)容，主要考慮垂直移動載荷及水平慣性力（忽略風(fēng)力）引起的位移。由于兩種位移很少同時(shí)出現(xiàn)，因此不考慮位移疊加。1.在計(jì)算垂直移動載荷下，支撐架的小車軌頂處位移時(shí)，僅考慮滿載小車位于懸臂極限位置時(shí)（由吊重及小車自重引起的垂直和水平位移）而其他垂直載荷不引起結(jié)構(gòu)位移的變化，故不作考慮。滿載小車位于懸臂極限位置時(shí)，支撐架處作用垂直壓力為，計(jì)算引起的位移其計(jì)算簡圖如圖5-1所示。圖5-1在作用下，支撐架超靜定力的計(jì)算基本結(jié)構(gòu)如

38、前，在作用下，馬鞍橫梁中間截面內(nèi)彎矩為，軸向力為。基本結(jié)構(gòu)在單位力作用下，彎矩簡圖如圖5-2所示 ：圖5-2彎矩簡圖基本結(jié)構(gòu)在作用下，彎矩簡圖如圖5-3所示：圖5-3彎矩簡圖在作用下，各截面彎矩值：求解超靜定力：=圖5-4彎矩簡圖在作用下，彎矩簡圖如圖5-4所示：在超靜定內(nèi)力作用下，基本系統(tǒng)的截面內(nèi)力分別為：小車軌道頂點(diǎn)沿垂直水平方向加單位力，基本結(jié)構(gòu)的彎矩簡圖，如圖5-5、5-6所示 ：圖5-5沿Y軸方向圖5-6 沿X軸方向 2 .位移計(jì)算1）. 垂直載荷下引起的小車軌道點(diǎn)水平位移 滿足要求。 2）. 垂直載荷下引起的小車軌道點(diǎn)的垂直位移5.2 支撐架的小車軌頂處位移由于風(fēng)力作用下不引起支撐

39、架位移的變化即不影響門機(jī)的正常工作，因此計(jì)算位移不予考慮，只考慮經(jīng)常變化的慣性力的影響 。1.慣性力作用下，計(jì)算支撐架超靜定力時(shí)，由于結(jié)構(gòu)對稱，載荷反對稱，馬鞍橫梁截面內(nèi)力只有剪力作用，為方便計(jì)算將載荷分為三種情況，一是均布載荷，二是集中力，三是，各內(nèi)力值分別為。（可以忽略不計(jì)）1）在均布力作用下基本結(jié)構(gòu)的彎矩簡圖如圖5-7所示。圖5-7彎矩簡圖各截面彎矩值：內(nèi)力的計(jì)算： =0.3632）在內(nèi)力單獨(dú)作用下，基本結(jié)構(gòu)的彎矩簡圖如圖5-8所示：各截面彎矩計(jì)算如下： 內(nèi)力計(jì)算： 圖5-8彎矩簡圖 3）單獨(dú)作用下基本結(jié)構(gòu)各截面的彎矩值:內(nèi)力的計(jì)算：當(dāng)=1KN時(shí)，單位力作用下彎矩簡圖如圖5-9：圖5-9彎矩簡圖取 當(dāng)時(shí)，單位力作用下彎矩簡圖如圖5-10所示： 圖5-10彎矩簡圖2. 位移計(jì)算1）水平載荷下引起的小車軌道點(diǎn)水平位移+=2） 水平載荷下引起的小車軌道點(diǎn)垂直位移：+=+5.3 整體穩(wěn)定性計(jì)算支撐架的整體穩(wěn)定性計(jì)算中，重點(diǎn)考慮支腿的穩(wěn)定性。將支腿看成大端以計(jì)算截面為代表的