門式起重機主梁設計說明書

PAGE3- 新鄉(xiāng)學院畢業(yè)設計新鄉(xiāng)學院（本科）畢業(yè)設計課題：10噸箱型單梁門式起重機梁結(jié)構(gòu)設計與優(yōu)化 目錄內(nèi)容摘要…………1關(guān)鍵詞……………11、箱型橋架結(jié)構(gòu)及尺寸………11.1橋架的總體構(gòu)造…………21.2主梁的集合尺寸…………51.21梁的截面選擇和驗算……………51.22箱形主梁截面的主要幾何尺寸…………………71.3主梁的受力分析…………81.31載荷計算…………81.32強度驗算…………101.33主梁剛度的驗算…………………121.34焊縫的設計和驗算………………152、主梁制造工藝過程…………162.1備料……………………162.2下料……………………202.3下料……………………222.4檢驗與修整……………23參考文獻………………………25致謝………………26內(nèi)容摘要：21世紀，隨著社會的發(fā)展進步,建設創(chuàng)新型國家,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已經(jīng)越來越成為一個非常迫切的任務.畢業(yè)設計作為我們大學生在校學習的最后一個教學環(huán)節(jié),搞好畢業(yè)設計工作,不斷提高畢業(yè)質(zhì)量,成為了培養(yǎng)學生成材的一個重要環(huán)節(jié)。大專生畢業(yè)設計猶是如此21世紀，隨著社會的發(fā)展進步,建設創(chuàng)新型國家,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已經(jīng)越來越成為一個非常迫切的任務.畢業(yè)設計作為我們大學生在校學習的最后一個教學環(huán)節(jié),搞好畢業(yè)設計工作,不斷提高畢業(yè)質(zhì)量,成為了培養(yǎng)學生成材的一個重要環(huán)節(jié)。大專生畢業(yè)設計猶是如此。門式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。門式起重機的橋架沿鋪設在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門和場所均得到廣泛的運用，是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。本次主要介紹了跨度30m,起重量10t的通用門式起重機箱型梁的設計生產(chǎn)過程。本說明書編寫過程中得到了杜鑫老師的指導和同學們的幫助，在此表示衷心的感謝。由于是第一次完成這項復雜的工作,又處在專升本考試學習之間，時間有限。理論知識也有限，其結(jié)論必有許多不足之處,望老師們能給予批評指正。。門式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。門式起重機的橋架沿鋪設在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門和場所均得到廣泛的運用，是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。本次主要介紹了跨度30m,起重量10t的通用門式起重機箱型梁的設計生產(chǎn)過程。本說明書編寫過程中得到了杜鑫老師的指導和同學們的幫助，在此表示衷心的感謝。由于是第一次完成這項復雜的工作,又處在專升本考試學習之間，時間有限。理論知識也有限，其結(jié)論必有許多不足之處,望老師們能給予批評指正。24-1單梁式橋架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及尺寸1.1、橋架的總體構(gòu)造門式起重機箱型梁式橋架結(jié)構(gòu)主要是兩根主梁和兩根端梁組成。主梁主梁是門式起重機橋架中主要受力元件，由左右兩塊腹板，上下兩塊蓋板以及若干大、小隔板及加強筋板組成。主梁上拱度：當受載后，可抵消按主梁剛度條件產(chǎn)生的下?lián)献冃危苊獬休d小車爬坡。主梁旁變：在制造橋架時，走臺側(cè)焊后有拉深殘余應力，當運輸及使用過程中殘余應力釋放后，導致兩主梁向內(nèi)旁彎；而且主梁在水平慣性載荷作用下，按剛度條件允許有一定側(cè)向彎曲，疊加會造成大彎曲變形。腹板波浪變形：受壓區(qū)，受拉區(qū)，規(guī)定較低的波浪變形對于提高起重機的穩(wěn)定性和壽命是有利的。上蓋板水平度，腹板垂直度，b為蓋板寬度，h0為梁高。端梁端梁是門式起重機橋架組成部分之一，一般采用箱型結(jié)構(gòu)，并在水平面內(nèi)與主梁剛性連接，按受載情況可分下述兩類：（1）、端梁受有主梁的最大支承壓力，即端梁上作用有垂直載荷。（2）、端梁沒有垂直載荷，端梁只起聯(lián)系主梁的作用。圖—1橋梁的構(gòu)造示意圖1.2、主梁的幾何尺寸1.21、梁的截面選擇和驗算通常按剛度和強度條件，并使截面積最小，滿足建筑條件要求（如吊車梁及平臺焊接梁最大高度受建筑條件限制），來確定梁的高度，然后初步估算梁的腹板、蓋板厚度，進行截面幾何特征的計算，然后進行驗算，經(jīng)適當調(diào)整，直到合格。圖—2主梁的簡圖表—1門式起重機原始數(shù)據(jù)起重量跨度型號起升高度起升速度小車運行速度大車運行速度10t30mMh-10-30型16m3.5m/min20m/min24.4m/min門式起重機畢業(yè)設計論文跨度L中部高度h端梁連接處高度h1梯形高度c端梁寬度腹板的壁間距b0腹板厚度δ0蓋板寬度b大隔板間距a小隔板高度h2小隔板間距a1縱向加筋角鋼h3腹板厚均布載荷q集中固定載荷移動載荷每個輪子的輪壓F1、F2小車自重Gx水平均布載荷qsh水平集中載荷Fsh集中載荷均布載荷圖—3主梁截面尺寸L=30mEQEQEQ靠近端梁處跨中為查表并根據(jù)實際需要確定1.22、主梁的受力分析1、載荷計算橋梁自重Gq=19.3t,自重均布載荷q1=Gq/L=68N/cm局部重量q2=0.12t/m=12N/cm,集中重量為2t則均布載荷為q=q1+q2=80N/cm運行機構(gòu)重量G1，間距L1司機室重量G2，間距L2電氣設備重量G3，間距L32、選擇電動機電動機靜功率：P=Pj·Vdc/（60·m·）=3216×90/60/0.95/2=2.54KW式中Pj=Pm（Q=Q）—滿載運行時的靜阻力(Pm（Q=0）=2016N)m=2驅(qū)動電動機的臺數(shù)初選電動機功率：P=Kd*Nj=1.3*2.54=3.3KW式中Kd-電動機功率增大系數(shù)，查得Kd=1.3選用電動機YR160M-8；Ne=4KW，n1=705rm，（GD2）=0.567kgm2，電動機的重量Gd=160k3、減速器的選擇車輪的轉(zhuǎn)數(shù)：nc=Vdc/（π·Dc）=90/3.14/0.5=57.3rpm機構(gòu)傳動比：i。=n1/nc=705/57.3=12.3查[2]表19-11，選用兩臺ZLZ-160-12.5-=4\*ROMANIV減速器i?！?12.5；[N]=9.1KW，當輸入轉(zhuǎn)速為750rpm，可見Nj<[N]中級。(電動機發(fā)熱條件通過,減速器：ZLZ-160-12.5-=4\*ROMANIV)其中為確定小車自重的系數(shù)，Q=5~100t的小車，=0.35，動力系數(shù)取1.2圖—4單主梁小車簡圖Gx==172kN由于起重機運行軌道不平造成橋梁和主梁的震動，從而引起集中的和分布的固定載荷產(chǎn)生動力加載作用，也應估計在固定載荷中。動力加載作用可按一個沖擊系數(shù)k來考慮，k取1.14、強度驗算（一）、支座反力Ra包括兩部分：固定集中載荷引起的支座反力則主梁距左支座x處由固定載荷引起的彎矩為移動載荷F1、F2引起的支座反力為移動載荷在x截面的彎矩為由移動載荷和固定載荷共同作用引起距支座x處的截面彎矩為①將上式對x求導并令解得將此x值代入①得當小車的一個車輪處于左支座上時，主梁截面上最大剪力為，并且x=0，則計算水平方向的彎矩時，可以認為橋架是一個超靜定剛架結(jié)構(gòu)，最大彎矩為其中可簡化計算，令5、尺寸確定后慣性矩的計算中性軸至梁最外邊緣距離慣性矩慣性矩抵抗矩抵抗矩由產(chǎn)生的主梁跨中截面的正應力分別為故水平和垂直彎矩同時作用時，在主梁上下蓋中引起最大正應力為16鋼為225.5MPa故為安全主梁截面最大剪應力在腹板中部，主梁端部截面對x軸的靜矩為主梁端部截面對x軸的慣性矩故(16鋼為137.3MPa)故為安全（二）、主梁穩(wěn)定性的計算整體穩(wěn)定性問題由于；，故可以不考慮整體失穩(wěn)問題。局部穩(wěn)定性問題由于，故應配置橫向和縱向加筋。由于，需設置縱向加筋一根，布置在距上蓋板273.6mm處。3、主梁剛度的驗算圖—5主梁垂直撓度的計算簡圖圖—6主梁水平撓度計算簡圖主梁在滿載小車輪壓下，在跨中產(chǎn)生最大垂直撓度簡支梁垂直下?lián)隙鹊木_計算可按下式進行式中則16Mn鋼選水平剛度按超靜定剛架計算其中4、焊縫的設計和驗算（1）、蓋板和腹板的連接角焊縫通常不開坡口，平角焊縫，焊腳K不大于腹板厚，如取K=6mm，則角焊縫計算厚度K0=4.2cm，如為氣體保護焊或自動焊K0=（0.8~1）K=0.48~0.6cm.。則剪力作用下，角焊縫最大剪應力式中則集中載荷產(chǎn)生的剪應力可用下式計算驗算折合應力大小橫加筋在縱加筋以上部分與腹板的焊縫，大小橫加筋與上蓋板的焊縫，全部采用K=6mm連續(xù)角焊縫。（2）、驗算支承加筋與蓋板焊縫時，可假定全部集中載荷由加筋與蓋板，以及加筋兩端各長的腹板與蓋板角焊縫傳遞，則有（3）、驗算支承加筋與腹板的連接焊縫是假定它承擔全部支座反力與集中載荷，并且在焊縫全長上均勻分布上式中，只包含了小隔板與腹板的焊縫長度，省略了大隔板與腹板的焊縫長度，安全系數(shù)更高（4）、驗算蓋板拼接焊縫時，主梁在起吊貨物時，受到向下的拉力，從而使上蓋板受壓而下蓋板受拉，故上蓋板焊縫不必校核，只需校核下蓋板對接焊縫2、主梁的制造工藝過程門式起重機的制造任務為單梁龍門吊，跨距30m，起吊質(zhì)量為10t。由16Mn鋼板焊接而成。梁的上拱度為28mm旁彎≤14mm。2.1備料1、蓋板（δ=16mm）（1）對已選定的16Mn材料進行校平到噴丸等預處理；（2）切割：選用市場上規(guī)格為16mm×1400mm的材料，切成兩均等份，對邊緣進行精整切割。（3）開坡口：板厚為16mm時，采用單Y型坡口，允許用火焰氣割，但坡口面應將熔渣等清除干凈。（4）采用CO2焊對板材進行拼接至＞22mm（對接前先將各板材點固焊住，或采用夾具固定均可；且可采用壓具以防止波浪變形，兩端使用引弧）。（5）預置拱度：fs=L/1000=30000/1000=30mm以上fs為理論值，實際下料時，fs′=（2~3）fs，fs′=（56~84）mm上蓋板下料的加長量為：2.5L/1000=2.5×30000/1000=75mm下蓋板下料的加長量為：1.5L/1000=1.5×30000/1000=45mmfsxL/2L圖—7拱度示意圖腹板（δ=6mm）（1）對已選定的16Mn進行校平到噴丸預處理。（2）切割：選用市場上規(guī)格為6mm×1800mm的鋼板，切去多余的部分，然后對材料進行精整（氣割）。（3）開坡口：δ=6mm，選用CO2氣保焊無需開坡口。即“I”型坡口。（4）采用CO2焊進行拼接。（5）下料拱度：fs=（1/1000~3/1000）L=（28~84）mm3、大小隔板（δ=6mm）按設計尺寸對板材進行切割，注意下料時合理組合尺寸，盡量減少板材的消耗。2.2下料

采用自動火焰切割方法下料。(1)、蓋板下料將上、下蓋板矯平后。在對接長度方向上放400mm的工藝余量。(2)、腹板下料腹板矯平后，首先在長度方向拼接，然后左右兩側(cè)腹板對稱氣割．以防主梁兩側(cè)腹板尺寸不同．引起主梁的扭曲變形。為使主梁有規(guī)定的上拱度，在腹板下料時必須有相應的上拱度，且上拱度應大于主梁的上拱度。腹板下料時，需放1.5L／1000，即45mm的余量，并且在離中心200mm處不得有接頭，為避免焊縫集中，上、下蓋板與腹板的接頭應錯開，距離不小于200mm。腹板下料后長度誤差為10mm。(3)、長短肋板下料主梁的長短肋板的寬度尺寸只能小不能大(1mm左右)。肋板的4個角應為90。，尤其是肋板與上蓋板聯(lián)接處的2個角更應嚴格保持直角，以使裝配后主梁的腹板與上蓋板垂直，同時主梁在長度方向上不會發(fā)生扭曲變形。2.3焊接1.焊接材料

焊條使用前必須嚴格按使用說明書的規(guī)定進行烘干。然后放在保溫筒內(nèi)，隨用隨取。焊條烘干后在保溫筒內(nèi)存放超過4h應重新烘干．烘干次數(shù)不得超過2次。2.接頭形式上蓋板對接接頭形式，當板厚6~8mm時，采用I型坡口；板厚10~20mm時，采用單Y型坡口；板厚20~30mm時，采用雙Y型坡口。開坡口允許用火焰切割，但坡口面應將熔渣等清除干凈。圖—8正確接頭形式3.坡口制備上、下蓋板和腹板的對接，可采用單面焊雙面成形工藝，坡口角度為30?！?0。，單面V形坡口，以減小開坡口和焊后翻轉(zhuǎn)的工作量。4.組裝一焊接4.1裝配一焊接順序如下圖：圖—9門式起重機主梁焊接的一般順序圖—10主梁角焊縫的焊接圖—11主梁與端梁的連接示意圖4.2組對間隙

上、下蓋板及腹板在對接時，均應留有一定的間隙，板厚16mm，間隙為34mm，以保證單面焊雙面成形。兩腹板與下蓋板在組對時，盡量減小組焊間隙。間隙量<1.0mm，以減小焊接變形。長短肋板在與上蓋板進行組對時，也同樣應將各組件壓緊，以盡量減小組焊間隙。5焊接工藝(1)、施焊前，先檢查坡口及組對質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)尺寸超差．應及時處理后再施焊。(2)、焊前必須清除坡口及焊縫兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的油、污、水、銹及其他雜質(zhì)。(3)、焊接順序：先焊上、下蓋板及腹板的對接焊縫．再焊兩腹板與下蓋板的2條縱縫；焊接過程中，應盡量采用2名或4名焊工同時、對稱地進行焊接，以防止主梁發(fā)生扭曲變形。(4)、選用合理的焊接工藝參數(shù)：焊接方法采用焊條電弧焊，焊條直徑為4.0mm，焊接電流為165～200A，電弧電壓為22～25V。圖—12焊接工藝過程圖6.腹板矯平板材波浪變形值應不大，否則使用輥式矯正機矯正；板料不應有劃傷現(xiàn)象；如腹板高度方向上需要拼接時，應先拼接，焊后在平板矯正機上矯正。2.4、檢驗與修整1.質(zhì)量檢驗對接焊縫進行X射線檢驗。質(zhì)量應達到射線探傷標準GB3323規(guī)定的Ⅱ級或超聲探傷標準JB1152規(guī)定的Ⅰ級。表—2對接橫向焊縫檢驗:對接焊縫類別對接板名稱焊縫探傷比例探傷部位及長度示意圖工作級別橫向焊縫受拉翼緣板（下蓋板）100%100%受壓翼緣板（上蓋板）20%20%主腹板每個橫向焊縫<1>鄰近受拉翼緣板300mm范圍內(nèi)射線探傷或超聲波探傷。<2>鄰近受壓翼緣板160mm范圍內(nèi)射線探傷或超聲波探傷。副腹板每個橫向焊縫鄰近受拉翼緣板300mm范圍內(nèi)射線探傷或超聲波探傷。上蓋板下料后應確保毛刺高度不應大于0.5mm，劃痕不得大于1mm。否則鏟除。采用氣割下料，氣割后氣割面與軌制面直偏差不應超過2mm，氣割表面不平度不應超過1~1.4mm。對接后要對余高進行機械加工，從而減小應力集中。對于δ≥14mm的下蓋板，采用熱彎方法進行折彎，加熱時應加熱到900~1000℃，彎曲完成時溫度不低于700℃。對于16Mn等低合金鋼應注意緩冷。上拱度的檢驗在上蓋板平面的兩端固定一根細鋼絲繩，將其滑移到不同位置在此過程中保持水平，檢驗大梁的上拱度。撓度的檢驗在垂直腹板的兩端一米高的地方，固定一根懸線，檢查大梁在水平面內(nèi)的撓度，在安裝大隔板的地方測量大梁撓度，其值不應超過L/2000=14mm變形量的檢驗檢驗各板的變形量：腹板波浪變形受壓區(qū)<0.7δ0=4.2mm，其余區(qū)域<1.2δ0=7.2mm，上蓋板水平度≤0.328mm，腹板垂直度≤6mm。焊縫質(zhì)量檢驗對主要的工作焊縫進行的X射線檢驗。其他聯(lián)系焊縫采用抽檢進行超聲或磁粉探傷。

箱形主梁的質(zhì)量檢驗主要是制造過程中的工序檢驗及制造完成后的專檢。箱形主梁焊接完畢，經(jīng)質(zhì)檢部門聯(lián)檢，其幾何尺寸、上拱度及焊縫質(zhì)量均符合質(zhì)量要求。

對于此大型橋式起重機的箱形主梁的制造，在不具備大型吊裝設備的情況下，作者采用合理的裝焊順序及工藝措施，成功地彌補了設備方面的不足，避免了對箱形梁的反復翻轉(zhuǎn)，保證了箱形梁的焊接質(zhì)量并滿足了尺寸要求。2、整體修整1、防止大梁在水平面內(nèi)彎曲，將懸臂支撐焊上大梁之前給予大梁一定程度的預彎，在它這樣的位置上支撐焊到大梁上。配重3的重量根據(jù)實際規(guī)定：在大梁的兩端沒有與部支柱4接觸以前，配重可以繼續(xù)往上加。2、焊接大梁時，應盡量避免變形。大梁斷面允許的最大扭轉(zhuǎn)（或通常所說的螺線形）可以按比例關(guān)系a≦0.02H確定范圍。為滿足這個要求，采用下列方法：=1\*GB3①在隔板和上蓋板裝配的時候，所有的隔板應與蓋板嚴格地裝成90°，而且在一條直線上；=2\*GB3②翼緣焊縫用兩臺自動電焊機，以同樣的速度，同時由大梁中線向邊緣施焊，若采用埋弧焊，應注意支撐的位置。=3\*GB3③大梁構(gòu)件在焊接前的裝配以及焊接，須在調(diào)整后的架子上進行。3、上拱度的修正若拱度過小，在梁下翼板背面沿縱長用火焰烤兩條加熱帶，或者在梁的腹板下弦區(qū)部位，用火焰烤若干個三角形的加熱區(qū)，同時加熱相應部位的下翼緣板，如下圖所示：4、焊縫的補焊修整若X-射線檢驗出未焊透、裂紋、夾雜等缺陷時，若不符合焊接檢驗Ⅱ級標準。需對其進行補焊，采用碳弧氣刨對缺陷進行徹底的清理、清除，然后再補焊。5、焊材的保存為防止焊劑的潮濕引起的氣孔時，對熔煉型焊劑在150～350℃烘培，燒結(jié)型焊劑則可控制在190～300℃。烘培時間均以一小時為