18吨5吨40米A型双梁门式起重机结构设计说明.doc

18/5t 40m A型双梁门式起重机结构设计第一章总体计算一、主要技术参数起重量：Q=18/5t小车自重：G小=6t小车轮距：b =2.0m小车轨距：K=2.5m起升速度：V起=9.3m/min大车运行速度：V大=48m/min大车基距：B=10m起升高度：H0=14m跨度：L=40m有效悬臂〔刚性支腿侧〕长度：L0刚=8m有效悬臂〔柔性支腿侧〕长度：L0柔=8m悬臂〔刚性支腿侧〕全长：L刚=10m悬臂〔柔性支腿侧〕全长：L柔=10m工作风压; q=250pa非工作风压; q=600~1000pa工作级别A6小车车轮直径D小车=500mm ,2轮驱动n=4第二章 主梁计算一、载荷荷及内力计算〔一〕移动载荷及内力计算1. 作用在一根主梁上的移动载荷为：静载荷P=gP=<18+6>×104=120kN小车满载下降制动时载荷P计计算： P计=<Ф2Q+Ф1G小车2>g其中,起升冲击系数Ф1=1.0；该起重机用作装卸船,起升状态级别为HC3, Ф2min=1.15、=0.51,动载系数Ф2 =Ф2min + V起 =1.3 P计=×<1.3×18+1.0×6>×10 =147kN2. 移动载荷位于有效悬臂处主梁悬臂根部弯矩M悬计算：M悬= P计L有悬所以：M悬=147×103×10=1470000N.m剪力：Q悬= P计=147kN3. 移动载荷位于跨中时,主梁跨中弯矩M中为：M中=P计LM中=×147×103×40=1470000N.m剪力：Q中=P计=×147=73.5kN〔二〕静载荷及内力计算一根主梁自重G静=28.5t一根主梁的分布载荷q和q计计算,如下：q计=q=G静/q计=q=28.5×104 /<40+10+10>=4750N/m1. 柔性支腿侧静载弯矩M自柔和剪力Q自柔计算：M自柔=－q计×L柔2M自柔=－×4750×102=－237500N.mQ自柔= q计×L柔Q自柔=4750×10=47.5kN2. 刚性腿侧静载弯矩M自刚和剪力Q自刚的计算M自刚=－q计L刚2M自刚=－×4750×102=－237500N.mQ自刚= q计×L刚Q自刚=4750×10=47.5kN3. 跨中的静载弯矩M自中计算M自中=q计L2+M自中=×4750×402+<－237500－237500>=712500N.m〔三〕风载及内力计算1. 风向平行大车轨道方向时的均布风力计算：（1） 小车风载荷P小风计算P小风=×0.42×10=2.1kN<作用在一根主梁上>。

2） 主梁的均布风载荷q主风计算q主风= P1前/q主风==5.25×104/<40+10+10>=875N/m2. 小车分别位于刚性和柔性支腿侧有效悬臂处主梁风载产生水平弯矩M水柔和M水刚和剪力Q水柔以及Q水刚计算M水柔=－L02q主风-P小风L0柔M水柔=－×102×875－2100×8=－60550N.mM水刚=－×102×875－2100×8=－60550N.mQ水柔= q主风×L0柔 ＋P小风Q水柔=875×10+2100=10.85kNQ水刚=875×10+2100=10.85kN3. 小车位于跨中主梁水平弯矩M水平计算M水平=P小风L+{q主风 L2-q主风}M水平=×2100×40+{×875×402-×875×<102+102>}=173250N.m〔四〕大车紧急制动惯性力F大惯及内力计算1. 作用在一根主梁上的小车自重和货物重量的惯性力P小大惯计算 起重机运行制动时引起的门架水平惯性力 所以 所以2. 一根主梁均布载荷惯性力q主大惯计算q主大惯=0.0233×q计q主大惯=0.0233×4750=110.68N/m3. 小车位于刚性支腿和柔性支腿侧有效悬臂位置,大车紧急制动,主梁水平方向弯矩M柔大惯和M刚大惯以及悬臂根部剪力Q柔大惯和Q刚大惯计算M柔大惯=q主大惯L柔2+p小大惯L0柔M柔大惯=×110.68×102+2796×8=27902N.mM刚大惯=×110.68×102+2796×8=27902N.mQ柔大惯= q主大惯L柔+ p小大惯Q柔大惯=110.68×10+2796=3902.8NQ刚大惯=110.68×10+2796=3902.8N4. 小车位于跨中大车制动主梁水平弯矩M中大惯计算M中大惯=p小大惯L+[q主大惯L2－q主大惯 ]M中大惯=×2796×40+[×110.68×402－×110.68×<102+102>]=44562N.m5. 主梁外扭矩计算：〔由于偏轨箱型梁对弯心ex的作用〕偏轨箱型梁由和作用而产生移动扭矩,其他载荷产生的扭矩小,且作用方向相反,忽略不计,偏轨箱型梁弯心A在梁截面的对称形心轴上,〔不考虑翼缘外伸部分〕弯心至主腹板距离为：图2- 1小车轨道选用P43轨,轨高为：移动扭矩：满载小车位于跨中时,跨中最大剪切力：跨中内扭矩：二、主梁截面几何参数计算〔一〕主梁截面图：主梁截面的选取：H=〔1/10~1/17〕L=4~2.35m取H=3m=3000mm主梁在主端梁连接处的高度：H0=<0.4~0.6>H=1200~1800mm取H0=1500mm主梁两腹板内壁间距：b=〔~〕H=1500~1000mm 取b=1200mm。

选择偏轨箱型形式：采用偏轨省去正轨支撑轨道而设置横向加劲板,从而也省去大量焊缝,减少制造过程变形为了能在主腹板上设置轨道和压板,须使上翼缘板的悬伸宽度加大,因而增加啦保证悬臂部分局部稳定性而设置的三角劲.箱型梁各板厚度：主腹板δ1=10mm, 副腹板厚度：δ2=8mm；上下盖板厚度：δ=10mm翼缘板厚度： 取翼缘板宽度： 取b=1260mm盖板宽度：上盖板B上=1388mm B下=1258mm主梁截面简图如图：图2-21. .求面积 净面积:毛面积：2.求形心坐标3.求主梁截面的惯性矩： 对x轴： 总惯性矩：对x轴： 总惯性矩：三、载荷组合及强度稳定性验算〔一〕载荷组合按2类载荷组合考虑;即小车位于有效悬臂和跨中位置,小车满载下降制动,同时大车制动,风向平行于大车轨道方向,工作风压为250pa1. 小车满载位于刚性腿有效悬臂处,悬臂根部由于垂直载荷产生的弯矩M刚总重和Q刚总重以及水平载荷产生的弯矩M刚总水平和Q刚总水平分别为：M刚总重=M悬+M自刚M刚总重=1470000+237500=1707500N.mM刚总水平=M水刚+M刚大惯M刚总水平=60550+27902=88452N.mQ刚总垂=Q悬+Q自刚=1470000+47500=194500NQ刚总水=Q水刚+Q刚大惯=10850+3902.8=14752.8N2. 小车满载位于柔性支腿侧有效悬臂,悬臂根部由于垂直载荷产生的弯矩M柔总垂和Q柔总垂以及水平载荷产生的弯矩M柔总水和Q柔总水计算。

M柔总垂=M悬+M自柔 M柔总垂=1470000+237500=1707500N.mM柔总水=M水柔+M柔大惯 M柔总水=60550+27902=88452N.m Q柔总水=Q水柔+Q柔大惯=10850+3902.8=14752.8NQ柔总垂=Q悬+Q自柔=1470000+47500=194500N3. 小车满载位于跨中处,跨中截面由于垂直载荷产生的弯矩M中总重和水平载荷产生的弯矩M中总水计算：M中总重=M中+M自中M中总重=1470000+712500=2182500N.mM中总水=M水中+M中大惯M中总水=173250+44562=217812N.m上述三种载荷中,以小车 满载下降制动位于柔性支腿侧有效悬臂处,同时大车紧急制动,风向平行于轨道方向时,M柔总垂,M柔总水和Q柔总垂,Q柔总水的计算值最大,故下面强度和稳定性仅按该工况进行计算〔二〕弯曲应力验算由上表可知,主梁在垂直面和水平面内的合成弯矩：小车在跨中时弯矩最大,现在分别验算主梁跨中弯曲应力：跨中垂直弯矩= M中总重=2182500m跨中水平弯矩= M中总水=217812N.m〔三〕主梁截面危险点验算主梁跨中截面危险点：①②③的强度（1） 主腹板上边翼缘点①的应力：主腹板边至轨顶距离：主腹板边的局部压应力为：垂直弯矩产生的应力：水平弯矩产生的应力：惯性载荷与侧向力对主梁产生的轴向力较小,且作用方向相反,应力很小,故可不计算,主梁上翼缘板静矩：主腹板上边的切应力：点①的折算应力为：（2） 点②的应力：（3） 点③的应力：〔四〕主梁疲劳强度计算计算主梁跨中最大弯矩截面的疲劳强度：由于水平惯性载荷产生的惯性力很小,为了计算简明,忽略惯性力。

求跨中最大弯矩和最小弯矩：Mmax= M中总重=2182500N.m空载小车位于有效悬臂处跨中弯矩最小：作用在一根主梁上的空车轮压；远离小车一侧的支反力;小车轮压在跨中产生的弯矩（1） 验算主腹板受拉翼缘焊缝④的疲劳强度：应力循环特性：根据工作级别E8,应力集中等级K1,及材料Q235,查的,Q235的材料强度极限,焊缝拉伸疲劳许用应力为：,故焊缝④合格（2） 验算横隔板下端焊缝与主腹板的连接处⑤：取横隔板下端至下翼缘板上表面距离为50mm , 则：应力循环特性：根据工作级别E8,及材料Q235,横隔板采用双面连续角焊缝连接,应力集中等级K3,查的,焊缝⑤拉伸疲劳许用应力为：,故焊缝⑤合格由于切应力很小,忽略不计〔五〕稳定性验算〔1〕整体稳定性 ：〔稳定〕〔2〕局部稳定性：翼缘板：,因为需要设置2条纵向加劲肋,不再验算翼缘最大外伸部分：〔稳定〕主腹板： 副腹板：,大于320考虑到跨端受力情况设置两条纵向加劲肋,副腹板相同,隔板间距a=2000mm,纵向加劲肋,如下图：图2- 3〔六〕验算跨中主、副板上区格的稳定性1） 验算跨中主腹板上区格I的稳定性区格两边正应力：属于不均匀压缩板区格I的欧拉应力：区格分别受、和作用时的临界压力为：式中：板边弹性嵌固系数由于,屈曲系数需要修正,则腹板的局部压应力压力分布长度按a=3b计算,。

区格I属于双边局部压缩板,板的屈曲系数:需要修正,则区格切应力由,板的屈曲系数为需要修正,则区格上边缘的复合应力：,区格临界复合应力为复合应力区格II的尺寸与I相同且应力较小,故不需要再验算,主腹板外侧设短加劲肋与上盖板外伸部分顶紧用以支撑轨道,间距500mm2） 验算跨中副腹板上区格I的稳定性区格两边正应力：属于不均匀压缩板区格I的欧拉应力：区格分别受和作用时的临界压力为：式中：板边弹性嵌固系数由于,屈曲系数需要修正,则区格切应力由,板的屈曲系数为需要修。