扁担梁设计无偏心.doc

-200吨扁担梁1.1扁担梁：扁担梁图扁担梁局部图1.2、卸扣与扁担梁组装图卸扣与扁担梁组装及卸扣的角度情况图1.3扁担梁工作中可能出现的3种受力情况图1.4.力的大小 :扁担梁承载200吨时：F1=F2=100t，Q1，Q2，P1，P2在扁担梁上部钢丝绳的夹角为600 ，扁担梁下部钢丝绳与垂直线的夹角按80：力最大值为： Q1=100t/cos30=115.5t ,P1=100*tg30=57.8t， Q2=100*cos8=101t，P2=100*tg8=14.1 t1.5、Ф299，厚20，长6000的无缝钢管的相关参数〔1〕、面积：A=π*〔Ф29.9/2〕2-π*〔Ф25.9/2〕2=175.212cm2〔2〕、惯性矩；Iy=Iz=〔π/64)*(29.94-25.94)=17135.9526cm4 (3)、抗弯截面惯性模量：W=〔π*D3/32)*(1-d4/D4)=Iy/〔D/2〕 =Iy/〔Ф29.9/2〕=1146.217cm3式中D-钢管外经，d－钢管径〔4〕、惯性半径：i=(Iy/A)1/2=9.9cm1.6、相关钢材的参数A3：σs= 240MPa=2449Kg/cm2 [σ]= [σ]p=1400Kg/cm2[τ]=950Kg/cm216Mn: σs= 295MPa=3010Kg/cm2 [σ]=[σ]p=σs/1.7= 1770Kg/cm2[τ]=σs/nt=σs/2.5=1200Kg/cm245：σs=360MPa2、 Ф299无缝钢管应力验算：以下计算全部按1.2的动载系数考虑2.1、根据扁担受力图1校核应力：（1） 轴向压力P= P1 =57.8 tФ299管轴向压应力：σP=1.2*57.8吨/A=395.9Kg/cm2符合要求〔2〕、Ф299管子的剪力Ft为：Ft=F1-F2=02.2、根据扁担受力图2校核应力和计算挠度： (1)、 轴向压力= P1- P2=57.8-14.1 t=43.7 t；Ф299管子轴向压应力：σP=1.2*43.7吨/A=300Kg/cm2 (2)、 弯矩〔倾翻力矩〕： M=1.2*P2*32=541440Kg 倾翻力矩使管子上方受压，下方受拉。

〔3〕、Ф299管子弯曲应力：σ1=M/W=472.3Kg/cm2〔4〕、 Ф299管子偏心轴向压应力：在管子上方：σP=轴向压应力+弯曲应力=σP+σ1=300Kg/cm2+472.3Kg/cm2 =772.3Kg/cm2〈[σ]=σs/N =1400Kg/cm2，符合要求 (5)、Ф299管弯曲变形最大挠度：fmax=ML2 /〔9EI*31/2〕=3mm〈L/1000=6,符合要求式中E=210GN/M2〔6〕、Ф299管子的剪力Ft为：Ft=F1-F2=02.3、根据扁担受力图3校核应力和计算挠度〔1〕轴向压力= P1+P2=57.8 t+14.1 t=71.9t；Ф299管子轴向压应力：σP=1.2*71.9吨/A=492.4Kg/cm2 (2)、弯矩： M=1.2*P2*32=541440Kg 弯矩 M方向与1.5.2的相反，倾翻力矩使管子下方受压，上方受拉〔3〕、Ф299管子弯曲应力：σ1=M/W=472.3Kg/cm2〔4〕、Ф299管子偏心轴向最大压应力：在管子下方：σP=轴向压应力+弯曲应力=σP+σ1=492.4Kg/cm2+472.3Kg/cm2=964.7Kg/cm2〈[σ]=σs/N =1400Kg/cm2，符合要求〔5〕、Ф299管弯曲变形最大挠度：fmax=ML2 /〔9EI*1.73205〕=3.mm〈L/1000=6,符合要求式中E=210GN/M2〔6〕、Ф299管子的垂直方向剪力Ft为：Ft=F1-F2=02.4压杆稳定性验算 管子尺寸： Ф299，厚20，长L=6000〔1〕.长细比λ=μ*L/=1*600/9.9=60.6式中：λ:长细比μ:长度系数，查得μ=1〔2〕、用欧拉公式验算压杆稳定性：λ1=(π2E/σp)1/2≈100式中：E:弹性模量因〔1〕中λ=60.6〈λ1=100，不适应欧拉公式计算。

〔3〕、用直线法验算压杆稳定性：σ1j=a-bλ式中：σ1j为临界压应力，查的A3钢：a=304MN/M2，B=1.12MN/M2，σs=235MN/M2λ2=(a-σs)/b=〔304-235〕/1.12=61.6因〔1〕中λ=60.6〈λ2=61.6，故该压杆属小柔度压杆，可不专门验算压杆稳定性，按轴向压缩强度问题计算及可〔4〕、按折减系数法验算压杆稳定性；因λ=60.6〈λ2=61.6，按一般轴向压缩强度问题计算(以就是上面2.1-2.3的计算〕及可，从保守出法仍按折减系数法进展进一步压杆稳定性验算折减系数法：σ＝P/ψA〈[σ]该扁担还受弯曲应力，梁稳定性验算为：σ＝M/W+P/ψA<【σ】M——弯矩Kg*cm W——抗弯断面系数cm3 P——杆所承受的正压力Kgψ——稳定系数 A——截面积cm2根λ=60.6据查的稳定系数ψ=0.842扁担受力图1的工况：σ＝P/ψA=395.9Kg/cm20.842 =470.2Kg/cm2<【σ】=1400Kg/cm2符合要求扁担受力图2的工况：σ＝M/W+P/ψA=300Kg/cm2+472.3Kg/cm20.842 =860.9Kg/cm2<【σ】=1400Kg/cm2符合要求扁担受力图3的工况：σ＝M/W+P/ψA=492.4Kg/cm2+472.3Kg/cm0.842 =1053Kg/cm2<【σ】=1400Kg/cm2符合要求3、吊耳验算吊耳钢材：16Mn3.1吊耳处的剪应力验算：(1)、扁担梁图1-1断面τ1-1=1.2*F1/[〔28-9.5〕*12+〔36-28〕*8]1.6*100*1000/286=419Kg/cm2 〈[τ]=1200Kg/cm2，符合要求〔2〕扁担梁图3-3断面:τ3-3=1.2*F1/[〔28-9.5〕*12/2+2*8]=944.8Kg/cm2 〈[τ]=1200Kg/cm2，符合要求3.2、吊耳中部的拉应力验算：因吊耳板最小厚度为80mm,断面80mm厚处的吊板的拉应力最大，即校核扁担梁图2-2断面的拉应力〔危险截面拉应力〕:σL=1.2*Q1/36*8=482Kg/cm2<[σ]=1770Kg/cm2符合要求3.3吊耳孔的最大挤压应力：σP=1.2*Q/d*δ=1.2*115.5t/9.5*12 =1216Kg/cm2<[σ]p=1770Kg/cm2符合要求式中，d－孔径，δ-孔的长度4、根据以上计算，200吨级，长6.4米(孔的中心距离〕，吊200吨级的扁担梁能够满足要求。

其他比6.4米短的200吨级扁担梁，因受力情况比6.4米扁担梁好，就不再重复计算5、扁担梁使用要求：该扁担梁上部钢丝绳的夹角按600 ，扁担梁下部钢丝绳与垂直线的夹角按80验算的〔1〕、使用时扁担梁上部钢丝绳的夹角不大于600，，扁担梁下部钢丝绳与垂直线的夹角不大于50，〔2〕、扁担梁的长短，可更换中间管子〔附：扁担梁管组合图〕扁担梁孔的中心距离最长6400，最短2400；总长度最长6740,最短27206、卸扣选用：6.1卸扣的根本尺寸型号Art.NO额定载荷tW mm D mm d mm e mmS mm L mm自重kgs-bx1201201339592 203372 447118.1 s-bx150150140108104229 368 160.6 t-bx110110127857916533040074.8t-140140133.59595203371.5450123.66.2卸扣的选用〔1〕、在扁担梁允许工作条件下：Q2=100吨/cos8=101吨，因t-bx110无货，下方卸扣选用s-bx120 型120吨卸扣，数量2只.〔2〕扁担梁上方：扁担梁上部钢丝绳的夹角不大于600，卸扣的拉力为100吨/cos30=115.4吨，扁担梁上方卸扣选用120吨2只，型号 S-BX1207、扁担梁上联接法兰和连接螺栓的验算：联接法兰钢材：16Mn；连接螺栓钢材：优质碳素钢(45)法兰上均部8只Ф24，8.8级螺栓7.1、连接螺栓拉应力分析：〔1〕、扁担受力图1工况：因扁担梁轴向只受轴向压力P1，偏心力产生的弯矩，在P1作用下扁担梁上下方只有压应力，故法兰连接螺栓连接螺栓不受预紧力以外的拉力，法兰接合面以不会出现间隙。

〔2〕、扁担受力图2工况：扁担在压力P〔P=P1-P2=43.7吨〕的作用下，扁担梁上、下方都受压应力σP，在偏心力P2产生的弯矩M〔倾翻力矩〕作用下，Ф299管子和法兰上方受压，下方受拉.法兰触面上方：在压力P作用的压应力σP和弯矩M〔倾翻力矩〕作用下的挤压应力σ=M/W法兰，在法兰上方方向一样，故上方法兰连接螺栓不受预紧力以外的拉力法兰接触面下方：因压力P作用下对法兰接触面产生的压应力σP与弯矩M〔倾翻力矩〕作用下产生拉应力σ=M/W法兰的方向相反，抵销了法兰连接螺栓的拉应力，法兰连接螺栓实际受的拉应力较小或无.〔略)〔3〕、扁担受力图3工况：扁担在压力P〔P=P1+P2=71.9吨〕的作用下，扁担梁上、下方都受压应力σP，在偏心力P2产生的弯矩〔倾翻力矩〕M=541440Kg 作用下，Ф299管子和法兰下方受压，上方受拉.法兰接触面下方：在压力P作用的压应力σP和弯矩M〔倾翻力矩〕作用下的挤压应力σ=M/W法兰，在法兰上方方向一样，故上方法兰连接螺栓不受预紧力以外的拉力法兰接触面上方：压力P〔P=P1+P2=71.9吨〕的作用下：均布压应力σP=P/A法兰=1.2*71900Kg/729.44cm2=118.2Kg/cm2倾翻力矩M=541440Kg 作用下最大应力：σmax=M/W法兰=104.6Kg/cm2因：σP=118.2Kg/cm2>σmax=M/W法兰=104.6Kg/cm2故法兰连接螺栓连接螺栓不受预紧力以外的拉力，法兰接合面以不会出现间隙。

7.2、连接螺栓拉应力验算：从平安和保守从发，在不考虑压力P作用下，对减少法兰连接螺栓受力的有利因素，只考虑纯倾翻力矩M=541440Kg 对连接螺栓的影响单只螺栓受的最大拉力为： Fmax=M*Lmax/∑Li2=541440*17.5/(8*17.52)=3867.4Kg查的45：σs=360MPa，N=3，连接螺栓许用拉应力[σ]=σs/N=120MPa=1176Kg/cm2连接螺栓拉应力：σ=Fmax/〔πD2/4〕=855Kg/cm2<[σ]=120MPa=1176Kg/cm2符合要求7.3、连接螺栓剪应力验算：因：F1-F2=0，故法。