单梁箱形桥式起重机主梁设计

1、-前言起重机箱形梁式桥架构造是国外桥式起重机中应用最普遍的一种桥架构造型式。随着科技的飞跃开展，起重机箱形梁式桥架构造对减轻劳动强度、节省人力、降低建立本钱、提高劳动生产力、加快建立速度、实现工程机械化、生产自动化起着十分重要的作用，是非常重要的工具和设备。它是箱形桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。所以桥式起重机在室外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用，是使用围最广、数量最多的一种起重机械。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属构造组成。桥架的金属构造由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于主梁两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的

2、构造类型较多，比较典型的有箱形构造、四桁架构造和空腹桁架构造。本次设计是对箱形单主梁式桥架构造起重机的主梁设计。桥式起重机的主梁主要由上、下盖板和两侧的垂直腹板及部肋板组成，是起重机的主要受力部件。小车钢轨布置在上翼缘板的两端，它的构造简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。各项设计参数都正确参考了相关标准及设计规，这样让设计有章可循，并考虑到构造方面的要求，合理地进展设计。设计根本思路：本设计综合考虑实际因素，结合给定的工艺参数，按照相关标准GB/T 3811-20211及设计规进展设计。主梁各项参数计算、选材、强度核算以及焊缝的设计及强度核算也都正确参考了标准或焊接手册，这样让设计有章可循，并考虑到构造方面的要求，合理地进展设计。目录第1章设计箱形梁的构造形式与尺寸31.1 给定条件31.2 箱形梁的构造和主要尺寸确实定31.2.1 箱形梁的构造31.2.2 箱形梁的主要尺寸确定31.3 主梁预制上拱度计算3第2章梁的校核32.1 梁的静载强度校核32.1.1 许用应力32.1.2 强度校核32.2 主梁跨端截面的最大剪切应力的计算32.3 主梁的静刚度计算3第3章焊脚尺寸的设计

3、及校核33.1 主梁的角焊缝33.2 主梁与端梁的角焊缝3第4章装焊工艺34.1 根本要求34.1.1 对焊工的要求34.1.2 对设备的要求34.1.3 对材料的要求34.1.4 坡口和焊缝形式的选择34.1.5 对环境的要求34.2 焊前准备34.2.1 焊接方法34.2.2 备料及下料34.3 焊接工序34.3.1 定位焊缝34.3.2 装焊顺序34.4检验3附录118附录219附录320总结3参考文献3. z.-第1章设计箱形梁的构造形式与尺寸1.1 给定条件根据任务设计说明书所列表1-1如下：吊车形势吊钩桥式起重机使用温度室温材料载荷类型额定载荷估计重量起升高度小车运行速度Q235或16Mn类10t小车不大于4t12m40m/min工作类型跨距桥架主梁形式大车不大于21.8t起升速度大车运行速度中级22.5m箱形梁8m/min90m/min表1-1 箱形梁设计给定条件1.2 箱形梁的构造和主要尺寸确实定图1-1 箱形主梁的构造简图1.2.1 箱形梁的构造箱形梁的构造尺寸示意图如图1-1所示。1.2.2 箱形梁的主要尺寸确定1、筋板及腹板的相关设计1主梁端部长度C确实定2主梁盖

4、板厚度与腹板厚度确实定给出推荐值如表1-2起重量Qtf5，81012.5151620303250腹板厚666，8盖板厚8，1010， 1212，141622表1-2 箱形主梁腹板和盖板厚度的推荐值mm注：表中所列板厚较大者用于跨度较大者据表1-2选出跨度为22.5m的盖板厚，腹板厚。3主梁中部高度H和盖板间距h确实定当17L20mm420mm2140mm4160mm240230220380400410430440470表2-3 16Mn的机械性能钢号钢材厚度或直径mm抗拉强度(MPa)抗拉强度(MPa)延伸率%16Mn161组17252组26363组375055100的方圆钢520500480480480350330310290280210190190190190表2-4 类载荷组合情况时钢材的许用应力应力种类符号许用应力MPaQ23516Mn第1组第2,3组第1组第2组第3组拉，压，弯剪切1609514085230140220130205120本次设计的是类载荷组合的设计，所以可以根据表2-1选出Q235的，16Mn的。根据表2-2和表2-3选出Q235的，。16Mn的，。所以，Q2

5、35和16Mn的许用应力可以从表2-4中选用，即2.1.2 强度校核图2-1 箱形梁式桥架构造的重量曲线主梁自重确实定给定如图2-1的曲线图。据图2-1可知，起重量为10t，跨距为22.5米的梁的重量，小车重量。1、主梁自重引起的均布载荷q2、梁的自重在处引起的最大弯矩为：3、额定载荷P在处引起的最大弯矩为：4、危险截面最大弯矩为：5、主梁跨中截面对水平重心轴*-*的抗弯截面模量主梁跨中截面对水平重心轴*-*的惯性矩主梁跨中截面的一半6、危险截面处的最大正应力的计算：所以Q235和16Mn钢都可以用来制造箱形梁。2.2 主梁跨端截面的最大剪切应力的计算1、各参数及其含义梁自重引起的剪力N，最大载荷移至跨端时引起的剪N，主梁跨端最大剪力N，主梁端部支承截面对水平重心轴*-*的惯性矩，S主梁端部支承截面半面积对水平重心轴*-*的静矩。2、各参数的计算所以应该选择16Mn钢进展箱形梁的制造。2.3 主梁的静刚度计算1、挠度许用值确实定选取严格的挠度许用值。2、挠度计算主梁中部截面对水平重心轴*-*的惯性矩E为弹性模量，对于钢可取自重引起的最大挠度额定载荷引起的最大挠度. z.-第3章焊脚尺寸

6、的设计及校核3.1 主梁的角焊缝据焊接工艺简明手册4表7-6知，当7mm=10mm18mm时，焊脚尺寸选K=4mm。据焊接构造学5中表4-12和表4-13知，16Mn钢的焊缝剪切应力许用值。所以，即选用4mm焊脚高度适宜。据起重机计设计手册3表2-2-2选出筋板的焊脚尺寸。3.2 主梁与端梁的角焊缝据起重机计设计手册3，主梁与端梁以角焊缝焊接，有公式。式中为角焊缝切应力、为主梁最大支反力、为焊缝长度之和、为焊缝剪切强度许用应力。据起重机计设计手册3中表2-2-2选，据表2-2-3可以得出所以所选焊缝形式及焊脚尺寸强度校核合格。第4章装焊工艺4.1 根本要求4.1.1 对焊工的要求受力构件应由持证焊工施焊。从事制造、安装、修理起重机的受力构件的焊工必须进展考试，对考试合格者发给焊工合格证(已取得锅炉、压力容器焊工合格证的可不再另行考试)，凡考试不合格者不得从事起重机受力构件的焊接起重机的主要受力构件指：主梁、端梁、支腿、塔架、臂架等。4.1.2 对设备的要求要根据焊接方确选择焊接设备。据MAG焊选择NBC-630直流型焊机。4.1.3 对材料的要求1、根据使用条件确定母材种类、厚度。根据市售钢板尺寸确定拼板时共有多少条拼接焊缝。2、确定焊接材料的种类和规格焊接材料应选用性能高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求。还保证力学性能，且需控制抗拉强度上限。选用熔化极气保护焊，则应确定保护气体种类和气体流量，焊丝牌号和直径。4.1.4 坡口和焊缝形式的选择拼板采用对接焊缝，根据板厚、焊接方法和加工能力，坡口形式选择I型坡口。箱形梁的角接头通常采用角焊缝。根据焊缝的受力情况、部位、焊接方法及装焊顺序，角焊缝选择单面连续角焊缝以及双面连续角焊缝。4.1.5 对环境的要求桥式箱形梁一般制造时都在室，所以对环境要求较小。只有湿度和温度要求。一般要求湿度小于90%，温度大于-10。4.2 焊前准备4.2.1 焊接方法主梁的上下盖板及腹板的对接采用MAG焊，腹板的下料采用微机控制，筋板用剪板机进展下料。为了保证主梁的几何尺寸，在盖板、筋板、腹板定位焊完成后，按照工艺确定的电流、电压、焊接顺序、焊接方向、焊缝的分布进展二人、四人对称焊接，确保构造受热均匀，变形在控制围，然后在平台上进展桥架起吊翻转焊接。在构造件的生产过程中，根据生产过

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