桥式起重机主梁设计说明书37841Word格式.docx
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桥式起重机主梁设计说明书37841Word格式.docx
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主梁上拱度:
当受载后,可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形,避免承载小车爬坡。
主梁旁变:
在制造桥架时,走台侧焊后有拉深残余应力,当运输及使用过程中残余应力释放后,导致两主梁向内旁弯;
而且主梁在水平惯性载荷作用下,按刚度条件允许有一定侧向弯曲,两者叠加会造成大弯曲变形。
腹板波浪变形:
受压区,受拉区,规定较低的波浪变形对于提高起重机的稳定性和寿命是有利的。
上盖板水平度,腹板垂直度,b为盖板宽度,h0为梁高.
端梁端梁是桥式起重机桥架组成部分之一,一般采用箱型结构,并在水平面内与主梁刚性连接,端梁按受载情况可分下述两类:
(1)、端梁受有主梁的最大支承压力,即端梁上作用有垂直载荷。
(2)、端梁没有垂直载荷,端梁只起联系主梁的作用.
图1桥梁的构造示意图
二、主梁的几何尺寸
1、梁的截面选择和验算
通常按刚度和强度条件,并使截面积最小(经济条件),满足建筑条件要求(如吊车梁及平台焊接梁最大高度受建筑条件限制),来确定梁的高度,然后初步估算梁的腹板、盖板厚度,进行截面几何特征的计算,然后进行验算,经适当调整,直到全部合格。
图2主梁的几何尺寸
中部高度h
端梁连接处高度h1
梯形高度c
端梁宽度
腹板的壁间距b0
腹板厚度δ0
盖板宽度b
大隔板间距a
小隔板高度h2
小隔板间距a1
纵向加筋角钢h3
腹板厚
均布载荷
集中固定载荷
移动载荷
每个轮子的轮压
F1、F2
小车自重Gx
水平均布载荷qsh
水平集中载荷Fsh
集中载荷
2、箱形主梁截面的主要几何尺寸
靠近端梁处
跨中为
查表并根据实际需要确定
三、主梁的受力分析
1、载荷计算
桥梁自重Gq=19.3t,自重均布载荷q1=Gq/L=68N/cm
局部重量q2=0.12t/m=12N/cm,集中重量为2t
则均布载荷为q=q1+q2=80N/cm
运行机构重量G1,间距L1
司机室重量G2,间距L2
电气设备重量G3,间距L3
其中为确定小车自重的系数,Q=5~100t的小车,=0.35,动力系数取1.2
Gx==172kN
由于起重机运行轨道不平造成桥梁和主梁的震动,从而引起集中的和分布的固定载荷产生动力加载作用,也应估计在固定载荷中.动力加载作用可按一个冲击系数k来考虑,k取1.1
2、强度验算
(一)、支座反力Ra包括两部分:
固定集中载荷引起的支座反力
则主梁距左支座x处由固定载荷引起的弯矩为
移动载荷F1、F2引起的支座反力为
移动载荷在x截面的弯矩为
由移动载荷和固定载荷共同作用引起距支座x处的截面弯矩为
①
将上式对x求导并令解得
将此x值代入①得
当小车的一个车轮处于左支座上时,主梁截面上最大剪力为,并且x=0,则
计算水平方向的弯矩时,可以认为桥架是一个超静定刚架结构,最大弯矩为
其中
可简化计算,令
尺寸确定后惯性矩的计算
中性轴至梁最外边缘距离
惯性矩
惯性矩
抵抗矩
由产生的主梁跨中截面的正应力分别为
故水平和垂直弯矩同时作用时,在主梁上下盖中引起最大正应力为
16钢为225.5MPa故为安全
主梁截面最大剪应力在腹板中部,
主梁端部截面对x轴的静矩为
主梁端部截面对x轴的惯性矩故
(16钢为137。
3MPa)故为安全
(二)、主梁稳定性的计算
整体稳定性问题
由于;
故可以不考虑整体失稳问题。
局部稳定性问题
由于,故应配置横向和纵向加筋。
由于,需设置纵向加筋一根,布置在距上盖板273。
6mm处。
3、主梁刚度的验算
图3主梁垂直挠度的计算简图
图4主梁水平挠度计算简图
主梁在满载小车轮压下,在跨中产生最大垂直挠度
简支梁垂直下挠度的精确计算可按下式进行
式中
则16Mn钢选
水平刚度按超静定刚架计算
4、焊缝的设计和验算
(1)、盖板和腹板的连接角焊缝通常不开坡口,平角焊缝,焊脚K不大于腹板厚,如取K=6mm,则角焊缝计算厚度K0=4。
2cm,如为气体保护焊或自动焊K0=(0.8~1)K=0.48~0。
6cm。
.则剪力作用下,角焊缝最大剪应力式中
则
集中载荷产生的剪应力可用下式计算
验算折合应力
大小横加筋在纵加筋以上部分与腹板的焊缝,大小横加筋与上盖板的焊缝,全部采用K=6mm连续角焊缝。
(2)、验算支承加筋与盖板焊缝时,可假定全部集中载荷由加筋与盖板,以及加筋两端各长的腹板与盖板角焊缝传递,则有
(3)、验算支承加筋与腹板的连接焊缝是假定它承担全部支座反力与集中载荷,并且在焊缝全长上均匀分布
上式中,只包含了小隔板与腹板的焊缝长度,省略了大隔板与腹板的焊缝长度,安全系数更高
(4)、验算盖板拼接焊缝时,主梁在起吊货物时,受到向下的拉力,从而使上盖板受压而下盖板受拉,故上盖板焊缝不必校核,只需校核下盖板对接焊缝
1.4m
0。
7m
2.8m
0.35m
700mm
6mm
750mm
1970mm
2050mm
450mm
680mm
480mm
参文献
(一)
G1=0.8t
L1=1。
5m
G2=1。
3t
L2=2。
8m
G3=0.6t
L3=5.9m
第二章主梁的制造工艺过程
桥式起重机的制造任务为单梁龙门吊,跨距28mm,起吊质量为50t。
由16Mn钢板焊接而成。
梁的上拱度为28mm旁弯≤14mm。
一、备料
1、盖板(δ=16mm)
(1)对已选定的16Mn材料进行校平到喷丸等预处理;
(2)切割:
选用市场上规格为16mm×
1400mm的材料,切成两均等份,对边缘进行精整切割。
(3)开坡口:
板厚为16mm时,采用单Y型坡口,允许用火焰气割,但坡口面应将熔渣等清除干净。
(4)采用CO2焊对板材进行拼接至>22mm(对接前先将各板材点固焊住,或采用夹具固定均可;
且可采用压具以防止波浪变形,两端使用引弧,收弧板)。
(5)预置拱度:
fs=L/1000=28000/1000=28mm以上fs为理论值,实际下料时,fs′=(2~3)fs,fs′=(56~84)mm
上盖板下料的加长量为:
2.5L/1000=2。
5×
28000/1000=70mm
下盖板下料的加长量为:
1。
5L/1000=1。
28000/1000=42mm
fs
x
L/2
L
图5拱度示意图
2、腹板(δ=6mm)
(1)对已选定的16Mn进行校平到喷丸预处理。
选用市场上规格为6mm×
1800mm的钢板,切去多余的部分,然后对材料进行精整(气割).
δ=6mm,根据《焊接手册》选用CO2气保焊无需开坡口。
即“I”型坡口。
(4)采用CO2焊进行拼接.
(5)下料拱度:
fs=(1/1000~3/1000)L=(28~84)mm
3、大小隔板(δ=6mm)
按设计尺寸对板材进行切割,注意下料时合理组合尺寸,尽量减少板材的消耗.
二、下料
采用自动火焰切割方法下料。
(a)、盖板下料将上、下盖板矫平后.在对接长度方向上放400mm的工艺余量.
(b)、腹板下料腹板矫平后,首先在长度方向拼接,然后左右两侧腹板对称气割.以防主梁两侧腹板尺寸不同.引起主梁的扭曲变形。
为使主梁有规定的上拱度,在腹板下料时必须有相应的上拱度,且上拱度应大于主梁的上拱度。
腹板下料时,需放1。
5L/1000,即42mm的余量,并且在离中心200mm处不得有接头,为避免焊缝集中,上、下盖板与腹板的接头应错开,距离不小于200mm。
腹板下料后长度误差为10mm。
(c)、长短肋板下料主梁的长短肋板的宽度尺寸只能小不能大(1mm左右)。
长度尺寸可允许有一定的误差(±
2mm以内)。
肋板的4个角应为90.,尤其是肋板与上盖板联接处的2个角更应严格保持直角,以使装配后主梁的腹板与上盖板垂直,同时主梁在长度方向上不会发生扭曲变形。
三、焊接
1.焊接人员
参加焊接的焊工应具备相应的操作资格.除此之外.还应配备专门的焊接技术人员进行现场指导、焊接检验人员进行全程跟踪检查。
2。
焊接材料
焊条使用前必须严格按使用说明书的规定进行烘干。
然后放在保温筒内,随用随取。
焊条烘干后在保温筒内存放超过4h应重新烘干.烘干次数不得超过2次.
3.接头形式
上盖板对接接头形式,当板厚6~8mm时,采用I型坡口;
板厚10~20mm时,采用单Y型坡口;
板厚20~30mm时,采用双Y型坡口.开坡口允许用火焰切割,但坡口面应将熔渣等清除干净。
图6正确接头形式
4。
坡口制备
上、下盖板和腹板的对接,可采用单面焊双面成形工艺,坡口角度为30。
~40。
,单面V形坡口,以减小开坡口和焊后翻转的工作量。
5。
组装一焊接
5.1装配一焊接顺序
(1)上盖板置于支撑平台上,并加压板固定.在地上铺好已拼接好的上盖板,在两端加凸台,使其中间向下弯曲,弯曲程度等于预置的上拱度,即中点处向下挠L/1000.
(2)装配焊接大隔板和小隔板
在制定的位置上焊接大小隔板,为保证其垂直度及位置的准确,需采用撑住固定或者点固焊对其位置固定。
为保证旁弯以防止受力时盖板过度向中心弯曲,应从大梁的中部向盖板边缘焊接,先焊隔板的一面,然后再焊另一面(避免结构翘曲).
(3)腹板的隔板的焊接
将腹板组立点焊于制定位置,由于腹板有预置上挠,装配时需要使盖板与之贴合严密.(采用楔形垫片)
将点固好的梁旋转90°
侧向放置,再对腹板与隔板之间进行焊接。
在焊接过程中,需注意事项
a大隔板断续焊,小隔板连续焊.
b为方便施焊(由于间距较小),一般采用焊条手工焊或者CO2焊.
c为保证要求的拱度与旁弯:
两个焊接工人同时由大梁的中部开始将隔板焊上,先焊主腹板一侧,每条焊缝由外缘向盖板侧板,最好不立即从两面焊接隔板。
(4)角钢的焊接
为了减小变形,从而需减少线能量的输入,角钢采用断续焊,且由于空间较小,采用CO2半自动焊。
(5)装配下盖板及盖板与腹板的焊接
在装配压紧力作用下预弯成所需形状,使用撑具等辅助设备以保证盖板的倾斜度和腹板的垂直度,然后点固焊住.
测量挠度:
在上盖板平面上的两端固定一根细钢丝绳,使其滑移到不同的位置,在这个过程中钢丝绳保持水平,检验大梁的上拱度.
测量挠度后,若上挠度大于允许值,则:
先焊1、2,使焊后产生一定量的下挠,与上挠
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