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1、0 桥式起重机主梁制造工艺与焊接工艺设计报告团队成员： 专业班级：. 指导教师： 1 1 前言桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。 桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，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。在室内外工矿企业、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，是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。本文主要介绍了跨度21m,起重量 50t 的通用桥式起重机箱型梁的设计生产过程。所选用的钢材为Q345 。2 桥梁的总体结构主梁为双梁模型，结构简图如下
2、：主梁主梁是桥式起重机桥架中主要受力元件，由左右两块腹板，上下两块盖板以及若干大、小隔板及加强筋板组成。主要技术要求有：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07.0，受拉区02 .1，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250/bc，腹板垂直度250/0hh，b 为盖板宽度， h0 为上下盖板之间的高度。端梁端梁是
3、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。3 主梁的尺寸及校核2 主梁截面图：尺寸：一、箱型主梁截面的主要几何尺寸起重机的跨度L L=S b 式中： S=21m ； b=1500mm( 无通道 ) ；b=2000mm( 有通道 ) ；L=19.5m 中部高度h 101161Lh即： 1212mm h1950mm h=1300mm 端梁连接处高度h1hh5 .011h650mm 梯形高度C C=(0.1 0.2)L C=
4、2.925m 端梁宽度C0 C0=288.5mm C0=288.5mm 腹板的壁间距b0 0.25 .160150100bhLbb0=800mm 腹板厚度 0 m m600=6mm 盖板宽度bmmbb)20(200b=852mm 大隔板间距a 大靠近端梁处a 大=h=1300mm 梁中处 a 大=1.5h=1950mm a 大 =h=1300mm a 大=1.5h=1950mm 小隔板高度h2 32hhh2=433.3mm 小隔板间距a 小靠近端梁处a 小=0.5h= 650mm 梁中处 a 小=0.5h=650mm a 小 =0.5h= 650mm a 小=0.5h=650mm 纵向加筋角钢
5、h3 hh25.03h3=325mm 盖板厚12根据实际情况确定盖板厚121=2=10mm 3 主梁的受力分析（1）载荷的计算a)由活动载荷引起的弯矩和剪力的计算：设小车轮距mb21，则mb121当活动载荷21PP，即小车自重和起重载荷作用在一个主梁上的两个车轮的轮压相同，其合力在21b处，合力tGqGKPPRIIxII35.3225.622.2221进行受力分析可知：0F0BM则LRbxL FA)2(1对 LRbxL FA)2(1进行求导，则LRFA，即AF为减函数，则有当10bLx时，.5170 x即，则有当0x时tLRbxL 69.305.1935.32)15.19()2( FQ1Ama
6、x活对 LRxbxL xFA)2(1进行求导，则有)22(1xbLLRFA小车自重2t 2t 桥梁自重11t 11t 载荷组合II 主梁载荷小车载荷起重载荷tGKqII1 .12111.1tGxKII2.221.1tGqII5.625025.14 当 4b21Lx时，即25.94225 .194b21Lx，xFA取得极大值，所以mtLRxbxL 95.1415.1925.935.32)125.95.19()2( xFM1Amax活同 理 ， 当LxbL1时，即 17.5x19.5 当 x=17.5 时，tLRxL6.615.19235.32).5175.19(2)(Qmax活mtLRxxL17
7、.2925.195.1735.32)5.175.19(2)(xFMAmax活b)由固定荷载引起的弯矩和剪力的计算： 均布荷载，如图所示：距支点 A 距离为 x 的截面上的固定均布载荷引起的剪力和弯矩分别为tGKqLFFqII BA05.62111 .122mN LGKqqII6205.05.19111.1当 x=0 时t05.6qx-FQAmax均2qx-xFM2A均，对其进行求导，qx-FA均M令0均M，则 x=9.75m，此时均M取得最大值，即mt49.29275.90.620575.905.62qx-xFM22Amax均通过对剪力图和弯矩图的分析得出垂直方向的最大剪力和弯矩由于活动载荷和
8、均布载荷引起的最大剪力都是在X=0 处产生所以 :Qmax=Q活 max+ Q均 max=30.69t+6.05t=36.74t 由于活动载荷和均布载荷引起的最大弯矩不在同一处产生，所以不能直接加减求得故：Mmax=2(L-x-b1/2)Rx/L -q.x 2/2 5 、Mmax=0 x=(2RL-b1)/(4R+q.L)=8.46m 故在 x=8.46m 处取得最大弯矩Mmax=259.62t m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)23(24)21(42maxllqllFMshsh sh其中233
9、 * 38yygJJKBcl可简化计算，令Qshmax=0.1 Qmax=3.674t Mshmax=0.1 Mmax=25.962t m（2）强度的计算尺寸确定后惯性矩的计算423321013 13 00009186.02102128010852210852122128062121)22(2122)2(121mhbbhIx442332 00003 003 1003525.0)26800(61280261280618521021212/)(2122)2(121mmmbhhbIY3301413.0650.0009186.02mmhIWx x330 0 8 2 7 5.0426.0003525.0
10、2/mmbIWy y由maxmaxshMM和产生的主梁跨中截面的正应力分别为MPaWMx74.18301413.062.259maxM P aWMysh sh374.31008275. 0962.25max max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MPash114.215374.3174.183max经过查参考资料优质碳素结构钢-低碳合金钢的力学性能和对比，取Q345 比较合适，则许用应力为：MpaMpas114.2152305 .13455 .16 故选用 Q345 钢，强度符合要求。主梁的最大剪应力截面的剪应力为kNkgNQQQs
11、h232.369101000674.374.3622maxmaxmax22主梁截面最大剪应力在腹板中部，0max2*maxxdISQ1h=650mm mmhh6301026502110主梁端部截面对x 轴的静矩为310 111011003322.02106301085241026506)102650()2(422)2(2mhbhhS主梁端部截面对x 轴的惯性矩44233210 13 1300001995.0)5315(108522108526163062121)22(2122)2(121mmmhbbhIxd对于 Q345 钢，Mpa79.132 32303故0max2*maxxdISQ236.
12、5110006.02001995.0003322.010232.36963 MPa故选用 Q345 钢为安全。经过校核和比较，选Q345 钢比较合适。（3）主梁稳定性的计算i.整体稳定性问题由于10625.1800/1300/0bh；65375.24800/19500/0bL，故可以不考虑整体失稳问题。ii.局部稳定性问题由于3.2136/1280/00h，由于240/16000h，需设置纵向加筋一根，布置在距上盖板7 325mm 处。（4）梁的挠度的计算梁的最大挠度f为额定载荷在主梁距A 端 8.46m 处产生的挠度：2223345.196)5.19(224xxLLEIxFxxLLxxEIq
13、fxx其 中x=8.46m 7001 743126.2646.85.1946.85 .19009186.01025.19646. 85.1946.81035.3246. 85 .1946. 85.19246. 8009186.0102246205.0222114 334 11Lfmmf故符合要求。4 下料和焊接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
14、度应大于主梁的上拱度。腹板下料时，需放1.5L1000，即 32mm 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。焊接主梁焊接的一般顺序paE111028 上盖板大隔板小隔板焊缝装大小隔板隔板焊接装腹板腹板点焊焊缝下盖板焊缝
15、焊缝1234点焊接下盖板焊接腹板与盖板焊接测量挠度焊接变形检验矫正（1）焊接材料钢结构零件进行组装焊接前，应进行型材预处理，清除氧化皮、锈和其它表面污物。板板材还要用平板矫正机矫平，通常规定板厚大于6mm 的，用 1m 平尺测量，波浪度应小于3mm 。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。（2）焊接设计腹板厚度为6mm 对接接头形式采用I 型坡口；上下盖板厚度为10mm 采用单 Y 型坡口；上、下盖板和腹板的对接，可采用单面焊双面成形工艺。内部的隔板均采用焊条手工焊或者CO2焊。四条长角焊缝
16、用埋弧焊。（3）组装一焊接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9 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
