《【2017年整理】造船用门式起重机主梁设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】造船用门式起重机主梁设计说明书（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 机械结构实践课程设计说明书姓 名 宛敏超 学 号 1310321 学 院 机械与能源工程 专 业 机械电子工程 前 言本次机械结构实践课程中，我的任务是造船用设计门式起重机的主梁结构。由于起重机总体尺寸以及总体重量相当之大，而且它需要承受大的载荷作用，因此需要在满足其强度、刚度等条件的前提下，尽量减小其重量，以节约成本。本设计说明书中主要包括设计依据的数据，主梁的金属材料选取，主梁截面以及尺寸的选取，主梁载荷计算，主梁内力计算，主梁强度、刚度、稳定性验算，加劲肋的设置，主梁翼缘板与腹板的连接等内容。由于在大型起重机的设计上缺乏经验，设计说明书中可能存在不妥之处，恳请读者批评指正。目 录前言一
2、、给定数据 .1二、主梁设计计算 .11. 金属材料选择 .22. 主梁几何尺寸和几何特性 .23. 主梁载荷计算 .54. 主梁内力计算 .105. 主梁强度、刚度、稳定性验算 .166. 主梁翼缘板和腹板的连接 .25参 考 文 献 .28机械结构实践课程设计1一、给定数据起重量 ：300t；Qm起升高度 ：50m；H跨度 ：100m；S悬臂长度 ：30m；L支腿轴距 ：20m；B额定起升速度 ：4.5m/min；qv运行速度：大车 =36m/min，小车 =33m/min；1y2yv工作级别： 。5A造船用门式起重机各结构的质量：主梁： =450t；刚性支腿： =200t；柔性支腿： =
3、200t；zmgmrm下横梁： =100t；小车： =150t；吊具： =7t；司机室：xxcd=3t；行走机构： =150t；电气集中质量： =20t。s z q二、主梁设计计算造船用门式起重机金属结构可以做成箱型实腹结构，也可以做成桁架结构。虽然桁架式结构质量较轻，但是它存在制造工作量大、维修保养不便等缺点，箱型金属结构的门式起重机得到了广泛应用。本设计中采用箱型实腹金属结构,做成单梁结构。机械结构实践课程设计21.金属材料选择由于造船用门式起重机的载重量大、跨度大，为了减轻结自重，同时提高结构的承载能力，选择高强度结构一般选用 Q345 或高强度船用钢板 DH32。Q345 因环境温度不
4、同，分为 B、C 、D 、E等级别，其屈服强度因板厚而异，但是其中等厚度板常存在夹渣、夹层等缺陷。因此此设计中选用高强度船用钢板 DH32（GB712-88）（中国船级社标注为 ZCD32） ，这种材料的屈服强度为315N/mm2,抗拉强度 为 460 590 N/mm2，其对应的焊条牌sb:号为：手工焊 E5015；埋弧自动焊 H10Mn2G（焊丝）+HT331（焊剂） 。2.主梁几何尺寸和几何特性主梁采用组合梁的形式，此设计中选择箱形截面，它由腹板和翼缘板组成，其截面如图 1 所示。 主梁几何尺寸机械结构实践课程设计3图 1 主梁截面造船用门式起重机的主梁高度由静、动刚度条件来确定。通常，
5、梁高取为182hS:（ ）将 带入上式，得 ，取=10mS(.53)m对于腹板，按经验公式决定板厚： =7+3()h将数据带入上式，可得 8.19m式（2）算出的板厚偏大，设计中取 0箱形梁翼缘板的宽度（两腹板间距）按照整体稳定和水平刚度机械结构实践课程设计4要求确定，取为 ，带入数据得 ，取 ，0/3bh08.3/mb03.4b则翼缘板的总宽度为： ，带入数据，得02445受压翼缘板的厚度按照局部稳定条件确定： 023sb代入数据，得 ，取 。078.m8因此，翼缘板间距 002h代入数据，得 。083814 主梁几何特性截面面积： 02()Sbh2=8+14315cm（ ）静矩： 00()
6、xSbh3842528c0()ybSh341)256cm惯性矩： 3200 0()x hIhbb机械结构实践课程设计53324118148250()509cm33200 0112()y bIbhh3244858()3120cm抗弯截面系数： max3185409cIWymax320815694cyI3.主梁载荷计算 主梁单位长度重量 02zmgqSL机械结构实践课程设计6345019.8276.N/m=c所以，主梁单位长度重量为 10q式中， 起升冲击系数， ，取 。1,.1.0所以， 。.0275.6.2N/cmq 移动载荷(小车轮压)单主梁小车有两个垂直车轮轮压，即 2()xcQdPg考虑
7、到动力效应以轮压的形式作用在主梁上，小车轮压可按下式计算： 122()xcQdm式中， 起升动载系数， ；2in=+qv额定起升速度，单位为 。qv/s查表 3-1，选择起重机起升状态级别为 ，相应的，3HC，20.5，则 ，代入式中，得min2.5014.91333().09.8(0170)9.84NxcQdPgmg所以，小车轮压 2517P机械结构实践课程设计7 大车制动产生的惯性力A 主梁自重引起的惯性力 0(1)zzdgmBPH式中， 车轮沿轨道的静摩擦系数，一般取 ；=.14图中所示的尺寸。0B、将数据带入上式，得 30.1459.8602()2=89NzdgP化为均布载荷，有 28
8、4953107N/gzPqSLB. 货物和小车自重引起的惯性力假设此力作用在支腿的 处，那么其大小为2H机械结构实践课程设计80xc 3+(1)0.45719.86/22(0.4)=81NxcQddgmgBPH（ ）C. 支腿自重引起的惯性力同样假设支腿自重产生的惯性力作用在支腿的 处，则其值为2H03(1).429.865/20(.)0=9781NggdmBP 小车制动时由于货重和小车自重引起的惯性力 ()2xcQdxgxmgP式中， 小车主动轮静轮压之和，在此设计中，有x。()2xcQd将各数据带入式中，得 3(1507)109.8.432NxgP 风载荷机械结构实践课程设计9假设设计的造
9、船用门式起重机工作在沿海地区。A 作用在起重机吊运物品上的工作状态最大风载荷 =1.2WQPA 式中， 起重机工作状态最大风压，查表 3-9，得P；250N/m吊运物品的最大迎风面积，查表 3-10 确定，QA。2=7将数据带入上式，得 =1.2507WQP NB作用在主梁上的风载荷（沿轨道运行方向） z11WzCA 式中， 风力系数，由表 3-11 确定， ；C.85主梁沿轨道运行方向的迎风面积，1zA。2=(2)(02)106mSLh将数据带入上式，得 1=.8574NWzP将作用在主梁上的风载荷化为均布载荷，有 12740365N/mzWzqSL机械结构实践课程设计10C作用在主梁端部的
10、风载荷 z22=WzPCA 式中， 风力系数，由表 3-11 确定， ；0.8主梁沿轨道运行方向的迎风面积，2zA。22.510mzbh将数据带入上式，得 2=.8357NWzPD作用在支腿上的风载荷ggCA 式中， 风力系数，由表 3-11 确定， ；C1.85主梁沿轨道运行方向的迎风面积，gA。2=2051m代入上式，得 =1.852046NWggPCA 化为均布载荷，得 =462509N/mWgPqHE作用在小车上的风载荷机械结构实践课程设计11=1.25084NWxcxcPCA 碰撞载荷由于起重机水平运行速度 ，因此小车对缓1.6m/s.7/yv冲器产生的缓冲碰撞力即碰撞载荷不需要考虑
11、。4. 主梁内力计算计算主梁的内力时，将门架当作平面静定结构进行分析。A在门架平面的垂直面内 主梁均布自重引起的内力主梁自重引起的内力的计算简图和内力图如图所示。支反力 ()2107563)4NABSFqL剪力 27563089LRDCQq机械结构实践课程设计12127560138NRLDCQqS弯矩221756304NmCDMqL:222()107563)4SqL: 移动载荷引起的主梁内力移动载荷取为小车轮压，即 ，分别计12517NP算小车位于跨中和悬臂端时的主梁内力。a 小车位于跨中时：弯矩 212max 2()/4571(0)/1(571390NPSKM:最大弯矩作用位置机械结构实践课
12、程设计1312()/571(0)/1(2574.mPSKx支反力 12()ASxKFPS047.55(.10)239861NBAFP572539861剪力 NDAQF265137CBb小车位于悬臂端时支反力 12()/()/AFPSLSK257031/0639N12-/)/BFPLSS（机械结构实践课程设计14251730/()168N剪力 125RCDQ6837905234NL弯矩12()5730168NmDMPK:2106582379NSBLF: 小车制动惯性力引起的主梁内力支反力 3150267NxgABPHFSCDAQF机械结构实践课程设计1531502NAxgQHP弯矩 315026
13、7mDxgM:21350278NSxgPH:B 在水平面内在主梁水平面内，由于大车制动时产生的惯性力沿大车轨道方向。a当小车位于跨中时：弯矩 21()27804653zDdgWzMqLNm:机械结构实践课程设计16212 2()()440(178065)(3)24143NmzSdgWzxcQSMqLP: b 当小车位于悬臂端时： 212()2(780465)32103NdgWzxcQMqLPl: 2122()()40(178065)(3)2439NmzSdgWzxcQSMqLPl: 综上，主梁在门架平面垂直平面内的弯矩有：小车在跨中时：机械结构实践课程设计17124035940156776NmDM:27283809S小车在悬臂时： 14352680157NmD:209335SM主梁在门架平面水平面内的弯矩有：小车在跨中时： 2850NmD:2173SM小车在悬臂端时： 80D:2379NmS5.主梁强度、刚度、稳定性验算 主梁危险截面的强度验算A 正应力验算综上可知，主梁在垂直面和水平面内的合成弯矩：小车在跨中时，支承 D 处的弯矩最大
