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1、金属结构课程设计说明书目 录第一章 绪 论11.1 桥式起重机概述11.2 桥式起重机金属结构设计参数3第二章 载荷计算42.1 固定载荷42.2 小车轮压52.3 动力效应系数62.4 惯性载荷62.5 偏斜运行侧向力7第三章 主梁设计计算及校核93.1主梁的设计93.1.1 桥架尺寸93.1.2 主梁尺寸93.2 内力93.2.1垂直载荷93.2.2水平载荷113.3 强度143.4 主梁疲劳强度163.4.1验算主腹板受拉翼缘板焊缝5的疲劳强度173.4.2验算横隔板下端焊缝与主腹板连接183.5 主梁稳定性193.5.1 整体稳定性193.5.2 局部稳定性19第四章 端梁设计计算及校
2、核214.1.端梁尺寸214.2 载荷与内力214.3端梁中央拼接截面244.4稳定性264.5 端梁拼接264.6内力及分配274.6.1满载小车的274.6.2翼缘拼接计算284.6.3腹板拼接计算294.6.4端梁拼接的强度30第五章 主梁与端梁的连接设计32第六章 总结326.1桥架的垂直静刚度336.2桥架的水平惯性位移336.3垂直动刚度336.4水平动刚度346.5桥架拱度35第七章 致谢36参考文献37第一章 绪 论1.1 桥式起重机概述桥式起重机是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
3、向运行，构成一矩形的工作范围，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。 桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。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、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用
4、一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。 桥架的金属结构由主梁和端梁组成，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跨度两边的端梁组成，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
5、桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。 箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。 偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。 四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空
6、间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其它结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。 空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。桥式起重机分类： 1) 普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达60米。 2) 简易梁桥式起重机又称梁式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类
7、似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主梁是由工字钢或其它型钢和板钢组成的简单截面梁，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字梁的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上面的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂梁式起重机。 3) 冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要有五种类型。 4) 铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作。
8、 5) 夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上。 6) 脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。 7) 加料起重机：用以将炉料加到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。 8) 锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件。 在设计过程中，结合起重机的实际工作条件，注意
9、了以下几方面的要求：整台起重机与厂方建筑物的配合，以及小车与桥架的配合要恰当。小车与桥架的相互配合，主要在于：小车轨距（车轮中心线间的水平距离）和桥架上的小车轨距应相同，其次，在于小车的缓冲器与桥架上的挡铁位置要配合好，小车的撞尺和桥架上的行程限位装置要配合好。小车的平面布置愈紧凑小车愈能跑到靠近桥架的两端，起重机工作范围也就愈大。小车的高度小，相应的可使起重机的高度减小，从而降低了厂房建筑物的高度。小车上机构的布置及同一机构中各零件间的配合要求适当。起升机构和小车平面的布置要合理，二者之间的距离不应太小，否则维修不便，或造成小车架难以设计。但也不应太大，否则小车就不紧凑。小车车轮的轮压分布要
10、求均匀。如能满足这个要求，则可以获得最小的车轮，轮轴及轴承箱的尺寸，并且使起重机桥架主梁上受到均匀的载荷。一般最大轮压不应该超过平均轮压得20%。小车架上的机构与小车架配合要适当。为使小车上的起升、运行机构与小车架配合得好，要求二者之间的配合尺寸相符；连接零件选择适当和安装方便。在设计原则上，要以机构为主，尽量用小车架去配合机构；同时机构的布置也要尽量使钢结构的设计制造和运行机构的要求设计，但在不影响机构的工作的条件下，机构的布置也应配合小车架的设计，使其构造简单，合理和便于制造。尽量选用标准零部件，以提高设计与制造的工作效率，降低生产成本。小车各部分的设计应考虑制造，安装和维护检修的方便，尽
11、量保证各部件拆下修理时而不需要移动邻近的部件。总之，要兼顾各个方面的相互关系，做到个部分之间的配合良好。本次设计为5t电动双梁桥式起重机设计，我在参观，实习和借鉴各种文献资料的基础上，同时在安老师的精心指导下及本组成员的共同努力下完成的。1.2 桥式起重机金属结构设计参数 设计某厂加工车间使用的电动双梁吊钩桥式起重机起重量 5 t跨度S28.5 m工作级别 A5起升高度14 m起升速度 8m/min小车运行速度40 m/min大车运行速度90m/min起重机总重26.7t 小车自重 2.6t小车轮距 1.4 m小车轨距K3 m大,小车工作级别： M 5 M 5第二章 载荷计算2.1 固定载荷（
12、1）梁自重：由 1中公式7-26 （4-1） 式中 h-梁的高度，单位mm -箱形梁的两块腹板厚度，单位 mm -钢材密度，取为Q235钢，密度为7.8510-3g/ mm3S-梁的 跨度,单位mm -构造系数。没有加劲肋时，=1.0。有横向加劲肋时，=1.2。 所以 a)单根主梁的质量为 =21720167.8510-328500（1.2-） =10713kg 重量 =g=107139.81N=105094N b)单根端梁的质量为 =2900167.8510-35800（1.0-） =879kg 重量 =g=8799.81N=8623N； 端梁均布载荷F均=8623/5.8=1487N/m（
13、2）小车轨道质量 查2中 附表22 轨道选用轻轨15（线密度q=15kg/m）。 =Lq=28.510.5=427 kg 重量 =g=4279.81=4188N（3）走台、栏杆、等质量 参照以往类似跨度双梁桥式起重机的设计，取半桥架上的走台、栏杆等质量= 0.4t 重量 =g=4009.81N=3924N（4）半桥架总重量113204N 半桥架总质量11540kg 主梁的均布载荷 =113204/28.5=3972N/m（5） 一组大车运行机构的重量：查2中表7-3大车运行机构的估计重量，由前 面知大车运行机构采用分别驱动，则选 单套 =4500N 重心作用位置=1.5m。（6） 选司机室重量：查2表7-3下部知，司机操纵室的重量是固定的集中载荷，初算时1015KN,考虑大车运行机构的电动机和减速器等较沉部件重量。 ，敞开式操纵室， 其中重心作用位置=2.8m。 起重机总重 t 与已知条件29.7t相差不大，因此满足要求。2.2 小车轮压 起升载荷为 =g=5000x9.81=49050N 有题意知小车总质量m=2600kg 小车自重 =25506N 小车轮压：查2表7-4得小车轮压为 空载轮压 其中轮距2.3 动力效应系数 起升冲击系数 起升动载系数 查1综合表3-1和3-2得 式中 =1.10； =0.34； =8
