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1、 1 第二章 起重运输机金属结构的材料 第一节 起重运输机金属结构常用材料的分类和性能 金属结构是起重运输机的重要组成部分之一。金属结构材料的选用直接关系到起重运输机的工作是否安全、经济。起重运输机的工作非常繁重，经常承受变化的动力载荷和冲击载荷，而且工作环境一般较差，因此，要求金属结构的材料有较高的强度和耐久限，材质均匀而且有良好的塑性；当起重运输机金属结构在低温下工作时，材料还必须有足够的冲击韧性)/(2cmmNaK和断裂韧性)/(23mmNKlc；由于起重运输机金属结构多采用焊接结构，故要求材料具有良好的可焊性。此外，还要求起重运输机金属结构的材料有较好的时效性和防腐性。 目前，起重运输
2、机金属结构主要构件所用的材料有普通碳素钢、优质碳素结构钢、普通低合金钢、合金结构钢。金属结构的支座常用铸钢。金属结构的联接分为焊接和螺栓联接二大类。焊条或焊丝型号应与主体金属强度相适应，对工作级别高、承受动载的结构焊缝，必须保证焊条或焊丝材料有足够的韧性和塑性。螺栓联接的常用材料应符合 GB3098- 82紧固件机械性能的规定。 手工焊时，焊条应符合 GB5117- 85 碳钢焊条要求。使用埋弧自动焊时，应采用能保证焊缝性能与主体金属材料性能相同的焊丝及对应的焊剂。采用气体保护焊时应选用保证焊缝质量与主体金属材料性能相似的实心焊丝或药芯焊丝。焊接碳素钢和低合金结构钢时，可采用二氧化碳（CO2）
3、气体保护焊。金属结构常用焊条，焊丝及焊剂可参见表 2- 1（a） 普通螺栓联接采用碳素结构钢或优质碳素结构钢为材料。 在常温下（20以上）工作的起重机采用铰制孔的螺栓和螺母，可使用Q235 碳素结构钢。在20以下工作时，应选用 20 号优质碳素结构钢为螺栓螺母材料。 铰制孔的螺栓可用 20 号优质碳素结构钢制作，螺母材料可用 Q235 碳素结 构钢，对于承载大的重要螺栓联接宜采用 35 号或 45 号优质碳素结构钢，并经调PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2 质处理。 表表 2- 1(a) 起重机金属结构常用焊条、焊丝及焊剂起重机金属结构常用焊条、焊丝及焊剂 焊接
4、类别 焊条或焊丝型号 用途 正配焊剂 E43，E50 等系列 焊接重要的低碳结构钢 手工焊 E50，E55 等系列 焊接低合金钢和重型结构 H08A,H08E 等 普通碳素结构钢一般焊接构件 HJ430，HJ431，HJ433 等 埋弧自动焊 H08MnA H10Mn2,H10Mnsi等 16Mn等强度在300Mpa400Mpa 的焊接构件 HJ430，HJ431，HJ433 等 气体保护焊 H08Mn2si 等 焊接低碳钢及 490Mpa 级低合金高强钢结构 高强度螺栓联接根据其使用场合采取不同的材料。起重机用高强度螺栓、螺母的和垫圈的材料见表 2- 1(b)。 表表 2- 1(b) 起重机
5、用高强度螺栓、螺母及垫圈（摘自起重机用高强度螺栓、螺母及垫圈（摘自 GB12281230- 84） 类别 性能等级 推荐材料 材料标准号 适用规格 螺栓、螺母、垫圈的使用组合 20MnTiB GB3077- 88 M24 40B GB3077- 88 M24 10.9S 35VB GB1231- 84 M30 螺栓 10.9S 8.8S 45 GB699- 88 M22 螺栓 8.8S 35 GB699- 88 16 45,35 GB699- 88 螺母 10H 8H 10H 15MnVB GB1591- 88 螺母 8H 35 GB699- 88 垫圈 HRC3545 45,35,65Mn
6、GB699- 88 垫圈 HRC3545 HRC3545 碳素结构钢是一种低碳钢，用于金属结构的低碳钢含碳量不超过 0.22%。低合金钢也是一种低碳钢， 它含有不超过 2.5%的合金元素 （锰、 硅、 铜、 镍、 硼等） 。 按冶炼方法的不同，结构钢分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。转炉钢又分为酸性转炉钢和碱性转炉钢。平炉钢的质量较好，其机械性能和化学成分比较稳定，是起重机金属结构的常用钢材。转炉钢的钢材含有较多的气泡、杂质（硫、磷）PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 和有害气体（氧、氮），材质不匀，易裂，可焊性差。因此，转炉钢不允许用于常在露天或低温下工作的起重机金
7、属结构上。目前，国内转炉钢的产量较大，如果能保证其机械性能和化学成分不次于平炉钢时，一般起重机的金属结构，也可以用转炉钢。电炉钢质量最好，但价格较贵，起重机金属结构极少采用。 按照钢锭浇铸的方法， 结构钢材可以分成镇静钢和沸腾钢。 镇静钢质优而匀，塑性和韧性都好，沸腾钢是脱氧不完全的钢，塑性和韧性较差。用这种材料制成的焊接结构，受动力载荷作用时，接头易出现裂缝。沸腾钢还有时效硬化现象，不宜用在低温下工作的起重机金属结构上。从经济观点来看，由于沸腾钢未经很好的脱氧，因而省去大量昂贵的脱氧剂，冶炼时间短，所以其成本较低。用沸腾钢轧制成型材和板材时，其内部的气泡可能被压合，并形成坚实的外壳。所以在一
8、般情况下，其强度并不比镇静钢低太多。因此，在常温下工作的起重机金属结构也可用沸腾钢制造。近年来对沸腾钢的质量进行了大量的研究，并采取有效措施，进一步提高了它的质量，为扩大沸腾钢在起重机金属结构中的应用范围提供了科学依据。 普通碳素钢 Q235 是制造起重机金属结构最常用的材料。根据化学成分和脱氧方法，Q235 分为 A、B、C、D 四个质量等级。与碳素钢相比，低合金钢具有更高的屈服极限与抗拉强度，更好的低温冷脆性和耐磨性，较好的可焊性。但有效应力集中系数较高，若结构主要由最大强度控制，而不由疲劳强度控制，则采用 16Mn 低合金钢效果最好。 对于一般起重机金属结构，当设计温度高于20时，允许采
9、用平炉或氧气顶转炉沸腾钢 Q235BF，工作级别为 A7 和 A8 的起重机金属结构，采用平炉镇静钢 Q235C 或特殊镇静钢 Q235D。需减轻重量时，可采用 16Mn 或 15MnTi。起重机常用钢和铸铁的分类、特点和表示方法见表 2- 2 反映碳素结构钢和低合金钢性能的主要指标有强度（抗拉强度、屈服强度）、塑性和韧性、脆性断裂和可焊性。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 4 A 元素 代号 数 字 或符号 数字表示平均含碳量为万分之几(如16Mn表示平均含碳量为 0.16%) 最 后 标 有 符 号“A” 的钢号， 表示磷和硫含量较低的高级优质钢 表表 2-
10、 2 起重机常用钢和铸铁的分类、特点和表示方法起重机常用钢和铸铁的分类、特点和表示方法 产品名称 牌号举例 牌号表示方法说明 碳素结构钢 (GB700- 88) Q215- B Q235- A Q235- B Q235- C Q235- D Q255- A Q 235- AF 低合金结构钢 16Mn 15MnV 合金钢 合金结构钢 30CrMnSi 38CrMoAlA 铸造 碳钢 ZG230- 450 ZG310- 570 铸钢 合金 铸钢 HT200 HT300 一、钢材的强度 图 2- 1 是起重机金属结构常用碳素结构钢的应力一应变曲线图。 图 2- 1 钢材的应力应变图 I级- 含 P.
11、S0.04%高级铸件 II级- 含 P.S0.05%优质铸件 III级- 含 P.S0.06%普通铸件 代表“屈服点” 屈服点数值（MPa） 质量等级代号，共分 A、B、C、D 四等 标注 b 表示半镇静钢 标注 F 表示沸腾钢 脱氧方法 不标此符号表示镇静钢钢(Z)或特殊镇静钢(TZ) 按质量 分三级： 抗拉强度 (MPa) 屈服限（MPa） 铸钢 ZG 230450 合金锰含量 1.6%1.8% 含碳 0.35%0.45% 铸钢 ZG 40450 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 5 由图可知，当应力值小于比例极限P时，应力与应变之间成正比例关系，其比值即为钢
12、材的弹性模量 E。当应力不超过弹性极限s时，卸载后不出现残余变形。应力在弹性极限与屈服强度之间时，开始出现塑性变形，卸载后有残余变形。当应力到达屈服点s时，应力即使不再增加，应变却会继续增加，应力一应变曲线成水平段，称为屈服台阶。常用 Q235 钢的MPas240=，16Mn 钢的MPas340=。屈服点s低于 460MPa 的钢，其比例极限、弹性极限和屈服点往往很接近，实用上可不加区分。在进行结构计算时，可近似地认为钢材在应力达到屈服点之前是弹性体，而在屈服点之后是塑性体。这样，钢材可视为理想的弹塑性材料进行分析。s是说明钢材强度的主要指标。 应变超过屈服台阶之后，钢由于应变硬化，应力应变曲
13、线开始上升，但应力与应变之间不再呈线性关系，而应变增加较快，最后达到曲线的最高点b，材料出现颈缩而破坏，b称极限强度，也是钢材的主要强度指标之一。常用 Q235钢的MPab420=， 16Mn 钢的MPab500=。 常用钢材的强度列于表 2- 3 （a） 2- 3(b)。钢材的屈服强度随钢材的尺寸不同而异。 表表 2- 3（a） 起重机碳素结构钢的机械性能起重机碳素结构钢的机械性能 拉伸试验 冲击试验 s)/(2mmN 钢材厚度（直径）(mm)s(%) 钢材厚度(mm) 16 16 40 40 60 16 16 40 40 60 Akv (纵向) (J) 牌 号 等 级 不小于 b )/(2
14、mmN 不小于 温度（） 不小于 Q195 (195) (185) 315390 33 32 A Q215 B 215 205 195 335410 31 30 29 20 27 A B 20 C 0 Q235 D 235 225 215 375460 26 25 24 20 27 Q255 A 255 245 235 410510 24 23 22 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 6 B 20 27 Q275 275 265 255 490610 20 19 18 二、钢材的塑性和韧性 钢材的塑性用静力拉伸试验中的延伸率和载面收缩率来衡量。若试件的 表表 2-
15、 3(b) 起重机常用的低合金结构钢的机械性能起重机常用的低合金结构钢的机械性能 S )/(2mmN 5(%) 牌号 钢材厚度或直径(mm) b )/(2mmN 不小于 180弯曲试验 d= 弯心直径， a= 试样厚度 特 性 和 用 途 16 510660 345 22 d=2a 1625 490640 325 21 d=3a 2536 470620 315 21 d=3a 3050 470620 295 21 d=3a 16Mn 50100方、圆钢 470620 275 20 d=3a 综合力学性能、焊接性及低温韧性、冷冲压及切削性均好，与Q235- A钢相比，强度提高 50%，耐大气腐蚀
16、提高 20%38%，低温冲击韧性也优越，但缺口敏感性较碳钢大，价廉，应用广泛。用于起重机的臂架、转台等及承受动负荷的焊接结构。可用于40以下寒冷地区的各种结构件。热轧或正火状态下使用 15MnTi 25 530680 390 20 d=3a 性能与 15MnV 基本相同，在正火状态下的焊接性，冷卷及冷冲压加工性能优于 15MnV， 可代替 15MnV 的钢板，其塑性韧性均差，正火状态下使用。 原标距为0l拉断时总伸长量为l，则其引伸率为 %1000ll= （2- 1） 标准试件的标距有两种，一种取直径的 5 倍，称为短试件，另一种取直径的10 倍，称为长试件。 同一种钢材用短试件测得的延伸率5
17、要比用长试件测得的延伸率10大。延伸率是说明钢材塑性的指标，延伸率大则钢的塑性好，加工容易，承载时虽出现较大变形而并不破坏。 常用钢材的延伸率在2030%之间 （表2- 3） 。 对钢材进行冷弯试验，可从另一方面考查其塑性，它反映了钢材的冷加工性PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 7 能。冷弯试验通常用宽度等于两倍厚度的板条进行，按规定的直径绕弯心弯曲180，要求弯曲处不出现裂缝或分层现象。 钢材的韧性表征材料破坏前吸受机机械能量的能力。测定冲击韧性的试件带有缺口，试件各部分尺寸如图 22 所示。我国目前用带 U 形缺口的梅氏试件，国外则用却贝 V 形缺口试件。由于
18、却贝试件的缺口较尖锐，故其试验结果较能说明实际结构中钢材的脆性断裂倾向。试验时将试件放在试验机的支架上，让摆锤冲击没有缺口的一面。用却贝试件时，摆锤冲断试件所耗的功（Nm）即为材料的冲击韧性 Cu，用梅氏试件，则以此功除以试件缺口截面积所得的商为钢材的冲击韧性ka)/(2mmmN 。 图 2- 2 钢材的韧性试验 钢材在低温下的冲击韧性列于表 2- 4。 根据对起重机金属结构材料所进行的研究和实践。在低温下（20以下）工作的起重机金属结构材料其冲击韧性不得低于 302/mmmN 。 三、钢的脆性断裂 钢的破坏形式有两种。即塑性破坏和脆性断裂。塑性破坏之前有明显的塑性变形，人能及时发现并采取措施
19、而防止发生事故。脆性破坏前的变形很小，应力相当低（只有屈服限的 1/3 左右）；且断裂进展的速度极快，裂纹进展到临界尺寸之后，扩展速度达 2000m/s、结构破坏于倾刻之间。由于事先没有任何破坏的预兆，故脆性断裂破坏比塑性破坏危害大得多。焊接结构和铆接结构比较，焊接结构发生脆性破坏的比例较大。 脆性断裂的主要原因决定于应力状态、化学成分、应力集中、钢材厚度和焊PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 8 接工艺等。在起重机金属结构中为防止脆性断裂，在材料方面，当计算温度高于 表表 2- 4 3 号平炉钢、低合金钢在低温下的冲击韧性号平炉钢、低合金钢在低温下的冲击韧性)/(
20、2cmmN 钢材 温度 镇静钢 沸腾钢 低合金钢 20 160 5060 150 40 120 20 110 20而加载速度较高时，应采用保证常温冲击韧性的钢材；若计算温度低于20时，则应选择保证低温冲击韧性的钢材。在加工工艺方面，要防止出现坑痕和裂纹，确定焊接工艺时，应尽量减小热影响区范围并防止焊接中出现裂纹等缺陷。在设计方面，应尽量使应力集中程度低，并避免出现三向受拉应力状态（如交叉焊接），尽可能选用较薄的钢材等。 四、钢材的可焊性 钢材的可焊性是衡量钢材焊接工艺好坏的指标。人们通常用焊缝及其相邻的基本金属的抗裂性和使用性能来说明材料可焊性的优劣。 碳素结构钢的可焊性，可以粗略地用碳当量来
21、表示，当碳当量%45. 0Ce时，则认为钢材的可焊性良好。计算碳当量的经验公式为： 144405246VMoNiCrSiMnCCe+= （2- 2） 式中：C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V 是钢材的化学成分，如表 25 所示。 表表 2- 5 起重机用碳素结构钢化学成分（起重机用碳素结构钢化学成分（%）（摘自）（摘自 GB700- 88） Si S P 牌号 质量等级 C Mn 不大于 脱氧方法 Q195 0.060.12 0.250.50 0.30 0.050 0.045 F、b、Z A 0.050 Q215 B 0.090.15 0.250.55 0.30 0.045 0.045 F、
22、b、Z A 0.140.22 0.300.63 0.050 0.045 F、b、Z B 0.120.20 0.300.70 0.045 0.045 F、b、Z C 0.18 0.350.80 0.040 0.040 Z Q235 D 0.17 0.350.80 0.30 0.035 0.035 TZ A 0.050 Q255 B 0.180.28 0.400.70 0.30 0.045 0.045 Z PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 9 Q275 0.280.38 0.500.80 0.35 0.050 0.045 Z .注：表中牌号表示：Q钢材屈服点“屈”字汉
23、语拼音首位字母；钢的牌号由代表屈服的字母、屈服点的数值、质量等级等号、脱氧方法等四个部分按顺序组成。脱氧方法中的“Z”与“TZ”在钢的牌号中予以省略； 脱氧方法符号表示：F沸腾钢“沸”字汉语拼音首位字母；b半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母；Z镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母；TZ特殊镇静钢“特镇”两字汉语拼音首位字母。 表 2- 6 为起重机用低合金钢化学成分。 表表 2- 6 起重机用低合金钢化学成分（起重机用低合金钢化学成分（%） 钢 号 化 学 成 分（%） 硫 S 磷 P 甲类钢 特类钢 碳 C 硅 Si 锰 Mn 铜 Cu 钛 Ti 不 大 于 16Mn 0.120.2 0.20.6
24、1.21. 6 _ _ 0.05 0.045 16MnCu 0.120.20 0.20.6 1.21. 6 0.20.35 _ 0.05 0.045 16MnTi 0.120.18 0.20.6 1.21. 6 _ 0.120.20 0.05 0.045 表表 2- 7 各国起重机金属结构常用钢材各国起重机金属结构常用钢材 国别 钢种 英 美 法 意 比 民主 德国 联邦 德国 瑞士 奥地利 日本 苏联 相当我国钢号 BS449236=s BS15 (237) A7 (240) A36 (250) ADX (240) A37 (240) A37 (240) A37 (240) St37 (24
25、0) St37 (240) St37 (240) St37S St37T (220 240) SS441 SSM41 STK41 STKR41 (240) CT.3 (220240) A3F C3F (220240) A3,C3 (230240) 普 通 碳 素 钢 A42 (290) A42 (270) A42 (270) A42 (270) St42 (279) St42 (270) St42 (270) St44S St44T (290) CT.4 (260) A4.C4 (260) PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 10 低 高 合 强 金 度 钢 钢 B
26、S968 (295 357) A50 (352) A242 A440 A441 (352) A55 (356) A50 (324) A52 (337) St52 (360) St52 (360) 及造船钢板 St52 (360) St52S St52T (360) SM50 STK50 STKR50 (330) SM53 (360) SM58 (410) b6001000低合金钢和造船钢板 15XCH (H2) （350） 10XCH (CX- 4) （400） 16Mn （330350） 15MnTi (400) 注：1. 表中英国以钢材的标准号作标志，美国普通钢以屈服强度（英制计）作为钢号
27、标志，苏联和我国钢号按钢材强度分级，其他国家则以抗拉强度(b )的最低限值作钢号标志； 2. 钢号底下括号内的数字为屈服强度(s)的最小值，以 N/mm2计。 用碳当量来衡量钢材的可焊性表明， Q235 钢及 16Mn 钢的可焊性都是良好的。 其它各主要国家的起重机金属结构常用结构钢的主要标号和力学性能列于表 27。常用碳素结构钢的物理性能是： 弹性模量 E=2.1105MPa；剪切弹性模量 G=8.1104MPa；线膨胀系数=12106；容重=78500N/m3。 第二节 轧制钢材 由钢材轧制成的钢板和型钢是制造起重机金属结构最基本的元件。钢板及型钢按其规格尺寸及截面特性列成的表格，称为型钢
28、表。各种型钢的材料、规格尺寸及截面特性列于于附录一，备设计计算时查用。 各种型钢的截面如图 2- 3 所示。 厚钢板 按国标 GB706- 88 规定，厚度为 0.5200mm，宽度 6003800mm，长度 1.212m。厚钢板由 Q215A、Q235、16Mn、15MnTi 等材料轧成。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 11 图 2- 3 轧制和模压型钢 薄钢板 冷轧薄钢板应符合 GB708- 88 的规定，厚度为 0.25mm；宽度6002000mm，长度 126m。由 Q195F、Q215F、Q215、Q235、16Mn、15MnTi等轧成。范钢板中还有
29、一种花纹钢板（GB3277- 82），厚度 2.58mm，宽度6001800mm，长度 0.612m。花纹钢板由 Q195F 轧成，用作走台板和围护结构。 扁钢 轧制扁钢符合 GB704- 88 的规定，这种钢板的边缘比较平直，宽度较准确，用于金属结构的可减少制造工时。轧制扁钢的厚度为 360mm，宽度为10200mm，长 39m。由 Q215、Q235、16Mn、15MnTi 等材料轧制。 钢板的表示方法为：钢板GBXXXGBXXX钢牌号长宽厚在设计图中“钢板”可简化用符号“”表示。例如：厚 20，宽 600，长 1000 的热轧钢板可表示为-20x600x1000一样。 型钢 包括等边角钢
30、（GB9787- 88）、不等边角钢（GB9788- 88）槽钢（GB707- 88）、普通工字钢（GB706- 88）、丁字钢和薄壁型钢。角钢多用作承受轴向力杆件和支撑杆件，槽钢和工字钢主要用于承受横向弯曲的杆件，钢管由于截面对称，截面积分布合理，是中心受压杆件的理想截面。丁字钢近年来被用作偏轨箱形梁的承轨构件，大大提高了梁的承载能力，减轻了结构自重。目前国内尚不能轧制这种型钢。在设计中，角钢常用简化符号“”表示。如：10051005101000 表示边宽为 100mm,厚为 10mm，长为 1000mm 的等边角钢。槽钢的简化符号为“”。如：40b-2000 表示槽钢截面为 40b,长度为
31、 2000mm 工字钢的简化符号用“I”表示。薄壁型钢不是轧制而成的，是用厚度 26mm 的薄钢PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 12 板或扁钢模压或冷弯而成。它可设计成任意截面形状，是一种很有发展前途的构件截面。 钢 轨 在 起 重 机 中所 用 的 钢 轨 有 方钢 （ GB702- 72）、起重机钢轨（GB3426- 82）、铁路钢轨。钢轨的截面规格尺寸见附录一。在小型起重机中，可采用方钢轨，其边宽尺寸按车轮轮压而定，一般在 60mm 左右。中等吨位的起重机大、小车轨道可用铁路钢轨。大吨位的起重机轨道，最好采用起重机专用钢轨。 第三节 铝合金的应用 采用轻金
32、属制造起重机金属结构，也是减轻结构自重的有效方法之一。国外用铝合金制造桥式起重机主梁和轮式起重机动臂，使起重机金属结构自重下降40%以上。 铝合金具有容重小（265002800N/m3），强度不比其他钢材低，低温冲击韧性好耐腐蚀等优点，在起重机金属结构中是一种很有发展前途的材料。 铝合金的缺点是弹性模数小（)1071. 05MPaE=，只有钢的三分之一，因此，用它制造的结构，其弹性变形大。线膨胀系数高，6610241022=，约为钢的两倍，因此，温度增高时易变形。而且铝合金的可焊性较差，疲劳强度低，价格昂贵。 我国铝合金尚无应用于起重机金属结构的实践，对铝合金金属结构的计算原理和制造工艺正在研
33、究之中。 国外用于起重机金属结构的铝合金列于表 2- 8。 表表 2- 8 英、美、苏三国金属结构用铝合金主要性能英、美、苏三国金属结构用铝合金主要性能 耐久限 N/mm2 项目 牌号 抗拉强度 b MPa 屈服强度 s MPa 弹性极限 e MPa 延伸率 5% 弹性模数 E MPa 线胀系数 a 1/度 容重 KN/m3 N0=2106 N0=5106 AW10 279 233 10 70500 27.2 136 英国 （焊接结构） AW15 430496 250430 8 70500 27.2 136 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 13 美国(焊接结构)
34、 5083 280310 126218 1612 72500 26.6 105.5162 AB- Ti 330 280 12 71000 23106 27.0 16- T 440 310 13 71500 22106 28.0 铆 接 结 构 18- T 480 400 7 71500 22106 28.0 苏联 焊接结构 Amr- 6 320 160 15 70000 24106 26.7 注：0N工作循环次数。 铝合金和碳素结构钢一样，也是以型材的型式供应用户。苏联金属结构用的铝合金型材列于图 2- 4。 图 2- 4 轧制铝材 苏联在 50500kN 的通用桥式起重机上，采用铝合金 AM
35、r- 6 和 16- T 制造桥架结构，其自重MG和起重量 Q 的比值下降的情况如图 2- 5a 所示。和用 Q235 钢制造的桥架相比，自重将显著下降（图 2- 5b），动轮轮压大为减小（图 2- 5c），从而可提高起重机的起重量（图 2- 5d）。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 14 图 2- 5 用 Q235 钢（虚线）与用 Q215 合金制造的桥架（实线）比较 (a) 自重MG 与起重量 Q 的比值下降情况；(b)和用 Q235 钢相比，自重下降的百分数；(c)动轮轮压下降的百分数；(d)起重量增加的百分数。 第四节 起重运输机金属结构的选材原则 起重
36、机金属结构选择材料的原则，通常应考虑下列因素。 一、金属结构的类型金属结构的类型 一一般轻型桁架结构多选用碳素结构钢轧成的型钢，最小角钢不得小于54545；重型桁架结构可考虑采用低合金钢。板梁结构多选用碳素结构钢材轧成的板材，钢板的厚度不宜小于 6mm，如有特种防腐涂层时，可不小于 5mm。 对特种用途的起重机结构，如受到重量的限制及构造上的要求不得不减薄厚度时，考虑到焊接工艺，亦不可小于 4mm（如汽车起重机的箱形截面伸缩臂架结构的腹板）。 二、金属结构的载荷性质金属结构的载荷性质 承受动力载荷的结构或工作类型级别较高（A5级以上）的结构，宜选用疲劳强度较高的镇静钢材，而不应选用低合金钢作为
37、受PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 15 力构件。更不要用铝合金，因铝合金虽轻，但疲劳强度很低。 三、 金属结构的工作温度金属结构的工作温度 对低温下工作的起重机金属结构应选用低温敏感性低，冲击韧性较高的材料，如平炉镇静钢 Q235C 或低合金钢 16Mn。而不能采用沸腾钢或半镇静钢。 四、 金属结构的工作环境金属结构的工作环境 对于在露天工作且腐蚀性介质的起重机金属结构，应选用具有防腐性能的材料，如 16MnCu 或 C 类钢。 设计起重机金属结构，提倡多用高强度低合金钢，但不能不分受力大小而一律采用。只有当结构杆件或构件的强度、刚度和稳度三大问题中，强度是决定
38、因素时，选用低合金钢才能达到节省材料，减轻自重的目的。 习题 2- 1 碳素结构钢的性能包括哪些内容？ 2- 2 普通碳素结构钢如何分类？各类钢的应用范围如何？ 2- 3 起重机金属结构选择材料应考虑哪些因素？ 2- 4 一台起重量为 200t 的门式起重机，工作级别为 A2，最低工作温度为40C，试确定该起重机的金属结构应选用什么钢材制造？ 2- 5 在何种情况下选用低合金钢取代碳素结构钢是合理的、经济的？ 2- 6 各种轧制型钢（角钢，槽钢，工字钢等）在施工图纸上应如何标注？试举例说明标注中各项符号的含义。 2- 7 钢材的牌号是由哪四部分组成的？在 Q235- D.TZ 中各符号表示什么？ 2- 8 钢材的焊接性能与哪些因素有关？ PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建
