5T單梁橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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5T單梁橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要：該文主要對(duì)橋式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括其主要尺寸的確定，主梁的設(shè)計(jì)、強(qiáng)度驗(yàn)算，以及剛度驗(yàn)算等，端梁的計(jì)算載荷的確定、主要焊縫的計(jì)算、接接頭的設(shè)計(jì)，焊接工藝設(shè)計(jì)等等。關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)；金屬結(jié)構(gòu)；主梁1The Design of the 5t sigle bean bridge crane metal structure designAbstract: This thesis mainly to the bridge crane metal structure for hoisting mechanism.Metal structure design including the main girder, the size of the design, to determine the intensity, and stiffness checking computations, calculation of girders load determination, main calculation, after welding joint design, welding process design, etc.Key words: Bridge Crane;Metal Structure; Main beam。21 前言橋式起重機(jī)是應(yīng)用非常廣泛的起重機(jī)械。隨著社會(huì)主義建設(shè)的發(fā)展, 橋式起重機(jī)的需要與日俱增, 我國(guó)每年的橋機(jī)產(chǎn)量在 10 萬(wàn)噸以上。橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的重要組成部分, 它的重量占起重機(jī)自重的 40%～60% , 要使用大量的鋼材。橋架自重也直接影響廠(chǎng)房建筑承重結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的土建費(fèi)用與材料消耗。在確保產(chǎn)品使用安全及正常使用年限的前提下, 盡最減輕橋架自重是節(jié)約金屬材料的重要途徑。我國(guó)生產(chǎn)的橋式起重機(jī), 不論是通用橋式起重機(jī)或是冶金工廠(chǎng)用特種橋式類(lèi)型起重機(jī),在 1958 年以前由于設(shè)計(jì)力量薄弱, 基本上是沿用國(guó)外的設(shè)計(jì), 橋架結(jié)構(gòu)以箱型和四桁架型等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式為主。一直到 1958 年大躍進(jìn)以后, 由于破除迷信, 在群眾性的技術(shù)革新運(yùn)動(dòng)推動(dòng)下, 才試制了一些新型橋架結(jié)構(gòu)的橋式起重機(jī), 其中主要的如偏軌箱型、單主梁結(jié)構(gòu)、三角桁架結(jié)構(gòu)等等。但是由于沒(méi)有及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn), 研究試驗(yàn)工作也做得不夠, 沒(méi)有在改進(jìn)與提高以后進(jìn)行推廣 , 因此橋架選型工作仍然是我們當(dāng)前迫切要做的工作, 應(yīng)該比較系統(tǒng)的有組織的研究適合我國(guó)各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門(mén)采用的橋架結(jié)構(gòu)型。我國(guó)在橋式起重機(jī)的產(chǎn)品系列化、通用化和標(biāo)誰(shuí)化方面雖然也做了一些工作, 但為了使橋架結(jié)構(gòu)定型, 還要做大量的工作。目前生產(chǎn)的基本情況是 5～50 噸小起重量橋式起重機(jī)仍以箱型結(jié)構(gòu)為主,箱型結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它具有制造簡(jiǎn)便、生產(chǎn)工效高、通用性強(qiáng)等一系列的優(yōu)點(diǎn), 因而迄今仍然是國(guó)內(nèi)外橋式起重機(jī)的常用橋架形式。在國(guó)內(nèi), 在 50 年代和 60 年代初期 , 5～50 噸的小起重量系列產(chǎn)品和75～250 噸的大起重量系列產(chǎn)品都采用箱型結(jié)構(gòu)。1.1總體方案擬定本次設(shè)計(jì)與以往的輸送機(jī)主要有以下幾點(diǎn)的改進(jìn)：1)噸位標(biāo)注排為 5T 單梁橋式起重機(jī)。31-銘牌裝置；2-橫梁；3-電動(dòng)葫蘆；4-噸位牌裝置圖 1 5T單梁橋式起重機(jī)簡(jiǎn)圖Fig.1 5t sigle bean bridge2) 主梁跨度 34m ,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實(shí)體板梁連接。3) 端梁部分在起重機(jī)中有著重要的作用，它是承載平移運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車(chē)輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過(guò)連接板和角鋼用高強(qiáng)螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。（1）主梁的設(shè)計(jì)：主梁跨度 34m ,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實(shí)體板梁連接，主梁橫截面腹板的厚度為 6mm,翼緣板的厚度為 10mm，主梁上的走臺(tái)的寬度取決于端梁的長(zhǎng)度和大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平面尺寸，主梁跨度中部高度取 H=L/17 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁連接處的高度取 H0=0.4～0.6H ，腹板的穩(wěn)定性由橫向加勁板和，縱向加勁條或者角鋼來(lái)維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點(diǎn)焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會(huì)產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時(shí)采用預(yù)制上拱。（2）端梁的設(shè)計(jì)：端梁部分在起重機(jī)中有著重要的作用，它是承載平移運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車(chē)輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過(guò)連接板和角鋼用高強(qiáng)螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋，以保證端梁架4受載后的穩(wěn)定性。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車(chē)的輪距和小車(chē)的軌距來(lái)確定的；大車(chē)的運(yùn)行采用分別傳動(dòng)的方案。在裝配起重機(jī)的時(shí)候，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來(lái)。 本設(shè)計(jì)主要對(duì)單梁橋式起重機(jī)進(jìn)行介紹，確定了其總體方案并進(jìn)行了一些簡(jiǎn)單的分析。單梁橋式起重機(jī)具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機(jī)構(gòu)安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國(guó)在 5 噸到 10 噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這種結(jié)構(gòu)形式也存在一些缺點(diǎn)：自重大、易下?lián)?，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)必須采取一些措施來(lái)防止或者減少。2 主要設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算2.1 大車(chē)輪距 K=（ ～ ）L= （ ～ ）×34=4.25～6.8m （1）815815]1[取 K=5m2.2 主梁高度H=（理論值） 89.134?L2.3 端梁高度H0=（0.4～0.6）H=0.76～1.13m （2） 取 H0=0.8m 2.4 橋架端部梯形高度C=（ ～ ）L=（ ～ ）×34=3.4～6.8 （3）105105取 C=2m2.5 主梁腹板高度根據(jù)主梁計(jì)算高度 H=1.89m，最后選定腹板高度 h=1.9m2.6 確定主梁截面尺寸主梁中間截面各構(gòu)件板厚推薦確定如下：腹板厚:δ=6mm; 上下蓋板厚 =8mm1?主梁腹板內(nèi)壁間距根據(jù)下面關(guān)系式來(lái)決定：m540.389.??Hb650L5因此取 b=700mm蓋板寬度：B=b++40=700+2 6+40=752mm?取 B=750mm主梁的實(shí)際高度： H=1900+2×8=1916mm同理，主梁支承截面的腹板高度取 ，這時(shí)支承截面的實(shí)際高度mh90?。mhH61δ20??2.7加勁板的布置尺寸為了保證主梁截面中受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性，需要設(shè)置一些加勁構(gòu)件。主梁端部大加勁板的間距：，取 =2mmha9.1???a?主梁端部（梯形部分）小加勁板的間距： 21?主梁中部（矩形部分）大加勁板的間距：若小車(chē)鋼軌采用 輕軌。其對(duì)水平重心15P軸線(xiàn) 的最小抗彎截面模數(shù) ，則根據(jù)連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強(qiáng)度條件x?3min7.4cW?求得加勁板間距（此時(shí)連續(xù)梁的支點(diǎn)即加勁板所在位置；使一個(gè)車(chē)輪輪壓作用在兩加勁板間距的中央）：（4）mPa 2.1)40(15.7.6][62min1 ??????式中 P——小車(chē)的輪壓，取平均值，并設(shè)小車(chē)自重為 =40000NxcG——?jiǎng)恿ο禂?shù)，查得 =1.162?2——鋼軌的許用應(yīng)力， =170MPa][?][?因此，根據(jù)布置方便，取 =1.5m1a?由于腹板的高厚比 ，所以要設(shè)置水平加勁桿，以保證腹80.73690h??板局部穩(wěn)定性。采用 角鋼做水平加勁桿54??3 主梁的計(jì)算 3.1 計(jì)算載荷確定此處已刪除6接板鉆孔是應(yīng)該同時(shí)鉆孔。下蓋板與連接板的連接采用 M18 的螺栓，而角鋼與腹板和上蓋板的連接采用M16 的螺栓。6.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計(jì)算（1）腹板最下一排螺栓受力最大，每個(gè)螺栓所受的拉力為：N 拉 =??????2112100 4)(5. niabHndnM]4[=(52))4013230()280(6.286.922 7??=222126.7N（2）下腹板每個(gè)螺栓所受的剪力相等，其值為：N 剪 = 1205.)(NdbH?= 5.68.)98(2?=12621.5N (53)式中 n0 ——下蓋板一端總受剪面數(shù)；n 0=16N 剪 ——下蓋板一個(gè)螺栓受剪面所受的剪力：N ——側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)；n=16d1 ——腹板上連接螺栓的直徑（靜截面） d0 ——下腹板連接螺栓的直徑；d 1=16mmH ——梁高；H=500 mm7M ——連接處的垂直彎矩；M=7.06×10 66.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力計(jì)算（1）上蓋板角鋼連接焊縫受剪，其值為：Q(54)拉NdbHnban])(5.2)(2[ 21001???= =412147.8N (55).726]8)698(.98046[ 2???（2）腹板角鋼的連接焊縫同時(shí)受拉和受彎，其值分別為：N 腹 = 拉NbHan?)(`1= .7269083??=99725.8N (56)M 腹 = 拉NbHani???21= .7216650)40133(22???=10159560.42Nmm (57)6.2 計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度6.2.1 螺栓的強(qiáng)度校核（1）.精制螺栓的許用抗剪承載力：[N 剪 ]= ][42??dn剪 7= 13508.32?=137343.6N (58)（2）螺栓的許用抗拉承載力[N 拉 ]= ][42??d8= 413506.32?=27129.6N (59）式中[?]=13500N/cm 2 [?]=13500N/cm2 由于 N 拉 [N 拉 ] ,N 剪 [N 剪 ] 則有所選的螺栓符合強(qiáng)度要求6.2.2 焊縫的強(qiáng)度校核（1）對(duì)腹板由彎矩 M 產(chǎn)生的焊縫最大剪應(yīng)力：?M= = =7753.02N/ cm2Ib24.395782106?式中 I≈ )(78.)6(22???hlb=5115.06 ——焊縫的慣性矩（2）由剪力 Q 產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力：?Q= bh= 8.07423?=3931.5N/ cm2折算剪應(yīng)力：?= =2QM?22.5391.075?=7572.1 N/ cm2[?]=17000 N/ cm2[?]由表查得式中 h——焊縫的計(jì)算厚度取 h=6mm（3）對(duì)上角鋼的焊縫?= = =138.8N/ cm2[?]lhN28.0176?由上計(jì)算符合要求。7 焊接工藝設(shè)計(jì)對(duì)橋式起重機(jī)來(lái)說(shuō)，其橋架結(jié)構(gòu)主要是由很多鋼板通過(guò)焊接的方法連接在一起，焊接的工藝的正確與否直接影響橋式起重機(jī)的力學(xué)性能和壽命。 角焊縫最小厚度為：a≥0.3?max+1?max 為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚度不小于 4mm，當(dāng)焊接件的厚度小于94mm 時(shí)，焊縫厚度與焊接件的厚度相同。角焊縫的厚度還不應(yīng)該大于較薄焊接件的厚度的 1.2 倍，即:a≤1.2?min按照以上的計(jì)算方法可以確定端梁橋架焊接的焊角高度 a=6mm.定位板和彎板的焊接時(shí)候，由于定位板起導(dǎo)向作用，在焊接時(shí)要特別注意，焊角高度不能太高，否則車(chē)輪組在和端梁裝配的時(shí)，車(chē)輪組不能從正確位置導(dǎo)入，焊接中采用 E5015（J507）焊條，焊條直徑 d=3.2mm,焊接電流 160A,焊角高度最大 4㎜。 角鋼和腹板、上蓋板的焊接采用的是搭接的方法，在焊好后再將兩段端梁拼在一塊進(jìn)行鉆孔。由于所用的板材厚度大部分都小于 10mm ,在焊接過(guò)程中都不開(kāi)坡口進(jìn)行焊接。參考文獻(xiàn)[1]張質(zhì)文.等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京? 中國(guó)鐵道出版社 1998[2]陳道南. 起重運(yùn)輸機(jī)械[M].北京 冶金工業(yè)出版社 1997[3]陳道南.起重機(jī)課程設(shè)計(jì)[M].北京 冶金工業(yè)出版社 1993[4]東北工學(xué)院?機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)?編寫(xiě)組.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 .冶金工業(yè)出版社 1987[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB3811-83 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范.北京? 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 1983[6]大連起重機(jī)廠(chǎng).起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].遼寧人民出版社 1979[7]揚(yáng)長(zhǎng)骙.起重機(jī)械[M].北京? 機(jī)械工業(yè)出版社,1982[8]中國(guó)工程機(jī)械網(wǎng).工程起重機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).http://www.cpzl.com/news/articleview/2004-5-10/article_view_14225.htm.2003[9]丁中立. 國(guó)外工程起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì).http://www.zblw.com/gongxue/jxhg/qushi/200411/3725.html. 2004.11.3[10]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004[11]王昆等.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M].北京 高等教育出版社 1996[12]宋寅. 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)減速器選擇中的幾個(gè)問(wèn)題[J].鐵道貨運(yùn) 2003 2 26-30[13]國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)西安重型機(jī)械研究所.重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)[S].北京 國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)重 機(jī)械局 1987。[14]Purdum.T. Machine Design[M].Journal of Coal Science now, with its glass bottom, the bridge is already being referred to as “hero bridge.” The popular chain's longtime executive chef embraces mapo tofu and other exotic elements for the burger-driven menu, Liu Zhihua reports.At the age of 37, Shanghai native Lin Zhengu has become a star as a Western cuisine chef in the Chinese metropolis, a city that has a wealth of Western restaurants. The executive chef of Blue Frog Bar and Grill, a popular burger-based restaurant and bar chain on the Chinese mainland, Lin is the soul of the restaurant franchise's team of more than 550 chefs. Many of the franchise's most popular dishes are his brainchild. Lin says his secret of success is innovation rooted in experience: He spends months every year traveling and eating worldwide, seeking new ingredients and inspirations that could improve the offerings of Blue Frog restaurants. The restaurant chain regularly launches a new seasonal menu, usually featuring eight new dishes with fresh ingredients. The best-selling seasonal dishes later replace the least popular items on the regular menu, which is usually updated in late fall and boasts a selection of about 40 dishes. “Food should have no boundaries,“ Lin says. “As long as the food tastes good and is healthy, it doesn't really matter where it originates or how it is cooked.“ Lin likes to give the American-style restaurants' menu some culinary touches from other countries, such as China and Mexico, and customers love such innovation, he says. He started his career as an apprentice in a Chinese kitchen in 1993. By chance he learned from a French chef in 1994, and soon became enamored with the world of Western food. During the next couple of years, he received strict training in Western culinary art from French, Chinese and German chefs. That was rare for a Chinese chef in the 1990s, he says－and so was being a Chinese chef who spoke fluent English. When an American entrepreneur invited him to join in his startup Blue Frog in 2000, Lin didn't hesitate to resign from a five-star hotel to work in the new restaurant with just five chefs, eager to explore the excitement of a life that had yet to unfold. Since that Shanghai launch, Blue Frog has opened 24 branches in seven cities across China, including Beijing, Tianjin, Chongqing and Nanjing in Jiangsu province. The new menu for this fall, which was launched in early September, showcases how flavors of East and West meet to create a variety of delicious burgers and other entrees in the cozy, soft-lit restaurants. I liked the mapo burger best. Just imagine the flavorful combination of the hot, mildly numb-spicy mapo tofu sauce and grilled 100-percent Australian beef patty, along with a slice of cheddar cheese and a side of french fries. The savory sauce helped highlight the patty's juicy, tender texture and its delicious beef flavor. Matching that Sichuan flavor with cheese created a new taste experience.