機械畢業設計1198起重機總體設計及金屬結構設計 2

2022-04-23 01:48:01 字數 7377 閱讀 7800

起重機總體設計及金屬結構設計

龍門式起重機的總體設計包括以下內容:確定總體方案,選擇主要引數,確定計算載荷,計算壓輪和穩定性。

起重機的設計引數是指:起重量q(t)、跨度l(m)起公升高度h(m)起公升速度(m/min)、小車執行速度(m/min)和工作級別等。

起重機的設計引數是指:有無電源(交流或直流)、工作地點(室內或室外)、最大行程以及工作環境(溫度、濕度、有無煤氣或酸氣)等。

其它要求:如起重機所佔空間的限制、司機室的型式(敞開式或封閉式)、司機室的位置(在橋梁中間或一端)、司機室的高度、操縱方式(手動、電動,遙控)等。

龍門起重機的總體方按和基本引數確定:

龍門起重機廣泛用於各種工礦企業、交通運輸和建築施工。主要在露天貯料場、建築構件加工場、船塢、電站、港口和鐵路貨站等處,用其裝卸及搬運貨物、裝置以及建築構件安裝等。

一、門架的結構型式:

採用板梁結構。由於板梁結構製造方便,採用這種型式的門式起重機占多數。門架可製成雙腿(全門架),門架主梁與支腿的選擇是剛性連線的。

門架採用雙梁。門架結構是板梁式箱形結構。雙梁箱形結構門架的支腿製成「八」字型。

二、門架的主要尺寸的確定:

箱行結構

箱行主梁的截面以矩形截面。門式起重機的主梁高度:當採用兩條剛性支腿時,取,,採用單箱型時,取。

對於支腿,腿高h由所要求的門架淨空尺寸確定。剛性支腿的上部連線按箱形結構寬度(主梁高度)確定;柔性支腿的上、下部和剛性支腿的下部連線按門架下橫樑寬度及具體結果確定。

考慮到起重機沿大車軌道方向穩定性的要求,門式起重機的輪距,為主梁全長。

三、門式起重機的載荷及其組合:

1.載荷

作用在門式起重機上的載荷有:起重載荷、門架自重、小車重量、電氣裝置及司機室等自重;小車慣性力(由大、小車制動時產生的),大車慣性力(大車制動時產生的)、大車偏斜傾向力及風力等。

1)箱形結構的門架自重:箱形截面橋架自重對於75以下的普通門式起重機,橋架(主梁)自重按下式估算:

帶懸臂無懸臂式中 ——額定起重量();

——橋架(主梁)全長();

——起公升高度()。

支腿自重:雙梁門架的支腿單位長度自重常取為主梁單位長度自重的0.2~0.4倍單主梁門架的支腿單位長度自重取為主梁的0.7~0.9倍。

2)小車自重

對於雙梁小車,單主梁小車自重按下式估算:

當時對於a7工作型別小車,宜再乘以係數1.15。

當時大時,分母應取大值。對於a7級工作型別小車,宜再乘以係數1.06。

3)慣性力(慣性載荷)

機構起、制動時產生的慣性力和衝擊振動引起的慣性載荷的確定。

大車制動時引起的水平慣性力大車執行制動時引起的水平慣性力,對於主動輪僅布置在一側的門式起重機,設1輪為主動輪,2輪為從動輪,則大車制動慣性力為:

式中 ——大車制動時,由橋架自重引起的水平慣性力;

——由貨重和小車自重引起的水平慣性力;

、、和等符號

但是,大車制動慣性力應受到主動輪打滑的限制,即

式中 ——粘著係數;

——大車主動輪輪壓。

小車制動時引起的慣性力小車執行制動時引起的水平慣性力按下式計算:

式中 ——小車執行速度。

4)大車執行偏斜側向力

當門式起重機的執行速度與橋式起重機的執行速度相近時,可按下式計算側向力:

式中 ——大車的最大輪壓。

當門式起重機的執行速度較低時,側向力按照之腿由於執行阻力不同時求出

表示主梁由於側向力引起的彎矩。其中:

式中和——兩支腿處的執行阻力,且》;

和——兩支腿執行牽引力,且。

1)進行最大拉力驗算:

2)計算受拉單栓承載力

故驗算通過。

2.載荷組合

由於各種載荷不可能同時作用在門架結構上,因此要根據門式起重機的使用情況來確定這些載荷的組合。

門式起重機的計算載荷組合通常考慮以下幾種情況:

1)對於主梁,考慮小車位於跨中或懸臂端,小車滿載下降制動,同時大車平穩制動,風力平行大車軌道方向。稱為計算情況。

2)對於支腿,分別考慮門架平面和支腿平面內的兩種載荷組合:

在門架的平面內,大車不動,小車位於跨端或懸端,小車滿載下降制動,同時小車執行機構制動,風力沿小車軌道方向,稱為計算情況。

表門式起重機的計算載荷組合

注:表中——橋架(主梁)自重;——門架(包括主梁和支腿等)自重,——在門架平面內,沿小車軌道方向的風力;——在支腿平面內,沿大車軌道方向的風力。其餘符號同前述。

在支腿平面內,小車位於跨度端或懸臂端,小車滿載下降制動,同時大車平穩制動,風力平行大車軌道。稱為計算情況。

3) 對於主梁和支腿,還應考慮非工作狀態下的載荷組合,這時大車和小車皆不動,空載。僅作用有非工作狀態的最大風載荷,稱為技術情況。

對於每種計算情況,由於其載荷組合出現的可能性不同,所以在設計計算時,對金屬結構的許用應力值也各不相同。

四、箱形結構門架的強度驗算

1.主梁危險載面的強度驗算

1)正應力的驗算

根據公式計算的垂直彎矩同時作用在主梁上,並考慮約束彎曲和約束扭轉的影響,主梁再面上的正應力可按下式疊加:

主梁跨中:

主梁支承載面:

式中 、——主梁跨中的最大垂直彎矩和水平彎矩;

、——主梁支承載面的最大垂直彎矩和水平彎矩;

主梁跨中和支承載面對軸的載面摸數;

主梁對軸的載面摸數。

強度許用應力為:

1)確定應力迴圈特性

鋼的強度許用應力為:

式中為載荷組合的安全係數。

2)剪應力的驗算

箱形載面主梁支承載面處的剪力在腹板上引起的剪應力按下式計算:

式中 ——主梁載面的一部分對中性軸的靜矩;

——主梁載面對軸的慣性矩;

、——主梁的主、副腹板的厚度。

在水平載荷作用下,蓋板上的剪應力:

式中 ——支承處的水平剪力;

——主梁載面的一部分對軸的靜矩;

——主梁載面對軸的慣性矩;

——上、下蓋板厚度。

主梁受扭的影響。則按純扭轉計算,計算式為:

主腹板上

副腹板上

蓋板上式中 ——作用與主梁支承載面的扭矩;

——主梁封閉載面的輪廓面積,。

在主梁載面上,各種載荷在同一點引起的剪應力予疊加。

2、支腿危險載面的強度驗算

對於單主梁箱形結構門架的支腿應分別選取幾個載面進行強度計算。

強度驗算式為:

式中 ——門架平面,支腿驗算載面的最大彎矩;

——支腿平面,支腿驗算載面的最大彎矩;

——支腿平面,支腿驗算載面的軸向力;

、——驗算載面對軸和軸的載面模數;

驗算載面的面積。

根據靜強度和疲勞強度條件計算截面需要的面積:

由計算結構知,桿件應根據疲勞強度條件確定截面積。桿件需要的最小截面積為20732.55。

3、下橫樑的強度驗算

將各種載荷作用在門架上引起的下橫樑的彎矩疊加,然後按下式驗算其強度,即彎曲應力:

式中 ——作用在下橫樑載面的總彎矩;

驗算載面對軸的載面模數。

五,箱型梁的約束彎曲計算

近年來,橋式起重機有採用寬翼緣箱形梁,這時薄壁箱形梁受彎曲時,在剪應力作用下,翼緣板和腹板產生了翹曲,梁的截面不在保持平面,而有翹曲(圖b中虛線所示)。由於這種翹曲受到了約束,因而破壞了正應力按平面分布的規律,這時正應力沿梁寬的分布不再是乙個常數,沿著樑高的分布也不再符合線性分布規律(圖 ),其中虛線表示自由彎曲應力。

圖薄壁箱形梁的計算圖薄壁箱形梁約束彎曲時剪應力分布

根據理論分析和實驗驗證,在薄壁箱型梁的角點上,最大約束彎曲正應力可近似取為

式中自由彎曲正應力;

考慮約束彎曲而使應力增大的係數;

b——翼緣板寬度。

初選箱形截面腹板厚度

8.82

剛度是控制條件。

圖薄壁箱形梁約束彎曲時截面正應力分布

圖腹板受輪壓區域性擠壓計算

六,輪壓產生的區域性壓應力

1) 當起重機小車的輪壓直接作用在梁的腹板上時(圖 ),腹板邊緣產生的區域性壓應力為: =

式中 ——區域性壓應力;

p———集中載荷(n);

板厚(mm);

集中載荷分布長度,可按下式計算:

式中 ——集中載荷作用長度,對車輪取;

自構件頂面(無軌時)或軌頂(有軌時)至板計算高度上邊緣的距離(mm).

2)當起重機小車的輪壓直接作用在梁的上蓋板時,區域性彎曲應力為:普通正軌或半偏軌道布置在兩腹板中間的上蓋板上,由輪壓作用而使上蓋板產生區域性彎曲,此時上蓋板應按被兩腹板和相鄰兩筋板分隔成的矩形板計算,如圖所示。

箱型梁上蓋板是超靜定薄板。它支承在梁的腹板和橫向加筋板上。這種薄板的計算簡圖較複雜,再加上在小車輪壓作用下,起重機箱型梁的蓋板連同軌道一起承受區域性彎曲,使其計算簡圖更加複雜。

為了簡化計算,特作如下假設:

(1)把上蓋板看作為是腹板和橫向加筋板約束的自由支承的薄板;

(2)軌道視為一根中部受集中載荷的梁;

(3)根據薄板受集中載荷作用來計算蓋板撓度;

(4)計算應力時,假設軌道和蓋板間僅在邊長為a和b矩形面積上接觸。此時, (cm),為軌道寬度,為軌道高度。

圖上蓋板的區域性彎曲計算簡圖

對於正軌和半偏軌箱型梁,由於集中載荷的作用點在板的中心或偏一距離,故應採用板殻理論計算。根據板殻理論,作用在受載面積中心(圖)彎距:

式中在此處 i---------軌道的慣性矩;

上蓋板的厚度;

係數,取決於之間值,見表 。

表係數軌道中心線至腹板的距離,正軌時,;

v________波桑比;

係數,其值取決於和的值(參見表 );

上蓋板上的折算應力按下式求得:

式中 ——由垂直彎矩引起的正應力, ,,應帶各自的正負號代入。

表對於矩形板的因子和的值

六,剛度計算

梁除了滿足強度條件外,還需具有一定的剛度(限制變形)才能滿足使用要求。用於起重機的梁只驗算由有效載荷(移動載荷)產生的靜撓度(不計動力係數),梁的這種變形是彈性變形,外載荷消失後樑能復原,絕對不允許殘餘(永久)變形。

1,靜剛度

當兩個不相等的移動集中載荷對稱作用於梁的跨度**時(圖),其最大靜撓度由下式確定:

對於圖所示情況,梁的最大靜撓度:

允許靜撓度值分別推薦如下:

1) 橋式起重機、門式起重機的跨中撓度

式中 l——起重機的跨度。

2) 門式起重機的懸臂撓度

式中懸臂長度。

3) 橋式起重機跨中水平位移

根據剛度條件,型鋼梁需要的截面慣性矩為:

式中 ——梁的跨度();

型鋼梁的許用撓度,;

電動葫蘆在額定起重量時的總輪壓(不計動力係數)。按下式計算:

其中,——額定起重量,

電動葫蘆自重。

2, 動剛度

在起重機小車解除安裝時,主梁在垂直方向將產生衰減振動,這種振動對結構強度的影響不大,但對於起重機的正常使用以及司機的操作田間卻是不利的,緩慢的衰減過程影響到起重機的生產率,因此,從現代化生產的要求出發(特別是對高速執行的起重機以及要求所吊運件能精確安裝的起重機),起重機應保證一定的動剛度。

圖梁的剛度計算

對於一般使用的起重機,不必驗算起動剛度。對於工藝上及生產率上有較高要求的橋式起重機,應驗算動剛度,要求小車位於跨中時的滿載自振頻率f不應低於2hz。

可按下列公式驗算滿載自振頻率:

0.6=1367.1

式中滿載自振頻率,(hz);

主梁結構在跨中的剛度係數,其物理意義為使主梁在跨中處產生單位垂直靜撓度所需的集中力的大小;按表計算;

——主梁結構在跨中的換算集中質量與小車質量之和(對於雙梁結構,如果小車質量按整台小車計算,則近似等於一根主梁結構的質量)();按表計算;

——與額定起公升載荷的質量之比,即;

——與鋼絲繩繞組的剛度係數之比,即。

鋼絲繩繞組的剛度係數(其物理意義為使鋼絲繩繞組在荷重懸掛處產生單位靜伸長所需的力)可按下式計算:

式中 ——鋼絲繩繞組的剛度係數;

繞組的分支數;

所用的鋼絲繩的縱向彈性模數,與鋼絲繩結構有關,一般取值1.0;

一根鋼絲繩的鋼絲截面積;

鋼絲繩繞組在相當於額定起公升高度時的實際平均下放長度,可近似取為捲筒中心與上部固定滑輪中心之半處至吊滑輪中心的實際平均下放長度(cm),見圖 。

七,穩定性計算:

對於雙梁箱形截面橋式和門式起重機以及單主梁門式起重機,一般不進行整體穩定性驗算,但應進行腹板和蓋板的區域性穩定性驗算。

1, 橋式型別起重機梁的腹板可能在下列幾種應力作用下喪失穩定性

1) 彎曲剪應力:在剪力作用下,梁的腹板會在45度方向受壓而在斜向失去區域性穩定性(圖);

2) 彎曲正(壓)應力。這時,梁的腹板和蓋板的受壓區有可能在梁長方向失去區域性穩定性(圖);

3) 彎曲正(壓)應力和軸向壓應力(如門式起重機的支腿);

4) 作用在腹板上緣的載荷(如集中輪壓等)產生壓應力(如偏軌橋式和門式起重機),這時,腹板會因擠壓應力在豎向失去穩定(圖和圖)。

金屬結構也可能在以上幾種應力共同作用在梁的腹板上時喪失區域性穩定。這時,腹板隨著作用於其上的載荷性質不同翹曲各種曲面(圖)。

圖腹板區域性穩定的計算

表垂直動剛度計算資料

注:集中公式裡的——整個橋架結構(不包括支腿及下橫樑)單位長度重量;

全部橋架結構的慣性矩;

跨度一側全部支腿的慣性矩;

小車(帶吊具)重量。

為了保證梁的腹板的區域性穩定性,通常用加勁板或加勁桿來加固腹板,這樣要比增加腹板的厚度經濟些。加固的方式如下:

1) 在箱形截面梁整個高度上設定橫向加勁板(圖);

2) 對於正軌箱形結構橋式起重機,除設定橫向加勁板外,在箱形截面腹板受壓區域設定短橫向加勁板(圖);

3) 在跨度較大的橋式和門式起重機中。梁的高度比較大,這時,除設定橫向加勁板外,常常在腹板的受壓區設定一條縱向加勁線,如果需要,例如從工藝方面限制腹板旁彎和波浪形,在腹板受壓區也設定縱向加勁杆(圖)。

2, 箱形截面梁腹板加勁的設計原則

1) 通常沿腹板全高設定橫向加勁板(圖和)加固腹板。當時,橫向加勁板之間的距離不應大於2h或3m;當時,不應大於2.5h。

在跨度較大時橫向加勁板的間距,在支座附近較小些,而在跨中較大些。考慮到實際生產中,為了限制腹板波浪度,一般取間距m。

2)如果腹板僅在剪應力作用下;當(對於低碳鋼)或(對於低合金鋼)時,可不必設定橫向加勁板,但是為了增加截面的扭轉剛度,提高梁的整體穩定性,一般仍設定橫向加勁板。

3)如果腹板僅在正應力作用下,當(對於低碳鋼)或(對於低合金鋼)時,可不必加固。

5) 對於高度較大的梁,必須在腹板受壓區設定縱向加勁條(圖的3),且設定在離受壓翼緣板(0.2~0.25)h處(圖 );當(對於低碳鋼)或(對於低合金鋼)時,一般只加一根縱向加勁條,如果因梁高很大,而必須用兩根縱向加勁條來加固腹板時,則第一根縱向加勁條離受壓邊緣距離為(0.

15~0.20)h ,第二根離受壓邊緣距離為(0.35~0.

40)h。縱向加勁條截面必須的慣性矩見表3-6。

三一起重機信用考察制度

1 目的 2 範圍 適用於起重機各分公司和所有經銷商。3.1 實地 考察人必須到客戶公司所在地或居住地進行實地考察。3.2 面晤 考察人必須與考察物件進行面談。3.3真實 確保收集到的客戶信用資料和資訊都是真實可信的。3.4細緻 按照公司規定或銀行 融資租賃公司的相關規定進行考察,並收集信用資料。4...

12 起重機指揮工操作規程

一 起重指揮應由技術熟練 懂得起重機械效能的人員經培訓合格,持操作證上崗。指揮時應站在能夠照應到全面工作的地點,所發訊號應事先統一,並做到明確 巨集亮和清楚。二 吊運裝作業人員必須精力集中,作業中不准吸菸 吃東西 閒聊 玩笑 打鬧,隨時注意起重機的旋轉 行走和重物狀況。三 旗語 手勢訊號明顯 準確,...

2起重機的選擇與工作引數計算

起重機的選擇主要是根據廠房跨度 構件重量 吊裝高度 現場條件及現有裝置等確定,本工程結構採用履帶式起重機,吊裝主要構件工作引數為 採用斜吊法吊裝。最長最重的柱子z2,重6.4t,長13.10m 要求起重量 q q1 q2 6.4 0.3 6.7t 要求起重高度h h1 h2 h3 h4 0 0.3 ...