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1、由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書， CADCAD 圖紙等，聯(lián)系圖紙等，聯(lián)系 153893706153893706 5T5T 單梁橋式起重機金屬結構設計單梁橋式起重機金屬結構設計 摘 要：該文主要對橋式起重機的金屬結構進行了設計。金屬結構的設計包括其主要尺寸 的確定，主梁的設計、強度驗算，以及剛度驗算等，端梁的計算載荷的確定、主要焊縫的計算、 接接頭的設計，焊接工藝設計等等。 關鍵詞：關鍵詞：橋式起重機；金屬結構；主梁 The Design of the 5t sigle bean bridge crane metal structu
2、re design Abstract: 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, af
3、ter welding joint design, welding process design, etc. Key words: Bridge Crane;Metal Structure; Main beam。 1 前言 2 橋式起重機是應用非常廣泛的起重機械。隨著社會主義建設的發(fā)展, 橋式起重機 的需要與日俱增, 我國每年的橋機產量在 10 萬噸以上。橋式起重機的橋架結構是起 重機的重要組成部分, 它的重量占起重機自重的 40%60% , 要使用大量的鋼材。橋 架自重也直接影響廠房建筑承重結構及基礎的土建費用與材料消耗。在確保產品使用 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
4、屬材料的重要途徑。 我國生產的橋式起重機, 不論是通用橋式起重機或是冶金工廠用特種橋式類型起 重機,在 1958 年以前由于設計力量薄弱, 基本上是沿用國外的設計, 橋架結構以箱型 和四桁架型等傳統(tǒng)結構型式為主。一直到 1958 年大躍進以后, 由于破除迷信, 在群 眾性的技術革新運動推動下, 才試制了一些新型橋架結構的橋式起重機, 其中主要的 如偏軌箱型、單主梁結構、三角桁架結構等等。但是由于沒有及時總結經驗, 研究試 驗工作也做得不夠, 沒有在改進與提高以后進行推廣, 因此橋架選型工作仍然是我們 當前迫切要做的工作, 應該比較系統(tǒng)的有組織的研究適合我國各個產業(yè)部門采用的橋 架結構型。 我國
5、在橋式起重機的產品系列化、通用化和標誰化方面雖然也做了一些工作, 但 為了使橋架結構定型, 還要做大量的工作。目前生產的基本情況是 550 噸小起重量 橋式起重機仍以箱型結構為主,箱型結構是應用最為廣泛的傳統(tǒng)結構。它具有制造簡 便、生產工效高、通用性強等一系列的優(yōu)點, 因而迄今仍然是國內外橋式起重機的常 用橋架形式。在國內, 在 50 年代和 60 年代初期, 550 噸的小起重量系列產品和 75250 噸的大起重量系列產品都采用箱型結構。 1.1 總體方案擬定 本次設計與以往的輸送機主要有以下幾點的改進： 1)噸位標注排為 5T 單梁橋式起重機。 3 1-銘牌裝置；2-橫梁；3-電動葫蘆；4
6、-噸位牌裝置 圖 1 5T 單梁橋式起重機簡圖 Fig.1 5t sigle bean bridge 2) 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體板梁 連接。 3) 端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運輸的關鍵部件。端梁部 分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由 兩段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。在端梁的內部設有加強筋，以保證端梁 架受載后的穩(wěn)定性。 （1）主梁的設計： 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，
7、主梁上的走臺的寬度取決 于端梁的長度和大車運行機構的平面尺寸，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=0.40.6H，腹板的穩(wěn)定性由橫向加 勁板和，縱向加勁條或者角鋼來維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點焊，主梁翼緣板 和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會產生下?lián)献冃?，但加工和裝配時采用預制上 拱。 （2）端梁的設計： 端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運輸的關鍵部件。端梁部分 是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩 段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。在端梁的內部設有加強筋，以保證端梁架 4
8、受載后的穩(wěn)定性。端梁的主要尺寸是依據主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確 定的；大車的運行采用分別傳動的方案。 在裝配起重機的時候，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。 本設計主要對單梁橋式起重機進行介紹，確定了其總體方案并進行了一些簡單的 分析。單梁橋式起重機具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機構安裝檢修方便等 一系列的優(yōu)點，因而在生產中得到廣泛采用。我國在 5 噸到 10 噸的中、小起重量系 列產品中主要采用這種形式，但這種結構形式也存在一些缺點：自重大、易下?lián)?，?設計和制造時必須采取一些措施來防止或者減少。 2 主要設計尺寸計算 2.1 大車輪距
9、 K=（）L=（）34=4.256.8m （1） 8 1 5 1 8 1 5 1 1 取 K=5m 2.2 主梁高度 H= （理論值） 89. 1 18 34 18 L 2.3 端梁高度 H0=（0.40.6）H=0.761.13m （2） 取 H0=0.8m 2.4 橋架端部梯形高度 C=（）L=（）34=3.46.8 （3） 10 1 5 1 10 1 5 1 取 C=2m 2.5 主梁腹板高度 根據主梁計算高度 H=1.89m，最后選定腹板高度 h=1.9m 2.6 確定主梁截面尺寸 主梁中間截面各構件板厚推薦確定如下： 腹板厚:=6mm;上下蓋板厚=8mm 1 主梁腹板內壁間距根據下面
10、關系式來決定： mm540 5 . 3 1890 5 . 3 H b mm680 50 34000 50 L b 5 因此取 b=700mm 蓋板寬度：B=b+40=700+2 6+40=752mm 取 B=750mm 主梁的實際高度： H=1900+28=1916mm 同理，主梁支承截面的腹板高度取，這時支承截面的實際高度mmh900 0 。mmhH6162 100 2.7 加勁板的布置尺寸 為了保證主梁截面中受壓構件的局部穩(wěn)定性，需要設置一些加勁構件。 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： m1 2 1 a a 主梁中部（矩形部分）
11、大加勁板的間距：若小車鋼軌采用輕軌。其對水平重心 15 P 軸線的最小抗彎截面模數，則根據連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強度條件xx 3 min 7 . 47 cmW 求得加勁板間距（此時連續(xù)梁的支點即加勁板所在位置；使一個車輪輪壓作用在兩加 勁板間距的中央）： （4）m P W a2 . 1 ) 4 10000040000 (15 . 1 17000 7 . 4766 2 min 1 式中 P小車的輪壓，取平均值，并設小車自重為=40000N xc G 動力系數，查得=1.16 2 2 鋼軌的許用應力，=170MPa 因此，根據布置方便，取=1.5m 2 1 a a 由于腹板的高厚比，所以要設置水平加勁
12、桿，以保證腹180.7316 6 1900h 板局部穩(wěn)定性。采用角鋼做水平加勁桿54545 3 主梁的計算 3.1 計算載荷確定 此處已刪除此處已刪除 6 接板鉆孔是應該同時鉆孔。 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算 （1）腹板最下一排螺栓受力最大，每個螺栓所受的拉力為： N拉= 2 1 22 1 2 1 2 0 2 0 4)(2 5 . 2 )( n i i aabHn d dHn MbH 4 = (52) )40130220310(4)420800(16 16 18 5 . 2 80016 10.
13、32)90800( 22222 2 22 7 =222126.7N （2）下腹板每個螺栓所受的剪力相等，其值為： N剪= 1 2 1 2 0 5 . 2)( N d d bH H =5.622126 16 18 5 . 2)90800( 800 2 2 =12621.5N (53) 式中 n0 下蓋板一端總受剪面數；n0=16 N剪下蓋板一個螺栓受剪面所受的剪力： N 側腹板受拉螺栓總數；n=16 d1 腹板上連接螺栓的直徑（靜截面） d0 下腹板連接螺栓的直徑；d1=16mm H 梁高；H=500 mm 7 M 連接處的垂直彎矩；M=7.06106 6.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力
14、計算 （1）上蓋板角鋼連接焊縫受剪，其值為： Q (54) 拉 N d d bH Hn bH abHn )(5 . 2 )(2 2 1 2 001 =412147.8N (55).722126 16 18 )690800(5 . 2 80016 90800 42016 2 2 （2）腹板角鋼的連接焊縫同時受拉和受彎，其值分別為： N腹= 拉 N bH abHn )( 1 = .722126 90800 )31090800(8 =99725.8N (56) M腹= 拉 N bH a n i i 2 1 2 2 =.722126 65500 )40130220310(2 2222 =1015956
15、0.42Nmm (57) 6.2 計算螺栓和焊縫的強度 6.2.1 螺栓的強度校核 （1）.精制螺栓的許用抗剪承載力： N剪= 4 2 dn剪 7 = 4 135008 . 114. 34 2 =137343.6N (58) （2）螺栓的許用抗拉承載力 N拉= 4 2 d 8 = 4 135006 . 114. 3 2 =27129.6N (59） 式中=13500N/cm2 =13500N/cm2 由于 N拉N拉 ,N剪N剪 則有所選的螺栓符合強度要求 6.2.2 焊縫的強度校核 （1）對腹板由彎矩 M 產生的焊縫最大剪應力： M=7753.02N/ cm2 I Mb 2 4 . 3952
16、782.41019560 式中 I) 6 78 7( 2 788 . 0 ) 6 ( 2 22 h l hb =5115.06 焊縫的慣性矩 （2）由剪力 Q 產生的焊縫剪應力： Q= bh Q = 8 . 078 .424327 =3931.5N/ cm2 折算剪應力： = 22 QM 22 .539312.07753 =7572.1 N/ cm2=17000 N/ cm2 由表查得 式中 h焊縫的計算厚度取 h=6mm （3）對上角鋼的焊縫 =138.8N/ cm2 lh N 28 . 082 8 . 1776 由上計算符合要求。 7 焊接工藝設計 對橋式起重機來說，其橋架結構主要是由很多
17、鋼板通過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的力學性能和壽命。 角焊縫最小厚度為： a0.3max+1 max 為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚度不小于 4mm，當焊接件的厚度小于 9 4mm 時，焊縫厚度與焊接件的厚度相同。 角焊縫的厚度還不應該大于較薄焊接件的厚度的 1.2 倍，即: a1.2min 按照以上的計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候，由于定位板起導向作用，在焊接時要特別注意，焊角 高度不能太高，否則車輪組在和端梁裝配的時，車輪組不能從正確位置導入，焊接中 采用 E5015（J507）焊條，焊條直徑 d=3.2m
18、m,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 行鉆孔。 由于所用的板材厚度大部分都小于 10mm ,在焊接過程中都不開坡口進行焊接。 參考文獻參考文獻 1張質文.等.起重機設計手冊M.北京中國鐵道出版社 1998 2陳道南. 起重運輸機械M.北京 冶金工業(yè)出版社 1997 3陳道南.起重機課程設計M.北京 冶金工業(yè)出版社 1993 4東北工學院機械零件設計手冊編寫組.機械零件設計手冊 第二版 .冶金工業(yè)出版社 1987 5中華人民共和國國家標準 GB3811-83 起重機設計規(guī)范.北京中國標準出版社 1983 6大連起重
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21、d PracticsM 19堂增寶等主編，機械設計課程設計（第二版） 。華中科技大學出版社，1998 20劉鴻文主編.材料力學. 高等教育出版社 ,2003 10 致 謝 首先向機械專業(yè)的全體老師表示衷心的感謝，在這四年的時間里，他們?yōu)槲覀?的成長和進步做出了貢獻。在這次畢業(yè)設計中，有許多老師給予了指導和幫助,尤其是 吳老師和全老師，在這次畢業(yè)設計的整個過程中，給了我們很大幫助,做為我們的輔導 老師，盡職盡責，一絲不茍。 至此，這次畢業(yè)設計也將告以段落，但老師的教誨卻讓人終生難忘，通過這次畢 業(yè)設計，不但使我學到了知識，也讓我學到了許多的道理，總之是受益匪淺。 盡管我在畢業(yè)設計過程中做出了很多的努力，但由于我的水平有限，設計中的錯 誤和不當之處仍在所難免，望老師提出寶貴的意見。 最后，向文中引用到其學術論著及研究成果的學術前輩與同行們致謝！ 再次向敬愛的老師表示衷心的感謝。 附錄 附錄 1：（裝配圖 A01） 附錄 2：（零件圖 A12） 附錄 5：（零件圖 A45）
畢業(yè)設計（論文）-5T單梁橋式起重機金屬結構設計（含全套CAD圖紙）
