【正文】 ............................................................................................................................................. 29 附錄 .................................................................................................................................................................... 30 一、參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................ 30 二、主梁設(shè)計(jì)圖 ........................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2 卷首語 橋式起重機(jī)是橫架于車間、倉庫和料場(chǎng)上空進(jìn)行物料吊運(yùn)的起重設(shè)備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機(jī)的 橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。 橋式起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運(yùn)輸中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程制動(dòng)器 點(diǎn)擊放大機(jī)械化、自動(dòng)化得重要工具和設(shè)備。所以橋式起重機(jī)在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門和場(chǎng)所均得到廣泛的運(yùn)用。 它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種 起重機(jī)械 。 本文主要介紹了跨度 21m,起重量 50t 的通 用橋式起重機(jī)箱型主梁的設(shè)計(jì) 制造，焊縫組織觀察及相關(guān)檢測(cè)等 過程。 本書編寫過程中得到 XX 老師和許多同學(xué)的指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。由于作者實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，同時(shí)自己的理論知識(shí)有限，書中錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)讀者多多指正！ 作者 2022 年 7 月于 XX 大學(xué) 石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 3 第一章 箱型橋式主梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及尺寸 一、橋架的總體構(gòu)造 正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適于成批生產(chǎn) 。 主梁 主梁是橋式起重機(jī)橋架中主要受力元件 ，由左右兩塊腹板，上下兩塊蓋板以及若干大、小隔板及加強(qiáng)筋板組成。 主要技術(shù)要求有： 主梁上拱度：當(dāng)受載后，可抵消按主梁剛度條件產(chǎn)生的下?lián)献冃?，避免承載小車爬坡。 主梁旁變：在制造橋架時(shí)，走臺(tái)側(cè)焊后有拉深殘余應(yīng)力，當(dāng)運(yùn)輸及使用過程中殘余應(yīng)力釋放后，導(dǎo)致兩主梁向內(nèi)旁彎；而且主梁在水平慣性載荷作用下，按剛度條件允許有一定側(cè)向彎曲，兩者疊加會(huì)造成大彎曲變形。 腹板波浪變形：受壓區(qū) ?? ，受拉區(qū) ?? ，規(guī)定較低的波浪變形對(duì)于提高起重機(jī)的穩(wěn)定性和壽命是有利的。 上蓋板水平度 250/bc? ，腹板垂直度 250/0hh? ， b 為蓋板寬度， h0 為上下蓋板之間的高度。 端梁 端梁是橋式起重機(jī)橋架組成部分之一，一般采用箱型結(jié)構(gòu)，并在水平面內(nèi)與主梁剛性連接，端梁按受載情況可分下述兩類： （ 1）、端梁受有主梁的最大支承壓力，即端梁上作用有垂直載荷。 （ 2）、端梁沒有垂直載荷，端梁只起聯(lián)系主梁的作用。 已知參數(shù)： 廠房跨度 L： 21m 額定載荷 Q： 50t 小車自重 xG :2t 橋梁自重 qG ： 11t 起重機(jī)的跨度 S 是根據(jù)裝設(shè)起重機(jī)的廠房跨度 L 確定的。兩者的關(guān)系如下： S=L－ b 式中 b=1500mm(無通道 ) ， b=2022mm(有通道 ) 注：有無通道，系指建筑物上沿著起重機(jī)運(yùn)行線路是否留有人行安全通道。 此處設(shè)計(jì)的為無安全通道，則 S=。 石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 4 本文所設(shè)計(jì)的橋架為超高型梁，通過查閱資料《通用起重機(jī)的界線尺寸標(biāo)準(zhǔn) GB759287》可得 二、主梁的幾何尺寸 梁的截面選擇和驗(yàn)算 通常按剛度和強(qiáng)度條件，并使截面積最?。ń?jīng)濟(jì)條件），滿足建筑條件要求（如吊鉤主梁及平臺(tái)焊接梁最大高度受建筑條件限制），來確定梁的高度，然后初步 估算梁的腹板、蓋板厚度，進(jìn)行截面幾何特征的計(jì)算，然后進(jìn)行驗(yàn)算，經(jīng)適當(dāng)調(diào)整，直到全部合格。 通用起重機(jī)的界線尺寸標(biāo)準(zhǔn) GB759287 類型 主起升額定起重量t 跨度 S 限界尺寸 mm 安全尺寸 mm 車輪總數(shù)（參考） 高度 H 側(cè)方寬度B 上方間隙Ch 側(cè)方間隙Cb 4 超高型 50 10～ 18 3450 350 400 80 18～ 26 3550 26～ 32 3650 石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 5 箱形主梁的主要幾何尺寸 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算要求及過程 計(jì)算結(jié)果 備注 起重機(jī)的跨度 S S=L－ b 式中： L=21m； b=1500mm(無通道 )； b=2022mm(有通道 )； S= GB／ T790－ 1995 主梁高度 h 141?Lh ～ 181 ? 即 mmhmm 13931083 ?? 設(shè) mmh 1194? mmh 1194? 端梁高度 1h hh )~(1 ? 設(shè) mmh 6001 ? mmh 6001 ? 端 梁 寬 度02C mmmmChC 450600)~(2 )~(2010 ????即 mmC 4502 0 ? 腹板的壁間距 b0 ~601~50100??bhLb mmb 6000 ? 腹板厚度 δ 0 mm60 ?? mm60 ?? 蓋板寬度 b mmmmbb 652)20(200 ???? ? （自動(dòng)焊） mmb 652? 大隔板 間距 a 靠近端梁處 mmha 11500 ?? 梁中處為 mmha 2 0 0 0)~( 0 ?? 小隔板 間距 a mmha 0 ?? 石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 6 小隔板高度h2 mmmmhh 3833115 0302 ??? 縱向加筋角鋼 h3 23 hh? mmh 4003 ? 主梁的形心位置 )(21)(21100000??????hYbX mmY mmX 59730600?? 腹板厚 1? 2? 查表并根據(jù)實(shí)際需要確定 mm222 ?? mm221 ?? 三、主梁的受力分析 a) 由活動(dòng)載荷引起的彎矩和剪力的計(jì)算： 設(shè)小車輪距 mb 21? ，則 mb 121 ? 當(dāng)活動(dòng)載荷 21 PP? ，即小車自重和起重載荷作用在一個(gè)主梁上的兩個(gè)車輪的輪壓相同，其合力在 21b處，合力 tQGKPPR IIxII 21 ???????? 進(jìn)行受力分析可知： ? ?0F ? ?0BM 則 L RbxLFA )2( 1??? 對(duì) L RbxLFA )2( 1??? 進(jìn)行求導(dǎo)，則 LRFA ???\ ，即 AF 為減函數(shù)，則有 當(dāng) 10 bLx ??? 時(shí)， .5170 ??x即 ，則有 當(dāng) 0?x 時(shí) 載荷組合 II 主梁載荷 小車載荷 起重載荷 tGK qII ??? tGxK II ??? tG qII ???? 石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 7 tL RbxL )()2(FQ 1Ama x ????????活 對(duì) L RxbxLxF A )2( 1??? 進(jìn)行求導(dǎo)，則有 )22( 1\ xbLLRFA ???? 當(dāng) 4b2 1??Lx 時(shí)，即 1 ????? Lx ， xFA 取得極大值，所以 mtL RxbxL ??????????? )()2(xFM 1Ama x活 同理 ，當(dāng)LxbL ???1 時(shí)，即 x 當(dāng) x= 時(shí)， tL RxL ).(2 )(Q m a x ?? ?????活 mtL RxxL ??? ??????? )(2 )(xFM Am a x活 b) 由固定荷載引起的彎矩和剪力的計(jì)算： 均布荷載，如圖所示： 距支點(diǎn) A 距離為 x 的截面上的固定均布載荷引起的剪力和彎矩分別為 tGKqLFF qIIBA ?????? mNLGKq qII ???? 當(dāng) x=0 時(shí) Am a x ??均 2qxxFM2A?均 ，對(duì)其進(jìn)行求導(dǎo)， qxFA\ ??均M 令 0\ ??均M ，則 x=， 此時(shí) 均M 取得最大值，即 mt ??????? 22Am a x均 通過對(duì)剪力圖和彎矩圖的分析得出垂直方向的最大剪力和彎矩 石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 8 mttQ ?????? ??????? m a xm a xm a xm a x ）（ ）（均活均活 計(jì)算水平方向的彎矩時(shí)，可以認(rèn)為橋架是一個(gè)超靜定剛架結(jié)構(gòu)，最大彎矩為 )23(24)21(4 2m a x ?? llqllFM shshsh ???? 其中 39。2 33 *38yyg JJK Bcl ???? 可簡(jiǎn)化計(jì)算，令 mtMM t shsh ????? ???? ?? m a xm a x m a xm a x 尺寸確定后慣性矩的計(jì)算 44233210131300)11575(2265222265261115062121)22(2122)2(121mmmhbbhJx????????????????? ???? 442332000030031)2 6600(6115026115061652222121]2/)[(2122)2(121mmmbhhbJ Y????????????????? ???? 33 mmhJW xx ??? 33 ??? 由 maxmax shMM 和? 產(chǎn)生的主梁跨中截面的正應(yīng)力分別為 MP aWM x a x ?? ??? MP aWM yshsh a xm a x ??? 故 水 平 和 垂 直 彎 矩 同 時(shí) 作 用 時(shí) ， 在 主 梁 上 下 蓋 中 引 起 最 大 正 應(yīng) 力 為M P ash a x ????? ? ??? 經(jīng)過查參考資料《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》 低碳合金鋼的力學(xué)性能和對(duì)比，取 Q235 鋼比較合適，則許用應(yīng)力為： MpaMpas ][ ????? ??? 故選用 235Q 鋼，強(qiáng)度符合要求。 主梁的最大剪應(yīng)力截面的剪應(yīng)力為 kNkgNQ sh 2 3 6 9101 0 0 06 7 22m a xm a xm a x 22 ?????? ?? 主梁截面最大剪應(yīng)力在腹板中部， 0max 2*max ??xdJSQ? 石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 9 1h =600mm mmhh 5 5 62226 0 02 110 ??????? ? 主梁端部截面對(duì) x 軸的靜矩為 3101110112225562265242226006)222600()2(422)2(2mhbhhS?????????????????? ????? 主梁端部截面對(duì) x 軸的慣性矩 44233210131300)11556(226522226526155662121)22(2122)2(121