【正文】 并考慮約束彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的影響，主梁再面上的正應(yīng)力可按下式疊加： 主梁跨中： ? ??? ???? )( 3 m a xm a x2yzzxz WMWM = ? ?)39 ( 3 ??? 主梁支承載面： ? ??? ???? )( m a xm a xysccxcz WMWM = ? ?)37 ( ??? 式中 maxzM 、 szMmax —— 主梁跨中的最大垂直彎矩和水平彎矩； maxcM 、 scMmax —— 主梁支承 載面的最大垂直彎矩和水平彎矩； zxW 、 cxW —— 主梁跨中和支承載面對(duì) x 軸的載面摸數(shù)； yW —— 主梁對(duì) y 軸的載面摸數(shù)。 強(qiáng)度許用應(yīng)力為： ? ? MP an s ????? ?? 確定應(yīng)力循環(huán)特性 150000015000m a xm in ??? NNr AQ235 鋼的強(qiáng)度許用應(yīng)力為： ? ? MP an s ????? ?? 式中 ?n 為載荷組合的安全系數(shù)。 魏喜斌：龍門(mén)式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 剪應(yīng)力的 校核 驗(yàn)算 箱形載面主梁支承載面處的剪力 cQ 在腹板上引起的剪應(yīng)力按下式計(jì)算： )( 21 ??? ?? x xcx I SQ= )5669(39 203325 ??? ? 式中 xS —— 主梁載面的一部分對(duì)中性軸的靜矩； xI —— 主梁載面對(duì) x 軸的慣性矩； 1? 、 2? —— 主梁的主、副腹板的厚度。 在水平載荷作用下，蓋板上的剪應(yīng)力： oyysy I SQ ?? 2? = 2432 ??? ? 式中 sQ —— 支承處的水平剪力； yS —— 主梁載面的一部分對(duì) y 軸的靜矩； yI —— 主梁載面對(duì) y 軸的慣性矩； o? —— 上、下蓋板厚度。 主梁受扭的影響。則按純扭轉(zhuǎn)計(jì)算，計(jì)算式為： 主腹板上 11 2 ?? ??kM = 325 ??? 副腹板上 22 2 ?? ??kM = 325 ??? 蓋板上 oko M?? ??2 = 325 ??? 式中 KM —— 作用與主梁支承載面的扭矩； ? —— 主梁封閉載面的輪廓面積， bh?? 。 在主梁載面上，各種載荷在同一點(diǎn)引起的剪應(yīng)力予疊加。 主梁扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：對(duì)于單主梁箱形門(mén)式起重機(jī)，其主梁截面除承受自由彎曲應(yīng)力外，還承受約束彎曲應(yīng)力、約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力（以增大 15%的自由彎曲應(yīng)力計(jì)入）和剪應(yīng)力。此遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 外。主梁截面還承受 純扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，縣驗(yàn)算如下： cmbe o 2 ??????? ?? ? 支腿危險(xiǎn)載面的強(qiáng)度 校核 驗(yàn)算 對(duì)于單主梁箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架的支腿應(yīng)分別選取幾個(gè)載面進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算： 強(qiáng)度驗(yàn)算式為： ? ??? ???? FNWMWM txtym m a xm a xm a x 式中 mMmax —— 門(mén)架平面，支腿驗(yàn)算載面的最大彎矩； tMmax —— 支腿平面，支腿驗(yàn)算載面的最大彎矩； tNmax —— 支腿平面，支腿驗(yàn)算載面的軸向力； xW 、 yW —— 驗(yàn)算載面對(duì) x 軸和 y 軸的載面模數(shù) ； F —— 驗(yàn)算載面的面積。 根據(jù)靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算截面需要的面積： ? ? 2m a x 1 0 8 8 02 0 0 0 0 0 0 mmNA j ????? ? ? ? 2Im mmNA rt axj ??? ? 由計(jì)算結(jié)構(gòu)知，桿件應(yīng)根據(jù)疲勞強(qiáng)度條件確定截面積。桿件需要的最小截面積為 2mm 。 下橫梁的 截面尺寸及幾何特性 強(qiáng)度驗(yàn)算 將各種載荷作用在門(mén)架上引起的下橫梁的彎矩疊加，然后按下式驗(yàn)算其強(qiáng)度， 即彎曲應(yīng)力： ? ??? ??? xWM = ? ?185322318?? 式中 M? —— 作用在下橫梁載面的總彎矩； xW —— 驗(yàn)算載面對(duì) x 軸的載面模數(shù)。 魏喜斌：龍門(mén)式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 主梁支腿抗彎剛度比：系數(shù)： LhIIK ?? 12= 3162812 032 4 ?? 式中 2I —— 主梁繞 x 軸慣性矩； 1I = 42 565398 cmI x ? —— 支腿折算慣性矩； h=， mL 22? 122 539813 2876 212 ????? LhIIk 支腿與下橫梁的內(nèi)力 校核 計(jì)算 由主梁均布自重產(chǎn)生的內(nèi)力。有懸臂時(shí)的側(cè)推力為： )32(4 )6(212??? kh LLqH j= )31402(1294 )3126120(32022 ???? ?? 為了安全起見(jiàn)，現(xiàn)將有懸臂 門(mén)架當(dāng)作無(wú)懸臂門(mén)架計(jì)算，即 Nkh LqH j 9)312(9804 )32(4 22 ???? ???? 彎矩 cmNHhMM Dc ????????? 2 1 3 1 4 5 2 3 7 9 支腿平面內(nèi)的支腿內(nèi)力計(jì)算 由垂直載荷引起的支腿內(nèi)力在垂直載荷 cp 作用下引起的支腿內(nèi)力為支反力： ? ? ? ? Nl allpV c 27 )( 2)( 1 ??????? Nl alpV c )()( 12 ????? 箱型梁的約束彎曲 校核 計(jì)算 根據(jù)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在薄壁箱型梁的角點(diǎn)上，最大約束彎曲正應(yīng)力可近似取為：)1( ???? ?? o 式中 o? —— 自由彎曲正應(yīng)力； ?? —— 考慮約束彎曲而使應(yīng)力增大的系數(shù)； 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 B—— 翼緣板寬度。 初選箱形截面腹板厚度 mcm ?????? ??? ? ? ? ? ????????? ?????? ??????????????? ??31221422 323 LECCQGAxc??????????????? ???????? ??????? ?? ???? ? 31285 31321)( ? ? , 322 kNQkNBAQ ????????? ?????????? ?? 剛度是控制條件。 圖（ 21）薄壁箱形梁的計(jì)算 圖（ 22）薄壁箱形梁約束彎曲時(shí)剪應(yīng)力分布 Fig(21) thin wall box beam putation Fig (22) thin wall box beam restraint curving time shearing stress distribution 魏喜斌：龍門(mén)式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 圖 （ 23） 腹板受輪壓局部擠壓計(jì)算 圖 （ 24） 薄壁箱形梁約束彎曲時(shí)截面正應(yīng)力分布 Fig (23) web plate wheelpressure partial extrusion putation Fig (24) thin wall box beam restraint curving time section stress distribution 輪壓產(chǎn)生的局部壓應(yīng)力 校核 計(jì)算 由于門(mén)架平面內(nèi) A支座處輪壓最大，其值為 LVmax = ，若在是設(shè)計(jì)時(shí)，能使得 A支座側(cè)的兩個(gè)車輪輪壓接近相等，則： 當(dāng)起重機(jī)小車的輪壓直接作用在梁的腹板上時(shí)（圖 25 ），腹板邊緣產(chǎn)生的局部壓應(yīng)力為： m? = ? ?????P 式中 _m? —— 局部壓應(yīng)力 ?????? 2mmN ； P——— 集中載荷（ N）； ? —— 板厚（ mm）； ? —— 集中載荷分布長(zhǎng)度，可按下式計(jì)算： 12h???? =50+ 102? =70 式中 ? —— 集中載荷作用長(zhǎng)度，對(duì)車輪取 mm50?? ； 1h — 自構(gòu)件頂面（無(wú)軌時(shí)）或軌頂（有軌時(shí)）至板計(jì)算高度上邊緣的距離（ mm） . 當(dāng)起重機(jī)小車的輪壓直接作用在梁的上蓋板時(shí)，局部彎曲應(yīng)力為：普通正軌布置在兩腹板中間的上蓋板上，由輪壓作用而使上蓋板產(chǎn)生局部彎曲，此時(shí)上蓋板應(yīng)按被兩腹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(jì)算簡(jiǎn)圖較復(fù)雜，再加上在小車輪壓作用下，起重機(jī)箱型梁的蓋板連同軌道一起承受局部彎曲，使其計(jì)算簡(jiǎn)圖更加復(fù)雜。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，特作如下假設(shè)： 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(jù)薄板受集中載荷作用來(lái)計(jì)算蓋板撓度； 4）計(jì)算應(yīng)力時(shí)，假設(shè)軌道和蓋板間僅在邊長(zhǎng)為 a和 b矩形面積上接觸。此時(shí)， 521 ?? ph? (cm),1b 為軌道寬度， ph 為軌道高度。 圖 （ 25） 上蓋板的局部彎曲計(jì)算簡(jiǎn)圖 On Fig (2 5) lap part curving putation diagram 對(duì)于正軌箱型梁，由于集中載荷的作用點(diǎn)在板的中心或偏一距離，故應(yīng)采用板殼理論計(jì)算。根據(jù)板殼理論，作用在受載面積中心（圖 25）彎距： ?8NMx ??????????????????? )1)(()1)(s i n4ln2( vvd bb??????? )201)(1325()291)( 14 i n314ln2( 35 ???????????????????????? 魏喜斌：龍門(mén)式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 ?8NMx ??????????????????? )1)(()1)(s i n4ln2( vvd bb??????? ?)201)(1325()291)( 14 i n314ln2( 35 ???????????????????????? 式中 )( 112121 babad 、?? 3321961 ?a IbkPN ?? 在此處 I軌道的慣性矩； ? —— 上蓋板的厚度； 1k — 系數(shù)，取決于 ba 之間值，見(jiàn)表 （ 21） 。 表 （ 21） 系數(shù) 1k Table (21) coefficient ba\ 1k ? —— 軌道中心線至腹板的距離，正軌時(shí)， 2b?? ； ktgkkktg 11 11 ?? ??? = 392513113 11 ?? ?? tgtg = ktgkkktg 11 11 ?? ??? =3 39251311 11 ?? ?? tgtg 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 = 11abk? ； v________波桑比； ? ， ? —— 系數(shù)，其值取決于 ab 和 a? 的值 （參見(jiàn)表 22 ） ； 上蓋板上的折算應(yīng)力按下式求得： ??? 2)( z??? 折 ? ????? ??? zzax )(2 = ? ?318231)21330(2130)21330( 222 ?????? 式中 ? —— 由垂直彎矩引起的正應(yīng)力， ? ， x? ， z? 應(yīng)帶各自的正負(fù)號(hào)代入。 表 （ 22） 對(duì)于矩形板的因子 ? 和 ? 的值 Table (22) regarding rectangular plate factor and value ? ? ? 2879