【正文】 carbon steel, quality carbon structural steel, low alloy steel ordinary, alloy structural steel. Common cast steel base metal structure. Metal welding and bolts into the structure of the links in two broad categories. key wordS: Hoist crane, Metal structure 本文來(lái)自 目錄 前言……………………………………………………………………… 1 1 起重機(jī)的概述……………………………………………………… 2 2 龍門(mén)式起重機(jī)設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)…………………………………… 5 2 . 1 龍門(mén)起重機(jī)總體設(shè)計(jì)所需的基本參數(shù) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5 起重機(jī)的選型??????????????????? 6 起重機(jī)基本型式的選擇………………………………………… 6 ……………………………………… 6 3 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ?????????????????? 7 金屬結(jié)構(gòu)概述???????????????????? 7 箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架強(qiáng)度計(jì)算????????????????? 8 金屬結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 ?????????? 10 主減速器的潤(rùn)滑 ??????????????????? 16 驅(qū)動(dòng)橋 差速器???????????????????? 18 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 ?? 19 驅(qū)動(dòng)橋 半軸????????????????????? 25 全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 ??? ?????????? 25 驅(qū)動(dòng)橋 橋殼????????????????????? 28 鋼板沖奪焊接整體式橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 ????? 29 4 總結(jié) ????????????????????????? 32 本文來(lái)自 致謝 ?????????????????????????? 33 參考文獻(xiàn) ???????????????????????? 34 附錄 A????????????????????????? 35 附錄 B????????????????????????? 37 前言 本文來(lái)自 我國(guó)起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化與實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)近年來(lái)也有較大進(jìn)步，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。本文來(lái)自 近年來(lái)，起重機(jī)工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，起重機(jī)工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)起重機(jī)廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。金屬結(jié)構(gòu)的支座常用鑄鋼。 已知數(shù)據(jù)和計(jì)算 起重量： 50t 起升高度： 跨度： 5m 起升速度： 工作級(jí)別： 5M 級(jí)； 機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率： 25% 起重機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)是指：有無(wú)電源 (交流或直流 )、工作地點(diǎn) (室內(nèi)或室外 )、最大行程以及工作環(huán)境 (溫度、濕度、有無(wú)煤氣或酸氣 )等。門(mén)架采用雙梁。選用平衡滑輪 mmDD p ?? 。門(mén)式起重機(jī)的主梁高度 LH )201~151(?：當(dāng)采用兩條剛性支腿時(shí)，取 LH )251~151(?， HB )31~21(?，采用單箱型時(shí)，取HB )1~32(? 。 本文來(lái)自 3)慣性力 (慣性載荷 ) 機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力和沖擊振動(dòng)引起的慣 性載荷的確定。 2)對(duì)于支腿，分別考慮門(mén)架平面和支腿平面內(nèi)的兩種載荷組合：支腿幾何尺寸和幾何特性： ① 支腿總體尺寸 采用 ? 型支腿，確定總體幾何尺寸如下： ① 在門(mén)架的平面內(nèi)，大車(chē)不動(dòng)，小車(chē)位于跨端或懸端，小車(chē)滿載下降制動(dòng)，同時(shí)小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)，風(fēng)力沿小車(chē)軌道方向，稱為計(jì)算情況 IIb 。 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及計(jì)算： 四、箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架的強(qiáng)度校核驗(yàn)算 1．主梁危險(xiǎn)載面的強(qiáng)度驗(yàn)算 主梁的內(nèi)力計(jì)算：計(jì)算主梁的內(nèi)力時(shí)，將門(mén)架當(dāng)作平面靜定分析 1）正應(yīng)力的驗(yàn)算 根據(jù)公式計(jì)算的垂直彎矩同時(shí)作用在主梁上，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 主梁支承載面： 本文來(lái)自 ? ??? ???? )( m a xm a xysccxcz WMWM 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)。此外。由于這種翹曲受到了約束，因而破壞了正應(yīng)力按平面分布的規(guī)律，這時(shí)正應(yīng)力沿梁寬的分布不再是一個(gè)常數(shù)，沿著梁高的分布也不再符合線性分布規(guī)律（圖 ），其中虛線表示自由彎曲應(yīng)力。此時(shí)，521 ?? ph? (cm), 1b 為軌道寬度， ph 為軌道高度。 3） 橋式起重機(jī)跨中水平位移 ? ? Lffss 20211?? 根據(jù)剛度條件，型鋼梁需要的截面慣性矩為： ? ? 25533 70048 PLLPLfEPLI ??????? 式中 L—— 梁的跨度（ mm ）； ??f —— 型鋼梁的許用撓度， ? ? 700Lf ? ； p —— 電動(dòng)葫蘆在額定起重量時(shí)的 總輪壓（不計(jì)動(dòng)力系數(shù)）。 七，穩(wěn)定性計(jì)算： 對(duì)于雙梁箱形截面橋式和門(mén)式起重機(jī)以及單主梁門(mén)式起重機(jī)，一般不進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，但應(yīng)進(jìn)行腹板和蓋板的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。梁的高度比較大，這時(shí)，除設(shè)置橫向加勁板外，常常在腹板的受壓區(qū)設(shè)置一條縱向加勁線，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(qū)也設(shè)置縱向加勁桿（圖）。縱向加勁條截面必須的慣性矩見(jiàn)表 36。 本文來(lái)自 薄板在各種載荷情況和各種支承情況下的局部穩(wěn)定的臨界屈曲應(yīng)力公式可寫(xiě)成如下通式： Ecr xk ?? ??1 Ercr xk?? ? Emmcr xk ?? ? 、 式中 cr1? 、 cr? 、 mcr? —— 分別為 x 方向正應(yīng)力、剪切應(yīng)力和 y 方向局部壓應(yīng)力作用下的臨界屈曲應(yīng)力 ? ?2mmN； x—— 板邊支承情況影響系數(shù)，也稱嵌固系數(shù)，兩非承載邊簡(jiǎn)支支承時(shí)取 1，彈性嵌固時(shí)取 ~，詳見(jiàn)表 ； ?k 、 rk 、 mk —— 分別為簡(jiǎn)支支承板在受 x 方向正應(yīng)力、剪應(yīng)力和 y 方向局部應(yīng)力時(shí)的屈曲系數(shù)，其值參見(jiàn)表 ； E? —— 板屈曲的歐拉應(yīng)力 ? ?2mmN，可按下式計(jì)算： 222222 10019)1(12 ???????????????? bbEbDE ??????? = 式中 D=)1(12 23???E—— 板的單位寬度彎曲剛度； ?—— 板厚； b ____垂直于正應(yīng)力方向的板寬，驗(yàn)算腹板時(shí)為腹板的計(jì)算高度； a____垂直于局部壓應(yīng)力方向的板長(zhǎng)，驗(yàn)算腹板時(shí)為橫向加勁板間的距離； E—— 彈性模數(shù) ? ?2mmN； ?— 波桑比。而在板的受壓部位加上幾根加勁條或加強(qiáng)肋則可以提高板的抗屈曲能力，而且相比之下要經(jīng)濟(jì)些。這時(shí)，板的屈曲只能限于區(qū)格板內(nèi)，也就是說(shuō)區(qū)格板的屈曲將先于整板。 對(duì)于普通橋式起重機(jī)，由于梁的受壓翼緣板屬于均勻受壓情況，只要合理選取板寬 B 和厚度 的比值（表 ），則勿需用縱向加勁條加固梁的受壓翼緣。因此，在橫截面內(nèi)只產(chǎn)生與外扭轉(zhuǎn)相平衡的剪力。 另一方面由于桿件彎曲必將產(chǎn)生彎曲剪應(yīng)力，這一系列情況，就使得桿件的約束扭轉(zhuǎn)問(wèn)題比自由扭轉(zhuǎn)問(wèn)題復(fù)雜得多。 圖 315 開(kāi)口薄壁構(gòu)件的自由扭轉(zhuǎn)計(jì)算簡(jiǎn)圖 單位長(zhǎng)度的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，按下式計(jì)算： ? ?111?? cmGIMkk? = 3960? = 2，約束扭轉(zhuǎn) 開(kāi)口薄壁構(gòu)件約 束扭轉(zhuǎn)引起的法向應(yīng)力 ?? 和剪應(yīng)力 ?? 的計(jì)算比較復(fù)雜，可參看起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)。 閉口截面薄壁構(gòu)件單位長(zhǎng)度相對(duì)扭轉(zhuǎn)角按 下式計(jì)算： ? ?122?? cmGIMkh? = = 式中 ????dskIk222 ， 2k 系數(shù)，對(duì)焊接構(gòu)件 12?k ：對(duì)鉚接構(gòu)件 ?k ； ??ds 對(duì)截面閉合軸線全積分。 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)用的焊接主要有電焊和氣焊兩類(lèi)。 焊接本身也存在著不少缺點(diǎn)。焊條常用直徑為 3， 4， 5， 6， 8 和 10cm. 自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊的焊絲和焊劑應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)選定，以保證焊逢和鋼材的強(qiáng)度。貼角焊逢斷面主要型式如圖 所示。 如圖 b 所示情況，焊逢 1 受到軸向力 1N 和焊逢 2 受到軸向力 2N 為： 。而最大厚度 fh 不得大于 ? ， ? 為焊件中的最小厚度。焊接16MN 鋼可采用 H08A， H08MNA， H10MNZ 和 H10MNSI 焊絲配合高錳高硅型焊劑。 電焊條有涂藥焊條（用于手工焊）和光焊條（用于自動(dòng)焊）兩種。 電弧焊是借電弧產(chǎn)生的高溫（ 3600 度）來(lái)熔化焊件與焊條進(jìn)行焊接的。 約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 ?? 約為自由彎曲剪應(yīng)力 Q? 的 10~20 % ，而 ?? 比自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 k? 小得多，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，可以忽略 ?? 而只按自由扭轉(zhuǎn)計(jì)算剪應(yīng)力。 十二， 閉口薄壁構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)校核計(jì)算 閉口截面由于截面外形所具有的特征，它在純扭轉(zhuǎn)時(shí)，純扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的分布與開(kāi)口截面中不相同（圖 ），它沿壁厚是按常量分布的，因此中間層上的剪應(yīng)力本文來(lái)自 并不等于零，這是閉口與開(kāi)口截面的最主要區(qū)別。工字梁的翼緣不保持直線而產(chǎn)生彎曲，而且這種彎曲是在其自身平面內(nèi)作相反方向的彎曲。 圖 a 為工字形截面桿件兩自由端受兩個(gè)力偶作用而產(chǎn)生自由扭轉(zhuǎn)，圖 a 為變形后的情況，平行于桿軸的縱向直線（例如翼緣 ）仍保持直線，截面 ABCD 已有翹曲不再成平面，由于各截面均能自由翹曲，且翹曲量相同，故縱向纖維長(zhǎng)度不改變，截面上就不會(huì)產(chǎn)生正應(yīng)力。對(duì)于偏軌寬翼緣橋式類(lèi)型起重機(jī)，其主梁截面較寬，而翼緣板厚 相對(duì)較薄（ b兩腹板間距； 1? 上翼緣板厚度），因此受壓翼緣板必須根據(jù)局部穩(wěn)定性布置縱向加勁條。此時(shí)的加強(qiáng)肋稱為柔性加強(qiáng)肋。而且，區(qū)格板的屈服系數(shù)與 aba? 有關(guān)，屈曲臨界應(yīng)力與寬（ b）平方成反比。 當(dāng)臨界應(yīng)力超過(guò) s? 時(shí)，按式（ ）求得折減臨界復(fù)合應(yīng)力 cr? ： ???????? ??crtsscr,1 ???? 式中 s? —— 材料的屈服點(diǎn) ? ?2mmN。 7） 在有縱向加勁條的情況下，橫向勁板的慣性矩為：