【文章內(nèi)容簡介】 偏軌箱形龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)由上部主梁和支腿兩大部分組成。所謂偏軌 是指小車軌道置于主梁的主腹板上（亦稱全偏軌）。若將軌道至于靠近主腹板內(nèi)側(cè)，則稱為半偏軌或者是小偏軌。 本次分析的龍門起重機(jī)的最大跨度為 35m ，所以采用剛性支腿。具有兩個(gè)剛性支腿的龍門起重機(jī)通過雙輪緣的大車行走車輪支承在軌道上，軌道側(cè)面與輪緣有20～ 30mm 間隙。車輪踏面與軌道間的滑動(dòng)摩擦力和車輪輪緣與軌道側(cè)面相抵觸共同形成側(cè)向約束，產(chǎn)生橫推力，其中輪緣與軌道相抵觸的約束是主要的。為便于分析，輪軌間的滑動(dòng)摩擦約束作用略而不計(jì) 。實(shí)踐表明，在大車運(yùn)行或不動(dòng)的情況下，輪緣與軌道側(cè)面的相抵觸情況時(shí)而出現(xiàn)，時(shí)而消失，即橫推力有時(shí)有，有時(shí)沒有。綜上所述，主要的最不利計(jì)算簡圖是按兩端簡支的外伸梁計(jì)算，不因其結(jié)構(gòu)形式和支承情況而改變。 作用于龍門起重機(jī)主梁的計(jì)算載荷（基本載荷、附加載荷和特殊載荷）可按其方向分為垂直載荷和水平載荷，然后用這些載荷計(jì)算主梁的相應(yīng)內(nèi)力。 垂直載荷引起的主梁內(nèi)力 一、移動(dòng)載荷引起的主梁內(nèi)力 作用于主梁上的移動(dòng)載荷即小車自重和起升載荷引起的小車輪壓，計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮不同載荷組合下的動(dòng)力系數(shù) 39。i? 和沖擊系數(shù) i? 。 單邊偏軌箱形主梁上總的小車輪壓，按下式計(jì)算： n QGR iXCi 39。?? ?? (31) 12 式中 XCG —— 起重小車自重； Q—— 起升載荷； i? —— 沖擊系數(shù) [自重載荷由于起升載荷在不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)結(jié) 構(gòu)產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)，用起升沖擊系數(shù) 1???i 來考慮；起重機(jī)（或小車）運(yùn)行經(jīng)過軌道接頭或不平整軌道時(shí)自重載荷對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的在垂直方向的沖擊和振動(dòng)效應(yīng)，用運(yùn)行沖擊系數(shù)4???i 來考慮 ] 39。i? —— 動(dòng)力系數(shù) [起升載荷在不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)所引起的垂直慣性載荷的作用，用起升載荷動(dòng)力系數(shù) 439。 ???i 來考慮；對(duì)于某些抓斗（料箱）或電磁盤作業(yè)的起重機(jī)，由于突然卸載使起 升載荷產(chǎn)生動(dòng)態(tài)減載作用，減少后的起升載荷用突然卸載系數(shù) 339。 ???i 來考慮 ]； n —— 橋架主梁的根數(shù)，單主梁時(shí) n ＝ 1，此處取 n ＝ 2。 由第二章計(jì)算結(jié)果可知： XCG ＝ 105 N DZQ = 105 N 取 ????i ， 39。 ????i ， n＝ 2， ) 10+ 10 5(21 5539。 ???? n QGR DZiXCi ?? ＝ 105 N 該起重機(jī)采用中間對(duì)稱，作用于主梁上的兩個(gè)輪輪壓： 521 ????? RPPP N (1)小車在主梁跨間運(yùn)行時(shí)： 13 最大彎矩值： mNLbLRM YDZ?????????? ??????6252135424)2( (32) 式中 L —— 跨度； b—— 小車軸距。 最大剪力： NLbPPPQ555221m a x ?????????? (33) (2)小車在有效懸臂端根部運(yùn)行時(shí)： 支承處主梁截面內(nèi)力最大，其求法按材料力學(xué)的一般方法計(jì)算。 支承處彎矩： ? ?? ?mNblPlPM YDz?????????????655212 (34) 式中 l—— 有效懸臂長。 支承處剪力： NRPPQ 521 ????? (35) 二、固定載荷引起的主梁內(nèi)力 (1)勻布固定載荷引起的主梁內(nèi)力 主梁上的勻布固定載荷即單主梁龍門起重機(jī)橋架單位長度重量或雙主梁龍門起重機(jī)半個(gè)橋架的單位長度重量載荷： 0LGq ?? (36) 式中 14 G—— 單主梁龍門起重機(jī)橋架重量或雙主梁龍門起重機(jī)半個(gè)橋架的重量； ?—— 沖擊系數(shù)，按不同的載荷組合采用 1? 或 4? ； 0L —— 主梁的總長度，包括跨間和懸臂段。 mNL Gq / 4504 ?????? ? (2)集中固定載荷引起的主梁內(nèi)力 主梁 上的集中固定載荷包括懸掛在主梁上的司機(jī)室重量 SJG （司機(jī)室懸掛于運(yùn)行小車時(shí)，視為移動(dòng)載荷）和雙主梁橋架端梁重量對(duì)主梁的作用力 DLG （它作用于主梁的懸臂端），它們應(yīng)按載荷組合情況考慮沖擊系數(shù) 1? 或 4? 。 對(duì)于司機(jī)室只考慮小車在跨中截面： (取 4???i ＝ ) SJiCS GP ?? ＝ 1 104 ＝ 104 N 1LCPQ 4cs ??? 最大彎矩值只是考慮跨中截面： ? ?mNLCLCPMcsGD??????????443m a x35)( 對(duì)上橫梁對(duì)主梁的作用力只考慮小車位于懸臂端： NPQ d 4m a x ??? mNlPM dGD???? ?????? 544m a x 水平載荷引起的主梁內(nèi)力 15 圖 運(yùn)行慣性力均布載荷 主要考慮運(yùn)行慣性力和風(fēng)壓 均布載荷 由第一章的計(jì)算可知，運(yùn)行慣性力均布載荷為： (如圖 所示 ) mNLPq ZZlHH/20209/1011 /3 ??? ? ? ? mNLLLqM ZZHyH??????????859200)2(8 風(fēng)壓的均布載荷： ZWW LPq /? ＝ 104 /59 ＝ 400 mN/ ? ? mNLLLqM ZZWyW??????????859400)2(8 當(dāng)垂直載荷和水平載荷 不通過主梁彎心時(shí)，使主梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)，主梁承受的扭矩為： nsn MMM ?? (37) 其中，對(duì)于雙主梁偏軌箱形梁： eRMnc ?? (38) 式中 R—— 一根主梁上的小車輪壓； e —— 主梁彎心至軌道中心之間的距離，軌道在腹板上 方，可近似按下式計(jì)算： 16 021 2 Be ????? (39) 式中 1? —— 主腹板厚度； 2? —— 副腹板厚度； 0B —— 兩腹板中心線間距。 由式 (31)的計(jì)算知， NR ?? mmB 13000 ? mme 650130066 6 ???? 將以上數(shù)據(jù)代入 (37)得， mNM nc ?????? 85 109 9 5 偏軌箱形梁在偏心水平載荷作用下引起得扭矩，可近似地按下式計(jì)算： ? ?2hRRMWHns ?? (310) 式中 HR —— 大車制動(dòng)時(shí)，一根主梁上總的小車輪壓引起的水平力； WR —— 小車和貨物風(fēng)載荷引起的一根主梁上總的小車輪壓水平力； h —— 主梁高度。 由 23 的計(jì)算結(jié)果可知， NR H 44 ????? NR W 44 ????? 則 ? ? mNMns ???????? 744 將以上數(shù)據(jù)代入式 (36)得， mNM n ??????? 878 17 主梁強(qiáng)度校核 龍門起重機(jī)主梁的危險(xiǎn)截面一般是滿載小車位于跨中時(shí)的跨中截面和滿載小車位于有效懸臂時(shí)的懸臂根部截面（支腿處）。這兩個(gè)危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核如下： 滿載小 車位于跨中時(shí)主梁跨中截面強(qiáng)度校核 一、正應(yīng)力 由式得 ?＝ ???????? ?zzyy WMWM ≤ [? ] (311) 式中 zM —— 固定載荷及移動(dòng)載荷在主梁計(jì)算截面引起的彎矩； yM —— 大車制動(dòng)慣性載荷、風(fēng)載荷在主梁計(jì)算截面引起的彎矩； yW 、 zW —— 主梁截面抗彎模數(shù)。 式（ 311）中的系數(shù) 是考慮主梁跨中的約束扭轉(zhuǎn)及約束彎曲的影響。 由 31 計(jì)算可知， mNMMMMGDGDYDzz????????? ??? 64563m a x1m a x1 mNMMM yWyHy ??????? ?? 444 由表查得， 16Mn MPas 345?? ，由表查得按載荷組合Ⅱ a， 計(jì)算許用應(yīng)力得： MP as ][ ??? ?? （ 1）主梁箱形截面慣性矩 I 的計(jì)算： 如下圖 所示， 矩形Ⅰ： AabhIz 2312 ??Ⅰ 18 = 15006)2622100(12 101500 23 ????? ＝ 106 4mm 123bhIy ?Ⅰ ＝ 12150010 3? ＝ 109 4mm 按 同樣的方法，可得以下： 矩形Ⅱ： 93 ????ⅡzI4mm 492321006262150012 62100mmI y?????????? ????Ⅱ 矩形Ⅲ： ⅢzI ＝ ⅠzI ＝ 109 4mm ⅢyI ＝ ⅠyI ＝ 109 4mm 矩形Ⅳ： 1221006 3??ⅣzI＝ 109 4mm ⅣyI ＝ 21006)2621500(12 62100 23 ????? ＝ 109 4mm zI ＝ ⅠzI + ⅡzI + ⅢzI + ⅣzI ＝ 2 109 +2 ? ＝ 1010 4mm yI ＝ ⅠyI + ⅡyI + ⅢyI + ⅣyI ＝ 2 109 +2 ? ＝ 1010 4mm 19 圖 主梁箱形截面 （ 2）抗彎截面模量 W 的計(jì)算： czz yIW ⅠⅠ ? ＝ 79 10122100 ??? 3mm ⅠⅢ zz WW ? ＝ 1 107 3mm ZIVW =cyy zIW ⅡⅡ ? ＝ 79 21500 ??? 3mm 得出抗彎截面模量如下： ⅢⅠ zzz WWW ?? ＝ 2 1 107 ＝ 2 107 3mm ⅣⅡ yyy WWW ?? ＝ 2 ? ＝ 108 3mm M P aM P aWMWMzzyy260][1471027685??????????? ? ?????????????? ???? 二、 平均擠壓應(yīng)力 m? ＝1)502( ??yhP ≤ [? ] (312) 由附表查 P43,H＝ 80 mm， 又知 mm61 ?? ，則 20 mmHh y 861 ??? ? 由式（ 31）可得， P＝41（ 105 + 105 ） = 105 N 將數(shù)據(jù)代入式（ 312）得， ? ? MP aMP am 260][ 5 ?????? ?? ?? 三、復(fù)合應(yīng)力 主梁跨中危險(xiǎn)截面的主腹板與上翼緣板連 接處同時(shí)作用有正應(yīng)力、剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力，因此須按下式進(jìn)行強(qiáng)度校核，即： 222 3????? ??? mm ≤ [? ] (313) (式中的 ? 和 ? 應(yīng)取主腹板與上翼緣板連接處同一點(diǎn)的應(yīng)力 ) 如圖 中 C 點(diǎn)處 10402 1022100 ????cy mm 7472621500 ???cz mm （ 1）正應(yīng)力： M P azIMyIM cyyczzc 105106???????????? （ 2）剪應(yīng)力（為偏于安全， ? 取中性軸處的 mdx? ）： 1021 2)( ???? AMI SQ nzzz ??? （ 314） 由 節(jié)計(jì)算結(jié)果可知： NQz ?? mNM n ??? 另外， 21 ? ?22100215006621022100101500mmS z???????????? ???? ? ? 260 1 0 01 5