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正文內(nèi)容

50噸雙梁龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-09-24 19:26 本頁面
 

【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
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