【文章內(nèi)容簡介】 偏軌箱形龍門起重機金屬結(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的最大跨度為 35m ，所以采用剛性支腿。具有兩個剛性支腿的龍門起重機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，輪軌間的滑動摩擦約束作用略而不計 。實踐表明，在大車運行或不動的情況下，輪緣與軌道側(cè)面的相抵觸情況時而出現(xiàn)，時而消失，即橫推力有時有，有時沒有。綜上所述，主要的最不利計算簡圖是按兩端簡支的外伸梁計算，不因其結(jié)構(gòu)形式和支承情況而改變。 作用于龍門起重機主梁的計算載荷（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、移動載荷引起的主梁內(nèi)力 作用于主梁上的移動載荷即小車自重和起升載荷引起的小車輪壓，計算時，應(yīng)考慮不同載荷組合下的動力系數(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)定運動時對結(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（或小車）運行經(jīng)過軌道接頭或不平整軌道時自重載荷對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的在垂直方向的沖擊和振動效應(yīng)，用運行沖擊系數(shù)4???i 來考慮 ] 39。i? —— 動力系數(shù) [起升載荷在不穩(wěn)定運動時所引起的垂直慣性載荷的作用，用起升載荷動力系數(shù) 439。 ???i 來考慮；對于某些抓斗（料箱）或電磁盤作業(yè)的起重機，由于突然卸載使起 升載荷產(chǎn)生動態(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 n ＝ 1，此處取 n ＝ 2。 由第二章計算結(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 該起重機采用中間對稱，作用于主梁上的兩個輪輪壓： 521 ????? RPPP N (1)小車在主梁跨間運行時： 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行時： 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橋架單位長度重量或雙主梁龍門起重機半個橋架的單位長度重量載荷： 0LGq ?? (36) 式中 14 G—— 單主梁龍門起重機橋架重量或雙主梁龍門起重機半個橋架的重量； ?—— 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室重量 SJG （司機室懸掛于運行小車時，視為移動載荷）和雙主梁橋架端梁重量對主梁的作用力 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? 。 對于司機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)( 對上橫梁對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 運行慣性力均布載荷 主要考慮運行慣性力和風壓 均布載荷 由第一章的計算可知，運行慣性力均布載荷為： (如圖 所示 ) mNLPq ZZlHH/20209/1011 /3 ??? ? ? ? mNLLLqM ZZHyH??????????859200)2(8 風壓的均布載荷： ZWW LPq /? ＝ 104 /59 ＝ 400 mN/ ? ? mNLLLqM ZZWyW??????????859400)2(8 當垂直載荷和水平載荷 不通過主梁彎心時，使主梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)，主梁承受的扭矩為： nsn MMM ?? (37) 其中，對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，可近似地按下式計算： ? ?2hRRMWHns ?? (310) 式中 HR —— 大車制動時，一根主梁上總的小車輪壓引起的水平力； WR —— 小車和貨物風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 主梁強度校核 龍門起重機主梁的危險截面一般是滿載小車位于跨中時的跨中截面和滿載小車位于有效懸臂時的懸臂根部截面（支腿處）。這兩個危險截面的強度校核如下： 滿載小 車位于跨中時主梁跨中截面強度校核 一、正應(yīng)力 由式得 ?＝ ???????? ?zzyy WMWM ≤ [? ] (311) 式中 zM —— 固定載荷及移動載荷在主梁計算截面引起的彎矩； yM —— 大車制動慣性載荷、風載荷在主梁計算截面引起的彎矩； 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， 計算許用應(yīng)力得： MP as ][ ??? ?? （ 1）主梁箱形截面慣性矩 I 的計算： 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 主梁跨中危險截面的主腹板與上翼緣板連 接處同時作用有正應(yīng)力、剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力，因此須按下式進行強度校核，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的應(yīng)力 ) 如圖 中 C 點處 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)計算結(jié)果可知： NQz ?? mNM n ??? 另外， 21 ? ?22100215006621022100101500mmS z???????????? ???? ? ? 260 1 0 01 5