【正文】 何形狀,表面狀況的應力集中系數(shù),由[2]第二章第五節(jié),查得 =，=。 ——安全系數(shù)，； ＜ [] ，故疲勞強度驗算通過。⑵ 靜強度驗算： 計算靜強度扭矩： = = Nm式中 ： ——動力系數(shù)，查[2]25得φ= ； 扭轉(zhuǎn)應力： = MP 許用扭轉(zhuǎn)應力： = = = MP ＜ ,故靜強度驗算通過。四 橋架結(jié)構的計算參數(shù)已知數(shù)據(jù)：起重量Q=20t；跨度L=；大車運行速度=75m/min；起重機工作類型為級；大車運行機構采用分別驅(qū)動方式；小車軌距=2000 mm ；小車輪距=2400 mm ；起升速度：= 20 m/min 。（1）主要尺寸的確定 大車輪距 K=（～）L=（～）=～ m 取K= m 主梁高度 H= = m (理論值) 端梁高度 H=（～）H= ～ m取H = m 橋架端梁梯形高度 C = （ ～）L = （ ～）= ～ m 取C = m主梁腹板高度根據(jù)主梁計算高度H= m，最后選定腹板高度h= 確定主梁截面尺寸主梁中間截面各構件厚根據(jù)[2]表71推薦確定如下： 腹板厚=6 mm ；上下蓋板厚=12 mm ；主梁兩腹板內(nèi)壁間距根據(jù)下面的關系式來確定：b ＞ = = 360 mmb ＞ = 450 mm因此取b = 500 mm蓋板寬度： B = b +2 + 40 = 500 + 26 + 40 = 552 mm取 B =550 mm主梁的實際高度： H = h + 2 = 1230 + 212 =1254 mm同理，主梁支承截面的腹板高度取h=750 mm，這時支承截面的實際高度H= h+2=774 mm，主梁中間截面和支承截面的尺寸簡圖示于下圖。 為了保證主梁截面中受壓構件的局部穩(wěn)定性，需要設置一些加勁構件主梁端部大加勁板的間距： ≈ = m ，取 = m主梁端部(梯形部分)小加勁板的間距：= m主梁中部(矩形部分) 大加勁板的間距：= ( ～ 2)= ( ～ 2) = ～ m取=2 m主梁中部小加勁板的間距： 若小車鋼軌采用P38重軌,由[3]表3815,其對水平重心軸線—的最小抗彎截面模數(shù) = cm ,則根據(jù)連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強度條件求得加勁板間距(此時連續(xù)梁的支點即加勁板所在位置,使一個車輪輪壓作用在兩加勁板間距的中央): ≤ = m式中:P——小車的輪壓,取平均值,并設小車自重為 = 80000 N ,P= = 70000 N——動力系數(shù),由[2]圖22曲線查=；[]——鋼軌的許用應力，[]=170 MP；因此，根據(jù)布置方便，取==1 m ；由于腹板的高厚比 =205＞160 ，所以要設置水平加勁桿，以保證腹板局部穩(wěn)定性。查[2]第七章三節(jié)采用∠45455 角鋼作水平加勁桿。（2）主梁的計算計算載荷確定查[2]圖711曲線得半個橋架（不包括端梁）的自重，=94000 N ，則主梁由于橋架自重引起的均布載荷： = N/cm由于采用分別驅(qū)動大車運行機構,主梁所受的全部均布載荷就是橋架自重引起的均布載荷,即 == N/cm主梁的總計算均布載荷,即 = = N/cm式中： = ——沖擊載荷，由[4]表26查得； 作用在一根主梁上的小車兩個車輪的輪壓值根據(jù)[2]表74所列數(shù)據(jù)選用： =73000 N ，=67000 N；考慮動力系數(shù)的小車車輪的計算輪壓值為： = = 73000 = 97090 N = = 67000 = 89110 N式中: ——動力系數(shù),由[2]圖22曲線查=；主梁垂直最大彎矩由[4]公式（713）計算主梁垂直最大彎矩： 設敞開式司機操縱室的重量=10000 N ，其重心距支點的距離為=280 cm 。將各已知數(shù)值代入上式計算可得： +10000280 = 10 Ncm 主梁水平最大彎矩 由[2]公式（718），計算主梁水平最大彎矩： 式中： ——重力加速度，= m/s； —— 大車起動、制動加速度平均值，=6～10 s ，則 ～=～ m/s ；——不計沖擊系數(shù)和動載系數(shù)時主梁垂直最大彎矩，由下式得： = +10000280 = 10 Ncm因此得主梁水平最大彎矩: ～ =(～) 10 Ncm 10 Ncm主梁的強度驗算 主梁中間截面的最大彎曲應力根據(jù)[2]公式（719）計算： ≤式中： ——主梁中間截面對水平重心軸線—的抗彎截面模數(shù)，其近似值： = cm ——主梁中間截面對垂直重心軸線—的抗彎截面模數(shù)，其近似值： = 4790 cm因此可得： = MP由[2]表219查得，Q235鋼的許用應力為 = MP 故 ＜主梁支承截面的最大剪應力根據(jù)[2]公式(720)計算: ≤式中: ——主梁支承截面所受的最大剪力,由[4]公式(714)計算: = = N —— 主梁支承截面對水平重心軸線—的慣性矩，其近似值： ≈= = cm ——主梁支承截面半面積對水平重心軸線—的靜矩： = = 3358 cm因此可得： = 29 MP由[2]表224查得鋼的許用剪應力為 = MP 故 ＜ 由上面的計算可知,強度足夠.主梁的垂直剛度驗算 主梁在滿載小車輪壓作用下，在跨中所產(chǎn)生的重大垂直撓度可按照[2]公式（723）進行計算： 式中： ≈=因此可得： = cm允許的撓度值由[2]公式(722)得: = cm (級) 因此 ＜ 主梁的水平剛度驗算 主梁在大車運行機構起、制動慣性載荷作用下，產(chǎn)生的水平最大撓度可按[2]公式（725）計算： 式中：——作用在主梁上的集中慣性載荷；=（～） = （～）(73000+67000) = 1750 ～ 3500 N——作用在主梁上的均布慣性載荷； =（～） =（～）= ～ N/cm = 131725 cm由此可得， = cm水平撓度的許用值： = cm因此, ＜ 由上面計算可知,主梁的垂直和水平剛度均滿足要求。（3）端梁的計算計算載荷的確定 設兩根主梁對端梁的作用力相等，則端梁的最大支反力由[2]公式（731）計算： 式中： ——大車輪距，=450 cm； ——小車軌距，=200 cm； ——傳動側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，取=110 cm；因此可得： = N端梁垂直最大彎矩 端梁在主梁支反力作用下產(chǎn)生的垂直最大彎矩由[2]公式（727）計算： Ncm式中： ——導電側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，=90 cm ；端梁水平最大彎矩 端梁因車輪在側(cè)向載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩由[2]公式（731）計算： 式中： ——車輪側(cè)向載荷，由[2]公式（26）計算，； ——側(cè)壓系數(shù)，由[2]圖23查得，=； ——車輪輪壓，即斷梁的支反力=。因此， 90=3682529 Ncm端梁因小車在起、制動慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩由[2]公式（732）計算： 式中： ——小車慣性載荷，由[2]公式（78）計算： =10429 N因此， = 876036 Ncm比較和兩值可知，應取其中較大值進行強度計算。端梁截面尺寸的確定根據(jù)[2]表72推薦，選定端梁各構件的板厚如下：上蓋板 =12 mm中部下蓋板 =12 mm頭部下蓋板 =16 mm腹板 =8 mm按照[2]查得600車輪組的尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板高度時，首先應配合好支承車輪的截面，見下圖所示；其次再決定端梁中間截面尺寸。如下圖配合的結(jié)果，車輪輪緣距上蓋板底面 30 mm；車輪兩側(cè)面距支承處兩下蓋板內(nèi)邊為 10mm,因此車輪與端梁不致磨碰。同時腹板中線正好通過車輪軸承箱的中心面。最后，要檢查端梁中部下蓋板與軌道面的距離。如上圖所示，此距離為60mm合適。端梁的強度驗算端梁中間截面對水平重心線—的截面摸數(shù)： = = 5762 cm端梁中間截面對水平重心線—的慣性矩： = 216075 cm端梁中間截面對垂直重心線—的截面摸數(shù)： = = 2124 cm端梁中間截面對水平重心線—的半面積矩： = = 3268 cm端梁中間截面的最大彎曲應力由[2]公式（734）計算得： = 53 MP端梁中間截面的剪應力： = 23 MP端梁支承面對水平重心線—的慣性矩、截面摸數(shù)及面積矩的計算如下： 首先求水平重心線的位置： 水平重心線距上蓋板中線的距離： = cm 水平重心線距腹板中心線的距離: = cm 水平重心線距下蓋板中線的距離： = cm 端梁支承截面對水平重心線—的慣性矩: = cm 端梁支承截面對水平重心線—的最小截面模數(shù): = cm端梁支承截面對水平重心線—下半部半面積矩： = 474 cm 端梁支承截面附近的彎矩： Ncm式中即圖53中H尺寸。 端梁支承截面的彎曲應力由[2]公式（736）計算： = MP 端梁支承截面的剪應力由[2]公式(737)計算: = MP 端梁支承截面的合成應力由[2]公式(738)計算： = MP 端梁材料的許用應力: ～～ = ～ MP ～～ = ～ MP強度驗算結(jié)果,所有計算應力均小于材料的許用應力,故端梁的強度滿足要求。（4）主要焊縫的計算端梁端部上翼緣焊縫端梁支承截面上蓋板對水平重心線—的截面積矩： = cm 端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應力由[2]公式(740)計算得: = MP式中：——上蓋板翼緣焊縫數(shù)；——焊肉高度，取= cm ；端梁端部下翼緣焊縫 端梁支承截面下蓋板對水平重心線—的截面積矩： = cm端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應力由[2]公式(741)計算得: = MP主梁與端梁的連接焊縫主梁與端梁腹板的連接焊縫的剪應力由[2]公式（742）計算： = 42 MP式中：——連接處焊縫計算高度，==69 cm主梁上蓋板焊縫 主梁在支承處最大剪切力作用下，上蓋板焊縫剪應力由[2]公式（743）計算得： 式中： ——主梁在支承處截面對水平重心線—的慣性矩，前面已計算得 cm ——主梁上蓋板對截面水平重心線的面積矩: = 2515 cm因此計算得: = 31 MP焊縫的許用應力查得=95 MP，因此各焊縫計算應力均滿足要求。 五 總 結(jié)本篇論文為20/5t橋式起重機的設計，該起重機主要由小車，大車，橋架結(jié)構，電氣設備，控制裝置等構成。以間歇、重復工作方式，通過起重吊鉤或其它吊具的起升、下降，或升降與運移重物，主要用于車間及倉庫的起吊及搬運貨物。其工作特點具有周期性。在每一工作循環(huán)中，它的主要機構作一次正向及反向運動，每次循環(huán)包括物品的裝載及卸載，搬運物品的工作行程和卸載后的空鉤回程，前后兩次裝載之間還有包括輔助準備時間在內(nèi)的短暫停歇。方案設計；起重機小車主要由起升機構、運行機構和小車架三部分組成，小車的起升和運行機構由獨立的部件構成，均采用減速器式傳動裝置；大車運行結(jié)構采用分別傳動的方案，保留了高速浮動軸而取消了低速浮動軸，這樣，既可保證電動機的正常運轉(zhuǎn)，又可使減速器靠近端梁，減小主梁的扭轉(zhuǎn)載荷；起重機的橋架采用箱形梁式橋架結(jié)構，具有設計簡單、制造工藝性好等優(yōu)點，是國內(nèi)成批生產(chǎn)的、最長常用的、典型的一種橋