2026年04月02日 09:44:01 来源：河南省矿山起重机有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：1
| 河南矿山180/50t六梁铸造起重机 |
摘要 河南矿山六梁铸造起重机是桥式起重机的重要组成部分，是中大型起重设备，由四根主梁和两根端梁组成。本设计采用偏轨箱型主梁，设计过程中从强度、刚度、稳定性三个方面来计算，对于A7工作级别的起重机来说还要进行疲劳强度校核，这就和A6以下工作级别的起重机的设计有了很大的区别，在设计时会出现静强度有很大的富余，在计算局部稳定性的时候还要注意局部轮压的作用，这时候需要验算加劲肋的区格验算，很有可能需要再次验算。设计中在满足刚度、强度、稳定性的前提下，探讨了该机型金属结构受力的空间传递分配规律，推导出内力计算公式。本文针对空间桥架内力的传递进行探讨，在假定条件下，得出主、副梁及主、端梁间的传递规律。 关键词：铸造起重机,应力, 疲劳强度, 稳定性 lifting equipment, by the four main girder beams and two-component, the design based on the partial tracks box girder, the design process from the strength, stiffness, Stability three aspects, for the working-level A7 crane will run for calibration. This and the following working-level A6 crane design with vastly different, in the design when there are large static strength of the surplus in the calculation of regional stability but also to the partial pressure of the round, This needs time checking STIFFENER checking the grid, is likely to be checked again. The structure of the crane is composed of the primary centrol girder, the assistant centrol girder, the primary dead-end girder and the assistant dead-end girder according to the trait of the crane. On the advance of the intensity, rigidity and structure supporting the load is studied mainly. At the same time we also include the formulate which is used to calculate the internal force. Some kinds of conditions are assured in order to hold the internal relation between them. Key words: rigidity, intensity, fatigue strength, stability 前言 本设计为180/50t桥式铸造起重机金属结构设计，由于此桥式铸造起重机的起重量大、跨度大、工作级别高，在设计计算时疲劳强度为其首要约束条件。因此在选材时选用稳定性好，对应力集中情况不敏感的Q235-A，降低材料的成本。 为减少结构的超静定次数，改善受力，同时又方便运输，桥架采用六梁铰接式结构。主、副小车的起重量均偏大，故采用偏轨箱型梁桥架。偏轨箱型梁桥架不仅可减小小车的外形尺寸，同时也增大了起升空间，有利于铸造厂间的应用。 在设计时，本着满足疲劳强度、刚度、稳定性的前提下，尽可能节约材料。考虑铸造起重机主、副小车之间有得高度差，使副小车能自如地从主小车下面通过，故在设计主主梁时采用大截面、薄钢板，从而达到节省材料、重量轻的要求。同时采用大截面又提高了梁的刚度和稳定性。 根据梁的受力特点，偏轨箱型梁主腹板上侧受局部压应力，将主腹板上侧的板加厚。而其它受力较小的地方则采用较薄的板，以节约材料。 在设计过程中，**采用国家标准，并借鉴了在实习时所参观的太原重工、大连重工起重同类产品的设计。在结构上进行改进，对桥架的受力进行了较详尽的分析。整个设计安全、、节材、耐用，满足了设计要求。 *进章 总体方案设计 §1.1 原始参数 起重量Q(主/副) 180/50t 跨度S 22m 工作级别Ai A8 起升高度H(主/副) 20/22m 起升速度V(主/副) 4.5/11.4 m/min 运行速度(主/副/大车) 36/33.7/73.5 m/min 轮距(主/副/大车) 4080/1850/9800 mm 轨距(主/副/大车) 8700/3000/22000 mm 轮压(主/副/大车) 34500/19640/87600 kg 起重机重量 220t §1.2总体结构及设计 根据已给参数，此桥式铸造起重机吨位、跨度较大，为减少结构的超静定次数，改善受力，方便运输，选用六梁铰接式结构。结构框架如图(1) 图(1) §1.3 材料选择及许用应力 根据总体结构，铸造起重机工作级别A8为重级，工作环境温度较高，设计计算时疲劳强度为其首要约束条件，选用Q235-A，考虑起重量较大，主/副梁均采用偏轨箱型梁。 材料的许用应力及性能常数见表1、表2。 表1.1 材料许用应力 板厚正应力剪应力mm>.0167.9184.487.7696.94106.5370158.8175.4192.691.7101.3111.2 表1.2 材料性能常数表 弹性模量E剪切弹性模量G密度 §1.4各部件尺寸及截面性质 1. 主主梁尺寸 初选高度 =1294~1571mm 考虑大车运行机构安装在主梁内，且主主梁与副主梁的高度差*须满足得要求，故将主主梁取为大截面薄钢板的形式，以达到节省材料、重量轻的要求。因此取腹板高度 mm。 为了省去走台，对宽型偏轨箱型梁 ，主主梁腹板内侧间距取 mm> =440mm。 上下翼缘板厚度 mm，上翼缘板长2530mm，下翼缘板长2326mm ，主腹板厚度 mm，副腹板厚度 mm。上下翼缘板外伸部分长 不相同。有轨道一侧上翼缘板外伸长度 mm，取 250mm。其它翼缘外伸部分长度 mm。 mm (焊缝厚度) 取 =50mm。 轨道侧主腹板受局部压应力，应将板加厚，由局部压应力的分布长度，设计离上翼缘板350mm的一段腹板板厚取为18mm。 主主梁跨中截面尺寸如图(2) 图(2) 2．主主梁跨端截面尺寸 高度 mm 要确定主主梁跨端截面尺寸，只需确定其高度 ，取 =1300mm，跨端下翼缘板厚度为18mm。 主主梁跨端截面尺寸如图(3) 3．截面性质 (1) 主主梁跨中 建立如图示的坐标系，计算形心位置 =1256.85 1257mm。 =1238.88 1239mm 计算弯心位置 mm 弯心近似地在截面对称形心轴 上，其至主腹板中线的距离为1021mm。 净截面面积 毛截面面积 计算惯性矩 对形心轴 的惯性矩 对形心轴 的惯性矩 (2) 主主梁跨端截面性质 净截面面积 毛截面面积 建立图示的坐标系，计算形心位置 计算惯性矩，对形心轴 的惯性矩 对形心轴 的惯性矩 二、副主梁尺寸 1. 初选梁高 =1294~1571mm，取腹板高度 ，上下翼缘板厚度 ，腹板厚度：主腹板 ，副腹板厚度 ，副主梁总高 副主梁宽度 ， 取腹板内侧间距 且 1100 ，主腹板一侧上翼缘板外伸长度 ，取外伸长 ，其余悬伸长大于1.5倍的焊缝厚度，取 。其尺寸如下图 图(4) 2. 副主梁跨端截面尺寸的确定 确定其高度 ，取腹板高度为800 副主梁跨端截面尺寸如图(5) 图(5) 3. 截面性质 ( 1) 跨中 建立图示的直角坐标系，求形心位置 净截面面积 毛截面面积 计算弯心位置A 弯心距主腹板板厚中线的距离为 计算惯性矩 对形心轴 的惯性矩： 对形心轴 的惯性矩： 副主梁跨端截面性质 建立图示的坐标系，求截面形心位置 净截面面积 毛截面面积 对形心轴 的惯性矩： 对形心轴 的惯性矩： 三、端梁截面尺寸 考虑大车车轮的安装及台车的形状尺寸，端梁内宽取为600 。初设截面尺寸如下图 图(6) 形心即对称中心 对形心轴 的惯性矩： 净截面面积 毛截面面积 四、各截面尺寸及性质汇总表 图(7) 尺寸汇总表 1.3 单位：mm 主主梁跨中181814122530232622002400跨端181814122530232622001264副主梁跨中16161081270118011001500跨端1616108127011801100800端梁 12121010660660600776截面性质汇总表1.4 净面积毛面积主主梁跨中123912571512085351034跨端12376751216722837066副主梁跨中629782662001681244跨端62442753600904944端梁 33040031360480680*二章 桥架分析 §2.1 载荷组合的确定 一、动力效应系数的计算 1．起升冲击系数 0.9 对桥式铸造起重机 2．起升动载系数 主主梁 副主梁 3．运行冲击系数 为大车运行速度 =73.5 ， 为轨道街头处两轨面得高度差 ，根据工作级别，动载荷用载荷组合 进行计算，应用运行冲击系数 。 §2.2 桥架假定 为了简化六梁铰结桥架的计算，特作如下假定： 1．根据起重机的实际工作情况，以主、副小车一起工作为比较不利载荷工况。 2．主主梁、副主梁的端部与端梁在同一水平面内。 3．由于端梁用铰接分成5段，故副主梁的垂直载荷对相互间受力分析互不影响。 4．将端梁结构看作多跨静定梁，主主梁受力作为基本结构对副主梁无影响；副主梁受力作为附属部分对主主梁有影响。 5．计算副主梁水平载荷时，将铰接点看成刚性连接。 §2.3 载荷计算 1．主主梁自重 由设计给出的主小车轮压34500kg，选用车轮材料ZG35CrMnSi，车轮直径 ，轨道型号QU120，许用值38700kg。由轨道型号QU120查得轨道理论重量 ，主小车轨道重量 栏杆等重量 主梁的均布载荷 2．主小车布置，两侧起升机构对称布置，重心位于对称中心。 吊具质量 起升载荷 小车重量 因主小车吨位较大，采用台车形式八个车轮，可求实际主小车满载时的静轮压 一根主主梁上 空载小车轮压 3．惯性载荷 一根主主梁上小车惯性力 主小车上主动轮占一半，按主动车轮打滑条件确定主小车的惯性力 大车起、制动产生的惯性力 4．偏斜运行侧向力 一根主主梁的重量为 主主梁跨端焊接上两块耳板，与副主梁端梁连接，在计算时，按假想端梁截面进行计算。 图(8) 与主主梁连接的端梁部分（将超出轨距的一部分所假想而成的端梁截面尺寸） 其截面尺寸如下 形心 对形心轴 的惯性矩： 对形心轴 的惯性矩： 端梁净截面积 端梁毛截面积 一根端梁单位长度重量 一组大车运行机构重量 司机室及其电气设备的重量 主主梁侧假想端梁重 (1) 满载小车在主主梁跨中 左侧端梁总静轮压由下图(12)计算 由 查图3-8得，侧向力为 满载小车在主主梁左端极限位置 左侧端梁总静轮压为 此处省略 NNNNN NNNNNNN NNNN NNN NN 字 起升质量 起升载荷 起升钢丝绳滑轮组的比较大下放长度为 取 ， 为吊具比较小下放距离 桥架跨中静位移为 查 选用倍率 ， ， 由钢丝绳静拉力 选用 型钢丝绳 起升钢丝绳滑轮组的静伸长 结构质量影响系数 桥式起重机的垂直自振频率 4．水平动刚度 起重机水平动刚度以物品高位悬挂，满载小车位于桥架跨中的水平自振频率来表征。 半桥架中点的换算质量为 半刚架跨中在单位水平力作用下产生的水平位移为 桥式起重机的水平自振频率为 §4.5 桥架拱度 桥架跨度的标准拱度值 考虑制造因素，实取 跨度两边按抛物曲线 设置拱度，如下图(34) 距跨中为 的点， 距跨中为 的点， 距跨中为 的点， 第五章 端梁校核 §5.1 主主梁端部耳板设计 计算主主梁跨端结构受力，工况：满载小车位于主梁跨端，大小车同时运行起制动及桥架偏斜。 1．垂直载荷 主梁比较大支承力 因 作用点的变动引起的附加力矩为 按假想端梁计算自重 计算简图(35) 端梁支座反力如图 ， 截面1-1 弯矩 剪力 截面2-2 弯矩 剪力 2．水平载荷 端梁的水平载荷有 ， ， ， ，亦按简支梁计算，见图(36) 因 作用点外移引起的附加水平弯矩为 弯矩 截面1-1 剪切力 截面2-2 在 ， ， ， 水平力作用下， 2-2处水平反力 3．主梁端部耳板设计 截面性质：建立如图示坐标系 校核截面2-2处 腹板中轴处切应力 合格 1．截面1-1处销轴所受剪应力在验算端梁完计算，见后面。 §5.2 副主梁一侧端梁的校核 1.端梁校核 载荷计算：副主梁与端梁看作是多跨静定梁的附属部分；主主梁对附属部分无影响。 工况：取满载小车位于主梁跨端，大小车同时起、制动及桥架偏斜。 (1) 垂直载荷 主梁比较大支承力 因 作用点的变动引起的附加力矩为 端梁自重 端梁在垂直载荷作用下按简支梁计算 端梁支反力 截面1-1 截面2-2 (2) 水平载荷 端梁的水平载荷有 ， ， ， ，按简支梁计算。 因 作用点外移引起的附加水平弯矩为 先求支反力： 端梁的水平反力 水平剪切力 弯矩 截面1-1 剪切力 轴向力 2．强度校核 只需校核2-2截面 截面角点①处应力 腹板边缘的应力 翼缘板对中轴的静矩为 折算应力为 3．疲劳强度 只考虑垂直载荷，工况：满载小车位于跨中及跨端截面2-2。 满载小车在副主梁跨端时，端梁截面2-2的比较大弯矩和剪切力为 空载小车位于跨中时，端梁支反力 下翼缘板焊缝应力 根据A8及Q235，下翼缘板采用双面贴角焊缝，应力集中等级 ，查得 焊缝拉伸疲劳许用应力 合格 按 查得 取拉伸疲劳许用应力 |
