5T單梁橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

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5T單梁橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計摘 要：該文主要對橋式起重機的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括其主要尺寸的確定，主梁的設(shè)計、強度驗算，以及剛度驗算等，端梁的計算載荷的確定、主要焊縫的計算、接接頭的設(shè)計，焊接工藝設(shè)計等等。關(guān)鍵詞：橋式起重機；金屬結(jié)構(gòu)；主梁1The Design of the 5t sigle bean bridge crane metal structure designAbstract: This thesis mainly to the bridge crane metal structure for hoisting mechanism.Metal structure design including the main girder, the size of the design, to determine the intensity, and stiffness checking computations, calculation of girders load determination, main calculation, after welding joint design, welding process design, etc.Key words: Bridge Crane;Metal Structure; Main beam。21 前言橋式起重機是應(yīng)用非常廣泛的起重機械。隨著社會主義建設(shè)的發(fā)展, 橋式起重機的需要與日俱增, 我國每年的橋機產(chǎn)量在 10 萬噸以上。橋式起重機的橋架結(jié)構(gòu)是起重機的重要組成部分, 它的重量占起重機自重的 40%～60% , 要使用大量的鋼材。橋架自重也直接影響廠房建筑承重結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的土建費用與材料消耗。在確保產(chǎn)品使用安全及正常使用年限的前提下, 盡最減輕橋架自重是節(jié)約金屬材料的重要途徑。我國生產(chǎn)的橋式起重機, 不論是通用橋式起重機或是冶金工廠用特種橋式類型起重機,在 1958 年以前由于設(shè)計力量薄弱, 基本上是沿用國外的設(shè)計, 橋架結(jié)構(gòu)以箱型和四桁架型等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式為主。一直到 1958 年大躍進(jìn)以后, 由于破除迷信, 在群眾性的技術(shù)革新運動推動下, 才試制了一些新型橋架結(jié)構(gòu)的橋式起重機, 其中主要的如偏軌箱型、單主梁結(jié)構(gòu)、三角桁架結(jié)構(gòu)等等。但是由于沒有及時總結(jié)經(jīng)驗, 研究試驗工作也做得不夠, 沒有在改進(jìn)與提高以后進(jìn)行推廣 , 因此橋架選型工作仍然是我們當(dāng)前迫切要做的工作, 應(yīng)該比較系統(tǒng)的有組織的研究適合我國各個產(chǎn)業(yè)部門采用的橋架結(jié)構(gòu)型。我國在橋式起重機的產(chǎn)品系列化、通用化和標(biāo)誰化方面雖然也做了一些工作, 但為了使橋架結(jié)構(gòu)定型, 還要做大量的工作。目前生產(chǎn)的基本情況是 5～50 噸小起重量橋式起重機仍以箱型結(jié)構(gòu)為主,箱型結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它具有制造簡便、生產(chǎn)工效高、通用性強等一系列的優(yōu)點, 因而迄今仍然是國內(nèi)外橋式起重機的常用橋架形式。在國內(nèi), 在 50 年代和 60 年代初期 , 5～50 噸的小起重量系列產(chǎn)品和75～250 噸的大起重量系列產(chǎn)品都采用箱型結(jié)構(gòu)。1.1總體方案擬定本次設(shè)計與以往的輸送機主要有以下幾點的改進(jìn)：1)噸位標(biāo)注排為 5T 單梁橋式起重機。31-銘牌裝置；2-橫梁；3-電動葫蘆；4-噸位牌裝置圖 1 5T單梁橋式起重機簡圖Fig.1 5t sigle bean bridge2) 主梁跨度 34m ,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實體板梁連接。3) 端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設(shè)有加強筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。（1）主梁的設(shè)計：主梁跨度 34m ,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實體板梁連接，主梁橫截面腹板的厚度為 6mm,翼緣板的厚度為 10mm，主梁上的走臺的寬度取決于端梁的長度和大車運行機構(gòu)的平面尺寸，主梁跨度中部高度取 H=L/17 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁連接處的高度取 H0=0.4～0.6H ，腹板的穩(wěn)定性由橫向加勁板和，縱向加勁條或者角鋼來維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時采用預(yù)制上拱。（2）端梁的設(shè)計：端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設(shè)有加強筋，以保證端梁架4受載后的穩(wěn)定性。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確定的；大車的運行采用分別傳動的方案。在裝配起重機的時候，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來。 本設(shè)計主要對單梁橋式起重機進(jìn)行介紹，確定了其總體方案并進(jìn)行了一些簡單的分析。單梁橋式起重機具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機構(gòu)安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國在 5 噸到 10 噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這種結(jié)構(gòu)形式也存在一些缺點：自重大、易下?lián)?，在設(shè)計和制造時必須采取一些措施來防止或者減少。2 主要設(shè)計尺寸計算2.1 大車輪距 K=（ ～ ）L= （ ～ ）×34=4.25～6.8m （1）815815]1[取 K=5m2.2 主梁高度H=（理論值） 89.134?L2.3 端梁高度H0=（0.4～0.6）H=0.76～1.13m （2） 取 H0=0.8m 2.4 橋架端部梯形高度C=（ ～ ）L=（ ～ ）×34=3.4～6.8 （3）105105取 C=2m2.5 主梁腹板高度根據(jù)主梁計算高度 H=1.89m，最后選定腹板高度 h=1.9m2.6 確定主梁截面尺寸主梁中間截面各構(gòu)件板厚推薦確定如下：腹板厚:δ=6mm; 上下蓋板厚 =8mm1?主梁腹板內(nèi)壁間距根據(jù)下面關(guān)系式來決定：m540.389.??Hb650L5因此取 b=700mm蓋板寬度：B=b++40=700+2 6+40=752mm?取 B=750mm主梁的實際高度： H=1900+2×8=1916mm同理，主梁支承截面的腹板高度取 ，這時支承截面的實際高度mh90?。mhH61δ20??2.7加勁板的布置尺寸為了保證主梁截面中受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性，需要設(shè)置一些加勁構(gòu)件。主梁端部大加勁板的間距：，取 =2mmha9.1???a?主梁端部（梯形部分）小加勁板的間距： 21?主梁中部（矩形部分）大加勁板的間距：若小車鋼軌采用 輕軌。其對水平重心15P軸線 的最小抗彎截面模數(shù) ，則根據(jù)連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強度條件x?3min7.4cW?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）：（4）mPa 2.1)40(15.7.6][62min1 ??????式中 P——小車的輪壓，取平均值，并設(shè)小車自重為 =40000NxcG——動力系數(shù)，查得 =1.162?2——鋼軌的許用應(yīng)力， =170MPa][?][?因此，根據(jù)布置方便，取 =1.5m1a?由于腹板的高厚比 ，所以要設(shè)置水平加勁桿，以保證腹80.73690h??板局部穩(wěn)定性。采用 角鋼做水平加勁桿54??3 主梁的計算 3.1 計算載荷確定此處已刪除6接板鉆孔是應(yīng)該同時鉆孔。下蓋板與連接板的連接采用 M18 的螺栓，而角鋼與腹板和上蓋板的連接采用M16 的螺栓。6.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計算（1）腹板最下一排螺栓受力最大，每個螺栓所受的拉力為：N 拉 =??????2112100 4)(5. niabHndnM]4[=(52))4013230()280(6.286.922 7??=222126.7N（2）下腹板每個螺栓所受的剪力相等，其值為：N 剪 = 1205.)(NdbH?= 5.68.)98(2?=12621.5N (53)式中 n0 ——下蓋板一端總受剪面數(shù)；n 0=16N 剪 ——下蓋板一個螺栓受剪面所受的剪力：N ——側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)；n=16d1 ——腹板上連接螺栓的直徑（靜截面） d0 ——下腹板連接螺栓的直徑；d 1=16mmH ——梁高；H=500 mm7M ——連接處的垂直彎矩；M=7.06×10 66.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力計算（1）上蓋板角鋼連接焊縫受剪，其值為：Q(54)拉NdbHnban])(5.2)(2[ 21001???= =412147.8N (55).726]8)698(.98046[ 2???（2）腹板角鋼的連接焊縫同時受拉和受彎，其值分別為：N 腹 = 拉NbHan?)(`1= .7269083??=99725.8N (56)M 腹 = 拉NbHani???21= .7216650)40133(22???=10159560.42Nmm (57)6.2 計算螺栓和焊縫的強度6.2.1 螺栓的強度校核（1）.精制螺栓的許用抗剪承載力：[N 剪 ]= ][42??dn剪 7= 13508.32?=137343.6N (58)（2）螺栓的許用抗拉承載力[N 拉 ]= ][42??d8= 413506.32?=27129.6N (59）式中[?]=13500N/cm 2 [?]=13500N/cm2 由于 N 拉 [N 拉 ] ,N 剪 [N 剪 ] 則有所選的螺栓符合強度要求6.2.2 焊縫的強度校核（1）對腹板由彎矩 M 產(chǎn)生的焊縫最大剪應(yīng)力：?M= = =7753.02N/ cm2Ib24.395782106?式中 I≈ )(78.)6(22???hlb=5115.06 ——焊縫的慣性矩（2）由剪力 Q 產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力：?Q= bh= 8.07423?=3931.5N/ cm2折算剪應(yīng)力：?= =2QM?22.5391.075?=7572.1 N/ cm2[?]=17000 N/ cm2[?]由表查得式中 h——焊縫的計算厚度取 h=6mm（3）對上角鋼的焊縫?= = =138.8N/ cm2[?]lhN28.0176?由上計算符合要求。7 焊接工藝設(shè)計對橋式起重機來說，其橋架結(jié)構(gòu)主要是由很多鋼板通過焊接的方法連接在一起，焊接的工藝的正確與否直接影響橋式起重機的力學(xué)性能和壽命。 角焊縫最小厚度為：a≥0.3?max+1?max 為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚度不小于 4mm，當(dāng)焊接件的厚度小于94mm 時，焊縫厚度與焊接件的厚度相同。角焊縫的厚度還不應(yīng)該大于較薄焊接件的厚度的 1.2 倍，即:a≤1.2?min按照以上的計算方法可以確定端梁橋架焊接的焊角高度 a=6mm.定位板和彎板的焊接時候，由于定位板起導(dǎo)向作用，在焊接時要特別注意，焊角高度不能太高，否則車輪組在和端梁裝配的時，車輪組不能從正確位置導(dǎo)入，焊接中采用 E5015（J507）焊條，焊條直徑 d=3.2mm,焊接電流 160A,焊角高度最大 4㎜。 角鋼和腹板、上蓋板的焊接采用的是搭接的方法，在焊好后再將兩段端梁拼在一塊進(jìn)行鉆孔。由于所用的板材厚度大部分都小于 10mm ,在焊接過程中都不開坡口進(jìn)行焊接。參考文獻(xiàn)[1]張質(zhì)文.等.起重機設(shè)計手冊[M].北京? 中國鐵道出版社 1998[2]陳道南. 起重運輸機械[M].北京 冶金工業(yè)出版社 1997[3]陳道南.起重機課程設(shè)計[M].北京 冶金工業(yè)出版社 1993[4]東北工學(xué)院?機械零件設(shè)計手冊?編寫組.機械零件設(shè)計手冊 第二版 .冶金工業(yè)出版社 1987[5]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB3811-83 起重機設(shè)計規(guī)范.北京? 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 1983[6]大連起重機廠.起重機設(shè)計手冊[M].遼寧人民出版社 1979[7]揚長骙.起重機械[M].北京? 機械工業(yè)出版社,1982[8]中國工程機械網(wǎng).工程起重機產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.http://www.cpzl.com/news/articleview/2004-5-10/article_view_14225.htm.2003[9]丁中立. 國外工程起重機發(fā)展趨勢.http://www.zblw.com/gongxue/jxhg/qushi/200411/3725.html. 2004.11.3[10]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京 機械工業(yè)出版社 2004[11]王昆等.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].北京 高等教育出版社 1996[12]宋寅. 起重機運行機構(gòu)減速器選擇中的幾個問題[J].鐵道貨運 2003 2 26-30[13]國家機械工業(yè)委員會西安重型機械研究所.重型機械標(biāo)準(zhǔn)[S].北京 國家機械工業(yè)委員會重 機械局 1987。[14]Purdum.T. Machine Design[M].Journal of Coal Science now, with its glass bottom, the bridge is already being referred to as “hero bridge.” The popular chain's longtime executive chef embraces mapo tofu and other exotic elements for the burger-driven menu, Liu Zhihua reports.At the age of 37, Shanghai native Lin Zhengu has become a star as a Western cuisine chef in the Chinese metropolis, a city that has a wealth of Western restaurants. The executive chef of Blue Frog Bar and Grill, a popular burger-based restaurant and bar chain on the Chinese mainland, Lin is the soul of the restaurant franchise's team of more than 550 chefs. Many of the franchise's most popular dishes are his brainchild. Lin says his secret of success is innovation rooted in experience: He spends months every year traveling and eating worldwide, seeking new ingredients and inspirations that could improve the offerings of Blue Frog restaurants. The restaurant chain regularly launches a new seasonal menu, usually featuring eight new dishes with fresh ingredients. The best-selling seasonal dishes later replace the least popular items on the regular menu, which is usually updated in late fall and boasts a selection of about 40 dishes. “Food should have no boundaries,“ Lin says. “As long as the food tastes good and is healthy, it doesn't really matter where it originates or how it is cooked.“ Lin likes to give the American-style restaurants' menu some culinary touches from other countries, such as China and Mexico, and customers love such innovation, he says. He started his career as an apprentice in a Chinese kitchen in 1993. By chance he learned from a French chef in 1994, and soon became enamored with the world of Western food. During the next couple of years, he received strict training in Western culinary art from French, Chinese and German chefs. That was rare for a Chinese chef in the 1990s, he says－and so was being a Chinese chef who spoke fluent English. When an American entrepreneur invited him to join in his startup Blue Frog in 2000, Lin didn't hesitate to resign from a five-star hotel to work in the new restaurant with just five chefs, eager to explore the excitement of a life that had yet to unfold. Since that Shanghai launch, Blue Frog has opened 24 branches in seven cities across China, including Beijing, Tianjin, Chongqing and Nanjing in Jiangsu province. The new menu for this fall, which was launched in early September, showcases how flavors of East and West meet to create a variety of delicious burgers and other entrees in the cozy, soft-lit restaurants. I liked the mapo burger best. Just imagine the flavorful combination of the hot, mildly numb-spicy mapo tofu sauce and grilled 100-percent Australian beef patty, along with a slice of cheddar cheese and a side of french fries. The savory sauce helped highlight the patty's juicy, tender texture and its delicious beef flavor. Matching that Sichuan flavor with cheese created a new taste experience.