龍門(mén)式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

龍門(mén)式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),龍門(mén),起重機(jī),總體,整體,設(shè)計(jì),金屬,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 龍門(mén)式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 起重機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)是指：起重量Q(t)、跨度L(m)起升高度H(m)起升速度(m/min)、小車(chē)運(yùn)行速度(m/min)和工作級(jí)別等。 起重機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)是指：有無(wú)電源(交流或直流)、工作地點(diǎn)(室內(nèi)或室外)、最大行程以及工作環(huán)境(溫度、濕度、有無(wú)煤氣或酸氣)等。 其它要求：如起重機(jī)所占空間的限制、司機(jī)室的型式(敞開(kāi)式或封閉式)、司機(jī)室的位置(在橋梁中間或一端)、司機(jī)室的高度、操縱方式(手動(dòng)、電動(dòng)，遙控)等。 龍門(mén)起重機(jī)的總體方按和基本參數(shù)確定： 龍門(mén)起重機(jī)廣泛用于各種工礦企業(yè)、交通運(yùn)輸和建筑施工。主要在露天貯料場(chǎng)、建筑構(gòu)件加工場(chǎng)、船塢、電站、港口和鐵路貨站等處，用其裝卸及搬運(yùn)貨物、設(shè)備以及建筑構(gòu)件安裝等。 一、門(mén)架的結(jié)構(gòu)型式： 采用板梁結(jié)構(gòu)。由于板梁結(jié)構(gòu)制造方便，采用這種型式的門(mén)式起重機(jī)占多數(shù)。門(mén)架可制成雙腿(全門(mén)架)，門(mén)架主梁與支腿的選擇是剛性連接的。門(mén)架采用雙梁。門(mén)架結(jié)構(gòu)是板梁式箱形結(jié)構(gòu)。雙梁箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架的支腿制成“八”字型。 二、門(mén)架的主要尺寸的確定： 箱行結(jié)構(gòu) 箱行主梁的截面以矩形截面。門(mén)式起重機(jī)的主梁高度：當(dāng)采用兩條剛性支腿時(shí)，取，，采用單箱型時(shí)，取。 對(duì)于支腿，腿高h(yuǎn)由所要求的門(mén)架凈空尺寸確定。剛性支腿的上部連接按箱形結(jié)構(gòu)寬度(主梁高度)確定；柔性支腿的上、下部和剛性支腿的下部連接按門(mén)架下橫梁寬度及具體結(jié)果確定。 考慮到起重機(jī)沿大車(chē)軌道方向穩(wěn)定性的要求，門(mén)式起重機(jī)的輪距，為主梁全長(zhǎng)。 三、門(mén)式起重機(jī)的載荷及其組合： 1．載荷 作用在門(mén)式起重機(jī)上的載荷有：起重載荷、門(mén)架自重、小車(chē)重量、電氣設(shè)備及司機(jī)室等自重；小車(chē)慣性力(由大、小車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的)，大車(chē)慣性力(大車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的)、大車(chē)偏斜傾向力及風(fēng)力等。 1)箱形結(jié)構(gòu)的門(mén)架自重：箱形截面橋架自重 對(duì)于75以下的普通門(mén)式起重機(jī)，橋架(主梁)自重按下式估算： 帶懸臂 無(wú)懸臂 式中 ——額定起重量()； ——橋架(主梁)全長(zhǎng)()； ——起升高度()。 支腿自重：雙梁門(mén)架的支腿單位長(zhǎng)度自重常取為主梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度自重的0.2～0.4倍單主梁門(mén)架的支腿單位長(zhǎng)度自重取為主梁的0.7～0.9倍。 2)小車(chē)自重 對(duì)于雙梁小車(chē)，單主梁小車(chē)自重按下式估算： 當(dāng)時(shí) 對(duì)于A7工作類(lèi)型小車(chē)，宜再乘以系數(shù)1.15。 當(dāng)時(shí) 大時(shí)，分母應(yīng)取大值。對(duì)于A7級(jí)工作類(lèi)型小車(chē)，宜再乘以系數(shù)1.06。 3)慣性力(慣性載荷) 機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力和沖擊振動(dòng)引起的慣性載荷的確定。 大車(chē)制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力大車(chē)運(yùn)行制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力，對(duì)于主動(dòng)輪僅布置在一側(cè)的門(mén)式起重機(jī)，設(shè)1輪為主動(dòng)輪，2輪為從動(dòng)輪，則大車(chē)制動(dòng)慣性力為： 式中 ——大車(chē)制動(dòng)時(shí)，由橋架自重引起的水平慣性力； ——由貨重和小車(chē)自重引起的水平慣性力； 、、和等符號(hào) 但是，大車(chē)制動(dòng)慣性力應(yīng)受到主動(dòng)輪打滑的限制，即 式中 ——粘著系數(shù)； ——大車(chē)主動(dòng)輪輪壓。 小車(chē)制動(dòng)時(shí)引起的慣性力小車(chē)運(yùn)行制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力按下式計(jì)算： 式中 ——小車(chē)運(yùn)行速度。 4)大車(chē)運(yùn)行偏斜側(cè)向力 當(dāng)門(mén)式起重機(jī)的運(yùn)行速度與橋式起重機(jī)的運(yùn)行速度相近時(shí)，可按下式計(jì)算側(cè)向力： 式中 ——大車(chē)的最大輪壓。 當(dāng)門(mén)式起重機(jī)的運(yùn)行速度較低時(shí)，側(cè)向力按照之腿由于運(yùn)行阻力不同時(shí)求出 表示主梁由于側(cè)向力引起的彎矩。其中： 式中 和——兩支腿處的運(yùn)行阻力，且>； 和——兩支腿運(yùn)行牽引力，且。 2．載荷組合 由于各種載荷不可能同時(shí)作用在門(mén)架結(jié)構(gòu)上，因此要根據(jù)門(mén)式起重機(jī)的使用情況來(lái)確定這些載荷的組合。 門(mén)式起重機(jī)的計(jì)算載荷組合通?？紤]以下幾種情況： 1)對(duì)于主梁，考慮小車(chē)位于跨中或懸臂端，小車(chē)滿(mǎn)載下降制動(dòng)，同時(shí)大車(chē)平穩(wěn)制動(dòng)，風(fēng)力平行大車(chē)軌道方向。稱(chēng)為計(jì)算情況II。 2)對(duì)于支腿，分別考慮門(mén)架平面和支腿平面內(nèi)的兩種載荷組合： ① 在門(mén)架的平面內(nèi)，大車(chē)不動(dòng)，小車(chē)位于跨端或懸端，小車(chē)滿(mǎn)載下降制動(dòng)，同時(shí)小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)，風(fēng)力沿小車(chē)軌道方向，稱(chēng)為計(jì)算情況II。 表 門(mén)式起重機(jī)的計(jì)算載荷組合 計(jì) 算 構(gòu) 件 主 梁 支 腿 載荷情況及組合 II II II II II 門(mén)架自重 起升載荷 — — 小車(chē)慣性力 — — — — 大車(chē)慣性力 — — — 大車(chē)偏斜側(cè)向力 — — 門(mén)架支承橫推力 — — — 風(fēng)力 小車(chē)自重 注：表中——橋架(主梁)自重；——門(mén)架(包括主梁和支腿等)自重，——在門(mén)架平面內(nèi)，沿小車(chē)軌道方向的風(fēng)力；——在支腿平面內(nèi)，沿大車(chē)軌道方向的風(fēng)力。其余符號(hào)同前述。 ② 在支腿平面內(nèi)，小車(chē)位于跨度端或懸臂端，小車(chē)滿(mǎn)載下降制動(dòng)，同時(shí)大車(chē)平穩(wěn)制動(dòng)，風(fēng)力平行大車(chē)軌道。稱(chēng)為計(jì)算情況。 3) 對(duì)于主梁和支腿，還應(yīng)考慮非工作狀態(tài)下的載荷組合，這時(shí)大車(chē)和小車(chē)皆不動(dòng)，空載。僅作用有非工作狀態(tài)的最大風(fēng)載荷，稱(chēng)為技術(shù)情況。 對(duì)于每種計(jì)算情況，由于其載荷組合出現(xiàn)的可能性不同，所以在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力值也各不相同。 四、箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架的強(qiáng)度驗(yàn)算 1．主梁危險(xiǎn)載面的強(qiáng)度驗(yàn)算 1）正應(yīng)力的驗(yàn)算 根據(jù)公式計(jì)算的垂直彎矩同時(shí)作用在主梁上，并考慮約束彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的影響，主梁再面上的正應(yīng)力可按下式疊加： 主梁跨中： 主梁支承載面： 式中 、——主梁跨中的最大垂直彎矩和水平彎矩； 、——主梁支承載面的最大垂直彎矩和水平彎矩； 、——主梁跨中和支承載面對(duì)軸的載面摸數(shù)； ——主梁對(duì)軸的載面摸數(shù)。 2）剪應(yīng)力的驗(yàn)算 箱形載面主梁支承載面處的剪力在腹板上引起的剪應(yīng)力按下式計(jì)算： 式中 ——主梁載面的一部分對(duì)中性軸的靜矩； ——主梁載面對(duì)軸的慣性矩； 、——主梁的主、副腹板的厚度。 在水平載荷作用下，蓋板上的剪應(yīng)力： 式中 ——支承處的水平剪力； ——主梁載面的一部分對(duì)軸的靜矩； ——主梁載面對(duì)軸的慣性矩； ——上、下蓋板厚度。 主梁受扭的影響。則按純扭轉(zhuǎn)計(jì)算，計(jì)算式為： 主腹板上 副腹板上 蓋板上 式中 ——作用與主梁支承載面的扭矩； ——主梁封閉載面的輪廓面積，。 在主梁載面上，各種載荷在同一點(diǎn)引起的剪應(yīng)力予疊加。 2、支腿危險(xiǎn)載面的強(qiáng)度驗(yàn)算 對(duì)于單主梁箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架的支腿應(yīng)分別選取幾個(gè)載面進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 強(qiáng)度驗(yàn)算式為： 式中 ——門(mén)架平面，支腿驗(yàn)算載面的最大彎矩； ——支腿平面，支腿驗(yàn)算載面的最大彎矩； ——支腿平面，支腿驗(yàn)算載面的軸向力； 、——驗(yàn)算載面對(duì)軸和軸的載面模數(shù)； ——驗(yàn)算載面的面積。 3、下橫梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 將各種載荷作用在門(mén)架上引起的下橫梁的彎矩疊加，然后按下式驗(yàn)算其強(qiáng)度，即彎曲應(yīng)力： 式中 ——作用在下橫梁載面的總彎矩； ——驗(yàn)算載面對(duì)軸的載面模數(shù)。