03 起重运输机金属结构 第三章 起重运输机金属结构设计计算基础 76

第三章起重运输机金属结构设计计算基础第一节起重运输机金属结构计算载荷的分类第二节机构不稳定运动时的冲击动力载荷第三节起重机金属结构各种载荷的计算第四节起重运输机金属结构的载荷组合及许用应力第五节设计计算方法第三章作业PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建第一节起重运输机金属结构计算载荷的分类基本载荷附加载荷特殊载荷一、基本载荷指始终和经常作用在起重机结构上的载荷。自重载荷PG：指起重机的结构、机械设备及电气设备等的重力。起升载荷PQ：指起升质量的重力。水平惯性载荷PH：指运行、回转或变幅机构启(制)动时引起的水平惯性载荷。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建二、附加载荷指起重机在正常工作状态下结构所承受的非经常性作用的载荷。包括：工作状态下的风载荷PW,i；有轨起重机偏斜运行侧向力Ps；根据实际情况决定需加以考虑的温度载荷、冰雪载荷及某些工艺性载荷。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建三、特殊载荷在非工作状态或试验状态时起重机结构可能承受的最大载荷,或工作状态下结构偶然承受的不利载荷。包括：非工作状态下的风载荷PW,i；试验载荷Pt；根据实际情况决定需加以考虑的安装载荷、地震载荷及某些工艺性载荷；工作状态下结构偶然可能承受的碰撞载荷PC；工作状态下结构偶然可能承受的带刚性起升导架小车的倾翻水平力PSL。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建第二节机构不稳定运动时的冲击动力载荷一、起升冲击系数φ1起升质量突然离地起升或下降制动时，自重载荷将产生沿其加速度相反方向的冲击作用。考虑这种工况时，应将自重载荷乘以起升冲击系数φ1来考虑自重载荷的重力变化。一般取：结构计算时取：1.19.01≤≤j1.10.11≤φ≤当Vq=(0.16～0.32)m/sPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建二、起升载荷动载系数φ2)1()(11012blj+++=ygbv201121⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=lbyymm起升质量离地起升时，起升质量的惯性力将对起重机的承载结构和传动机构产生附加的动载荷作用。此作用用一个大于1的起升动载系数乘以起升载荷来考虑。（3-14）式中（3-15）m1──金属结构的换算质量（kg）,m1计算式见表3-1；m2──吊重的质量（kg）；v──起升速度（m/s）；PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建=+yCymeqeq&&eqeqCmvkvy00max==0max002ddddy+==φ0.20.12≤≤jPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建──操作系数，对一般吊钩起重机取0.5，对工作级别较高的起重机和抓斗起重机取0.8；g──重力加速度（m/s2）；y1──结构在吊重悬挂点,起升载荷引起的静变位(m)。设计初,对桥式类型起重机,小车在跨中时可取y1=(1/700～1/800)L,小车在悬臂端时可取y1=ℓ/350,ℓ为有效悬臂端长(m)；对动臂起重机,取y1=(1/200～1/250)R，R为最大幅度；λo──起升滑轮组在起升载荷作用下的静变位。与起升高度H有关，设计开始时，可取λo=0.0029H(m)。0.20.12≤≤jPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建计算式()xcjGGgm+=5.011()xcGqLgm+=a11α=0.41～0.54PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建()xcGqlgm+=a11α=0.25～0.33小车位于跨中()xcGqLgm+=a11α=0.41～0.54小车位于悬臂端()xcGqlgm+=111aα=0.25～0.33轮式起重机或其它动臂起重机m1取动臂质量的1/3表3-1续返回PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建对臂架类起重机，动力系数φ2可用下列简化公式计算:vgya0021+=j01gy（3-16）式中a0──与起升高度有关的系数,a0=0.35～0.50；──与臂架形式有关的系数,对常见的汽车起重机、塔式起重机动臂取1.6；v──吊重的起升速度（m/s）。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建作安装用的、使用轻闲的臂架起重机21+0.35v作安装用的桥式起重机，作一般装卸用的吊钩式臂架起重机31+0.70v在机加工车间和仓库中用的吊钩式起重机、港口抓斗门座起重机41+1.00v抓斗和电磁桥式起重机根据起重机的种类及使用条件，按下表的估算公式计算φ2。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建三、突然卸载冲击系数当起升质量部分或全部突然卸载时，将对结构产生动态减载作用。考虑这种工况时，通常将起升载荷乘以突然卸载冲击系数，按下式计算：式中──起升质量中突然卸去的那部分质量(kg);m──起升质量(kg);──系数。对抓斗起重机，；对电磁起重机，。3j3j3j)1(133bj+Δ-=mmmΔ3b5.03=b(3-17)0.13=bPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建四、运行冲击系数当起重机运行时,由于道路或轨道不平（有接缝）而使运动的质量产生铅垂方向的冲击作用。计算时应将自重载荷和起升载荷乘以运行冲击系数。有轨运行时，按下式计算：式中h──轨道接缝处两轨道顶面的高度差，mm；v──运行速度，m/s。亦可根据运行速度由表3-2直接查取。无轨运行起重机的运行冲击系数由表3-3查取。4j4j4jhv058.01.14+=j(3-18)4jPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建第三节起重机金属结构各种载荷的计算一、自重载荷的计算1.自重载荷的估算方法参照现有类似结构来确定自重载荷；查阅类似结构的自重图表(如图3-3、3-4)；利用经验公式计算结构的自重(见式3-19～3-23)。2.与自重载荷有关的冲击系数起升冲击系数运行冲击系数结构计算时，按载荷组合情况取其中一个参与计算。即取或。1j4jGP1jGP4j→PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建上部主梁总长；最大起升高度12m左右PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建(m)返回PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建的箱形龙门起重机，上部主梁和支腿的总重，可用下列近似公式计算：无悬臂时KN（3-19）有悬臂时KN（3-20）式中Q──起重量（kN）：H0──吊钩最大起升高度（m）；L0──上部主梁总长度（m）。kN800≤Q1.0700LQHG=1.0500LQHG=PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建对桁架式龙门起重机，跨内部分的主桁架自重推荐用下面的经验公式确定：起重量Q=50～390KN时（3-21）起重量Q=400～750KN时（3-22）式中Gzh──跨内主桁架的自重（kN）；L──距度（m）Q──起重量（kN）())kN(7501.0+-=LQGzh(kN))5(01.0-=LQGzh返回PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建自重载荷的作用方式桁架结构自重视为节点载荷,作用于桁架节点上。实体结构的自重视为均布载荷。N)kN(1或-=nGPijsj1-=nPPGijsj0/LPqGij=i=1或4i=1或4(kN/m或N/m)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建二、起升载荷的计算1.与起升载荷有关的冲击系数起升载荷动载系数突然卸载冲击系数运行冲击系数结构计算时，按载荷组合情况取其中一个系数乘以起升载荷。4j3j2jPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建．起升载荷的作用方式及计算方法移动集中载荷桥、门式起重机的起升载荷以小车轮压的形式作用于主梁或主桁架上：(静载荷用于刚度计算)考虑动力载荷的作用，计算轮压为：(用于强度和稳定性计算)式中PXC──小车自重引起的轮压(自重未知时,查表3-4)；──吊重Q和吊具G0的重量引起的轮压；──动力系数。QGXCPPP+=QGiXCijPPPj′+φ=QGPiijj′、(3-25)(3-26)小车变幅式塔式起重机的起升载荷亦为移动集中载荷PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建固定集中载荷臂架式起重机的起升载荷以集中载荷的形式作用在动臂端部，起升载荷的计算式为：考虑动力载荷的作用，计算轮压为：0GQP+=)(0GQPij+′=j(3-27)(3-28)(用于刚度计算)(用于强度和稳定性计算)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建三、水平惯性载荷的计算1.运行惯性力PH起重机大车或小车运行机构起动或制动时,起重机或小车自身质量以及起升质量产生的水平惯性力PH为：式中m──运行部分的质量（kg）;a──起(制)动加速度(m/s2),参考值见表3-5；──系数。考虑起重机机构驱动力(制动力)突加及突变时结构的动力效应:ma5φ=HP5j215≤≤j5.15=j（3-29）,平均取PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建运行机构加(减)速度a及加(减)速时间t行程长的中、低速起重机常用的中、高速起重机加速度大的高速起重机运行速度(m/s)加(减)速时间(s)加(减)速度(m/s2)加(减)速时间(s)加(减)速度(m/s2)加(减)速时间(s)加(减)速度(m/s2)4.008.00.506.00.673.157.10.445.40.582.506.30.394.80.522.009.10.225.60.354.20.471.608.30.195.00.323.70.431.006.60.154.00.253.00.330.635.20.123.20.190.404.10.0982.50.160.253.20.0780.162.50.064PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建不能超过主动车轮与轨道之间的粘着力,即式中u──车轮与轨道间的滑动摩擦系数，u=1/7；PZ──起重机主动车轮静轮压之和（N）。PH的作用方向起重小车运行制动时引起的水平惯性载荷PHx，沿小车轨道方向，作用于轨顶。起重机大车起、制动时引起的水平惯性载荷PH，沿大车轨道方向，与相应的垂直载荷正交。zHuPP≤（3-30）PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建垂直载荷及水平载荷的作用位置及作用方向起重机大车起、制动时引起的水平惯性载荷PH，沿大车轨道方向，与相应的垂直载荷正交。qHPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建=(3-31)计算结构强度时,a取工作状态下的最大偏摆角aⅡ。起升质量产生的水平惯性力PH