10T电动葫芦椼架式龙门起重机的钢结构设计计算

10T电动葫芦椼架式龙门起重机的钢结构设计计算(2010-12-3122:45:23)转载▼标签：杂谈10T电动葫芦椼架式龙门起重机的钢结构设计计算⑶附加摩擦阻力：当起重机运行发生歪斜时，车轮轮缘与轨道侧面以及安装在滑动轴；承上的车轮轮毂端面摩擦所引起的运行阻力，一般用附加阻力系数K附予以考虑起重机设计、计算应严格执行起重机设计规范等有关的技术法规同时起重机钢结构设计中经常要使用钢结构设计规范GBJ17-89在使用中应注意：1、许用应力按起重机设计规范选取起重机设计规范的制定是按半概率分析，许用应力法而来的钢结构设计规范的制定是按全概率分析极限状态设计法，分项系数表达式而来的两者是不同的如：起重机2类载荷(最大使用载荷)的许用应力：180Mpa钢结构设计规范强度设计值(第一组)：215Mpa2、杆件的计算方法可用钢结构设计规范因按全概率分析导出的公式，则结果与实际接近3、起重机钢结构计算中按不同的起重机工作制度，按不同的载荷组合，按不同的静载分析外力，按动载的实际发生，查表确定动载系数然后计算杆件的内力而建筑钢结构则不同：应用分项系数表达式进行分析，如：静载乘以分项系数恒载：1.2；动载：1.4来进行计算两者的计算方法是不同的4、梁结构应选用椼架式其内部的各杆全部是二力杆受力明确上下弦杆按弯矩图规律分配腹杆按剪力图规律分配计算方法：节点法和截面法第一部分、本起重机金属结构的设计一、结构形式1本车采用倒三角结构，三角形尖向下由三片椼架组成其中两片为主椼架，另一片为水平椼架椼架的上弦主椼架为两片，单角钢为一组，总数2根，选用∠90X90X10规格的角钢电动葫芦行走用轨道为椼架的下弦，选用28号工字钢(上贴两个14号槽钢进行加固)；椼架的内斜腹杆，单角钢为一组，总数17根，选用∠90X90X10规格的角钢本车支腿主肢由两根110钢管和副肢一根∠90X90X10规格的角钢组成，支腿行架的内斜腹杆和水平腹杆采用65钢管台车梁由2根30号槽钢焊接形成图1主要尺寸的确定二、主要尺寸的确定(见图1)三、起重机的自重起重机总质量：10610KG(1)主梁：3340KG①上弦杆460KG②下弦杆1382KG③节点板881KG④连接板407KG⑤吊梁300⑵支腿：1200KG⑶下横梁1800KG⑷平台栏杆120KG⑸大车传动装置2300KG⑹电动葫芦1050KG⑺操纵室450KG⑻电气均布质量50KG⑼电气集中质量50KG⑽小车供电电缆50KG⑾操纵室梯子安装：200KG第二部分、桁架式三角形断面主梁的作用载荷及其计算组合一、主桁架的作用载荷及其计算组合(一)固定载荷是指主桁架自重，水平桁架重量和平台板重量，司机室及其它构件重量等固定载荷视为节点载荷，桁架两端的节点载荷取其它节点载荷之半计算固定载荷时应考虑冲击系数11=1.2水平桁架和走台铺板的重量由主桁架和斜桁架平均分担，司机室重量按其位置分配到主桁架和斜桁架相应的节点上固定载荷的作用形式,对于桁架结构自重视为节点载荷固定载荷为P固=4140KG×1.2=4968KG均布载荷为P均=(4140KG×1.2)÷(跨度+悬臂)=300KG/m=30N/cm=3000N/m(二)移动载荷(额定载荷)是指小车自重和有效起重量及吊具的重量计算时应考虑动力系数φ2φ2=1.3，移动载荷以轮压的形式作用于主桁架，小车轮压可按下式计算：P计=P小车+φ2P载(2-1)式中P小车--由小车重量引起的轮压(公斤)；P载--由起重量和吊具重量引起的轮压(公斤)P移=14000KG(三)惯性载荷惯性载荷是由于小车和大车走行机构起动或制动时所产生的水平惯性力惯性载荷的值由驱动轮(起动时)或制动轮(制动时)与轨道间的粘着力所限制一般在龙门起重机走行机构中，驱动轮亦即制动轮在大多数情况下制动时的加速度大于起动时的加速度，且紧急制动的机会多于紧急起动因此，水平惯性载荷均按紧急制动的情况来计算小车制动时所引起的水平惯性力是靠小车制动轮的粘着力传到主桁架上，并沿小车轨道方向作用于主桁架；而大车制动时的惯性力是上部桁架主梁及载重小年等载荷而引起并作用于桁架主梁的水平桁架平面内惯性载荷的计算在此忽略不计大车制动时，结构自重引起的水平惯性力以节点载荷的方式作用于上水平桁架(四)风载荷户外工作的起重机应计算工作状态下的风载荷风载荷计算公式露天工作的龙门起重机按下列公式计算风载荷：P风=ΣqDF(公斤)(2--2)式中q--标准风压值(公斤/米2)，q=15公斤/米2D--受风物体的体形系数；D=1.3F--龙门起重机结构和吊货垂直于风向的迎风面积(米2)F=10米2Σ--风力系数；Σ=1.6P风=1.6×15公斤/米2×1.3×10米2=312公斤主桁架的上述载荷，一般采用两种计算组合组合甲：考虑正常工作时的情况(即固定载荷)移动载荷(考虑动力系数)组合乙：考虑工作状态下的最大载荷即固定载荷、移动载荷(考虑动力系数),惯性载荷及工作状态下的风载荷(五)总轮压计算⑴10T葫芦总轮压计算P=φ2×Q+φ1×G葫=1.3×100000N+1.05×10630N=130000+11161=141161N=140KNφ2为起升载荷动载系数φ1为起升冲击系数P总葫芦轮压Q额定载荷G葫芦自重⑵10T葫芦最大轮压计算P=(φ2×Q+φ1×G葫)÷8=(1.3×100000N+1.05×10630N)÷8=(130000+11161)÷8=17645N=17KNφ2为起升载荷动载系数φ1为起升冲击系数P葫芦轮压Q额定载荷G葫芦自重第三部分、桁架结构上部主梁刚度计算和上拱设计一、主梁的设计1、跨度与悬臂的关系：一般悬臂长取跨度的1/3因为当载荷在跨中时的最大弯矩与载荷在悬臂端时的最大弯矩接近注意：设载荷在悬臂端时，应满足龙门架的整体稳定性(稳定力矩/倾翻力矩)≥1.25本车悬臂长度为3米二、计算方法：用截面法计算方法：用截面法⑴，上弦的计算：椼架弦杆按弯矩图分配，跨中弯矩最大分别在垂直面与水平面上进行计算大梁自重按节点进行分配吊重与电葫芦分别作用悬臂端和跨中，为集中力动载系数取K1=1.2，超载系数可以取K2=1.25(根据使用情况确定是否取该值)水平面上的载荷由风载荷与吊重偏摆水平力组合而成的吊重偏摆水平力为吊重偏摆角5度而来风载荷由椼架与吊重迎风面组成的额定起重量10吨时：吊重迎风面为10平米选用最大的轴向力，进行压杆稳定性的计算双角钢要两个方向都要算许用长细比：120许用应力(二类载荷)：180Mpa⑵，垂直面上的腹杆全部为斜腹杆，为降低自重不设垂直腹杆椼架斜腹杆按剪力图分配支座附近处的斜腹杆内力最大首先判断那根杆是压杆然后将吊重与电葫芦分别作用悬臂端和跨内支座压腹杆处，为集中力分别算出轴向力来选用最大的轴向力，进行压杆稳定性的计算双角钢要两个方向都要算许用长细比：120许用应力(二类载荷)：180Mpa⑶，悬挂电动葫芦的工字钢是受力最为复杂的杆件其主要作用为是椼架的下弦杆主要的内力是轴向力(跨中是拉力，悬臂是压力)不能按连续梁理论计算，这不符合椼架的计算理论椼架各杆件的内力的计算方法：节点法，截面法，节点与截面组合计算法，有限元分析法(注意不要用格构式计算理论代替)工字钢的计算：第一步，算出轴向力(工字钢长度方向)，求解轴向应力；第二步，工字钢截面下翼缘处作用的水平力(电动葫芦吊重产生的)，求解水平弯曲应力；第三步，电动葫芦停在跨中的节间中部计算节间中部的工字钢的节间弯矩(工字钢长度方向)求解节间弯曲应力；第四步，求解电动葫芦行走轮对面工字钢截下翼缘处的局部弯曲应力⑷，工字钢截面上贴两个14号槽钢进行加固首先是强度决定的还有是整个龙门吊的制作供料情况所决定的在整个龙门吊的设计中，材料规格尽量的少一些所以选用工字钢截面上贴两个14号槽钢⑸,节点板的设计：第一，要满足行架各轴线相交的要求，则要以节点板的棱角，角钢的棱角为制造基准以角钢肢背，肢尖焊缝为基本尺寸确定外观形状第二，板厚：当腹杆最大内力N≤100KNδ=6mmN≤200KNδ=8mmN=200KN-300KNδ=10mm-12mm⑹,连接板的设计：第一，要满足行架内部各杆件的局部连接强度其连接板必须满足强度要求如：与支腿连接用的吊梁连接板第二，要满足行架内部各杆件的局部连接尺寸的要求如：双组腹杆与工字钢连接用的连接板是用机加工制得的⑺与支腿连接用的吊梁的设计：第一，要满足吊梁强度要求第二，要满足吊梁加工方便的要求第三，材料的选用大众化一般选用双槽钢格构式结构，槽钢开口向里槽钢规格：14号⑻，各杆件接头的设计：角钢用同规格的角钢作连接加固杆，长度为5倍以上的角钢宽槽钢用钢板作连接加固贴在腹板的内侧，板厚取槽钢腹板厚度的1.2倍三、桁架式门架的静刚度计算上部主梁的总体刚度是以主桁架跨中和悬臂端的挠度值来标志的上部主梁的上拱是通过主桁架的上拱来实现桁架式门架的静刚度是用它跨中和悬臂端的弹性变形(下挠位移)来衡量的当桁架主梁有上拱时，计算桁架式门架的静挠度不考虑动载荷桁架式门架的挠度可用下列公式之一计算(一)精确法(奠尔公式法)式中f--桁架式门架跨中或悬臂端下挠变形量；N--单位力P=1作用于跨中或悬臂端时桁架杆件产生的内力(公斤)，Nl用绘制克--马图法求得；Np--小车静轮压(不计动力系数)作用于跨中或悬臂端时桁架杆件产生的内力(公斤)，用绘制克一马图法求得；ιi--桁架各杆件的长度(厘米)；Bi--桁架各杆件的断面积(厘米2)；[f]中、[f]端--许用静刚度，根据《起重机设计手册》第四篇第一章规定可取：[f]中≤×L[f]端≤×L按莫尔公式计算挠度比较精确，通常用于新设计桁架而对桁架式门架的校核性计算则用近似公式更方便对于校核性计算也可用下面近似公式计算四、本车采用校核性计算桁架式门架主梁的静刚度(1)近似法(等效刚度法)近似法是把主桁架和与主桁架在同一平面的支腿桁架转换成实体结构，然后按与箱型龙门起重机相类似的刚度计算公式计算桁架式门架的静下挠度对于校核性计算也可用下面近似公式计算小车位于跨中，主桁架跨中的挠度约：1KG=9.8N=10N140KN=140000N=14000公斤小车位于悬臂端，悬臂端的挠度为：式中P-移动载荷引起的静轮压(不计动力系数)(公斤)；P=P1+P2ι-有效悬臂长度(厘米)；L-起重机跨度(厘米)K-J梁/J腿×h/LKK=360400cm4/144350cm4×856/1400=2.5×0.612=1.53h-支腿的投影高度(厘米)；本车取856cmJ梁-将主桁架视为梁的折算惯其值为；其中F上弦--主桁架上弦杆的断面积(厘米2),本车取35cm2F下弦--主桁架下弦杆的断面积(厘米2),本车取98cm2h1--主桁架高度(厘米)，本车取150cmμ--系数，对三角形复杆体系，当复杆的倾角为450时，μ按下式计算：当h1/L=1/10时μ=1+0.16×(F弦/F斜)当h1/L=1/12时μ=1+0.117×(F弦/F斜)当h1/L=1/14时μ=1+0.08×(F弦/F斜)本车取μ=1+0.16×(F弦/F斜)=1+0.16×(66.5cm2÷17.167cm2)=1.61其中F弦=1/2(F上弦+F下弦)=0.5×(35cm2+98cm2)=66.5cm2F斜--桁架斜杆的断面积(厘米2)，本车取17.167cm2J腿--变截面桁架支腿的折算惯性矩，可取距支腿小端2/3h处断面的惯性矩在计算变截面桁架支腿的折算惯性矩时，将主肢视为下弦，其断面积(厘米2),取64cm2副肢视为上弦，其断面积(厘米2),取17cm2h1-支腿折算高度(厘米)，本车取110cm，μ--系数，根据《起重机设计手册》变截面桁架支腿取1.2五、计算结果根据计算结果：[f]中=0.6645[f]端=3.27[f]中、[f]端--许用静刚度，根据《起重机设计手册》第四篇第一章规定可取：[f]中≤×L=2[f]端≤×L=4[f]中=0.6645小于《起重机设计手册》规定的静刚度值2,本起重机主梁能够承受10吨起重机所规定的起重量[f]端=3.27小于《起重机设计手册》规定的静