100t28.5m通用桥式起重机结构部分设计说明书

太原科技大学毕业设计说明书前言本设计为桥式起重机的金属结构部分，由于此起重机的起重量大，工作级别高，用于冶金铸造等车间，从而采用桥式结构。从桥式起重机的出现到现在，它的结构形式、设计方法、检测手段均不断改进，各项性能指标不断提高，因此在国民经济中有广泛应用。它们按用途可分为梁式起重机、普通桥式起重机和特种桥式起重机。按梁的截面形式可分为工字钢、箱型、T字型等多种形式，根据基本参数及起重机的使用条件，本结构采用主副小车，四梁桥式结构形式，主、副主梁采用箱型截面。设计时本着昀大性、同时性、可能性的载荷组合原则分析着手，在满足强度、刚度、稳定性的前提下尽可能节约材料，采用大截面、薄钢板，从而达到省材料、重量轻的要求，同时采用偏轨形式，不仅可减少小车外形尺寸，同时也增大起升空间，有利于铸造厂间的应用。在选材上既考虑性能要求，又兼顾经济性，对于盖板、腹板等主要受力件采用性能好的钢（Q235-A），而对于不重要或者受力小的构件采用F（Q-235-AF）钢，以降低起重机成本，各零件均采用标准件，有些非标准件也尽可能起到加工质量适中，配合关系好的要求。3A3A在整个设计过程中，全部采用国家标准，并参考了太原重工集团的同类产品设计，并在结构上进行了改进，对桥架的受力也进行了较为详细的分析计算，因此整个设计过程安全、可靠、节材耐用，满足了设计要求。因作者本人水平十分有限，加之实践经验少，在设计说明过程中难免出现各种错误，请读者不吝指教，并指出设计说明中存在的错误和不足之处。敬谢！-1-太原科技大学毕业设计说明书摘要本设计为100t/28.5m通用桥式起重机结构部分的设计。桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。它广泛地应用在室内外仓库，厂房，码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机，简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。桥式起重机的机械部分有两大机构组成:起升机构，运行机构。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，双梁桥架由两根主梁组成。主梁和端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。在这次设计中，我采用了广泛应用的典型箱型结构，它具有制造工艺简单，机构安装检修方便等一系列的优点。关键字：桥式起重机;结构设计;箱型梁;强度、刚度、稳定性计算;连接计算-2-太原科技大学毕业设计说明书AbstractThedesignisthe100t/28.5mgeneralbridgetypehoistcranestructureofpartofthedesign.Bridgecraneisabridgeinanelevatedtrackrunningonabridge-crane,AlsoknownasCrane.Itwidelyusedinindoorandoutdoorstorage,plant,materialstorageterminalsandopenmarketandsoon.Bridgecranecanbedividedintoordinarybridgecrane,Simplebeambridgecraneandmetallurgicalbridgecraneforthreekinds.Bridgecranehastwomainpartsofthemachinerycomprising:Liftingbodies,Runinstitutions.Bridgefromthemetalstructureandmainbeam-beamcomposition,Two-beambridgeformedbythetwomainbeam.Mainbeamand-LIANGGangofconnection,Beamendswithwheels.Tosupporttheoverheadbridgeontherun,Themainbeamweldingatrack,Trolleyforliftingoperation.Inthisdesign,Iuseawiderangeofatypicalbox-typestructure,Ithasmanufacturingprocesssimple.Installedtofacilitatemaintenanceandaseriesofadvantages.Keyword:Bridgecrane,StructuralDesign,Boxbeam,Calculation-3-太原科技大学毕业设计说明书第一章总体方案设计§1-1基本参数和已知条件起重量Q：160t跨度L：25.5m工作级别：A6起升高度：20mjA大车车轮直径：800m小车车轮直径：400m起升速度：5.02m/min大车运行速度：90m/min小车运行速度：45m/min小车轮距：3m小车轨距：4.4m小车车轮数：8个§1-2材料选择及许用应力根据总体结构采用箱形梁，主要采用板材及型材。主梁、端梁均采用Q235-A钢，二者的联接采用贴角焊缝连接。材料许用应力及性质：[]MPan17633.1235≈==σσ取[]σ=MPa175[][]MPa10131753≈==στ取[]τ=MPa100[][]MPah12321752≈==στ取[]hτ=MPa120§1-3总体尺寸设计1.桥架尺寸的确定(1)大车轴距：mLB)25.4~375.6(5.25)61~41()61~41(0=×==根据小车轨距和偏轨箱形梁宽度以及大车运行机构的设置，取，梁的全长。mB6.80=m6.9(2)主梁尺寸：高度:mmLh)1500~1820()171~141(==取腹板高度:mmh19600=翼缘板厚度：mm200=δ-4-太原科技大学毕业设计说明书腹板的厚度：主腹板mm121=δ，副腹板mm102=δ主梁总高度：mmhhH20002001=+==δ主梁的宽度：mmHb)1200~1600()8.0~6.0(1==（大起重量）腹板外侧间距取mmHmmb667314001=〉=且mmL42560=〉根据偏轨箱形梁主梁轨道宽面的要求上、下翼缘板不相同，分别为：mmmm154020×及。mmmm146020×主梁端部变截面长度：()mmmmLd2550~42501025500~625500101~61=⎟⎠⎞⎜⎝⎛=⎟⎠⎞⎜⎝⎛=，取mmd3750=2.端梁尺寸高度：mmHH10002112=≈，取mmH12002=考虑到大车轮的安装，端梁内宽：mmb4260=，总宽：mmB5002=，翼缘板：mm200=δ，腹板：mm12=δ。3.主、端梁的连接主、端梁采用焊接连接，端梁为拼接式。桥架结构与主、端梁截面如图1及图2所示。图1双梁桥架结构-5-太原科技大学毕业设计说明书第二章主端梁截面几何性质端梁截面几何性质如图2所示：（a）主梁截面（b）端梁截面图2主梁与端梁截面§2-1主梁截面性质计算主梁：()20210107040)(mmhBBAxs=+++=δδδ221002750220)2)((mmbhAo=+−+=δδδ主梁截面性质计算如图3所示：δ0δ0δδ图3主梁截面性质计算图-6-太原科技大学毕业设计说明书形心：()()AbBhbBBhBBBBxxxxxoxss2201100_212122δδδδδδ−−+⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−−+⋅+⋅==mm80.736mmAhhBHByxs18.978)21()(21)21(0021000010_=+⋅++⋅+−=δδδδδδδ；mmxx80.736_1==mmxx20.803154012=−=；mmyy18.978_1==mmyHy82.1021112=−=惯性矩：4103021210021302010302020107.2710=12)()21()(12)2(12)2(mmhyhhByBByBIsxssx×++−⋅+++−++−=δδδδδδδδδδ410320210231022013021030210102070.312)35(12)116(12)2(12)2(mmhxhhxhBBxBBxBBIsxxsssy×=+−++−⋅++−⋅++−=δδδδδδδδ偏心距：mmbe4.631)22(21212=−−+=δδδδδ式中：1δ、2δ---箱形梁主副腹板的厚度；b---箱形梁腹板外侧间距。4901200100200210020102020101227.22)22(424mmbhhhbBHHHBIn×=+++++=++=δδδδδδδδδ上翼缘板静矩：37020101164.3)2(mmyBSsy×=−=δδX轴以上截面静矩：3720201102403.4))((21mmySSy×=−++=δδδ-7-太原科技大学毕业设计说明书§2-2端梁截面性质计算端梁：247840mmA=形心：mmBxx2502_2_1===mmhyy600220_2_1=+==δ端梁截面性质计算如图4所示：δδδδ图4端梁截面性质计算图惯性矩：410313020_10100084.11212)2(2mmhByBIxd×=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++−=δδδδ493031211107522.11212)2(2mmBhbhIyd×=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=δδδδ端梁上翼缘板静矩：36001090.5)2(mmhBSsy×=+=δδ端梁中轴以上截面静矩：362001107988.9)2(mmhSSy×=−++=δδδ-8-太原科技大学毕业设计说明书第三章载荷§3-1载荷组合的确定1.动力效应系数的确定:（1）起升冲击系数1ϕ：0.91.11≤≤ϕ，在此取1.11=ϕ。2.起升载荷动载系数2ϕ：根据动态理论分析，起重机结构在物品悬挂点的动载系数按下式决定：)1(11002−++==αδβδδϕgCVd其中200021⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=λβyymm对桥式类型起重机，通常取简化式：0586.16002.57.017.012=×+=+=qϑϕ。3.运动冲击系数4ϕ:起重机沿轨道或道路运行时，由于路面不平或轨道接头的影响，将对结构产生垂直方向的冲击作用，这时运行冲击系数4ϕ乘以自重载荷来计算，对轨道起重机，4ϕhϑ058.01.1+==187.116090058.01.1=××+式中：h---轨道接头的高低差，对桥式起重机h=1mm因为4ϕ〉1ϕ〉2ϕ所以采用载荷组合Ⅱ。b说明：由于铸造起重机一般不受风载荷影响，所以在设计过程中不考虑风载荷对桥机的影响，同时由于采用载荷组合Ⅱ故需计算偏斜侧向力的大小。b§3-2载荷计算1．固定载荷主梁自重载荷为：mNAgkFq8914.988781.9107.078502.1'=×××==ρ（计算载荷）-9-太原科技大学毕业设计说明书mNAgFq8000133.046.012≈×+×+×+=ρ（实际载荷）其中：为大副板重，6.012×3.04×为纵向加劲肋，3为轨道重。小车轨道重量：mNgmFgg/971.37910733.38=×==栏杆、导电架等重量：mNFl/98181.9100=×=主梁的均布载荷：mNFFFFlgqq/8624.11248)981971.3798914.9887('=++=++=2.小车轮压根据主、副起升机构和运行机构的设计布置如简图5所示：作小车轮压计算简图，如图所示：ABCDABCDOPPPPPP(a)(b)(c)图5小车轮压的计算mbll5.123221====起升载荷：NgmmPQQ1655928)(0=+=其中：是起重量，==，为吊钩组质量。Qm0m05.0Qmt8小车重量：NgmPQGx53366481.91016034.0)35.0~32.0(3=×××==满载小车静轮压：NPPPPGxQjj27369985336641655928821=+=+==∑=×=NPPj54739821-10-太原科技大学毕业设计说明书空载小车轮压为：NpgmPPGx77499853366481.9880080'2'1=+×=+==满载小车的动轮压为：NPPPjjj713.324880273699187.114'2'1=×===ϕ空载小车的动轮压为：