吊装辅件设计

1大连理工大学吊装辅件设计吊装辅件设计王欣王欣大连理工大学机械工程学院大连理工大学机械工程学院20122012年年22月月2727日日0大连理工大学1索引索引ƒ吊梁结构与设计ƒ多机单吊点吊梁设计ƒ吊耳结构与设计ƒ销轴与销孔计算ƒ吊耳处塔壁局部应力分析ƒ裙座加固20大连理工大学2一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计1.1吊梁结构型式管板式吊梁支撑吊梁可调长度吊梁0大连理工大学3一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计30大连理工大学41.2管板式吊梁设计1)结构特点¾索具水平角度≥60度¾吊耳位置布置尽量保证吊梁仅受轴向力一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学5截面型式宽肢薄壁结构钢管结构双槽钢结构工字钢结构注意耳板与梁的连接方式一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计40大连理工大学62)设计计算¾材料及许用应力抗拉压弯许用应力][σ7.0bsσσnsσσ=][7.0≥bsσσnbsσσσ35.05.0][+={－屈服点－抗拉点－安全系数，对结构强度对机械件(疲劳件)sσbσn33.1=n5.1=n抗剪许用应力3][][στ=抗挤压许用应力][4.1][σσ=j一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学7¾外负载计算2/21QKKF=－起重量Q－动载系数1K－不均匀系数2K¾计算方法][][][jjσσττσσ≤≤≤FF一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计50大连理工大学83)两端简支轴心受压构件(不计梁自重)Fαsin/FααtgF/][/σασ≤=AtgF应力][/σϕασ≤=AtgF稳定性应力[]⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−++−++=≤=−=215.04)()(21215.0/122232232221nnnnnnnsnnEλλλλααλλααλϕσπλλλαϕ《钢结构设计规范》稳定性系数与长细比有关ϕλ一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学9回转半径惯性矩AAAA−xy},min{minyxrrr=},min{minyxIII=AILrL/minmin==λ长细比系数321,,ααα一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计60大连理工大学10截面类型a类：轧制b类，c类，d类：焊接一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学11截面类型a类：轧制b类，c类，d类：焊接一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计70大连理工大学12稳定性系数查表法(b类截面)一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学13¾例题kNF500=αsin/FααtgF/AA−xyDδQ235钢材MPas235=σMPa156][=σ面积222222826])102100(100[4)(4mmdDA=×−−=−=ππmL3=AA一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计80大连理工大学14][0.102282660/10500/3σασ=°×==MPatgAtgF轴向应力惯性矩464444109.2])102100(100[64)(64mmdDI×=×−−=−=ππ7.932826/109.2103/63=××===AILrLλ长细比215.0998.0101.22357.93/5=×==πσπλλEsna类截面152.0,986.0,41.0321===ααα系数一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学15][8.1472826691.060/10500/3σϕασ=×°×==MPatgAtgF稳定性应力691.0)998.04134.2134.2(998.021)4(21222222=×−−×=−−=nnAAλλϕ稳定性系数134.2998.0998.0152.0986.02232=+×+=++=nnAλλαα一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计90大连理工大学164)偏心受压构件Fαsin/FααtgF/e][)/(/σαασ≤+=WetgFAtgF应力][/σϕασ≤=AtgF稳定性应力(弯矩较小)抗弯模量hIW/min=AA−xyhAA一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学175)焊缝计算承受轴向载荷角焊缝，受剪fh－焊缝厚度∑fL－焊缝总长度][7.0/hffhzLhtgFτατ≤=∑][hτ－焊材许用剪切应力不低于母材AAyzαtgF/αtgF/fhfhfh7.0角焊缝断面焊缝受力分析yz一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计100大连理工大学18承受偏心载荷角焊缝，受剪αtgF/焊缝受力分析FeM=yzrzryrMτ][)(22maxhMyMzFτττττ≤++=∑==ffFLhFAF7.0τ剪力引起的剪应力合成应力yzpMIIMrrIM+==/τyzzMzIIMr+=τyzyMyIIMr+=τ弯矩引起的剪应力AAyzαtgF/一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学19例题Q345钢材MPas345=σMPa259][=σMPah207][=σMPah146][=τ型心位置mmthLttthLtLz432)5.0(=+−+=惯性矩47233103.4)2(2121122mmthLtthLtIz×=+++=4723231033.1)5.0(121)5.0(121(2mmtzhthtzLLttLIy×=+++−+=kNF400=zyh=200L=150h1=50zt=10A一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计110大连理工大学20弯矩引起的剪应力MPazLIIFhzIMyzApMz0.38)/()(/1=−+==τMPahIIFhyIMyzApMy5.35)5.0/()(/1=+==τ剪力引起的剪应力MPahtLtFAFF0.802=+==τA点合成应力][2.123)(22maxhMyMzFMPaτττττ=++=kNF400=zyh=200L=150h1=50zt=10A一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学211.3支撑梁结构与设计1)结构特点一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计120大连理工大学220大连理工大学232)受力分析(不计摩擦力及梁自重)FFααsinFαcosFαsinFF−βαsinsinFF−ββαtgFFsin−吊梁轴向力βααtgFFFsincos−+一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计130大连理工大学241.4可调长度吊梁结构与设计1)吊梁结构型式¾分段组成¾螺栓连接¾螺栓受剪(梁自重)一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计0大连理工大学251.5其他吊梁一、吊梁结构与设计一、吊梁结构与设计140大连理工大学26二、多机单吊点吊梁设计二、多机单吊点吊梁设计2.1双机用平衡梁结构型式杠杆原理(力矩平衡)力矩分配器LR11350与LR1750双机抬吊1528吨0大连理工大学272.2多机用吊梁结构型式二、多机单吊点吊梁设计二、多机单吊点吊梁设计150大连理工大学282.3计算F弯矩图剪力图QM二、多机单吊点吊梁设计二、多机单吊点吊梁设计0大连理工大学29弯曲应力][σσ≤=WM剪切应力][τδτ≤=IQS复合应力][322στσσ≤+=z二、多机单吊点吊梁设计二、多机单吊点吊梁设计160大连理工大学30三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计3.1板式吊耳结构与设计1)结构型式¾受力方向¾筋板布置(不干涉前提)¾连接处结构加强0大连理工大学31插入式板式吊耳三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计170大连理工大学322)主焊缝计算¾角焊缝(受剪)][7.0coshffhyLhFτατ≤=∑fh－焊缝刚度∑fL－焊缝总长度][7.0sinhffhzLhFτατ≤=∑][)(22hhzhMhyhτττττ≤++=][hτ－焊材许用剪切应力不低于母材FααcosFαsinFMαcosFαsinFyz][sin7hhMWFLWMτατ≤==三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计0大连理工大学33¾对接焊缝(坡口，剪弯)][cos11hfhLtFσασ≤=∑][sin1hfhLtFτατ≤=∑][sin72hhWFLWMσασ≤==αFαcosFαsinFM][3)(2221hhhhzhστσσσ≤++=][hσ－焊材许用应力不低于母材三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计180大连理工大学343.2管式吊耳结构与设计1)结构型式三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计0大连理工大学35吊耳规格《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH/T3515-2003三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计190大连理工大学36¾筋板布置¾连接处结构加强(不干涉前提)三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计0大连理工大学37三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计200大连理工大学382)计算FF弯矩图剪力图MQ][σσ≤=WM][τδτ≤≈=AQIQS][322στσσ≤+=z焊缝计算与板式相同三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计0大连理工大学39LF例题外负载mmD2451=mm101=δmma140=mm1265==δδmmL70=kNF400=位置选用十字筋吊耳400kN级查表得材料Q235MPas235=σMPa1565.1235][==σMPa903][][==στ三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计210大连理工大学40解：kNF400=弯矩图剪力图FLM=FQ=i)受力分析mmL70=kNm28kN400危险截面A-A为吊耳与结构连接处LFAA三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计0大连理工大学41LFAAii)截面性质2225121121211325958807379122452])102245(245[42])2([4mmDDDAAA=+=××+×−−=+−−=+=πδδπ477473344531351411413211057.61047.11053.31010.51224512112245121])102245(245[4121121])2([64mmDDDDIIII×=×+×+×=×+×+×−−=++−−=++=πδδδπ三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计220大连理工大学42iii)结构应力][2.521057.610282455.05.0761σσ=××××===MPaIMDWM][2.3013259104003ττ=×==MPaAQ][9.732.3032.5232222στσσ=×+=+=MPazLFAA三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计0大连理工大学43LFAAiii)主焊缝应力471057.6mmIIh×=≈2111211268568607.5824107.02454107.0)102245(7.027.0)2(mmhDhDAAAAffh=+=×××+××+=×++=≈+=πδπ][2.521hhMPaτστ=≈][2.302hhMPaτττ≤=≈][3.602.302.52222221hhhhzMPaττττ=+=+=角焊(10mm板可不开坡口焊缝厚度焊材性能与母材相当)mmhf10=][ττ=h三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计230大连理工大学44iv)有限元分析三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计0大连理工大学453.3吊盖结构与设计(顶板式吊耳)min1NN=max3NN=),(maxmin2NNN∈水平状态翻转状态直立状态三、吊耳结构与设计三、吊耳结构与设计240大连理工大学46四、销轴与销孔设计四、销轴与销孔设计4.1销轴计算][412τπτ≤==dmFAF主要受剪－剪切面数目m2=m3=m1=m0大连理工大学474.2销孔曲梁理论ϕsinmaxpp=F沿弧长按正弦规律分布F2sin2sin2max202max20rpdrpprdFπϕϕϕϕππ==×=∫∫rFpπ2max=rFp2=pp27.1=沿弧长最大线力沿直径最大线力两者关系四、销轴与销孔设计四、销轴与销孔设计250大连理工大学48][2087.0407.0σδσ≤⎟⎠⎞⎜⎝⎛−×−=hRhKhFa内[]σδσ≤⎟⎠⎞⎜⎝⎛+×+=hRhKhFa2087.0407.0外[]σδσ≤⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⋅+⋅=hRhKhFb2095.0405.0内][2095.