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1、 密級：內(nèi)部 5 噸電動單梁橋式起重機的設(shè)計 5-ton electric single girder overhead crane design 學 院：機械工程學院 專 業(yè) 班 級：機自 0602 學 號： 060101037 學 生 姓 名：邵帥 指 導 教 師

2、：臺立鋼 （講師） I 2010年 6月 28日 摘 要 隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，我國的基礎(chǔ)建設(shè)力度正逐漸加大，道路交通，機場，港口，水利水電，市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也越來越大，市場橋式起重機的需求也隨之增加。 起重機是工礦企業(yè)、車站碼頭、實現(xiàn)搬運機械化、自動化，提高勞動生產(chǎn)效率的重要設(shè)備。它是以間歇、重復工作方式，通過取物裝置的起升、下降與 運移來實現(xiàn)物料搬運的設(shè)備。國內(nèi)起重機多已采用計算機優(yōu)化設(shè)計 , 以此提高整機的技術(shù)性能和減輕自重 , 并在此前提下盡量

3、采用新結(jié)構(gòu)。電動單梁起重機主要由橋架、電動葫蘆、大車運行機構(gòu)、電氣備四大部分成。 橋架部分主要由主梁、橫梁、小車導電支架、操縱室以及其他輔件組成。主梁主要采用鋼板拼接成 U 型，再與工字鋼組焊成箱型實腹梁，并按照標準預制出相應(yīng)的拱度；橫梁是采用鋼板焊接成箱型，在箱型梁上鏜孔以安裝車輪組；在主梁和橫梁之間采用連接板形式，并用螺栓聯(lián)結(jié)而成為一體。 本文通過對 5 噸電動單梁橋式起重起的整體研究，和校核計算，進一步進 行主梁的設(shè)計，大車運行機構(gòu)的設(shè)計，端梁的設(shè)計等，最后用 CAD繪制成圖。 關(guān)鍵詞： 5 噸電動單梁橋式起重機；主梁設(shè)計；大車運行機構(gòu)；端梁設(shè)計

4、 II Abstract With the rapid development of economic construction, Chinas infrastructure is gradually increase the intensity, road traffic, airports, ports, water conservancy and hy

5、dropower, municipal construction of infrastructure such as the scale of construction is also growing, crane market demand with the increase. Crane is the mining industry and the station terminal to achieve removal of mechanization and automation to improve labor productivity vital equipment. It i

6、s intermittent, repetitive work, through extracts from the device up, down and transport to achieve material handling equipment.China has used computer optimized multi-crane design, thus improving the machines technical performance and reduce weight, and in this context as far as possible the new st

7、ructure. Bridge is mainly composed of girder beams, car, conductive stents, control room and other auxiliary parts. Mainly USES the steel plate girder u-shaped, then becomes real choices and compound type crate, according to standard and abdominal beam prefabricated corresponding arch, Using stee

8、l welding beam is in the box, type a crate of beam to install wheel, boring, In between girder and beams, and by connecting plate forms looseness and become one. Based on the overall study of 5-ton electric single girder overhead crane , check calculation is given, the design of main beam, end be

9、am and carts running mechanism, is made further, and finally the drawings are output with CAD. Keywords: 5-ton electric single girder overhead crane； design of the main beam ； design of carts running mechanism；end beam design I II

10、 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................... II Abstract ......................................................................................................................

11、.............. III 第一章 緒論 .............................................................................................................................. 1 1.1 起重的工作特點及在國民經(jīng)濟中的地位 ................................................................ 1 1.2 國內(nèi)起重機發(fā)展趨勢 .....................

12、........................................................................... 2 1.2.1 改進起重機械的結(jié)構(gòu) , 減輕自重 ..................................................................... 2 1.2.2 充分吸收利用國外先進技術(shù) ........................................................................... 2 1.2.3 向

13、大型化發(fā)展 ................................................................................................... 3 1.3 國外起重發(fā)展趨勢 .................................................................................................... 3 1.3.1 簡化設(shè)備結(jié)構(gòu) , 減輕自重 , 降低生產(chǎn)成 ...................................

14、........................ 3 1.3.2 更新零部件 , 提高整機性能 ............................................................................. 4 1.3.3 設(shè)備大型化 ....................................................................................................... 4 1.3.4 機械化運輸系統(tǒng)的組合應(yīng)用 .............

15、.............................................................. 4 第二章 5 噸電動單梁橋式起重機的工作級別 ....................................................................... 5 2.1 起重機利用等級 ........................................................................................................ 5 2.2 起重

16、機的載荷狀態(tài) .................................................................................................... 6 2.3 起重機工作級別的確定 ............................................................................................ 7 第三章 5 噸電動單梁橋式起重機的主梁計算 ................................................

17、....................... 8 3.1 主梁斷面的幾何特性 ................................................................................................ 8 3.1.1 主梁斷面面積 ................................................................................................... 8 3.1.2 主梁斷面水平形心軸 位置 ............

18、......................................................... 8 3.1.3 主梁斷面慣性距 ............................................................................................... 9 3.2 主梁強度的計算 ...................................................................................................... 10

19、 3.2.1 垂直載荷在下翼絲引起的彎曲正應(yīng)力 ......................................................... 10 3.2.2 主梁工字鋼下翼局部彎曲計算 ..................................................................... 11 3.2.3 工字鋼下翼緣局部彎曲應(yīng)力計算 ................................................................. 12 3.2.3 主梁

20、跨中斷面當量應(yīng)力計算 ......................................................................... 14 第四章 剛度計算 .................................................................................................................... 15 4.1 垂直靜剛度的計算 ............................................................

21、....................................... 15 4.2 水平靜剛度計算 ....................................................................................................... 15 4.3 動剛度計算 ............................................................................................................... 16 第五章

22、端梁的計算 ................................................................................................................ 17 I 5.1 輪距的確定 ............................................................................................................... 17 5.2 端梁中央斷面幾何

23、特性 ........................................................................................... 17 5.2.1 斷面總面積 ..................................................................................................... 18 5.2.2 形心位置 ...........................................................

24、.............................................. 18 5.2.3 斷面慣性矩 ..................................................................................................... 18 5.3 起重機最大輪壓 ....................................................................................................... 19

25、 5.3.1 起重機支承反力作用 ..................................................................................... 19 5.3.2 起重機最大輪壓的計算 ................................................................................. 20 5.4 最大歪斜側(cè)向力 ..............................................................

26、......................................... 23 5.5 端梁中央斷面合成應(yīng)力 ........................................................................................... 23 5.6 車輪軸對端梁腹板的擠壓應(yīng)力 ............................................................................... 24 第六章 主、端梁連接計算 ...............

27、..................................................................................... 25 6.1 主、梁連接形式及受力分 ....................................................................................... 25 6.2 螺栓拉力的計算 .................................................................................

28、...................... 25 6.2.1 起重機歪斜側(cè)向力矩的計算 ......................................................................... 25 6.2.2 歪斜側(cè)向力矩對螺栓拉力的計算 ................................................................. 25 6.2.3 起重機支承反力對螺栓的作用力矩 ........................................

29、..................... 26 6.2.4 支反力矩對螺栓的拉力 ................................................................................. 27 6.2.5 驗算螺栓強度 ................................................................................................. 27 6.2.6 凸緣垂直剪切應(yīng)力驗算 ...................

30、.............................................................. 28 6.2.7 凸緣擠壓應(yīng)力計算 ......................................................................................... 28 第七章 結(jié)論 ............................................................................................................

31、................ 29 參 考 文 獻 ............................................................................................................................ 30 致 謝 .................................................................................................................................. 31

32、 II 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 1.1 起重的工作特點及在國民經(jīng)濟中的地位 起重機在國民經(jīng)濟中的地位物料搬運在整個國民經(jīng)濟中有著十分重要的地 位 , 提高起重運輸機械的生產(chǎn)效率 , 確保運行的安全可靠性 , 降低物料搬運成本是十分重要的 [ 1] 。據(jù)統(tǒng)計在美國每百元工業(yè)產(chǎn)品成本中 , 物料搬運費用 要占 20～25 美元 , 美國某廠生產(chǎn)流程

33、中物料搬運所用的工時占總生產(chǎn)周期 的 80%。英國每年用于工廠及工地物料搬運的費用高達 10 億英磅 , 相當于全國工資支出的九分之一。 1974 年英國工業(yè)部下屬的物料搬運費用調(diào)查委員會 曾對 30 家公司進行調(diào)查指出 : “工序間的物料搬運費用占加工費的 12%以 上 , 如果加上工序內(nèi)和工廠外的搬運費用估計要達到成本的 20%～25%” [ 2 ] 。前 蘇聯(lián)用于運輸?shù)馁M用每年高達 867 億盧布 , 其中裝卸費用為 217 億盧 布 , 占總運輸費用的四分之一 [ 3] 。德國 Demag公司也曾作過詳細調(diào)查 , 證實 物料搬運

34、費用占生產(chǎn)費用的 45% ( 工序間物料搬運占 30% , 工序內(nèi)的物料搬 運費用占 15% ) [ 4 ] 。 起重機是工礦企業(yè)、車站碼頭、實現(xiàn)搬運機械化、自動化，提高勞動生產(chǎn) 效率的重要設(shè)備。起重機是以間歇、重復工作方式，通過取物裝置的起升、下 降與運移來實現(xiàn)物料搬運的設(shè)備 [ 5 ] 。 起重機的工作特點，可概括如下： （1）起重機通常都具有龐大的金屬結(jié)構(gòu)和比較復雜的機構(gòu)，能完成一個或幾 個升、下降和水平運動，作業(yè)過程中常常是幾個不同方向的運動同時操作， 技術(shù) 難度較大。 （2）所吊運的物料多種多樣，載荷是變化的，重達成百上千噸

35、，長則幾十米 至上百米，形狀很不規(guī)則，還有散粒、液體 . 熱融，易燃、易爆，強酸堿等 危險品， 使吊運過程復雜而危險。 （3）大多數(shù)起重機需要在較大范圍內(nèi)運行，活動空間較大，危險面也增大。 （4）暴露的，活動的零部件較多，且常與吊運作業(yè)人員直接接觸（吊鉤、鋼 絲繩等），潛在著許多偶發(fā)的危險因素。 1 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） （5）作業(yè)環(huán)境復雜：工礦企業(yè)、碼頭、車站、建筑工地等場所都有起重機在 運行，作業(yè)場所還常會遇到高溫、高壓、易燃、易爆、輸電線路、強磁場、 暴風

36、雨等危險因素，這些都會對設(shè)備及人員構(gòu)成威脅。 （6）作業(yè)人員常需多人配合，存在較大難度，要求駕駛、指揮、司索等作業(yè) [ 6 ] 人員熟煉配合，協(xié)調(diào)工作，互相照應(yīng)。 1.2 國內(nèi)起重機發(fā)展趨勢 1.2.1 改進起重機械的結(jié)構(gòu) , 減輕自重 國內(nèi)起重機多已采用計算機優(yōu)化設(shè)計 , 以此提高整機的技術(shù)性能和減輕自 重 , 并在此前提下盡量采用新結(jié)構(gòu)。 如 5～50t 通用橋式起重機中采用半偏軌的主梁結(jié)構(gòu) , 與正軌箱形梁相比 , 可減少或取消主梁中的小加筋板 , 取消短加筋板 , 減少結(jié)構(gòu)重量 , 節(jié)省加工工時。目前國家星火計劃提出橋架采用四

37、根分體式不等高 結(jié)構(gòu) , 使它在與普通橋式起重機同樣的起升高度時, 廠房的牛腿標高可下降 115m; 兩根主梁的端部置于端梁上 , 用高強度螺栓連接 ; 車輪踏面高度因此下 降 , 也就使廠房牛腿標高下降 [ 7 ] 。在垂直輪壓的作用下 , 柱子的計算高度降低 , 使廠房基建費用減少 , 廠房壽命增加。 1.2.2 充分吸收利用國外先進技術(shù) 起重機大小車運行機構(gòu)采用了德國 Demag 公司的“三合一”驅(qū)動裝 置 , 吊掛于端梁內(nèi)側(cè) , 使其不受主梁下?lián)虾驼駝拥挠绊?, 提高了運行機構(gòu)性能與壽命 , 并使結(jié)構(gòu)緊湊 , 外形美觀 , 安裝維修方便。隨著國內(nèi)機

38、械加工能力的提高 , 大車端梁和小車架整體鏜孔成為可能 , 因而 45剖分和車輪組 或圓柱形的軸承箱將有可能代替角形軸承箱 , 裝在車輪軸上的車輪軸孔中心線與端梁中心線構(gòu)成標準的 90, 于是車輪的水平和垂直偏斜即可嚴格控制 在規(guī)定范圍內(nèi) , 避免發(fā)生啃軌現(xiàn)象。由于小車架為焊后一次鏜孔成形 , 使四個車輪孔的中心線在同一平面內(nèi) , 故成功地解決了三點落地的問題。起升機構(gòu) 采用中硬齒面或硬齒面的減速器 , 齒輪精度達到 7 級, 齒面硬度達到 320HB, 因而提高了承載能力 , 延長了使用壽命。電氣控制方面吸收消化了國外的先進 技術(shù) , 采用了新穎的節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)。如晶閘

39、管串級開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng) , 調(diào)整比 2 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 可達 1∶ 30 [ 7 ] 。隨著對調(diào)速要求的提高 , 變頻調(diào)速系統(tǒng)也將使用于起重機上。同時 , 微機控制也將在起重機上得到應(yīng)用 , 如三峽工程 600t 壩頂門式起重 機要求采用變頻調(diào)速系統(tǒng) , 微機自動糾偏 , 以及大揚程高精度微機監(jiān)測系統(tǒng)。遙控起重機隨著生產(chǎn)發(fā)展需要量也越來越大 , 寶鋼在考察了國外鋼廠起重機之后 , 提出了大力發(fā)展遙控起重機的建議 , 以提高安全性 , 減少勞動力 [ 8] 。 1.2.3 向大型化發(fā)展

40、 由于國家對能源工業(yè)的重視和資助 , 建造了許多大中型水電站 , 發(fā)電機組越來越大。特別是長江三峽工程的建設(shè)對大型起重機的需要量迅速上升。三 峽電廠需要 1200t 橋式起重機 ,2000tm 大型塔式起重機 [ 9 ] 。目前在建設(shè)中的大、中型水電站還有很多 , 例如廣西巖灘、龍灘、清江隔河巖、福建水口電站等 等 ; 還有很多核電站和大、中型火力發(fā)電廠需要建設(shè) , 可以預計 , 大噸位高性能起重機的需要量是非常大的 [10] 。縱觀國內(nèi)外起重機的動態(tài)與發(fā)展 , 前景廣闊。 1.3 國外起重發(fā)展趨勢 1.3.1 簡化設(shè)備結(jié)構(gòu) , 減

41、輕自重 , 降低生產(chǎn)成 本芬蘭 Kone 公司為某火力發(fā)電廠生產(chǎn)的起重機就是一個典型的例子。 其中起升機構(gòu)減速器的外殼與小車架一端梁合二為一 , 卷筒一端與減速器相連 , 另一端支撐于小車架的另一端梁上 [11] 。定滑輪組與卷筒組連成一體 , 省去了支撐定滑輪組的承梁 , 簡化了小車架的整體結(jié)構(gòu)。同時 , 小車運行機構(gòu)采用三合一驅(qū)動裝 置 , 即減輕了小車架和小車的自重。副起升機構(gòu)為電動葫蘆置一臺車上 , 由主起升小車牽引。小車自重的減輕使起重機主梁截面亦隨之減小 , 因而整機自重大幅 度減輕。國內(nèi)生產(chǎn)的 75 20t、3115m 跨度起重機自重 94t, 而 Kone 公

42、司生產(chǎn)的8020t、2914m 跨度起重機自重只有 60t。法國 Patain 公司采用了一種以板材為基本構(gòu)件的小車架結(jié)構(gòu) , 其重量輕 , 加工方便 , 適用于中、輕級中小噸位的起重機 [12] 。該結(jié)構(gòu)要求起升機構(gòu)采用行星 —圓錐齒輪減速器 , 不直接與車架相連接 ,以此來降低小車架的剛度要求 , 減化小車架結(jié)構(gòu) , 減輕自重。Patain 公司的起重機大小 3 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） [13] 車運行機構(gòu)采用 “三合一 ”驅(qū)動裝置 , 結(jié)構(gòu)較緊湊 , 自重較輕 , 簡化了總體布置 。

43、 1.3.2 更新零部件 , 提高整機性能 法國 Patain 公司采用窄偏軌箱形梁作主梁 , 其高、寬比為 4～315 左右 , 大筋 板間距為梁高的 2 倍 , 不用小筋板。主梁與端梁的連接采用搭接方式 , 使垂直力 直接作用于端梁上蓋板 , 由此可降低端梁的高度 , 便于運輸。在電控系統(tǒng)上該公 司采用渦流聯(lián)軸器和渦流制動器多電機調(diào)速系統(tǒng) , 可實現(xiàn)有載及空載的有級或 無級調(diào)速 , 其工作原理圖如附圖。變頻調(diào)速在國外起重機上已開始應(yīng)用 ,ABB 公 司、日本富士、奧地利伊林公司已廣泛采用。該調(diào)速方案具有高調(diào)速比 , 甚至可達到無級調(diào)速 , 并可節(jié)能

44、等優(yōu)點。另外 , 遙控裝置用于起重機在國外也已普遍 化 , 特別是在大型鋼鐵廠的廣泛使用。 1.3.3 設(shè)備大型化 隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展 , 起重機械設(shè)備的體積和重量越來越趨于大型化 , 起重 量和吊運幅度也有所增大 , 為節(jié)省生產(chǎn)和使用費用 , 其服務(wù)場地和使用范圍也隨 之增大。例如新加坡裕廊船廠要求岸邊的修船門座起重機能為并排的兩條大油 輪服務(wù) , 其吊運幅度為 105m, 且在 70m 幅度時能起吊 100t; 我國三峽工程中使用 的 1200t 橋式起重機就對調(diào)速要求很高 , 為三維坐標動態(tài)控制。 1.3.4 機械化運輸系統(tǒng)

45、的組合應(yīng)用 國外一些大廠為了提高生產(chǎn)率 , 降低生產(chǎn)成本 , 把起重運輸機械有機的組合在一起 , 構(gòu)成先進的機械化運輸系統(tǒng) [14]。日本村田株式會社尤山工廠在車間中部 建造了一個存放半成品的立體倉庫 , 巷道式堆垛機按計算機系統(tǒng)規(guī)定的程序向生產(chǎn)線上發(fā)送工件。堆垛機把要加工的工件送到發(fā)貨臺 , 然后由單軌起重小車吊 起 , 按計算機的指令發(fā)送到指定工位進行加工。被加工好的工件再由單軌起重小 車送到成品庫。較大型工件由地面無人駕駛車運送 , 車間內(nèi)只有幾個人管理 , 生產(chǎn)效率很高。德國 Demag 公司在飛機制造廠中采用了一套先進的單軌或懸掛式運輸系統(tǒng) , 大大減化了運輸

46、環(huán)節(jié)。 將所運物品裝入專用集裝箱內(nèi) (有單軌系統(tǒng)的軌 道 )由碼頭運至工廠 , 廠內(nèi)的單軌系統(tǒng)與集裝箱內(nèi)的軌道對接 , 物品進入廠房 , 并由單軌運輸系統(tǒng)按計算機的指令入庫或進入工位 , 實現(xiàn)門對門的運輸 [15] 。 4 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 5 噸電動單梁橋式起重機的工作級別 2.1 起重機利用等級 起重機在有效工作期間有一定總工作循環(huán)數(shù)，起重機作業(yè)的工作循環(huán)是從準備其吊物品開始到下一次其吊物品為止的過程。工作循環(huán)次數(shù)表征起重機的 利用程度，是起重機分級

47、的基本參數(shù)之一。確定適當?shù)氖褂脡勖鼤r要考慮經(jīng)濟， 技術(shù)和環(huán)境等因素，同時還要考慮設(shè)備老化的影響。 [16] 工作循環(huán)次數(shù)除了可根據(jù)經(jīng)驗確定，還可根據(jù)下式進行計算： Q 3600 Y B H 3600 25 265 4 4.77 105 次 （2-1 ） T 200 式中 : Y —起重機的使用壽命以年計算，與起重機的類型、用途、環(huán)境、技術(shù)、 經(jīng)濟因素有關(guān)。 由于本設(shè)計為 5 噸，參見《起重機設(shè)計手冊》不同 類型起重機使用壽命表 ) ，可知橋式起重機選用 Y=25年。 B —起重機一年中的工作天數(shù)，取 B=

48、265天。 H —起重機每天工作小時數(shù)，取 H=4小時。 T —起重機一個工作循環(huán)的時間，設(shè)定為 T=200 秒。 根據(jù)以上計算所得出的數(shù)據(jù)， Q 4.77 105 ( 次) 參見《起重機設(shè)計手冊》起重機利用等級表，如表 2-2 所示，可以選擇起重 機的利用等級為 U 5 ，起重機的使用情況為 ，經(jīng)常中等的使用。 5 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）

49、 2-2 起重機利用等級 利用等 總的工作循 起重機使用 利用等 總的工作循 起重機使 級 環(huán)次數(shù) N 情況 級 環(huán)次數(shù) N 用的情況 U0 1.6 10 4 U 5 U1 3.2 10 4 U 6 U2 6.3 10 4 不經(jīng)常使用 U 7 U3 1.25 10 5 U 8 U 4 2.5 105 U 9  5 10 5經(jīng)常中等 1 10 5不繁忙用 2 105 4 10 5繁忙使用 4 105 2.2

50、 起重機的載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài)是起重機分級的另一個基本參數(shù)， 它表明起重機的主要機構(gòu)—起升 機構(gòu)受載的輕重程度。載荷狀態(tài)與兩個因素有關(guān)：一個是實際起升載荷 Q1 ，與 額定起升載荷 Qmax 之比，令一個是實際起升載荷 Q1 的作用次數(shù) N1，與工作循環(huán)次數(shù) N 之比。 此次設(shè)計根據(jù)實際情況及單梁起重機實際的使用情況，可根據(jù)表 2-3 選擇 KQ =0.25 ，即有時起升額定載荷 , 一般起升中等載荷。 6

51、 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 表 2-3 起重機的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù) K Q 載荷狀態(tài) 名義載荷譜系數(shù) 說明 Q1 －輕 0.125 很少起升額定載荷，一般輕載 Q2 －中 0.25 有時起升額定載荷，一般中等載荷 Q3 －重 0.5 經(jīng)常起升額定載荷，一般重載 Q4 －特重 1.0 頻繁的起升額定載荷 2.3 起重機工作級別的確定 劃分起重機的工作級別， 示為了對起重機金屬結(jié)構(gòu)和機構(gòu)設(shè)計提供了合理的 基礎(chǔ)，它能使起重機勝任它需要完成的工作任務(wù)，起重機的工作級

52、別使根據(jù)起 重機的利用等級和起重機的載荷狀態(tài)而確定，根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》中，起 重機工作級別的劃分，可以確定，此單梁橋式起重機的工作級別為 A5 。 7 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 5 噸電動單梁橋式起重機的主梁計算 3.1 主梁斷面的幾何特性 根據(jù)資料，初步給出主梁斷面尺寸如圖 3.1 。查得 /28a 普

53、型鋼工字鋼 （ GB706-65）的尺寸參數(shù)： h=280mm; b=122mm; d=8.5mm; t=13.7mm; F1 =55.45mm; q1 =43.4kg/m; J z =7114mm4 J y =345mm4 3.1.1 主梁斷面面積 F 0.5(l 1 2 1 ) 1 1 h 2 2 l 2 F1 l 3 （3-1 ） 0.5(40 2 0.5) 2 0.5 40 2 0.5 25.5 55.45 1 10.5 1 5 1(cm 2 )

54、 3.1.2 主梁斷面水平形心軸 位置 y1 Fiyix （3-2 ） Fi 式中： Fi 主梁斷面的總面積（ cm2）； Fi yix 各部分面積對 3 ）； 軸的靜距之和（ cm yix 各部分面積形心至 軸的距離（ cm）。 0.5 (40 2 0.5) 79.75 2 0.5 40 60

55、 y1 2 0.5 25.5 31.5 55.45 15 1 10.5 0.5 ＝ 37(cm) 151 8 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3-1 主梁跨中斷面圖 1 —壓制成型的 U 型槽

56、鋼； 2 —加勁隔板； 3 —斜側(cè)板； 4 —工字鋼； 5 —補強鋼板 3.1.3 主梁斷面慣性距 J z Jzi Fi yi 2 （3-3 ） 39 0.53 39 0.5 42.752 2 0.5 403 2 0.5 40 232 12 12 2 0.5 17.43 2 0.5 25.5 5.7 2 7114 55.4

57、5 22 2 10.5 13 12 cos47 12 10.5 1 36.52 111545(cm4 ) 9 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） J y J yi F1 X i2 0.5 392 2 40 0.53 2 0.5 40 19.752 2 0.5 19 3 12 12 12 sin 4

58、7 2 0.5 25.5 102 345 1 10.53 12 21849(cm4 ) 3.2 主梁強度的計算 這種結(jié)構(gòu)形式的起重機的特點 , 可以不考慮水平慣性力對主梁造成的應(yīng)力 , 及其水平平面內(nèi)載荷對主梁的扭轉(zhuǎn)作用也可以忽略不計。 對于活動載荷的輪距很小，可以近一集中的載荷來計算，驗算主梁跨中斷面彎曲正應(yīng)力和跨端斷面剪應(yīng)力。 跨中斷面彎曲正應(yīng)力包括梁的整體彎曲應(yīng)力和小車輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應(yīng)力兩

59、部分，合成后進行強度校核。 梁的整體彎曲在垂直平面內(nèi)按簡支梁計算。在水平面內(nèi)按剛接的框架計算。 3.2.1 垂直載荷在下翼絲引起的彎曲正應(yīng)力 y1 PL K G操 l K q L2 1 J z 4 2 （3-4 ） 8 式中： P＝ Q KG葫 其中： G —額定起重量， Q＝ 5000kg； G葫 —電葫蘆自重， G葫 ＝500kg； —動力系數(shù)，對中級工作類型 ＝1.2 ； K —沖擊系數(shù)，對操縱室操縱時 K ＝1.1 ；

60、 10 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） y1 —主梁下表面距斷面形心軸 x—x 的距離， y1 ＝37cm； J z —主梁跨中斷對 x—x 軸慣性矩， J z ＝ 111545cm4 ； l —操縱室重心到支點的距離， l ＝ 100cm； G操 —操縱室重量， G操 ＝400kg； q —橋架單位長度重量（ kg/m） q=1000 F q 其中： F—主梁斷面面積， F=0.0151m2 —材料比重，對鋼板 ＝7.85t/m 3 q —主梁橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷， q =

61、7.5kg/m 。 所以： 37 (1.2 5000) (1.1 500) 1650 1.1 400 100 1.1 1.26 1650 1 [ 4 2 8 ] 111545 ＝ 1060(kg/cm 2 ) 3.2.2 主梁工字鋼下翼局部彎曲計算 1. 計算輪壓作用點位置及系數(shù) i=a+c-e （3-5 ） 式中： i —輪壓作用點與腹板表面的距離 c —輪緣同工字鋼翼邊緣之間的間隙，取 c 為 0.4cm, a= b

62、d 12.2 0.85 2 5.675cm 2 e=0.164R; 對于普通工字鋼，緣翼表面的斜度為 1/6 R —葫蘆走輪踏面曲率半徑，可從葫蘆樣本查出 R 為 17.5cm e=0.164 17.5 ＝ 2.87cm 所以： i=5.675+0.4-2.87 ＝3.205cm = i 3.205 0.57 a 5.675 11 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3.2.3 工字鋼下翼緣

63、局部彎曲應(yīng)力計算 圖 3-2 工字梁 圖 3-2 中 1 點橫向局部彎曲應(yīng)力 由下公式計算 1＝ 1 K1 P輪 （3-6 ） t 0 2 式中： 1 —翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補強時取 0.9 ； K1 —局部彎曲系數(shù)，查 3.3 得 K1 為 1.9 t 0 =t+ 其中： t —工字鋼翼平均厚度， t 取 1.

64、37cm； —補強板厚度， 為 1cm； t 0 2 ＝（ 1.37+1 ） 2 ＝5.61cm 2 。 所以： 1 ＝ 0.9 1.9 1900 579(kg / cm2 ) 5.61 圖 3-2 中 1 點縱向局部彎曲應(yīng)力 由下公式計算 12 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 ＝ 1 K 2 P輪 （3-7 ） t 0 2 式中： K 2 —局部彎曲系數(shù)，查圖 3.3 得 K 2 為

65、 0.6 。 所以： 2 ＝ 0.9 0.6 1900 183(kg / cm2 ) 5.61 圖 3-2 中 2 點縱向局部彎曲應(yīng)力 由下式計算 3 ＝ 2 K 3 P輪 （3-8 ） t 0 2 式中： K3 —局部彎曲系數(shù)，查 3.3 得 K 3 為 0.4 ； 2 —翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補強時取 1.5 。 所以： 3 ＝ 1.5 0.4 1900 203(kg / cm2 ) 5.61

66、 13 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 3-3 局部彎曲系數(shù)曲線圖 3.2.3 主梁跨中斷面當量應(yīng)力計算 圖 3-2 中 1 點當量應(yīng)力 當1 ，由下面公式計算： ＝ 2 （ 2 （ ） (3-9) 當1 1 2 ） 2 z 1 z ＝ 5792 (183 1060) 2 579 (193 1060) ＝ 1077(kg/cm 2 ) [ ]