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起重機(jī)歷史
就起重機(jī)工業(yè)而言，二十世紀(jì)四十年代的一個(gè)重要詞匯是“鐵路”，因?yàn)槠鹬貦C(jī)對(duì)于鐵路行業(yè)來(lái)說(shuō)仍然十分重要。例如，在1949年9月7日，Deutsche Bundesbahn（聯(lián)邦德國(guó)鐵路公司）成立。公司需要大載重量起重設(shè)備，將火車的一部分吊到工地現(xiàn)場(chǎng)。他們從Ardelt訂購(gòu)了四臺(tái)起重量各57噸的蒸汽驅(qū)動(dòng)起重機(jī)。1950年，出現(xiàn)了一種特殊的帶有懸臂設(shè)計(jì)的起重機(jī)，用于在高架電線下工作。這種起重機(jī)帶有一個(gè)連接到起重裝置上的配重附著系統(tǒng)。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)被證明并不成功，但它于1955/56年被一種類似的液壓機(jī)制所取代。也是在德國(guó)，MAN公司一直以來(lái)不僅積極制造港用、造船廠用和自走式起重機(jī)，還制造柴油動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的帶有汽動(dòng)轉(zhuǎn)向的旋臂式起重機(jī)。這種起重機(jī)自1946年起就開始制造（圖204），它由70千瓦六缸卡車引擎驅(qū)動(dòng)，起重量6噸，起重半徑7米，自重48噸。公司還為了安全性作了一些小妥協(xié)而推出了一種裝置，其宣傳冊(cè)上寫著："這種載荷矩安全裝置內(nèi)置于懸臂機(jī)制內(nèi)，從而與起重機(jī)制相連，在載荷矩超過(guò)允許值時(shí)斷開"。宣傳冊(cè)的作者認(rèn)識(shí)到設(shè)備在負(fù)載超過(guò)極限時(shí)需要有所動(dòng)作的重要性，而非"... 如十年前那樣，上層構(gòu)造已經(jīng)到了翻倒的臨界點(diǎn)!"。盡管這種載荷矩安全裝置只是整臺(tái)起重機(jī)的一小部分，但在起重機(jī)的發(fā)展過(guò)程中起著非常重要的作用。
橋式起重機(jī)
橋式起重機(jī)是橫架于車間、倉(cāng)庫(kù)和料場(chǎng)上空進(jìn)行物料吊運(yùn)的起重設(shè)備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械。
橋式起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運(yùn)輸中實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程 機(jī)械化、自動(dòng)化得重要工具和設(shè)備。所以橋式起重機(jī)在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門和場(chǎng)所均得到廣泛的運(yùn)用。
橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī)三種。普通橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組 成。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動(dòng)，即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車輪；另一類為分別驅(qū)動(dòng)、即兩邊的主動(dòng)車輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。中、小型橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬(wàn)向聯(lián)軸器。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般只用四個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來(lái)降低輪壓。當(dāng)車輪超過(guò)四個(gè)時(shí)，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機(jī)的載荷均勻地分布在各車輪上。橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運(yùn)行。主梁上焊有軌道，供起重小車運(yùn)行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。 箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復(fù)雜。四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺(tái)板，自重輕，剛度大，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強(qiáng)度較低，已較少生產(chǎn)?？崭硅旒芙Y(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口，形成一個(gè)無(wú)斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺(tái)板，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國(guó)是較為廣泛采用的一種型式。普通橋式起重機(jī)主要采用電力驅(qū)動(dòng)，一般是在司機(jī)室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離橋式起重機(jī)控制的。起重量可達(dá)五百噸，跨度可達(dá)60米。
簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)又稱梁式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機(jī)類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其他型鋼和板鋼組成的簡(jiǎn)單截面梁，用手拉葫蘆或電動(dòng)葫蘆配上簡(jiǎn)易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運(yùn)行。橋架可以沿高架上的軌道運(yùn)行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運(yùn)行，這種起重機(jī)稱為懸掛梁式起重機(jī)。冶金專用橋式起重機(jī)在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機(jī)相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機(jī)構(gòu)或裝置。這種起重機(jī)的工作特點(diǎn)是使用頻繁、條件惡劣，工作級(jí)別較高。主要有五種類型。橋式起重機(jī)的安全檢查為了保證橋式起重機(jī)的安全運(yùn)行，在起重機(jī)運(yùn)行期間需進(jìn)行一些安全常規(guī)檢查，檢查項(xiàng)目及要點(diǎn)如下：（1） 起升高度限位器、行程限位開關(guān)及各聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)性能正 橋式起重機(jī)常，安全可靠。（2）各主要零部件符合安全要求：開口增大小于原尺寸的15%，扭轉(zhuǎn)變形小于10%；板鉤襯套磨損小于原尺寸的50%，板鉤心軸磨損小于5%，無(wú)剝落、毛刺、焊補(bǔ)。吊鉤掛架及滑輪無(wú)明顯缺陷。鋼絲繩表面鋼絲磨損、腐蝕量小于鋼絲直徑的40%，斷絲在一個(gè)捻距內(nèi)小于總絲數(shù)的10%，無(wú)斷頭，無(wú)明顯變細(xì)，無(wú)芯部脫出、死角扭擰、擠壓變形、退火、燒損現(xiàn)象。鋼絲繩端部連接及固定的卡子、壓板、鍥塊連接完好，無(wú)松動(dòng)，壓板不少于2個(gè)，卡子數(shù)量不少于3個(gè)。卷筒無(wú)裂紋，連接、固定無(wú)松動(dòng)；筒壁磨損小于原壁厚的20%；安全卷不少于2圈，卷筒與鋼絲繩直徑比例符合要求。平衡輪固定完好，鋼絲繩應(yīng)符合的要求。制動(dòng)器無(wú)裂紋，無(wú)松動(dòng)，無(wú)嚴(yán)重磨損，制動(dòng)間隙兩側(cè)相等尺寸合適，有足夠的制動(dòng)力，制動(dòng)帶磨損小于原厚度的50%。通過(guò)對(duì)橋式起重機(jī)的安全常規(guī)檢查，對(duì)杜絕人身事故，減少設(shè)備事故，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低檢修費(fèi)用等均起到了顯著作用。
焊接機(jī)械裝備和焊接滾輪架
焊接是一種制造技術(shù)，它是適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，以現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，并且直接服務(wù)于機(jī)械制造工業(yè)。焊接技術(shù)的發(fā)展與制造工業(yè)的需要緊密聯(lián)系，一般工業(yè)先進(jìn)國(guó)家，鋼產(chǎn)量的一般左右需要采用焊接工藝才能形成產(chǎn)品，在石油華工、礦山冶金、金屬結(jié)構(gòu)、起重運(yùn)輸、水陸交通、航空航天、橋梁建筑電腦感機(jī)械設(shè)備制造部門，焊接有著重要而廣泛的作用。許多設(shè)備中的大型結(jié)構(gòu)，幾乎都是焊接結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，焊接結(jié)構(gòu)正朝著超大型、高容量、高參數(shù)等的方向發(fā)展，這就不僅需要為焊接生產(chǎn)提供質(zhì)量更高、性能更好的各種焊機(jī)、焊接材料和焊接工藝，而且要提供各性能優(yōu)越的焊接工裝設(shè)備，使焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，減少人為因素的干擾，達(dá)到保證和穩(wěn)定焊接質(zhì)量、改善焊工勞動(dòng)條件、提高生產(chǎn)率的目的。但是焊接生產(chǎn)是綜合性生產(chǎn)，在焊件制造過(guò)程中，出了焊接工序本身外還有還有很多工序的配合，，因此焊接生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化，不僅僅局限于焊接工序本身，還包括焊接工序銜接的上下各種工序的機(jī)械化、自動(dòng)化，只有各個(gè)工序?qū)崿F(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化，才能實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)的綜合性機(jī)械化和自動(dòng)化。
焊接機(jī)械裝備分為以下類型：焊接工裝夾具、焊接變位機(jī)械、焊件輸送機(jī)械和其他從屬裝置。從使用范圍來(lái)看，焊接機(jī)械裝備又分為通用和專用兩類。通用焊接機(jī)械裝備通用性強(qiáng)使用性廣,整臺(tái)機(jī)械能適應(yīng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化重復(fù)使用。它們可以組合在一起使用，也可以組合在焊接生產(chǎn)線上，成為焊接生產(chǎn)的一個(gè)組成部分。專用焊接機(jī)械裝備為了適應(yīng)但品種、大批量的焊接生產(chǎn)需要專門設(shè)計(jì)制造的。這種裝備專業(yè)性強(qiáng)、生產(chǎn)率高、控制系統(tǒng)先進(jìn)，很好地滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、焊接工藝、生產(chǎn)批量的要求。
焊接機(jī)械裝備對(duì)焊接的生產(chǎn)的有利作用有如下幾個(gè)方面：
１）采用焊接工裝夾具，零件有定位器定位，不用劃線，不用測(cè)量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，從而保證了裝配精度，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)度。
２）由于焊件在夾具中可以強(qiáng)行加固或預(yù)先給予反變形，所以能控制或者消除焊接變形。
３）采用焊接工裝夾具后，由于保證了焊接裝配精度，控制了焊接變形，所以能夠提高焊件的互換性能，焊件上的配合孔、配合槽等機(jī)械要素可由原來(lái)的先焊接后加工變?yōu)橄燃庸ず蠛附?，從而避免了大型焊接結(jié)構(gòu)焊接后加工所代來(lái)的困難，有利于縮短焊接的生產(chǎn)周期。
４）采用焊接變位機(jī)械，可縮短裝配和焊接過(guò)程中焊件反轉(zhuǎn)變位的時(shí)間，減少了輔助工時(shí)，提高了焊機(jī)利用率和焊接生產(chǎn)率。
５）采用焊接變位機(jī)械可使焊件處于最有利的焊接位置。這有利于操作，有利保證焊接質(zhì)量，而且可加大焊接工藝規(guī)范，充分發(fā)焊接方法的效能。
６）采用喊變位機(jī)可擴(kuò)大焊機(jī)的焊接范圍。
７）采用焊接機(jī)械裝備后，可使手工操作變位機(jī)械操作，人僅處于控制的地位，減少了認(rèn)為因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響，也降低焊工操作水平的要求。
８）只有與焊接機(jī)械裝備相互配合，才能在條件困難、環(huán)境危險(xiǎn)、不宜由人工直接操作的場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)焊接作業(yè)。例如在高溫、深水、有放射性的環(huán)境中進(jìn)行焊接作業(yè)，都需要與相應(yīng)的焊接機(jī)械裝備相互配合才能實(shí)現(xiàn)。
９）欲使焊接工序本身實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，或者使焊接生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，都需要有焊接機(jī)械裝備的配合才能實(shí)現(xiàn)。
總之，焊接機(jī)械裝備對(duì)焊接生產(chǎn)過(guò)程的有利作用是多方面的?？偫ǘ?，就是保證焊接質(zhì)量，提高焊接生產(chǎn)率，改善工人卒業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化焊接生產(chǎn)過(guò)程四個(gè)方面。因此，無(wú)論在焊接車間或是在施工現(xiàn)場(chǎng)，焊接機(jī)械裝備已經(jīng)成為焊接生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的裝備之一，從而獲得了廣泛應(yīng)用。
焊接滾輪架是借助主動(dòng)滾輪和焊件之間的摩擦力，帶動(dòng)焊件旋轉(zhuǎn)的變位機(jī)械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配和焊接。若對(duì)主、從動(dòng)滾輪的高度做適當(dāng)調(diào)整，也可以進(jìn)行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配與焊接。一些非圓長(zhǎng)形焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡器內(nèi)，也可在焊接滾輪架上進(jìn)行焊接裝配作業(yè)。焊接滾輪架的結(jié)構(gòu)形式和分類如下：
第一類是長(zhǎng)軸式滾輪架。滾輪沿兩平行軸排列，與驅(qū)動(dòng)裝置相聯(lián)的一排為主動(dòng)滾輪，另一排為從動(dòng)滾輪，也有兩排均為知道滾輪的，主要用于細(xì)長(zhǎng)薄形焊件的組對(duì)與焊接。
有的長(zhǎng)軸式滾輪架其滾輪為一長(zhǎng)形滾柱，直徑0.3~0.4ｍ、長(zhǎng)度1~5ｍ。筒體置于其上不易軸向變形，適用于薄壁、小直徑、多筒節(jié)焊件的組隊(duì)和環(huán)縫的焊接。
有的長(zhǎng)軸式滾輪架其滾輪為一長(zhǎng)形滾柱，直徑、長(zhǎng)度1~5。筒體置于其上不易變形，適用于薄壁、小直徑、多筒節(jié)焊件的組隊(duì)和環(huán)縫的焊接。長(zhǎng)軸式滾輪架多是用戶根據(jù)焊件的特點(diǎn)自行設(shè)計(jì)制造的，市場(chǎng)可供選用的定型產(chǎn)品很少。
第二類是組合式滾輪架，它的主動(dòng)滾輪架，從動(dòng)滾輪架，混合式滾輪架（即在一個(gè)支架上有一個(gè)主動(dòng)滾輪座和一個(gè)從動(dòng)滾輪座）都是獨(dú)立的，使用時(shí)可根據(jù)焊件的重量和長(zhǎng)度進(jìn)行任意組合，其組合比例也不僅是1比1的組合。因此，使用方便靈活，對(duì)焊件的適用性很強(qiáng)，是目前應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。國(guó)內(nèi)外有關(guān)生產(chǎn)廠家，均有各自的系列產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)。
若焊接壁厚較小而長(zhǎng)度很長(zhǎng)的焊件時(shí)，宜用幾臺(tái)混合式滾輪架的組合，這樣沿筒體長(zhǎng)度方向均有主動(dòng)滾輪驅(qū)動(dòng)，使焊件不致打滑和扭曲。若裝焊壁厚較大、剛性較好的筒形焊件時(shí)，則常采用主動(dòng)滾輪架和從動(dòng)滾輪架的組合，這樣即使是主動(dòng)滾輪架在筒體的一端驅(qū)動(dòng)焊件旋轉(zhuǎn)，但是由于焊件的剛性好，仍能保持轉(zhuǎn)速均勻，也不致使扭曲變形。
為了焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距應(yīng)能調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方式 兩種：一種是自調(diào)式的；一種的非自調(diào)式的。自調(diào)式的可根據(jù)焊件的直徑自動(dòng)調(diào)整滾輪的間距；非自調(diào)式的是靠移動(dòng)支架上的滾輪座來(lái)調(diào)節(jié)滾輪的間距。非自調(diào)式的焊接滾輪架是靠移動(dòng)支架上的滾輪座來(lái)調(diào)節(jié)滾輪間距的。
對(duì)重型滾輪架，多采用車間起重設(shè)備挪動(dòng)滾輪座進(jìn)行分段調(diào)節(jié)。對(duì)輕型滾輪架，多采用手動(dòng)和電動(dòng)絲杠—螺母機(jī)構(gòu)來(lái)移動(dòng)滾輪座進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。
為了便于調(diào)節(jié)滾輪架之間的距離，以適應(yīng)不同長(zhǎng)度焊件的焊接裝配需要，有的滾輪架上還安裝有機(jī)動(dòng)或非機(jī)動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)，沿軌道移行，以調(diào)節(jié)相互之間的距離。
焊接滾輪架多采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，降壓調(diào)速。但用于裝配作業(yè)的滾輪架則采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，恒速運(yùn)行。
近幾年，隨著晶體閘流管變頻器性能的完善以及價(jià)格的降低，采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、變頻調(diào)速的焊接滾輪架也日趨增多。金屬滾輪架多用鑄鋼和合金球墨鑄鐵制作，其表面熱處理硬度約為50HRC，滾輪直徑200~700ｍｍ之間。
國(guó)外焊接滾輪架的品種很多，系列較全，承載量1~1500ｔ、適用焊件直徑1~8ｍ的標(biāo)準(zhǔn)組合式滾輪架（即兩個(gè)主動(dòng)滾輪座與兩個(gè)從動(dòng)滾輪座的組合）均成系列供應(yīng)。其滾輪線速度多在6～90ｍ/ｈ之間無(wú)級(jí)可調(diào)，有的還有防止焊件軸向竄動(dòng)的功能。我國(guó)已有不少?gòu)S家生產(chǎn)焊接滾輪架，最大承載量已達(dá)400ｔ、適用焊件直徑可達(dá)6ｍ，滾輪線速度多在6～60ｍ/ｈ之間無(wú)級(jí)調(diào)速。防止軸向竄動(dòng)的焊接滾輪架已有生產(chǎn)，但性能質(zhì)量尚待提高。
1997年中國(guó)焊接年鑒統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已有23家焊接輔助機(jī)生產(chǎn)廠制造各種型號(hào)和規(guī)格的焊接滾輪架，用戶需要時(shí)，應(yīng)首先予以選用。選用時(shí)，除使焊接滾輪架滿足焊接重量、筒徑和焊接速度的要求外，還應(yīng)使?jié)L輪架的驅(qū)動(dòng)力矩大于焊件的偏心阻力矩。但目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家標(biāo)示的滾輪架性能參數(shù)，均無(wú)此項(xiàng)數(shù)據(jù)，所以為使焊件轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，避免打滑或因偏重而造成的自行下轉(zhuǎn)，對(duì)大偏心矩焊件使用的滾輪架，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力矩和附著力的校驗(yàn)是非常必要的。另外對(duì)薄壁大鎮(zhèn)靜焊件使用的滾輪架，為防止筒體軸向變形，宜選用多個(gè)混合式滾輪架的組合。焊件軸向竄動(dòng)的原因及影響因素的思考，首先，問(wèn)題的提出，焊接滾輪架驅(qū)動(dòng)焊件饒其自身軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，往往伴有軸向竄動(dòng)，從而影響焊接質(zhì)量和焊接過(guò)程的正常進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致焊接過(guò)程的中斷，甚至發(fā)生焊件顛覆等設(shè)備人身事故。因此，國(guó)內(nèi)一些工廠常采用在焊件端頭硬頂?shù)霓k法，強(qiáng)制制止焊件的軸向竄動(dòng)。這種辦法對(duì)小噸位焊件還有效，但對(duì)大噸位焊件或?qū)嵤?duì)焊縫位置精度喊焊速穩(wěn)定性要求很高的帶極堆焊和窄間隙焊等工作時(shí)采用硬性阻擋，則勢(shì)必使焊件旋轉(zhuǎn)阻力增大，引起轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，產(chǎn)生焊接缺陷，并可能使焊件端部已加工好的坡口因擠壓而破壞，有時(shí)甚至還會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)過(guò)載燒壞事故。在此背景下，過(guò)開發(fā)了防軸向竄動(dòng)技術(shù)，并于20世紀(jì)80年代中期推出了防止焊件竄動(dòng)的焊接滾輪架，將焊件的竄動(dòng)量控制在內(nèi)，滿足了各種焊接方法對(duì)施焊位置精度的要求。我國(guó)自20世紀(jì)80年代末期也開始了這項(xiàng)技術(shù)的研究，并研制出了樣機(jī)。20世紀(jì)90年代初期，國(guó)內(nèi)個(gè)別焊接輔機(jī)制造廠已有產(chǎn)品上市，但為形成規(guī)模。在防竄精度和使用可靠性方面，比瑞典意大利等國(guó)還存在差距。
然后，焊件發(fā)生軸向竄動(dòng)的原因及其影響因素的研究
對(duì)焊接滾輪架而言，當(dāng)焊件和滾輪都是理想圓柱體且各滾輪和焊件都是圓柱體，且各滾輪軸線都在同一水平面內(nèi)并平行于焊件軸線時(shí)，則從動(dòng)滾輪驅(qū)動(dòng)焊件作用在焊件上的力，和從動(dòng)滾輪作用到焊件上的反力是，均為圓周力。此時(shí)，焊件饒自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，但是當(dāng)這一條件受到破壞，例如滾輪架制造安裝存在誤差、焊件幾何形狀不規(guī)則等，使前后排滾輪存在高差和滾輪軸線與焊件軸線不平行，從而導(dǎo)致焊件自重以及主動(dòng)滾輪、從動(dòng)滾輪與焊件接觸處存在軸向分力時(shí)便形成了焊件軸向竄動(dòng)的條件，但是各軸向力的方向并不完全一致。在生產(chǎn)實(shí)踐中，由于前后排滾輪的高程精度很容易控制，且前后排滾輪的間距較大，因此焊件自重產(chǎn)生的軸向分量很少，不是產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的主要原因，而滾輪的安裝制造誤差、焊件幾何形狀偏離理想圓柱體等綜合因素的作用，使?jié)L輪軸線與焊件軸線不平行而產(chǎn)生空間交角，導(dǎo)致各滾輪都有軸向力作用于焊件，這才是發(fā)生軸向竄動(dòng)的主要原因。
通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析表明：
1）滾輪軸線與焊件軸線越不平行，所形成的螺旋角越大，則焊件的軸向竄動(dòng)的速度就越大。
2）焊件軸向竄動(dòng)速度與其轉(zhuǎn)速成正比。
3）同向偏轉(zhuǎn)同一角度的滾輪數(shù)目越多，焊件的軸向竄動(dòng)速度越快，成非線性增長(zhǎng)關(guān)系。焊件的橢圓度和焊件的偏重都使焊件的軸向竄動(dòng)速度成周期性變化。
4）各滾輪軸線在同一水平面的情況下，滾輪間距和滾輪之間的相互距離，對(duì)軸向竄動(dòng)的速度沒(méi)有影響。
5）焊件重量的增加對(duì)焊件的軸向竄動(dòng)速度幾乎沒(méi)有影響。
由此可見，滾輪各軸線與焊件軸線的平行度應(yīng)該是焊件軸向竄動(dòng)的最主要原因。因此在制造和使用焊接滾輪架的時(shí)，應(yīng)注意做到以下三點(diǎn)：
滾輪軸線都在同一水平面內(nèi)，并相互平行；
滾輪間距應(yīng)相等；
滾輪架都位于同中心線上。
河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 摘要 進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的鐵路、造船工業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的軌道， 門式起重機(jī)因其在露天作業(yè)環(huán)境中有其它類型起重機(jī)無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)， 因此對(duì)其進(jìn)行研究、創(chuàng)新，使其結(jié)構(gòu)更合理，使用更方便，具有重要的 戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計(jì)以雙梁 A 型門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)目標(biāo)， 內(nèi)容包括主梁、支腿、馬鞍、上下橫梁等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先采用許用應(yīng) 力法及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法和第四強(qiáng)度理論對(duì)主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行載荷計(jì)算， 然后對(duì)其強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度進(jìn)行校核，最后進(jìn)行螺栓連接的計(jì)算。如 不符合，重復(fù)所做步驟。其設(shè)計(jì)很好的體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)在金 屬結(jié)構(gòu)件和起重機(jī)運(yùn)輸中的重要運(yùn)用。 關(guān)鍵詞：門式起重機(jī)；金屬結(jié)構(gòu)；載荷計(jì)算；雙梁 . 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 Abstract In the 21st century, China's railways, shipbuilding industry has entered a rapid development track, gantry crane in its operating environment in the open air there are other types of cranes can not be replaced advantage, so its research, innovation, its structure is more reasonable , More convenient, has important strategic and practical significance.The design-A double beam gantry crane design goals for the design, including the main beam, legs, saddle, upper and lower beams and other structures. Focus on part of the structure of the load and load combinations, the final calculation of the bolt connection. Good indication of the design of structural mechanics, mechanics of materials in the metal structure and the importance of transport used cranes. Key words：Gantrycranes; metalstructure; loadcalculation; doublebeam . 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 目錄 第一章 前言 ...................................................1 1.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 ................................................1 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................1 1.3 研究 目的和意義 ..........................................2 第二章 總體設(shè)計(jì) ...............................................4 2.1 總體設(shè)計(jì) ................................................4 2.1.1 材料選擇 ............................................4 2.1.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................4 2.1.3 設(shè)計(jì)參數(shù) .............................................5 2.2 部件截面形狀的確定 ......................................6 2.3 截面慣性矩驗(yàn)算 .........................................11 第三章 主梁計(jì)算 ..............................................12 3.1 載荷及內(nèi)力計(jì)算 .........................................12 3.1.1 載荷計(jì)算 ...........................................12 3.1.2 內(nèi)力計(jì)算 ............................................17 3.2 主梁的強(qiáng)度 .............................................24 3.2.1 主梁彎曲應(yīng)力驗(yàn)算 ....................................24 3.2.2 主梁支撐處的剪力 ...................................28 3.2.3 主梁疲勞強(qiáng)度 .......................................29 3.3 主梁的穩(wěn)定性 ...........................................30 3.4 主梁剛度設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................35 3.4.1 主梁跨中一簡(jiǎn)支剛架靜剛度計(jì)算 .......................35 3.4.2 小車懸臂一簡(jiǎn)支剛架靜剛度計(jì)算 .......................36 3.4.3 主梁水平靜剛度計(jì)算 .................................36 3.4.4 懸臂的水平靜剛度 ...................................37 3.4.5 主梁動(dòng)剛度 ..........................................37 第四章 支腿平面內(nèi)剛架的設(shè)計(jì) ..................................40 4.1 鋼架的三次超靜定結(jié)構(gòu) ...................................40 4.2 馬鞍橫梁跨中截面內(nèi)力計(jì)算 ...............................42 4.2.1 剛性腿側(cè)計(jì)算 .......................................42 4.2.2 結(jié)構(gòu)彎矩計(jì)算 .......................................43 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第五章 支承架設(shè)計(jì)及計(jì)算 ......................................45 5.1 支撐架剛度計(jì)算 .........................................45 5.2 支撐架的小車軌頂處位移 .................................51 5.3 整體穩(wěn)定性計(jì)算 .........................................58 第六章 螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算 ......................................60 6.1 馬鞍的連接強(qiáng)度計(jì)算 .....................................60 6.2 支腿與橫梁的連接計(jì)算 ...................................61 6.3 主梁在跨中的連接計(jì)算 ...................................62 6.4 主梁蓋板的螺栓連接 .....................................62 結(jié)論 .........................................................64 致謝 .........................................................65 參考文獻(xiàn) .....................................................66 附錄：外文資料與中文翻譯 .....................................67 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 前言 1.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 門式起重機(jī)是橋式起重機(jī)的一種變形。在港口主要用于室外的貨場(chǎng)、 料場(chǎng)貨、散貨的裝卸作業(yè)。它的金屬結(jié)構(gòu)像門形框架，承載主梁下安裝 兩條支腳，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂 梁。門式起重機(jī)具有場(chǎng)地利用率高、作業(yè)范圍大、適應(yīng)面廣、通用性強(qiáng) 等特點(diǎn)，在港口貨場(chǎng)得到廣泛使用。本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)因支腿形狀類似 字母 A 又稱 A 型門式起重機(jī)，該裝置主要是由雙主梁、兩剛支腿、兩柔 支腿以及馬鞍、上下橫梁等結(jié)構(gòu)組成。雙梁 A 型門式起重機(jī)一般做成箱 型結(jié)構(gòu)，而且常做成雙懸臂的橋架。有時(shí)也可做成桁架結(jié)構(gòu)，但是桁架 結(jié)構(gòu)存在著制造勞動(dòng)量大，維修保養(yǎng)不方便等缺點(diǎn)，所以一般設(shè)計(jì)成箱 梁門式起重機(jī)。 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 目前，國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)大型起重機(jī)的廠家很多。其中以中聯(lián)重科、三 一重工、撫挖等公司產(chǎn)品系列較全，市場(chǎng)占有率較高。中聯(lián)重科在 2007 年 12 月宣布實(shí)行品牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后?，F(xiàn)已成功開發(fā)了 50t~600t 履帶式起重 機(jī)產(chǎn)品系列。作為中國(guó)起重機(jī)行業(yè)的領(lǐng)跑者，徐州重型機(jī)械有限公司現(xiàn) 在已經(jīng)形成了以汽車起重機(jī)為主導(dǎo)，履帶式起重機(jī)和全路面起重機(jī)為側(cè) 翼強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)的龐大型譜群。國(guó)內(nèi)最具歷史的履帶式起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)撫挖 現(xiàn)已擁有 35t~350t 的履帶式起重機(jī)產(chǎn)品系列。QUY350 是撫挖 2007 年推 出的國(guó)產(chǎn)首臺(tái) 350t 履帶式起重機(jī)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi) 350t 履帶式起重機(jī)的產(chǎn)品 型譜空白。國(guó)外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機(jī)廠家很多。其中利勃海爾、特雷克 斯-德馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司產(chǎn)品系列較全， 市場(chǎng)占有率較高。 利勃海爾公司的產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、工作可靠，其生產(chǎn)的 LR 系列履帶起重 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 機(jī)最大起重量已達(dá) 1200t。其桁架臂履帶式起重機(jī)系列在 2007 年又喜添 新品 LR1600/2，使其產(chǎn)品型譜更加完善。 未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面： （1）大噸位的自拆裝系統(tǒng)。 （2）便利模塊化和組合化。 （3）混合型起重機(jī) 1.3 研究目的和意義 通過(guò)對(duì)雙梁 A 型門式起重機(jī)的研究和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，能夠讓我很好的掌 握結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)在金屬結(jié)構(gòu)件和起重機(jī)運(yùn)輸中的運(yùn)用。作為畢業(yè) 設(shè)計(jì)的一大課題，在融合貫通機(jī)械專業(yè)的同時(shí)，更能很好的使自己所學(xué) 專業(yè)知識(shí)全面化、系統(tǒng)化。本次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，特別是支腿、馬鞍 部分，設(shè)計(jì)難度較大，計(jì)算量也較多。不光是對(duì)專業(yè)知識(shí)的考察，更體 現(xiàn)在自己對(duì)待生活和學(xué)習(xí)的態(tài)度上。通過(guò)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，更能很好的 提高了以下方面的能力： 1、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，獨(dú)立分析和解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力； 2、熟練運(yùn)用基本技能，包括繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱文獻(xiàn)等 等的能力；實(shí)驗(yàn)研究的能力；撰寫科技論文和技術(shù)報(bào)告，正確運(yùn)用國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語(yǔ)言闡述理論和技術(shù)問(wèn)題的能力： 3、收集加工各種信息的能力，獲取知識(shí)的能力； 5、多角度的培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用和擴(kuò)大所學(xué)知識(shí)面的能力，以提高理 論聯(lián)系實(shí)際的能力。 6、通過(guò)依據(jù)數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確的制圖，培養(yǎng)了我們收集、整理、分析及運(yùn) 用資料的能力 。 7、另外它不僅僅局限在機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)上更涉及了有關(guān)材料學(xué)、力學(xué) 等多學(xué)科知識(shí)，使我們對(duì)交叉學(xué)科有了一定的涉足，拓寬了我們的知識(shí) 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 面，更激發(fā)了進(jìn)行本專業(yè)工作、學(xué)習(xí)的激情與興趣。 本設(shè)計(jì)為 32t 雙梁 A 型門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)給出的設(shè)計(jì)參數(shù)， 設(shè)計(jì)出符合要求滿足使用性能的起重機(jī)結(jié)構(gòu)，并對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行 校核計(jì)算。所用到的研究方法主要有經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法、比較研究法、文獻(xiàn)資 料法等。借鑒前人對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成熟經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合目前雙梁 A 型門 式起重機(jī)所存在的缺點(diǎn)和不足，進(jìn)行起重機(jī)的創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)翻 閱相關(guān)文獻(xiàn)書籍對(duì)涉及到的雙主梁、兩剛支腿、兩柔支腿以及馬鞍、上 下橫梁等結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，特別是載荷計(jì)算及載荷組合，螺栓的連接計(jì)算。 比 較 研 究 法 可 以 理 解 為 是 根 據(jù) 一 定 的 標(biāo) 準(zhǔn) ， 對(duì) 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 有 聯(lián) 系 的 事 物 進(jìn) 行 考 察 ， 尋 找 其 異 同 ， 探 求 普 遍 規(guī) 律 與 特 殊 規(guī) 律 的 方 法 。 具 體 要 求 如 下 ： a、設(shè)計(jì)中要注意的問(wèn)題是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，特別是支腿、馬鞍部分，設(shè) 計(jì)難度較大，計(jì)算量較多。 b、通過(guò)本次設(shè)計(jì)，熟練掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)在金屬結(jié)構(gòu)件和起 重機(jī)運(yùn)輸中的運(yùn)用。 c、完成校院要求的工作量和畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第二章 總體設(shè)計(jì) 2.1 總體設(shè)計(jì) 2.1.1 材料選擇 在選擇起重機(jī)材料時(shí)一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1.經(jīng)濟(jì)性：性能與 材料價(jià)格成正比;2.設(shè)計(jì)要求：對(duì)于有重量限制的，可以選用強(qiáng)度等級(jí)好 一些的材料;3.作業(yè)環(huán)境要求：對(duì)于有低溫操作要求的產(chǎn)品，必須考慮材 料的低溫沖擊性能，也就是 A/B/C/D/E 等;4.制造能力：如果對(duì)于高強(qiáng)度 板的焊接能力達(dá)不到，就不能選用。 參閱大連起重機(jī)廠編的《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)主要受 力構(gòu)件應(yīng)采用平爐或轉(zhuǎn)爐的碳素鋼和普通合金鋼，但端梁一般采用 Q235B 的鋼材或者型材。 2.1.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 依據(jù)原始資料及查閱《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》現(xiàn)列出門架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖及其主要尺寸如圖 2-1，2-2 和表 1-1 . 圖 2-1 門架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 2-2 門架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 具體尺寸如表 1-1： 表 1-1 A1 5.2m A2 4.2m A3 11.16m A4 1m A5 8m A6 1.4m L1 10m B2 1.89m B3 11.32m 2.1.3 設(shè)計(jì)參數(shù) ①總體參數(shù) 起重量：Q=32t 跨度：S=26m 工作級(jí)別 A6 起升高度：11m 起升速度： 工作風(fēng)壓;q=250Pamin/3.9?起V ②大車參數(shù) 大車運(yùn)行速度：V=37.8m/min 大車輪距（基距）：B=8.5m 懸臂全長(zhǎng)： 有效懸臂長(zhǎng)度：L21 mS61? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 整機(jī)總重： (估)馬鞍自重：106.8t?AGtGm36.? 操縱室重： 電器集中質(zhì)量：kgc5kgdq750 梯子等重： 單支腿自重：ct24tt. ③小車參數(shù) 小車自重： 小車軌：P38tGxc3.1? 小車輪距：b=2.7m 小車軌距：K=2.5m 小車軌面到小車最高點(diǎn)的高度：1.6m 2.2 部件截面形狀的確定 雙 梁 門 式 起 重 機(jī) 承 載 能 力 強(qiáng) ， 跨 度 大 、 整 體 穩(wěn) 定 性 好 ， 品 種 多 ， 但 自 身 質(zhì) 量 與 相 同 起 重 量 的 單 主 梁 門 式 起 重 機(jī) 相 比 要 大 些 ， 造 價(jià) 也 較 高 。 根 據(jù) 主 梁 結(jié) 構(gòu) 不 同 ， 又 可 分 為 箱 形 梁 和 桁 架 兩 種 形 式 。 但 考 慮 到 制造勞動(dòng)量大，維修保養(yǎng)不方便等缺點(diǎn)，目 前 一 般 多 采 用 箱 形 結(jié) 構(gòu) 。 1.主 梁 截 面 1） 如 圖 2-3 所 示 主 梁 截 面 的 形 狀 及 尺 寸 。由已知條件和經(jīng)驗(yàn)值可知 主梁截面的主要結(jié)構(gòu)尺寸及重要參數(shù)如下 ： 高度： 取腹板高度：0Hm?120hm? 翼緣板厚度; 取主腹板厚度： ，1??8? 副腹板厚度： 62 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 2-3 主梁截面圖 2）主梁尺寸計(jì)算 主梁高度如下： mhH12012001 ????? 主梁寬度： mm)6~48()5.~4(?b主 腹板外側(cè)間距： mL30~60603?側(cè) 且 ，取 b=614mm,上下翼緣板各不相同，分別120473bm?? 為 及 .取懸臂部分的橫斷面完全等同于中間主梁的橫斷面，675?6 選擇偏軌箱型形式，采用偏軌省去了中軌支撐軌道而設(shè)置橫向加勁板， 從而也省去了大量的焊縫，減少制造過(guò)程變形為了能在主腹板上設(shè)置軌 道和壓板須使上翼緣板的懸伸寬度加大因而增加了保證懸臂部分局部穩(wěn) 定性而設(shè)置的三角肋。 3）截面慣性矩驗(yàn)算 面積： ? ?22106547381206308Am?????? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 22614074980.749Amm??? 型心坐標(biāo)： 61328.3Xc???735104Yc 慣性矩: 94.826Ixmy?? 2.馬鞍截面 如圖 2-4 馬鞍截 面 的 形 狀 及 尺 寸 圖 2-4 馬鞍的截面形狀 面積： 22(3842608)163840.164Amm????? 質(zhì)量： HgFmaq N7.93 慣性矩： 342.10IX???4.5IY? 3.支腿截面 如圖 2-5、2-6 所示支腿截 面 的 形 狀 及 尺 寸 支腿上端的截面在門架平面內(nèi)的慣性矩： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 11323.60.160.20.22IX? ???????? ?? ? 40.1m? 支腿下端的截面在門架平面內(nèi)的慣性矩： ， 34.91Imx? 48.5yIm?? 圖 2-5 支腿上端的截面形狀 圖 2-6 支腿下端的截面形狀 4. 端梁截面 如圖 2-7 所示端梁截 面 的 形 狀 及 尺 寸 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 由于端梁一般是偏于安全的,參閱《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》選取截面截面如 圖 2-7 圖 2-7 端梁截面形狀 5.下橫梁截面 如圖 2-8 所示下橫梁截 面 的 形 狀 及 尺 寸 圖 2-8 下橫梁的截面形狀 下橫梁面積: 22(28068)40.4Amm????? 型心坐標(biāo)： ， XCY 慣性矩： ， 34.91Ix?4.15yI? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 2.3 截面慣性矩驗(yàn)算 因主梁為關(guān)鍵性部件，在起重機(jī)使用過(guò)程中承載主要載荷，現(xiàn)對(duì)主 梁的慣性矩進(jìn)行初步驗(yàn)算 小車集中載荷： 1323109.841079210673mQptGxNjPN?????????????主 滿載小車位于主梁跨中產(chǎn)生的垂直靜撓度為： ??mLYEIpYX5.28048131 ???2m31026a91026 2NPEI???? ??取 查 取 ，材 料 力 學(xué) 》 教 程 表材 料 的 彈 性 模 量 ， 由 《主 梁 的 抗 彎 剛 度 冊(cè)度 ） ， 見 起 重 機(jī) 設(shè) 計(jì) 手主 梁 的 許 用 靜 位 移 （ 撓 1.17 mm?????13485.48)(1 YEpLIX ?904 當(dāng)滿載小車位于懸臂端極限位置產(chǎn)生的垂直撓度為： ??mlEIlLPYX 4.735063)(222??? 2.32?????1.60)26()(1)( 3322lpIX 10?4m 主梁截面許用慣性矩: 滿足要求??4907.I? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第三章 主梁計(jì)算 3.1 載荷及內(nèi)力計(jì)算 3.1.1 載荷計(jì)算 （1）固定載荷 主梁自重載荷： m2843.910' NLmgFq??? 小車軌道重量： 3.69/1/g 欄桿及導(dǎo)電架質(zhì)量： 09.80/FmgNmL??? 主梁的均布載荷： (28431)/'4205/FqgN??? （2）移動(dòng)載荷 首先假定小車的重量中心與起升載荷的重量中心均集中在小車的中心。 起升載荷： ()(3201)9.83270PmgNQ?????? 小車自重載荷： .4Gx 滿載小車靜輪壓有前面已知： 108792Pj 空載小車靜輪壓： .1473029''41 mgGxNj??????217438pN?? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 (3)動(dòng)力效應(yīng)系數(shù) 起升沖擊系數(shù)： 1.?? 起升動(dòng)載系數(shù)： 43.1876.0212min ?????qV? 運(yùn)行沖擊系數(shù)： .0585.584hy? (4)慣性載荷 按車輪打滑條件確定大小車運(yùn)行的慣性力 一根主梁上的小車慣性力： 1087921532PNxg???? 大車運(yùn)行起制動(dòng)慣性力（一根主梁上）為： 均布慣性力主梁： 405/41/271FqmH? 小車集中慣性力： 3872PN??? (5)風(fēng)載荷 作用于貨物的風(fēng)載荷： NAqCkFihW 125601.1 ???? 非工作狀態(tài)風(fēng)載荷： i .47867.3 ?? 作用于主梁上的風(fēng)載荷: 小車： 11.71250hiPCkqAN??? 主梁: NKn 3645)125.6(2 ????? (6)扭轉(zhuǎn)載荷 偏軌箱型梁由 和 的偏心作用而產(chǎn)生移動(dòng)扭矩如圖 3-1 所示。偏軌p?H 箱型梁彎心 A 在梁截面的形心軸上（不考慮翼緣外伸部分）彎心至主腹 板中心的距離為： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 686212()(14)2018eb m?????????? 軌高： 34hmg1' (2034)72H??? 移動(dòng)扭矩： 8.26534TPeNmp?:'187.h （7）慣性載荷 下橫梁產(chǎn)生的慣性力，下橫梁面的截面，由大車輪直徑 D=900m 選定下橫 梁截面尺寸， 下橫梁面積: 22(28068)40.4Amm????? 形心坐標(biāo)： XCY? 圖 3-1 下橫梁截面形狀及尺寸 下橫梁面積: 22(28068)40.4Amm????? 形心坐標(biāo)： XCYC 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 慣性矩： 342.9160Imx???48.150yIm??? 則下橫梁產(chǎn)生的自重載荷為： .7.29./FkAgNXhL?73.8/ 下橫梁產(chǎn)生的慣性力為： NLFPXhH 14.592106??? 馬鞍的截面（在門架平面內(nèi)）產(chǎn)生的慣性力： 面積： 2(3842608)6384.6Amm???? 質(zhì)量： 1.75.19./15/Fkgqma?? 慣性矩： 34.IX?4.510IY??? 慣性力： ??152.631820 FLqaPNHm???? 支腿上截面產(chǎn)生的慣性力： 慣性矩： 1323.60.16.20.122IX? ??????? ?? ?4.m? 支腿下截面產(chǎn)生的慣性力： 慣性矩： 342.9160Ix??48.5yI?? 取支腿從下截面開始的 0.7H 處作為計(jì)算截面如圖 3-2 所示。 平均面積： 16020821.Am??? 平均實(shí)體面積： 160???????????????? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 22360.36m? 圖 3-2 下支腿 0.7H 處截面形狀及尺寸 慣性矩： IX?3440.72.10m??1Iy339? 支腿自重載荷為： .2785.69.8/3102/2FkAgNmq???? (8)偏斜側(cè)向力 一根主梁的重量： LPqG104)(43' ?? 一組大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量： 29.876mgNj?? 司機(jī)室及設(shè)備的重量（按合力計(jì)）： 0.190PNGs? 一根端梁的重量： 2843.5718PFLdq??? 滿載小車在主梁跨中時(shí)，左側(cè)下橫梁總靜輪壓 PR1如下 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 11 2()2(1)237047631025(4.5)193.8109()479dPpPPpRQGztmaXhLdGLx sN?????????? 由 ，查得.620?BL.75?? 側(cè)向力： 14029.13524PNSR?? 滿載小車在主梁與支腿相接處 ??NLdPPSX GdLXhmaZtGQR7.6319826310 48.1973542102742 2?????????? ?????????????? 側(cè)向力： 897540.17603PNSR???? 3.1.2 內(nèi)力計(jì)算 （1）垂直平面內(nèi)的應(yīng)力 計(jì)算主梁內(nèi)力時(shí)，將門架當(dāng)作平面靜定結(jié)構(gòu)分析,由主梁自重均布載 荷引起的力有： 支反力： NLFVqBA 5.8620)1426(405)12( ?????? 剪力： NQRCLD .37)4qR 605???? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 跨中彎矩： mNlLFMqL 13876502.)426(05)4(242 ??????? 跨端彎矩： .2lCD?: 圖 3-3 內(nèi)力模型圖 考慮移動(dòng)載荷引起的主梁內(nèi)力，取小車輪壓 分別1087921?jjp 計(jì)算小車位于跨中和懸臂端時(shí)的主梁內(nèi)力。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 1）小車位于跨中，受力如圖 3-4 所示。 圖 3-4 小車受力圖 跨中的剪力為： 119843????????)265.1(2743815.)21(LKPFP? mN 跨中的內(nèi)扭矩： ????.34804TTnH????:mN367 最大彎矩作用位置： 24.75?? ??????)2617438(5.098221LpPkXjjjj mN 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 求得支反力為: NLKXPLVjjA 5.1246).8(21079210879)(21 ????????pPAjjB 35.4)(21 ??? 剪力為： ， NVQD5.41VQBC92 2）小車位于懸臂端，如圖 3-5 所示。 圖 3-5 小車受力圖 支持反力 VA計(jì)算如下： NLklPLljj 25.71626)5.( 108792610879)(''21???? ????? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 NLklPlVjjB 5.397246.108792610879''21 ??????? 剪力： NVQBRDLC5.34D 7.1.576.394? 彎矩： ??NklplPMjj 5.123648)5.6(6089)(''21 ?????NLVB 5.145.39742 ??? 滿載小車處于主梁的左端時(shí)，如圖 3-6 所示。 圖 3-6 滿載小車受力圖 跨端剪力為： NLKPFPC 3.27586.2174385.4 ???????? 跨端內(nèi)扭矩： (0)1T mnH??: = mN.328 當(dāng)小車制動(dòng)時(shí)，慣性力順主梁方向引起的主梁內(nèi)力，如圖 3-7 所示 支反力： NLhPVgXBA 8.657021??? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 剪力： NVQBADC8.6570??13HPAXg 圖 3-7 主梁受力示意圖 跨中彎矩： 1153.6832MPhNmLXg???: 支座處彎矩： .172D （2）水平面內(nèi)的應(yīng)力 在主梁水平面內(nèi)，如圖 3-8 所示當(dāng)大車制動(dòng)時(shí)由于慣性力和風(fēng)載荷 引起的主梁內(nèi)力（其中由主梁自重引起的慣性力 和小車自重引起的FH 已計(jì)算過(guò)）：PH 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 3-8 主梁內(nèi)力簡(jiǎn)圖 是將風(fēng)載荷 均布在主梁上2q2p （順大車軌道方向的風(fēng)載荷）NmlL1.428619???? 小車在跨中： 2()(5).52MFqlDH????14583N?: mNPplLqHWHL 23679)1085.67430(4162)4156(2 )22 ??????? ????????????? 小車在懸臂端： ???214LMFqlpPDHH?? N5.173426)085374()4561(2 ???????212LqlPLw???????75.93426)0874537(64)156(2 ???????????? 現(xiàn)分別將主梁在水平面和垂直面產(chǎn)生的彎矩列表如表 3-1，3-2。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 表 3-1 主梁在水平面內(nèi)的彎矩（N/m） 小車的位置 DML2M 小車在跨中 -14853 236792 小車在懸臂 -173734.5 9534.75 表 3-2 主梁在垂直平面內(nèi)的彎矩（N/m） 產(chǎn)生彎矩的外 力 主梁均布質(zhì)量 q 下 移動(dòng)載荷 P 下 小車的位置 DML2DML2 小車在跨中 -73648 1387650 0 981162 小車在懸臂 1235648 -516418.5 -706674 -353337 產(chǎn)生彎矩的外 力 小車在制動(dòng)下 外力合成下 小車的位置 DL2DL2 小車在跨中 173326 86663 99768 1191386 小心在懸臂 173326 86663 -606996 -143113 3.2 主梁的強(qiáng)度 3.2.1 主梁彎曲應(yīng)力驗(yàn)算 由表 3-1，3-2 可知，在水平和垂直平面內(nèi)，小車位于跨中和懸臂支 撐處時(shí)產(chǎn)生的彎矩最大，現(xiàn)分別驗(yàn)算跨中和懸臂支撐兩個(gè)位置處主梁的 彎曲應(yīng)力。由公式求得跨中彎曲應(yīng)力： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 1221. .SSMMyxLLzWIIxyx?????????????????33938654108547.10.2( )0.726????14. ..3sMPMPaan?????? 懸臂支撐處彎曲應(yīng)力 ：C3360954107928101.21.58.7.6SDCWxy???? ?????? ???????? ?????65.7.MPPaa?? 主腹板上邊緣點(diǎn)至軌頂距離為： 0hyg???134m? 主腹板邊的局部壓應(yīng)力為： 41.5807946.(24)20Pj MPmahy?????????????? 在水平面內(nèi)，主梁還受偏斜運(yùn)行時(shí)的水平側(cè)向載荷作用，由側(cè)向力 對(duì)雙梁產(chǎn)生的水平彎矩如下： 0FSBDW? 水平剛架計(jì)算模型為如圖 3-8 所示。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 3-8 水平剛架計(jì)算模型圖'2(50278)3051Kkxm????'31b????'9297022aB?? 小車在跨中，剛架的計(jì)算系數(shù)為： 1.106.3158312' ??????LIkrs 小車在跨中，偏斜側(cè)向力為: 24PNS 超前力為： LBPSW8.1965011 ??? 下橫梁中點(diǎn)的軸力為： 76212NPNd? 下橫梁中點(diǎn)的水平剪切力為： 112.97352410'205aFP NdSkrs?????????????????? 主梁跨中的水平彎矩為: 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 =11dSsNFPM??? mN45268152.1970.2354????? 主梁軸力為： (4)9FNs? 小車在跨端時(shí)側(cè)向力： 2PS 超前力： LBpsw713569540022 ??? 下橫梁中點(diǎn)的軸力： 268NPNdW? 下橫梁中點(diǎn)的水平剪力： 112.97542701503'2354aFPdSkrs?????????????????? 主梁跨端的水平彎矩： (54270.91.28)142302MabNmCSd???:: 主梁跨端的水平剪力： 217352wFPNNSd??? 垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為： 139386541029.07.MyLMPaIx????? 水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力： 312854028.02.6DaIy??? 慣性載荷與側(cè)向力對(duì)主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用方向相反，應(yīng)力很小， 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 可忽略不計(jì)。因而有主梁上翼緣的靜矩： 1133075940480022SBy m???????????????????? 跨中剪切力： .674FPN????135412589702.108.60STpyn MPaIAx?? ???????? 點(diǎn) 1 的折算應(yīng)力： ?91.2.813.890MPaa?????2 223.46..46.35.10 Pm a???????????95.1176MPaa??? 點(diǎn) 2 的應(yīng)力: 331938671028541028.2( ). .6ySLxDMPaII?????????137MPPaa?? 點(diǎn) 3 的應(yīng)力： ??23318918670128540.11.5.5. 6yLxDII????? ?????? ?????? ??? 滿足要求??76MPPaa?? 3.2.2 主梁支撐處的剪力 （1）根據(jù)上述計(jì)算，小車在懸臂端時(shí)，主梁支撐處剪力最大，主梁支撐 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 處的垂直平面內(nèi)剪應(yīng)力由下列公式計(jì)算： ()12QSDxI???? 小車在跨中： ??(3784510692)19385L NVAB????? 小車在懸臂端： (21)4QD? 所以剪應(yīng)力： ?? 9649835704103.720.7..1 MPx a???? ??? 主梁承受扭矩 產(chǎn)生的切應(yīng)力為：Tn37541016.280aMPxA???????.64? （2）翼緣板承受水平剪力計(jì)算 小車位于懸臂端時(shí)支撐處承受的最大水平剪力： 21PFqlPFCHwHCS????????564.537408157213563N???? ?? ???1. .00(7)2MPMPaa? ??? ?????? ?? 主梁翼緣板厚度取 ，采用自動(dòng)焊接，不需計(jì)算。8hmf? 3.2.3 主梁疲勞強(qiáng)度 （1）橋架工作級(jí)別為 A6，應(yīng)按載荷組合 計(jì)算主梁跨中的最大彎矩截面? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 的疲勞強(qiáng)度 由于水平慣性力產(chǎn)生的應(yīng)力很小，為了計(jì)算簡(jiǎn)明而忽略慣性，只求截面 的最大彎矩和最小彎矩。 截面最大彎矩： mNM19386max? 滿載小車位于懸臂端時(shí)，彎矩最?。?143inMNm??: 空載小車的輪壓為： 09.8'' 2712Pj? 則空載小車位于懸臂時(shí)，對(duì)跨中產(chǎn)生的彎矩為： mNkiplMjjL 90382)5.6(782)(''2' 1 ?????????''()784.5.'2Pllj ?::??13569063196,minNm????: 則取 8M 3.3 主梁的穩(wěn)定性 1）.整體穩(wěn)定性 主梁高寬比為： 穩(wěn)定120364hb?? 2）.局部穩(wěn)定性 翼緣板 01? 需設(shè)置一條縱向加勁肋，不再驗(yàn)算 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 翼緣板最大外伸部分 穩(wěn)定10 b?? 主腹板 ??120846h??? 需設(shè)置橫向加勁肋（隔板） ，期間距現(xiàn)取為 1200mm。 副腹板 ??12056172408h??? 除需設(shè)置橫向加勁肋外，還需在腹板最大受壓處設(shè)置一條縱向加勁肋， 將腹板分為上下兩個(gè)格區(qū)，縱向加勁肋設(shè)置在距腹板受壓邊為 240mm 處， 如圖 3-9 所示： 圖 3-9 縱向加勁肋簡(jiǎn)圖 1.驗(yàn)算跨中主腹板上區(qū)格 的穩(wěn)定性，區(qū)格兩邊正應(yīng)力為：???91.02.813.8910MPaa?????540.2.69.2yhPMa????????????? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 屬于不均勻壓縮板??69.20.4.61138????? 區(qū)格 的歐拉應(yīng)力為：?2018.66.724014MPbhmya??????????? 區(qū)格分別受 ， 和 作用時(shí)的臨界壓應(yīng)力：1m?? 6xkcry?? 嵌固系數(shù) x=1.2, 屈曲系數(shù) ，205,4b??8.4.4.836101k?? 則 2351126.3' .985.3sMPcr acr???????????????????? 腹板邊局部壓應(yīng)力為： 46.m 壓力分布長(zhǎng)： ??20130538hmg????? ，按 a=3b 計(jì)算53ab?? 所以， ， 80.4732cab?? 區(qū)格 屬雙邊局部壓縮板，板的屈曲系數(shù)為：?0.71.1..82.8.7304Km?????????????????????????? ，需修正，則' .206.729.8xkMPcr a??35211.49.8????????? 區(qū)格平均切應(yīng)力為： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 ??173541258927.906080FTpn MPahA?????????? 由 ，板的屈曲系數(shù)為：5ab??4.3.5.2KI???'1.06.7134xkMPcrya??? ，需修正。'342.576PSa????? 而 ，3521231..cra?????????13.78Mcra? 區(qū)格上邊緣的復(fù)合應(yīng)力為： 23.8946..8946.95.1 Pm????????? 區(qū)格的臨界復(fù)合應(yīng)力為：5.82,ab???223113[]()44mcrpcrcrcr???????????????95.115.92210.6830.684.67.9424013MPa? ?????????????????????15.9crMPan?????? 合格223mcr????????? 主腹板外側(cè)設(shè)置短加勁肋與上翼緣板頂緊以支撐小車軌間距，取 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 。2401am? 2.驗(yàn)算跨中副腹板上區(qū)格 的穩(wěn)定性? 副腹板上區(qū)格 只受 及 的作用，區(qū)格兩邊正應(yīng)力為：?1??232819.07. 69.7107.x MPa??????????????? 切4164032(1..).229y Pax?? 應(yīng)力： ?? 175582( )7.491064080FTpnhA????????? 區(qū)格 的區(qū)拉應(yīng)力為：?.1.32MPya????????? 屬于不均勻壓縮板69.72031??54ab??8.4.4.8610K?????' 1.26.3716xkMPcrya??? 需修正'0.75s?23219.61.678cra?????????? ，5??4.5.3.5kI??'1.26.7.6xMPcrya????? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 需修正，則：'376.130.7516MPMPcrasa? ?????? ，252.9???????2713.Pcra?? 復(fù)合應(yīng)力為： 220.37.491MPa??????? ，區(qū)格 的臨界復(fù)合應(yīng)力為：52???121344crcrcrr??????????????????????????????????10.818210.63.36.37.4429491MPa? ??????????????????????????? 合格18..crMPan?????? 3.4 主梁剛度設(shè)計(jì)計(jì)算 3.4.1 主梁跨中一簡(jiǎn)支剛架靜剛度計(jì)算 小車作用在跨中時(shí)， 2LY??18017.92.5LmYm???? 跨中靜剛度：主梁按靜定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖計(jì)算靜剛度時(shí)為最不利情況 ??34822PbYLEIx????????? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 ???23.710217438 328802.7150.06. m? ??? ???????? ???9. 7.58LmYm??? 3.4.2 小車懸臂一簡(jiǎn)支剛架靜剛度計(jì)算 小車作用在懸臂極限時(shí)，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 3-10 所示： 圖 3-10 小車懸臂極限位置靜剛度計(jì)算簡(jiǎn)圖 mIELmYXxQd 3.10178.06.20)263()31(60)()( 52'2' ???????? ?1853L? 其中， mb3.)274(' ??? 是比實(shí)際值小，故算出的 偏大，故在懸臂端的靜剛度是很安全的xI Yd 3.4.3 主梁水平靜剛度計(jì)算 水平框架為多次超靜定結(jié)構(gòu)，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的對(duì)稱性，從而端梁中 間截開取超靜定框架一側(cè)為基本系統(tǒng)，滿載小車位于懸臂時(shí)，超靜定門 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 架水平靜位移按圖 3-11 模型計(jì)算：mHmEILPX1201 07.11078.6.2643291?? ???? ?? 3.4.4 懸臂的水平靜剛度 由于 產(chǎn)生撓度相互抵消現(xiàn)只考慮 ：HFHP 圖 3-11 超靜定門架水平靜位移示意圖??mY mEILPyH057.4 109.108.971.0261)263(8916)( 52'21?? ??????? ?? 3.4.5 主梁動(dòng)剛度 1.小車位于跨中位置時(shí)，主梁跨中垂直動(dòng)剛度計(jì)算式為： ??????119.815.763221000gfvyyL y?????????????? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 ???15.7632.82.290.51fv?????????? 其中， .0ym(220)150lHmrqr??????3109.850568PLQnEAr??2.414m??? 結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響系數(shù)： 15.0249.17302308.92)56(5021 ????????????????y 2.位于懸臂端時(shí)，垂直動(dòng)剛度 由于 ，易得 ,不需計(jì)算17.9Yd?2fHvL? 3.水平靜剛度 門架和小車剛架的水平自振頻率，按物品高位懸掛的滿載小車計(jì)算： =10.15292fHmh???0.159263. 80HZ??.34.fHZ?????: 其中， 為集中于門架或支腿剛架頂部的換算質(zhì)量h 2'1 20.342 3HSmmmqQxztsdazt?????????????????????40581210.47591.8???? ?? ? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 ??2210.610425.98175.6423? ????????????? ?? ???98kg? 為單位水平力作用于門架或支腿剛架頂部產(chǎn)生的水平位移，對(duì)超靜定? 門架有 NmEIkLH /105.691078.016.2)4(12)( 622 ?????????? 綜上可以看出水平動(dòng)剛度并不能滿足要求，但由于添加了加勁肋板、 橫隔板等，真實(shí)的慣性矩大于 ，符合要求，所以不再調(diào)4.m 整主梁尺寸。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 第四章 支腿平面內(nèi)剛架的設(shè)計(jì) 4.1 鋼架的三次超靜定結(jié)構(gòu) 支腿平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)是以支撐架為基礎(chǔ)的三次超靜定結(jié)構(gòu)，由馬鞍橫 梁橫梁中間截面斷開作為超靜定的基本結(jié)構(gòu)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)載荷對(duì)稱，截開 截面又有彎矩和軸向力，為了求解超靜定內(nèi)力簡(jiǎn)單，將均布載荷 ，3Q ， ， 與集中力 作用分開考慮，設(shè)均布載荷引起截面彎矩為 ，4P2Q62P 1Y 軸向力為 ,由集中力 引起的截面彎矩為 ,軸向力為 ，然后將內(nèi)Y3Y4 力求和進(jìn)行校核計(jì)算.結(jié)構(gòu)受力分析簡(jiǎn)圖如 4-1。 圖 4-1 結(jié)構(gòu)受力分析簡(jiǎn)圖mtFQ mtABtFXhLqmaq201. 13.02.58962.4.3106136322???? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 ttAFP tN PLqmGGQx 429.018.9315 3427616)5.0)(173()20)((24 ???? ????? 馬鞍在梁端產(chǎn)生的彎矩為 0.50.289.483MtmKNXQ:.453KN?5.2.2189013615.8326ABtmKN????????????????? ::.04.7.944MPtmtKNX??:21.6.892.2.16Qt?:??583794.52.8634MmKNXXPQ????: 為 在 處產(chǎn)生的總彎矩M265.20130.2191.68944.756.4AQLVB t??? ???????? ?? ?2.6.87KNmX: 為 在下橫梁跨中產(chǎn)生的彎矩MQ6342VPtA?1.3865tmKNX??:????4.1902BtmP????: 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 (9034.81)0378262MVAKNmXP??????::1377KNm: 4.2 馬鞍橫梁跨中截面內(nèi)力計(jì)算 4.2.1 剛性腿側(cè)計(jì)算 鋼架受到水平載荷 及扭矩 作用，且兩側(cè)作用載荷相3P4Q56nM 等。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 4-2 所示： 圖 4-2 計(jì)算簡(jiǎn)圖5.20131.73AQPtt???486t90.211.573LQPtt??? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 0.429/.0186/47PQtmtA???1.8/.4/53Btt 2 5645.763MTNtnP??: 4.2.2 結(jié)構(gòu)彎矩計(jì)算 水平載荷作用下基本結(jié)構(gòu)同前，由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，馬鞍橫梁斷開只有 剪力，為求解簡(jiǎn)單，將載荷分為三種情況作用在基本結(jié)構(gòu)上一種是均布 載荷，一種是集中載荷，第三種是彎矩作用，三種情況下內(nèi)力分別假定 為 ,然后求合內(nèi)力，最后進(jìn)行校核計(jì)算。5Y67 在均布載荷 ，扭矩 作用下各截面彎矩計(jì)算：5PnM0.1674.20.5324MAtmKNX???:.83..9Qt:0.5534P?:9MKNmX????0.174.2162.41326AtKNm??????????:.8..7.4QtX????????????????? :220.1.6534.6AMtmKN???:: 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 44 ??2.417.43.5663645MMKNmXQPXQY?????:2.2.68931VKNAL???34.57130.7286VAKNmXQY??????::07M21.534.968.74PAVttL???:0X21.628.9536MtmKNP?::??4.7194.648VAmKN??????:075X2.76312.5 91nVtKNAL???..85M566Xn07?mNAVnMXn 3.50.61258.458 ???? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 45 第五章 支承架設(shè)計(jì)及計(jì)算 5.1 支撐架剛度計(jì)算 支撐架剛度的計(jì)算，是以支撐架小車軌道點(diǎn)垂直、水平位移為計(jì)算 內(nèi)容，主要考慮垂直移動(dòng)載荷及水平慣性力（忽略風(fēng)力）引起的位移。 由于兩種位移很少同時(shí)出現(xiàn)，因此不考慮位移疊加。 1.在計(jì)算垂直移動(dòng)載荷下，支撐架的小車軌頂處位移時(shí)，僅考慮滿 載小車位于懸臂極限位置時(shí)（由吊重及小車自重引起的垂直和水平位移） 而其他垂直載荷不引起結(jié)構(gòu)位移的變化，故不作考慮。 滿載小車位于懸臂極限位置時(shí)，支撐架處作用垂直壓力為 ，計(jì)算7P 引起的位移其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 5-1 所示。7P 圖 5-1 kNLmQPa 7.21264)13.(24)(07 ??????????????????? 在 作用下，支撐架超靜定力的計(jì)算基本結(jié)構(gòu)如前，在 作用下，馬鞍7P 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 46 橫梁中間截面內(nèi)彎矩為 ，軸向力為 。8Y9Y 1）基本結(jié)構(gòu)在單位力作用下，彎矩簡(jiǎn)圖如圖 5-2 所示 ： 圖 5-2 彎矩簡(jiǎn)圖 2）基本結(jié)構(gòu)在 作用下，彎矩簡(jiǎn)圖如圖 5-3 所示：7P 圖 5-3 彎矩簡(jiǎn)圖 3）在 作用下，各截面彎矩值：7P2.981.4380.465MAKNmX???:: 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 47 ????271.4.893.976MPABKNmX??????::21.6VKN??893.271.1029.84876VKNm::0.mXP?: 求解超靜定力 ：Y9135223107BAADTEIIIXX? ?? ????? ?5.4.1.682.09332.0612402.91? ???? ???????????235017BAADTEIIEIXXX?????? ???22.7342.6.84.1614.2 .095 533.600? ????? ?? ?????? ???32523211017BAADTEIIIXX? ??? ??? ?????.64.1684.2164. 0.755333 .6209? ????? ??????? ?51 7275761AMXPDBMTPXP