50吨双梁龙门起重机金属结构设计(编辑修改稿)

50吨双梁龙门起重机金属结构设计(编辑修改稿)内容摘要：

偏轨箱形龙门起重机金属结构由上部主梁和支腿两大部分组成。 所谓偏轨 是指小车轨道置于主梁的主腹板上（亦称全偏轨）。 若将轨道至于靠近主腹板内侧，则称为半偏轨或者是小偏轨。 本次分析的龙门起重机的最大跨度为 35m ，所以采用刚性支腿。 具有两个刚性支腿的龙门起重机通过双轮缘的大车行走车轮支承在轨道上，轨道侧面与轮缘有20～ 30mm 间隙。 车轮踏面与轨道间的滑动摩擦力和车轮轮缘与轨道侧面相抵触共同形成侧向约束，产生横推力，其中轮缘与轨道相抵触的约束是主要的。 为便于分析，轮轨间的滑动摩擦约束作用略而不计。 实践表明，在大车运行或不动的情况下，轮缘与轨道侧面的相抵触情况时而出现，时而消失，即横推力有时有，有时没有。 综上所述，主要的最不利计算简图是按两端简支的外伸梁计算，不因其结构形式和支承情况而改变。 作用于龙门起重机主梁的计算载荷（基本载荷、附加载荷和特殊载荷）可按其方向分为垂直载荷和水平载荷，然后用这些载荷计算主梁的相应内力。 垂直载荷引起的主梁内力 一、移动载荷引起的主梁内力 作用于主梁上的移动载荷即小车自重和起升载荷引起的小车轮压，计算时，应考虑不同载荷组合下的动力系数 39。 i 和冲击系数 i。 单边偏轨箱形主梁上总的小车轮压，按下式计算： n QGR iXCi 39。   (31) 12 式中 XCG —— 起重小车自重； Q—— 起升载荷； i —— 冲击系数 [自重载荷由于起升载荷在不稳定运动时对结 构产生的冲击效应，用起升冲击系数 1i 来考虑；起重机（或小车）运行经过轨道接头或不平整轨道时自重载荷对结构产生的在垂直方向的冲击和振动效应，用运行冲击系数4i 来考虑 ] 39。 i —— 动力系数 [起升载荷在不稳定运动时所引起的垂直惯性载荷的作用，用起升载荷动力系数 439。 i 来考虑；对于某些抓斗（料箱）或电磁盘作业的起重机，由于突然卸载使起 升载荷产生动态减载作用，减少后的起升载荷用突然卸载系数 339。 i 来考虑 ]； n —— 桥架主梁的根数，单主梁时 n ＝ 1，此处取 n ＝ 2。 由第二章计算结果可知： XCG ＝ 105 N DZQ = 105 N 取 i ， 39。 i ， n＝ 2， ) 10+ 10 5(21 5539。  n QGR DZiXCi  ＝ 105 N 该起重机采用中间对称，作用于主梁上的两个轮轮压： 521  RPPP N (1)小车在主梁跨间运行时： 13 最大弯矩值： mNLbLRM YDZ 6252135424)2( (32) 式中 L —— 跨度； b—— 小车轴距。 最大剪力： NLbPPPQ555221m a x  (33) (2)小车在有效悬臂端根部运行时： 支承处主梁截面内力最大，其求法按材料力学的一般方法计算。 支承处弯矩：   mNblPlPM YDz655212 (34) 式中 l—— 有效悬臂长。 支承处剪力： NRPPQ 521  (35) 二、固定载荷引起的主梁内力 (1)匀布固定载荷引起的主梁内力 主梁上的匀布固定载荷即单主梁龙门起重机桥架单位长度重量或双主梁龙门起重机半个桥架的单位长度重量载荷： 0LGq  (36) 式中 14 G—— 单主梁龙门起重机桥架重量或双主梁龙门起重机半个桥架的重量； —— 冲击系数，按不同的载荷组合采用 1 或 4 ； 0L —— 主梁的总长度，包括跨间和悬臂段。 mNL Gq / 4504   (2)集中固定载荷引起的主梁内力 主梁 上的集中固定载荷包括悬挂在主梁上的司机室重量 SJG （司机室悬挂于运行小车时，视为移动载荷）和双主梁桥架端梁重量对主梁的作用力 DLG （它作用于主梁的悬臂端），它们应按载荷组合情况考虑冲击系数 1 或 4。 对于司机室只考虑小车在跨中截面： (取 4i ＝ ) SJiCS GP  ＝ 1 104 ＝ 104 N 1LCPQ 4cs  最大弯矩值只是考虑跨中截面：  mNLCLCPMcsGD443m a x35)( 对上横梁对主梁的作用力只考虑小车位于悬臂端： NPQ d 4m a x  mNlPM dGD  544m a x 水平载荷引起的主梁内力 15 图 运行惯性力均布载荷 主要考虑运行惯性力和风压 均布载荷 由第一章的计算可知，运行惯性力均布载荷为： (如图 所示 ) mNLPq ZZlHH/20209/1011 /3     mNLLLqM ZZHyH859200)2(8 风压的均布载荷： ZWW LPq / ＝ 104 /59 ＝ 400 mN/   mNLLLqM ZZWyW859400)2(8 当垂直载荷和水平载荷 不通过主梁弯心时，使主梁发生扭转，主梁承受的扭矩为： nsn MMM  (37) 其中，对于双主梁偏轨箱形梁： eRMnc  (38) 式中 R—— 一根主梁上的小车轮压； e —— 主梁弯心至轨道中心之间的距离，轨道在腹板上 方，可近似按下式计算： 16 021 2 Be  (39) 式中 1 —— 主腹板厚度； 2 —— 副腹板厚度； 0B —— 两腹板中心线间距。 由式 (31)的计算知， NR  mmB 13000  mme 650130066 6  将以上数据代入 (37)得， mNM nc  85 109 9 5 偏轨箱形梁在偏心水平载荷作用下引起得扭矩，可近似地按下式计算：  2hRRMWHns  (310) 式中 HR —— 大车制动时，一根主梁上总的小车轮压引起的水平力； WR —— 小车和货物风载荷引起的一根主梁上总的小车轮压水平力； h —— 主梁高度。 由 23 的计算结果可知， NR H 44  NR W 44  则   mNMns  744 将以上数据代入式 (36)得， mNM n  878 17 主梁强度校核 龙门起重机主梁的危险截面一般是满载小车位于跨中时的跨中截面和满载小车位于有效悬臂时的悬臂根部截面（支腿处）。 这两个危险截面的强度校核如下： 满载小 车位于跨中时主梁跨中截面强度校核 一、正应力 由式得 ＝  zzyy WMWM ≤ [ ] (311) 式中 zM —— 固定载荷及移动载荷在主梁计算截面引起的弯矩； yM —— 大车制动惯性载荷、风载荷在主梁计算截面引起的弯矩； yW 、 zW —— 主梁截面抗弯模数。 式（ 311）中的系数 是考虑主梁跨中的约束扭转及约束弯曲的影响。 由 31 计算可知， mNMMMMGDGDYDzz  64563m a x1m a x1 mNMMM yWyHy   444 由表查得， 16Mn MPas 345 ，由表查得按载荷组合Ⅱ a， 计算许用应力得： MP as ][   （ 1）主梁箱形截面惯性矩 I 的计算： 如下图 所示， 矩形Ⅰ： AabhIz 2312 Ⅰ 18 = 15006)2622100(12 101500 23  ＝ 106 4mm 123bhIy Ⅰ ＝ 12150010 3 ＝ 109 4mm 按 同样的方法，可得以下： 矩形Ⅱ： 93 ⅡzI4mm 492321006262150012 62100mmI y Ⅱ 矩形Ⅲ： ⅢzI ＝ ⅠzI ＝ 109 4mm ⅢyI ＝ ⅠyI ＝ 109 4mm 矩形Ⅳ： 1221006 3ⅣzI＝ 109 4mm ⅣyI ＝ 21006)2621500(12 62100 23  ＝ 109 4mm zI ＝ ⅠzI + ⅡzI + ⅢzI + ⅣzI ＝ 2 109 +2  ＝ 1010 4mm yI ＝ ⅠyI + ⅡyI + ⅢyI + ⅣyI ＝ 2 109 +2  ＝ 1010 4mm 19 图 主梁箱形截面 （ 2）抗弯截面模量 W 的计算： czz yIW ⅠⅠ  ＝ 79 10122100  3mm ⅠⅢ zz WW  ＝ 1 107 3mm ZIVW =cyy zIW ⅡⅡ  ＝ 79 21500  3mm 得出抗弯截面模量如下： ⅢⅠ zzz WWW  ＝ 2 1 107 ＝ 2 107 3mm ⅣⅡ yyy WWW  ＝ 2  ＝ 108 3mm M P aM P aWMWMzzyy260][1471027685    二、 平均挤压应力 m ＝1)502( yhP ≤ [ ] (312) 由附表查 P43,H＝ 80 mm， 又知 mm61  ，则 20 mmHh y 861   由式（ 31）可得， P＝41（ 105 + 105 ） = 105 N 将数据代入式（ 312）得，   MP aMP am 260][ 5    三、复合应力 主梁跨中危险截面的主腹板与上翼缘板连 接处同时作用有正应力、剪应力和挤压应力，因此须按下式进行强度校核，即： 222 3  mm ≤ [ ] (313) (式中的  和  应取主腹板与上翼缘板连接处同一点的应力 ) 如图 中 C 点处 10402 1022100 cy mm 7472621500 cz mm （ 1）正应力： M P azIMyIM cyyczzc 105106 （ 2）剪应力（为偏于安全，  取中性轴处的 mdx ）： 1021 2)(  AMI SQ nzzz  （ 314） 由 节计算结果可知： NQz  mNM n  另外， 21  22100215006621022100101500mmS z    260 1 0 01 5。