桥式起重机主梁(共33页).doc

《桥式起重机主梁(共33页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥式起重机主梁(共33页).doc（33页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上桥式起重机设计说明书姓 名： 高 伟 学 院： 材料科学与工程学院 专业班级： 材料成型及控制工程0703班指导教师： 王 勇 日 期： 2011年1月 前 言在日新月异的社会中，随着生产的发展忽然科学技术的进步，焊接已成为一门独立的学科，并广泛应用于宇航空、核工业、造船、建筑及机械制造等部门，在我国的国民经济发展中，尤其是制造业的发展中，焊接技术是一门不可缺少的加工手段。据有关资料介绍，全世界的钢铁产业中约有50%左右时通过焊接加工有原材料变成产品的。目前许多焊接作业已经机械化、自动化、数控、人工智能化等很多高新技术。本书主要对桥式起重机中箱型梁的制造过程做了详细说

2、明，由于书中遵循的是广泛通用的大起重量的桥式起重机的制造及设计原则，因此在设计专用起重机时不能完全采用本书的设计原则及数据，又因参考文献比较久远及涉及作者的经验有限，对于本书的一些缺点及不足，还望读者批评指正。本书具体描述了跨度19米，起重32t的通用桥式起重机箱型主梁的设计及生产过程，并对车间做了简单的设计，在张红霞老师和王勇老师的指导下，同时得到同组人员的大力协作，再次表示感谢。经验有限，缺点和错误在所难免，恳请读者批评指正。 二一一年一月十八日 目 录前言课程设计任务书第1章 箱型梁式桥架结构的构造及尺寸-1第2章 主梁的制造工艺过程-13第3章 焊接车间的设计-26第4章 焊接工艺卡-

3、30第5章 结束语及相关参考文献-41第一章设计过程箱型梁式桥架结构的构造及尺寸桥架的总体构造箱型梁式桥架结构是有两根主梁和两根端梁组成的。桥式起重机由桥架和起重小车两大部分组成，桥架两端通过运行装置，直接支撑在高架轨道上，沿轨纵向运行，其中小车沿在桥架主梁上的小车轨道横向运行。 分类：单（主）梁式起重机：具有一根主梁的桥式起重机。 双（主）梁式起重机：具有两根主梁的桥式起重机。 葫双桥式起重机 ：采用电动葫芦作为小车起升机构的桥式起重机主梁桥式起重机机架中主要的受力元件，由左右两块腹板，上下两块盖板，以及若干大小隔板及加强筋板组成。主要技术要求有： 主梁上拱度：当受载后，可抵消按主梁刚度条件

4、下产生的挠曲变形，避免承 载小车爬坡。 主梁旁弯：在制造桥架时，走台侧后有残余的拉伸应力，当运输及使用过程中残余应力释放以后，导致主梁向后弯曲，而且主梁在水平惯性载荷作用下，按刚度条件允许有一定的侧内弯曲，两者叠加会造成过大的弯曲变形。 腹板波浪变形:受压区0.70，受拉曲1.20。规定较低的波浪变形对于提高起重机的稳定性和寿命是有利的。上盖板水平度b250.腹板垂直度h0200，b为盖板宽度，h0为梁高。端梁 端梁是桥式起重机桥架组成的一部分，一般采用箱型结构，并在水平面内于主梁刚性连接。端梁受载情况分为以下两类： 端梁受有主梁最大的支撑应力，即端梁上作用有垂直载荷，端梁没有垂直载荷，端梁只

5、起联系主梁的作用。隔板 为了使梁的垂直腹板具有局部刚度，将他们用横向肋板从内部加强，肋板又称 为隔板，这些隔板被焊接到垂直腹板及盖板上，隔板不焊到下盖板上，因为这 样做很困难，而且隔板本身与其腹板相连的焊缝会产生很高的内应力，这是由 于四周封闭造成的。计算项目设计计算内容计算结果中部高度端梁连接处高度 h1梯形长度端梁宽度腹板的壁间距b0腹板厚度0盖板宽度b大隔板间距a小隔板高度h2小隔板间距a1纵向加加筋角钢第一章 尺寸及相关参数设计h=（1/141/16）L 取h=1270mmh1=（0.40.6）h 取h1=650mmC=(0.10.2)L 取C=2000mm2C0=（0.40.8）h1

6、 取2C0=480mmb0h/3且b0L/50 取b0=450mm0=8mm(查资料得)b= b0+2(0+10）=482mm(手)b= b0+2(0+20）=502mm(自)靠近端梁处 a=h0=h-1-2=1242mm跨中 a=(1.52.0) h0=2000mm h2=h0/3=416mm a1=0.5h0=625mm h3h2 h3=450mm h=1270mm h1=650mm C=2000mm 2C0=480mm b0=450mm b=502mm a1=625mm h3=450mm计算项目设计计算内容计算结果主梁的受力分析三 主梁的设计计算a、 垂直方向垂直固定载荷：1均布载荷：由

7、起重机主梁自重曲线得均布载荷 2集中载荷:由大车运行机构估计重量得运行机构重量 G1=0.8 L1=1.5m操纵室重量 G2=1.1 L2=2.8m电气设备 G3=0.6 L3=5.9m3垂直活动载荷 F=Gx+Q=Q+Q=11.2 +38.6=49.5t 每个轮子上轮压 F1=F2=F/4=12.4t 水平惯性力：按最危险情况，水平惯性载荷为各垂直载荷的1/10.载荷组合： KGq=1.19=9.9t KGx=1.111.2=12.32t Q=1.1532=36.8t 第二章 主梁截面的计算 a由活动载荷引起的弯矩和剪力，当活动载荷P1=P2时，其合力位置在b1/2处，合力R=P1+P2=(

8、 KGx+Q)/2=24.56tF=0MB=0FA=(L-x-b1/2)R/L距支点A距离为x的截面上由活动载荷引起的剪力和弯矩分别为 Gq=9t q1=0.474t/m起重机设计规范F1=F2=12.4t R=24.56计算项目设计计算内容计算结果a) 当0xL-b1时，0x16.3mQ活max=FA=(L-x-b1/2)R/L=(19-x-1.35)24.56/19=22.8tM活max=FAx=(L-x-b1/2)Rx/L=(19-x-1.35)24.56x/19=100tm(当x=L/2-b1/4时）b、 L-b1xL时，16.3x19Q活max=P(L-x)/L=Pb1/L=(24.

9、56/2)2.7/19=1.74tM活max=FAx= P(L-x)x/L =(24.56/2)2.7(19-2.7)/19=28.45tm （当x= 16.3时）b由固定载荷引起的弯矩及剪力a) 均布载荷：距支点A距离为x的截面上的固定均布载荷引起的剪力和弯矩分别为：FA=qL/2= KGq/2=4.50tQ均max=FA-qx=4.50t（当x=0时）q= KGq/L=9.9/19=0.5210M均max= FAx-qx2/2=4.5019/2-0.52109.52/2=19.24tm（当x=9.5时）b) 集中载荷确定支反力FA=G1(L-L1)+G1L1+G2(L-L2)+G3(L-L

10、3)K/L =0.819+1.1（19-2.8）+0.6（19-5.9）1.1104/19 =2.36tFB=(2G1-G2-G3)K-FA =（20.8+1.1+0.6）1.110423664=1.26ta当0xL1 ，0x1.5m Q集1=FA=1.98tM集1=FAx=1.981.5=3.55tmQ活max=22.8tM活max=100tmQ活max=1.74tM活max=28.45tm Q均max=4.50tM均max=19.24tm FA=2.36tFB=1.26tQ集1=1.98tM集1=3.55tm计算项目设计计算内容计算结果2垂直方向的剪力和弯矩b当L1XL2， Q集2=FA-

11、KG1=23664-1.10.8104= 1.48tM集2= FAx-KG1（x-L1）=23664x-1.10.8104（x-1.5）=5.48tm(x=2.5m)C 当L2XL3,Q集3= FA-K（G1+G2）=23664-1.1(0.8+1.1)104 =0.28tM集3= FAx-KG1（x-L1）+G2(x-L2） =6.36 tm(x=5.9m)d 当L3XL-L1 Q集4= FA-K（G1+G2+G3）=23664-1.1(0.8+1.1+0.6)104=-0.38tM集4= FAx-KG1（x-L1）+G2(x-L2）+G3(x-L3)=-3836x+86090=6.35 t

12、m(x=5.9)e 当L-L1xL Q集5= FA-K（2G1+G2+G3=23664-1.1(1.6+1.7)104=-1.26tM集5=FAx-KG1（x-L1）+G2(x-L2）+G3(x-L3)+G1(x-L+L1) =-12636x+ =2.22tm(x=17.5)通过对建立图和弯矩图的分析，得出垂直方向的最大剪力和弯矩分别是M=(M+M+M)=120t mQ=(Q+Q+Q) =292.8KN水平方向的剪力和弯矩当大车的总轮数的12为驱动轮时，水平方向的剪力和弯矩，可以粗略地取垂直方向上的计算值的110 M= M/10=12t mQ= Q/10=29.28KNQ集2=1.48tM集2

13、=5.48tm Q集3=0.28tM集3=6.36 tmQ集4=-0.38tM集4= 6.35 tmQ集5=-1.26tM集5=2.22tm计算项目设计计算内容计算结果1 梁盖板与腹板的角焊缝 四 结构主梁的计算焊缝的设计及计算梁盖板上腹板的角焊缝关于X，Y轴的惯性矩。Z=（21+h0）2=（214+1242）=635mm JX=(20)h012+b16+2b1 (Z-5) =(28) 124212+502146+250214630 =0.751010mm4JY=(21)b112+h006+2h00b0+02 =（142）5021212428621242845082 =1.09109 mm4W

14、X=JXZ=0.751010mm4635mm=0.118108mmWY= JYZ=1.09109 mm4251mm=4.26106mm 主梁中性轴以上截面对中性轴X-X静距SS=h00h04+b1（h0+1）2 =1242812424+5021412562=mm主梁最大弯矩截面的正应力max= MWXMWY = 102 +29.7Mpa =132 Mpa主梁最大剪应力截面的剪应力Qmax=( Q2+ Q2) =(292.8+29.28) =294.3KN最大剪应力截面对X轴的惯性矩 （h0=1242/2=621mm）Z=635mmJX=0.751010mm4JY =1.09109 mm4S=m

15、mmax=132 MpaQmax=294.3KN计算项目设计计算内容计算结果Z=（21+h0）2 =（214+621）2=325mmJX =20h012+b162b1 (Z-5) =26621125021462502143255=0.01681011mmmax= （QmaxS）（JX f）经过查参考资料和对比，取Q235钢比较合适；查的则许用应力 = s1.33=2201.33165.4Mpa132Mpa = 395.5Mpamax =81.8Mpa 经过校核比较，所选的Q235钢满足要求Z=325mmJX =0.01681011mm4max=81.8MP优质碳素结构钢-低碳合金钢的力学性能计

16、算项目设计计算内容计算结果角焊缝在腹板边缘双面不开坡口，焊透的情况下角焊缝在腹板边缘开破口的情况下：加筋板与盖板的校核第五章 主梁主要焊缝的强度计算主梁上盖板对截面水平中性轴的静距为S： S=bh）252214621142 =mm 集中载荷产生的剪应力F F=（F）2K0Z =（1.0）（25.632510-6） =62.6Mpa F为集中载荷最大值Q=QmaxS2K0JX) =29810 ) (25.60.171010) =35.2Mpa二者的合力为 =71.8MpaQ=（QS（JX f） =（2981000）（0.01681011214） =14Mpa 符合要求 =2F +2Q =（142

17、+62.62） =64.14Mpa符合要求A加筋板与盖板连接校核焊缝的长度 l=2 b015f =25021512 =1364mm =N（K0l） =29810005.61364 =39.0Mpa 符合要求S =mm F =62.6MpaQ= =35.2Mpa=71.8Mpa=64.14Mpa符合要求=39.0Mpa 符合要求计算项目设计计算内容计算结果加劲板与腹板的校核主梁盖板拼接焊缝校核B加劲板与腹板的校核l=215f+h2 =2158+416mm=656mm =N（K0l） =29810005.665681,1Mpa 符合要求C 主梁盖板拼接焊缝校核=Q切/l=Q/b1=292.8/(5

18、0212)= 49.5Mpa 符合要求经过分析校核，采用Q235钢完全可以符合焊缝的强度的要求=81,1Mpa 符合要求=49.5Mpa符合要求贾安东p20表2-4 第二章主梁制造工艺过程一、主梁制造工艺简易流程图材料验收钢材处理备 料装 配焊 接修整处理喷漆包装成 品质量检验二、 主梁的制造工艺过程备料1、 盖板（上下盖板=14mm） A、对已选定的Q235材料进行检验等焊前处理；B、切割：选用市场上规格为141400L的材料，切成两均等份，对边缘进行精整切割。C、开坡口：板厚为14mm时，采用单Y型坡口，允许用火焰气割，但坡口面应将熔渣等清除干净。D、采用CO2焊对板材进行拼接至 22mm

19、（对接前先将各板材点固焊住，或采用夹具固定均可；且可采用压具以防止波浪变形，两端使用引弧，收弧板）。E、预置拱度：fs=L/1000=19000/1000=19mm 以上fs为理论值，实际下料时，fs=（23）fs fs=（5075）mm上盖板下料的加长量为：2.5L/1000=2.519000/1000=47.5mm下盖板下料的加长量为：1.5L/1000=1.519000/1000=28.5mmfsxL/2L 2腹板（=6mm） 对已选定的Q235进行校平到喷丸预处理。 切割：选用市场上规格为61800L的钢板，切去多余的部分，然后对材料进行精整（气割）。 开坡口：=6mm，根据焊接手册选

20、用CO2气保焊无需开坡口。即“I”型坡口。 采用CO2焊进行拼接。 切割示图。 下料拱度：fs=（1/10003/1000）L=（1957）mm2、 大小隔板（=6mm）按设计尺寸对板材进行切割，注意下料时合理组合尺寸，尽量减少板材的消耗。检验1、 对接焊缝进行100%X射线检验。质量应达到射线探伤标准GB3323规定的级或超声探伤标准JB1152规定的级。对接焊缝类别对接板名称焊缝探伤比例探伤部位及长度示意图工作级别横 向 焊 缝受拉翼缘板（下盖板）100%100%受压翼缘板（上盖板）20%20%主腹板每个横向焊缝邻近受拉翼缘板300mm范围内射线探伤或超声波探伤。邻近受压翼缘板160mm范

21、围内射线探伤或超声波探伤。副腹板每个横向焊缝邻近受拉翼缘板300mm范围内射线探伤或超声波探伤。2、 上盖板下料后，毛刺和凹凸不平应铲除，毛刺高度不应大于0.5mm，划痕不得大于1mm。采用气割下料，气割后气割面与轨制面直偏差不应超过2mm，气割表面不平度不应超过11.4mm。3、 对接后要对余高进行机械加工，从而减小应力集中。4、 对于14mm的下盖板，采用热弯方法进行折弯，加热时应加热到9001000，弯曲完成时温度不低于700。对于Q235等低合金钢应注意缓冷。装配及焊接1、 主梁的焊接顺序 上盖板置于支撑平台上，并加压板固定。在地上铺好已拼接好的上盖板，在两端加凸台，使其中间向下弯曲，

22、弯曲程度等于预置的上拱度，即中点处向下挠L/1000。 装配焊接大隔板和小隔板 在制定的位置上焊接大小隔板，为保证其垂直度及位置的准确，需采用撑住固定或者点固焊对其位置固定。 为保证旁弯以防止受力时盖板过度向中心弯曲，应从大梁的中部向盖板边缘焊接，先焊隔板的一面，然后再焊另一面(避免结构翘曲)。 腹板的隔板的焊接将腹板组立点焊于制定位置，由于腹板有预置上挠，装配时需要使盖板与之贴合严密。（采用楔形垫片）将点固好的梁旋转90侧向放置，再对腹板与隔板之间进行焊接。 在焊接过程中，需注意事项c、 大隔板断续焊，小隔板连续焊。d、 为方便施焊（由于间距较小），一般采用焊条手工焊或者CO2焊。e、 为保

23、证要求的拱度与旁弯：两个焊接工人同时由大梁的中部开始将隔板焊上，先焊主腹板一侧，每条焊缝由外缘向盖板侧板，最好不立即从两面焊接隔板。 角钢的焊接 为了减小变形，从而需减少线能量的输入，角钢采用断续焊，且由于空间较小，采用CO2半自动焊。 装配下盖板及盖板与腹板的焊接 在装配压紧力作用下预弯成所需形状，使用撑具等辅助设备以保证盖板的倾斜度和腹板的垂直度，然后点固焊住。 测量挠度： 在上盖板平面上的两端固定一根细钢丝绳，使其滑移到不同的位置，在这个过程中钢丝绳保持水平，检验大梁的上拱度。 测量挠度后，若上挠度大于允许值，则：先焊1、2，使焊后产生一定量的下挠，与上挠度有一定的抵消，从而使上挠度符合

24、预置挠度。 若上挠度小于允许值，则：先焊3、4，使焊后产生一定上挠，与原上挠度值相叠加，使上挠度等于预置挠度。 若上挠度正好，则按1423的顺序来焊接，可防止扭曲变形。 四条长角焊缝用埋弧焊 对主梁的修整及检验 对焊后的焊缝进行表面清理及打磨等工序。 主梁制成后，如有超出规定的挠曲变形，需进行修理，可用锤击法和重击法，但应用最多的是火焰矫正。 再按合同要求对其进行探伤。 主梁装配焊接的一般顺序图上盖板大隔板小隔板焊缝腹板加强筋上盖板装大小隔板隔板焊接装腹板腹板点焊下盖板点焊焊缝焊缝341 2腹板与盖板焊接下盖板测量挠度焊接变形检验矫正 主梁角焊缝的焊接示意图CO2焊接埋弧焊（船型焊）2、 端梁

25、的焊接检验1、 上拱度的检验在上盖板平面的两端固定一根细钢丝绳，使其水平，将其滑移到不同位置在此过程中保持水平，检验大梁的上拱度。2、挠度的检验在垂直腹板的两端一米高的地方，固定一根悬线，检查大梁在水平面内的挠度，在安装大隔板的地方测量大梁挠度，其值不应超过L/2000=9.5mm3、 变形量的检验检验各板的变形量：腹板波浪变形受压区0.70=4.2mm，其余区域1.20=7.2mm，上盖板水平度0.328mm，腹板垂直度6mm。4、 焊缝质量检验对主要的工作焊缝进行100%的X射线检验。其他联系焊缝采用抽检进行超声或磁粉探伤。整体修整1、 防止大梁在水平面内弯曲，将悬臂支撑（即走台支撑）焊上

26、大梁之前给予大梁一定程度的预弯，在它这样的位置上支撑焊到大梁上。配重3的重量根据实际规定：在大梁的两端没有与部支柱4接触以前，配重可以继续往上加。2、 焊接大梁时，应尽量避免变形。大梁断面允许的最大扭转（或通常所说的螺线形）可以按比例关系a0.02H确定范围。为满足这个要求，采用下列方法：在隔板和上盖板装配的时候，所有的隔板应与盖板严格地装成90，而且在一条直线上；翼缘焊缝用两台自动电焊机，以同样的速度，同时由大梁中线向边缘施焊，若采用埋弧焊（船型焊），应注意支撑的位置。大梁构件在焊接前的装配以及焊接，须在调整后的架子上进行。3、 上拱度的修正若拱度过小，在梁下翼板背面沿纵长用火焰烤两条加热带

27、，或者在梁的腹板下弦区部位，用火焰烤若干个三角形的加热区，同时加热相应部位的下翼缘板，如下图所示：4、 焊缝的补焊修整若X-射线检验出未焊透、裂纹、夹杂等缺陷时，若不符合焊接检验级标准。需对其进行补焊，采用碳弧气刨对缺陷进行彻底的清理、清除，然后再补焊。5、 焊材的保存为防止焊剂的潮湿引起的气孔时，对熔炼型焊剂在150350烘培，烧结型焊剂则可控制在200400。烘培时间均以一小时为宜。对焊丝和焊剂的保存应按照材料的牌号、种类标注，避免混乱，焊材贮存库内，应设置温度计、湿度计。按照焊材质量管理规程（JB3233-83）规定，控制室内温度有相对湿度，允许存放时间不应超过24小时。 第三章焊接车间

28、设计1、 布置原则 车间组成的原则1、 生产部分 工段和小组的成立原则：车间生产组织既要简练，又要便于管理。 工段和小组的划分： 按工艺性质划分：A、备料工段：钢材预处理组、切割下料组、成型组、机械加工组等 B、装配焊接工段：装配组、焊接组、热处理组、清理组、检验组等 按产品结构对象划分2、 辅助和仓库部分辅助和仓库要根据车间规模大小和类型的不同，工艺设备以及协作情况而决定。一般有：机房 样板间及样板库 泵房 机电修理间 焊接材料库 工具室 焊接实验室 金属材料库半成品库 胎夹具库 辅助材料库 油漆调配室模具库 成品库 3、服务和生活部分 车间办公室 生活设施 车间布置的基本原则1、 车间工艺

29、路线的选择原则 物料流向通顺，生产路线最短，无倒流。 生产线的流向应与工厂总平面图基本流向一致 生产部分，辅助部分，服务生活设施，仓库之间要协调、方便、合理。 考虑环境保护、安全卫生、文明生产条件，对有害物质和有防火要求的部门尽量靠外布置。 对采光、通风，车间之间联系，运输的合理性。 占地面积和建筑参数选用的经济性和合理性。 对长远发展的适应性。 有较好的改建适应性。2、 车间布置方案的基本形式目前，焊接车间布置方案的基本形式大致分为纵向流水、迂回流水、纵横混合流水等工艺方案，从这三种基本形式中，可派生很多方案，这就要根据车间规模、产品对象、总图位置以及其他情况而定。下图为工艺路线纵向流水布置

30、方案，适用于产品加工路线短，备料与装焊对厂房参数要求差不多的小批量生产的车间，跨度不宜超过三跨，车间年产量在500010000t。 焊接车间1、 焊接工艺过程 材料验收（成分、应力、应变钢材处理（喷丸、酸洗等）备料（切割裁制、开坡口等）装配（点焊）喷漆包装修整焊接成品出厂2、 焊接车间平面布置方案（多选用纵向） 纵向生产线 混向生产线 纵横生产线 波状生产线 环状生产线 纵向生产示意图第 四 章焊接工艺卡结束语 通过对主梁的设计，在实践过程中是我对梁式起重机的工作原理和相关的设计要求有了新的和更加深刻的认识，这对我今后的学习工作起到了重要作用。在课程设计中大量运用了相关焊接方面的知识，可以更好

31、的对大学四年时间学习的相关过程得到了很好的巩固和深化，将最近尤其是近几个学期以来学习的专业可进行很好的融合与辨析。在对桥式起重机主梁的设计过程中，由于自身的不足，和相关知识的欠缺，遇到了许许多多的问题，正是在老师与同学们的相互合作中，自己才从迷茫中找到了解决问题的终南捷径，通过对相关文献的的查询，和虚心请教，在摸索中不断进步，其中存在的问题不可避免，在今后的过程中希望可以学习到更多的东西，加强了对焊接结构的构造获得更加的数据与结果。 写于太原理工大学北区 2011年1月18日 参考文献1起重机课程设计（陈道南%2C盛汉中编.修订版）93年2GB4458-4机械制图3GB3323-2005金属熔化焊焊接接头射线探伤4GB/T699-99优质碳素结构钢5GB/T3811起重机设计规范6GB/T 324焊缝符号表示方法7JB/T_6392-2008起重机车轮8YB/T5055-93起重机钢轨9焊接工程师手册10焊接结构及生产设计(贾安东编著)11焊接设计简明手册12焊接手册（第三版）.第三卷.焊接结构13焊接手册（第三版）.第一卷.焊接方法及设备14金属焊接国家标准汇编15起重机计算实例-陈国障-84年16起重机设计手册(机械工业80版)17课程设计指导书2010年12月材料成型与控制工程（焊接）专心-专注-专业