通用桥式起重机金属结构设计与验证.pdf

第5期(总第168期)
机械工程与自动化
2011年10月
MECHANICAL ENGINEERING &AUTOMATION
Oct
文章编号:1672-6413(2011)10-0087-03
通用桥式起重机金属结构设计与验证
刘俊
(广东省特种设备检测院东莞分院,广东东莞523000)
摘要:首先介绍了金属结构在起重机领城的重要性,根据桥式起重机金属结构载荷与载荷组合表对其结构基
于许用应力法设计中的载荷计算作了详细介绍。分析了在桥式起重机结构设计中主梁截面所需验证的危险点
以及对应的强度、刚度及稳定性,并对其进行了结构验证。应用实例分析表明,起重机金属结构的载荷与载
荷组合表对起重机的结构设计及验证起到了重要作用。
关键词:通用桥式起重机;載荷与載荷组合;许用应力法
中图分类号:TH215
文献标识码
0引言
理论分析
随着工业技术的发展,起重机械结构向大型化
许用应力法是一种传统的设计方法,因此在对起
复杂化、长周期运行发展,桥架结构设计的好坏直接重机结构进行验证中通常采用许用应力法。
影响到起重机的经济指标和使用的安全性。为解1.1受力分析
决桥式起重机金属结构的可靠性问题,必须对其开展
本文以通用桥式起重机主梁结构为例进行受力分
充分的验证。本文结合起重机载荷与载荷组合表,列析。主梁主要承受垂直载荷、水平载荷和扭转载荷,
出了桥式起重机的载荷计算公式,并对设计的起重机其受力模型见图1和图2。
结构进行了验证。
P h P2
(a)固定载荷
(b)移动载荷
图1垂直载荷作用下的桥架力学模型
tt1t71t1
D
L
(a)水平载荷
(b)偏斜侧向载荷
图2水平載荷作用下的桥架力学模型
收稿日期:2011-04-12;修回日期:2011-05-20
作者简介:刘俊(1983-),男,广东东莞人,本科,主要从事通用机械检测工作。
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机械工程与自动化
2011年第5期
图1中,垂直载荷分为固定载荷和移动载荷,固为偏斜运行的侧向力,Fャ为大车运行机构的牵引力
定载荷包括主梁均布载荷F。、大车运行机构的重量F为端梁的轴力,x为移动集中惯性载荷P至梁端的
∑P=P+P2。图2中,水平载荷有均布载荷和移あ、K为軌距,C、D均为反弯点,两者的位置是对称
司机室重量Pes;移动载荷为小车轮压∑
距离
1.2载荷计算
动集中惯性载荷P。水平载荷作用下的主梁结构按反
由于起重机及结构不可能同时出现所承受的各项
对称水平刚架力学模型分析计算?。
载荷,因此,计算载荷时,应根据起重机的工作特点
图1中,乙为起重机跨度,4为大车运行机构至梁按对结构最不利的作用情况将可能出现的载荷进行合
端的距离,2为司机室至梁端的距离;P1为小车主动轮理的组合。载荷及载荷组合表详见参考文献[1]。
产生的轮压,P2为小车从动轮产生的轮压,b1和2分由于篇幅所限,表1仅给出了AI工况下(起重机无
别为小车的重心至主动轮和从动轮的距离;9为轮压约東地起吊地面上的物品)垂直方向载荷及水平惯
P至梁端的距离,b为小车的轮距。图2中,F、FB、Fc性载荷的计算公式。
均为梁端的铰接点产生的支反力,8为端梁的长度、?s状态法载荷计算(无风)
表1载荷组合A1的极限
载荷
垂直载荷
水平惯性载荷
固定载荷引
起跨中弯矩
∑
小车位于
弯矩跨中弯矩
∑
yn 92
4(し-b.)2
[4
小车位于
跨端弯矩
Mpc= y$2 Fpcc
HD = I chcl
固定载荷引
起跨端剪力
F = ynp
剪カ」小车位于
跨中剪力
Fp=2m的2∑P(1
FH =PH(s=0,此时Pr=0)
小车位于
∑
跨端剪力
PC
+P(1
主腹板上边缘
a s (MP +M)y MHZT
应力
下翼缘外边缘
M
剪「主腹板中点
2A08
应
力
翼缘极
许用应力
表1中,y。为高危险度系数,4为大车运行机构升动作和运行动作都是在其上的轨道上进行的,它是
距大车轨道的距离,∑PG为减速器与大车运行机构主要的受力构件。设计中主要从静强度、疲劳强度、
的总重量,Po为减速器的重量,e1为主钩中心至大车稳定性及刚度4个方面对其结构进行验证(见图3)。
轨道中心的距离,∑P为一根主梁上小车轮压之和,其中主梁静强度应按最不利载荷组合对危险截面进行
P=P1+P2,1为计算系数,l为箱型梁截面垂直强度验算,主梁截面危险点见图4。
方向的惯性矩,,为箱型梁截面水平方向的惯性矩,3应用实例
A。为箱型梁截面的浄面积,∑δ为腹板厚度之和,h
以桥式起重机偏軌箱形双梁桥架结构设计为例,
为翼缘板的宽度,δ为腹板厚度,x与y分别为相应的原始数据见表2,由原始数据所确定的起重机主梁与
水平与垂直抗弯截面高度,x2和y为箱型梁截面形心端梁的截面参数见表3。根据以上数据结合桥式起重
坐标,∑ん为翼缘板的总高度,7n为跨中内扭矩
机金属结构载荷与载荷组合表可相应地求出各项载
为材料的屈服强度。
荷,再由许用应力法对起重机的静强度、疲劳强度、
2桥式起董机结构验证技术
稳定性及刚度4个方面进行结构验证。最后将所得出
主梁是通用桥机的主要承载结构,起重小车的起