橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算講義

1、、通用橋式起重機(jī)箱形主梁強(qiáng)度計(jì)算（雙梁小車型）1、受力分析作為室內(nèi)用通用橋式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)將承受常規(guī)載荷Pg、Pq和Ph三種基本載荷和偶然載荷Ps，因此為載荷組合H。其主梁上將作用有Pg、Pq、Ph載荷。主梁跨中截面承受彎曲應(yīng)力最大，為受彎危險(xiǎn)截面；主梁跨端承受剪 力最大，為剪切危險(xiǎn)截面。當(dāng)主梁為偏軌箱形梁時(shí)，主梁跨中截面除了要計(jì)算整體垂直與水平彎 曲強(qiáng)度計(jì)算、局部彎曲強(qiáng)度計(jì)算外，還要計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度與 剪切強(qiáng)度需進(jìn)行折算。2、主梁斷面幾何特性計(jì)算 上下翼緣板不等厚，采用平行軸原理計(jì)算組合截面的幾何特性。圖2-4注：此箱形截面垂直形心軸為 y-y形心線，為對(duì)稱形心線。因上下翼 緣板厚不

2、等，應(yīng)以x' X為參考形心線，利用平行軸原理求水平形心線 x x位置y。 斷面形狀如圖2-4所示，尺寸如圖所示的H、hi、h2、B、b、bo等。 v F = F1 2F2 F3 F Bh1 , F2 二 bh0, F3 二 Bh2 q 八 Fr (kg / m )v FiyiF1(H) 2F2( ho h2) F3.(cm )- 2 - - - 2F2F2 F33o3Bh12 b(H - A -h2)32 Bh22 /4、 Jx- F1 712- 2F2 73 F3 y2 (cm )12 12 12323h|Bh2Bb h0b0 b 2 Jy1220 2F2(-° -)2 (

3、cm4)12 12 12 2 2 Wx = Jx / yc 和 Jx / H - yc(cm3) Wy = Jy b (cm3)3、許用應(yīng)力為二山和山。載荷組合安全系拉伸、壓縮、剪切端面擠壓類別數(shù)彎曲許用應(yīng)力許用應(yīng)力許用應(yīng)力組合I（I類載荷）ni =1.48%1.48門| JJ3%=1.59i組合H（H類載荷）n ii = 1.34Eii -；1.34小一品<M =1.5莊i i組合皿（皿類載荷）niii =1.16叫 - 1 -61.16w 凹也 小i -顯%d=1.5Giii4、受力簡圖PiP2qI11A 丨 | 丿 | | | 丿 J | J BRAS2bRBS2bI+)qS28-

4、I ''+.I J-'圖2-5R與P2為起重小車作用在一根主梁上的兩個(gè)車輪輪壓，由 Pq和小車自 重分配到各車輪的作用力為輪壓。如 R異? =P時(shí)，可認(rèn)為P等于Pq和小車 自重之和的四分之一。5. 主梁跨中集中載荷（輪壓Pi和P2）產(chǎn)生最大垂直彎矩 MpMp(P1P2)S(N m)RM P2時(shí)簡算Mq；子(N m)(N m)(N m)Pi工P2時(shí)，可近似取P二旦旦注：建議當(dāng)Pi m P2時(shí),采用一寧計(jì)算為佳。6. 跨中均布載荷（自重Pg）產(chǎn)生最大垂直彎矩Mq7. 主梁跨中垂直最大彎矩M垂M 垂二 Mp Mq8. 主梁跨中水平慣性載荷產(chǎn)生彎矩 M水LJPmJ扌q慣/ /i

5、 1 i 1 1 1InfillI 、I-P貫/'! 1 11 1 1I S/2S、/圖2-62P 慣 S S q慣 S2S(N m)(1 _三(3 _ )2r 24r式中:3 32BJ 1 yJ 2yJiy主梁端截面的Jy(cm4)2y端梁截面的J y (cm4)Pm 4P51PS(小車自重PQ)乙起重機(jī)大車驅(qū)動(dòng)輪數(shù)z總輪數(shù)9. 主梁跨中截面彎曲強(qiáng)度計(jì)算M垂 M水二=4WX wY = l11.3410. 主梁跨端剪切強(qiáng)度計(jì)算PlP2圖2-7跨端最大剪力QmaxQmax =R卩2（1 £ 孚S 2QmaxSoM ii跨端最大剪應(yīng)力2 JixSo 主梁跨端截面的靜面矩（中性軸以

6、上面積對(duì)中性軸的靜面矩，各面積乘以形心至中性軸距離；cm3）腹板厚（cm）Jix 截面的水平慣性矩（cm4）二、通用橋式起重機(jī)箱形主梁剛度計(jì)算1. 垂直靜剛度f垂(Pi P2)S348EJMf(Pi P2)l (0.75S2 -丨2)12EJMf簡算精算l為小車輪壓至主梁支承處距離，見下圖所示J H1!2bd1:，1芬圖2-8當(dāng)R二P2 = P時(shí)f -壯訂"注：Pi、P2不乘以系數(shù)o均布載荷（自重Pg ）產(chǎn)生的垂直靜剛度不予以計(jì)算，因無法檢測。2. 水平靜剛度f水參看圖2-6。P慣s348EJy3S衛(wèi)旦r 384EJy(5-坐尸f 水 rS2000f水不檢測，只作為設(shè)計(jì)計(jì)算用三、通用

7、橋式起重機(jī)箱形主梁穩(wěn)定性計(jì)算整體穩(wěn)定性一般不作計(jì)算，因?yàn)槭呛喼Я海豢赡馨l(fā)生失穩(wěn)造成前傾與側(cè)翻，通常情況下只要計(jì)算出主梁水平剛度 f水乞f水時(shí)即可免算。2000以箱形受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定性為例，作為簡支梁箱形截面主梁，彎曲時(shí) 只有腹板受壓區(qū)和受壓翼緣板處才有局部失穩(wěn)的可能。保證不失穩(wěn)的辦法 是設(shè)置加勁肋。1. 腹板的局部穩(wěn)定性計(jì)算分兩種情況處理：一種是正軌（包括半偏軌）箱形梁，局部壓應(yīng)力匚m = 0 ； 另一種是偏軌箱形梁，局部壓應(yīng)力 二m"（輪壓作用在腹板上）。圖29（1）橫向加勁肋間距a的確定 當(dāng)徑蘭8OJ235時(shí)，ho腹板高，g 腹板厚， s材料屈服；'hC s極限。二m

8、=0時(shí)，可不設(shè)置加勁肋。6=0時(shí)，按結(jié)構(gòu)適當(dāng)增設(shè)加勁肋當(dāng)80 ?加叫！35時(shí)應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋此時(shí)取心.5h。當(dāng)100,2370-s - h235時(shí)，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋。-sa)當(dāng) <1200 時(shí)，取 aE2ho-hb)當(dāng)1200 v % 再蘭1500時(shí)，取 a蘭500h°h也聲1000;h 'c)當(dāng)h01500時(shí)，取a- h上式中 可查下表2-4。表2-46.20100140180200220240n1.001.011.021.031.041.051.06:h0、<10h 丿2260280300320340360380n1.071.091.101.121.141.1

9、61.18:h0、(100§h j2400420440460480500520n1.211.241.271.311.351.401.462540560580600620640n1.531.611.711.842.012.24表2-4中二i為腹板與受壓翼緣板接觸處的彎曲應(yīng)力如圖2-10所示CT圖 2-10上式中，和最大剪力，對(duì)簡支梁Qma 2 RA，RA為支反力）當(dāng)二m = 0時(shí):©h。h注：K3和k4查表2-5表2-5K3K4CTm1K3K4< 0.052123620.8040210960.104222920.8541710440.156422190.90429100

10、10.2010720760.954419650.2515219331.004509310.3018918081.104509000.3521917101.204508700.4024816131.304508400.4526715401.404508100.5028914671.504507800.5531013941.604507500.6033113241.704507200.6535212541.804506900.7037111991.904506600.7538711472.00450630上表中二m 局部壓應(yīng)力P 輪壓:翼緣板厚a 50mmhy為軌道高度。當(dāng)170ho235 <

11、; -匚 s-h-s<240235 時(shí),此時(shí)除應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，同時(shí)應(yīng)增設(shè)一條縱向加勁肋。 當(dāng)二m二0時(shí)，1 1hi =(-)ho54hho -h-當(dāng)100 時(shí)，a 2.5h2=1 r圖 2-11L.1200 ： 2乞1500 時(shí)，500h2當(dāng)h2120。時(shí)，& ' hh2 -1000hh2 .1500 時(shí)，-h1000h2h2一 500；h1 1h1 =(54)h0，Kih2<J -K2；h上述當(dāng)計(jì)算出的a值大于2h。或出現(xiàn)負(fù)值時(shí)取a乞2h2即可。上式中的心和K2如表2-6所示。表2-6K1K2K1K2< 0.27127001.95695200.370969

12、72.05605110.47066912.25414930.57006852.45294750.66946762.65174570.76856662.85054390.86766543.04944260.96676423.24874141.06586303.44804021.16496183.64713901.26406063.84623781.36305934.04533681.46185804.24443591.56065664.44353501.65965544.64263411.75875424.84173321.85785305.0408323當(dāng)24y 32°：5時(shí)，此時(shí)應(yīng)

13、加橫向加勁肋，同時(shí)增設(shè)二道縱向加勁肋。圖 2-12hi =(015 O.2)hoh2 =(0.175 O.2)hoa按部分二m =0和二m = 0時(shí)a公式計(jì)算確定。皿320 235時(shí) 0V兀564應(yīng)加橫向加勁肋和同時(shí)增設(shè)多道縱向加勁肋，這種情況為高腹板、大起重量、超大跨起重機(jī)時(shí)才這樣處理，詳細(xì)計(jì)算請(qǐng)見起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 頁相應(yīng)部分，一般不會(huì)出現(xiàn)這種情況。腹板加勁肋的結(jié)構(gòu)要求和截面設(shè)計(jì)a）加勁肋間距的構(gòu)造要求只有橫向加勁肋時(shí)，a二（0.52）ho，且不大于2m。同時(shí)設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)，a二O.5ho2h2，且不大于2m，需要加 橫向短加勁肋a1時(shí)，aj _0.75入，h1和h2均為g = h2

14、=（丄丄）h0，一般情況是加54一個(gè)橫向加勁肋再加一個(gè)短橫向加勁肋。b）加勁肋的截面形式橫向加勁肋米用鋼板，縱向加勁肋米用扁鋼，角鋼等。c）加勁肋截面尺寸與慣性矩僅設(shè)橫向加勁肋時(shí)，如圖2-13所示。cz1p11)圖 2-13橫向加勁肋寬度b-齊40（工字形主梁）b -1.2（30 40）（箱形主梁）橫向加勁肋厚度一 -15同時(shí)設(shè)有橫向、縱向加勁肋時(shí)橫向加勁肋除應(yīng)滿足間距a要求時(shí)，還應(yīng)滿足應(yīng)具有一定慣性矩Izi要求 Izi -3hh3I Z1橫向加勁肋截面對(duì)腹板厚中心線的慣性矩。(1)a 0.85 時(shí),ho2IZ2,3I Z2 1 .5ho ；h2.受壓翼緣板局部穩(wěn)定性計(jì)算圖 2-15縱向加勁肋

15、慣性矩IZ2 當(dāng)冷85時(shí)，F(xiàn)角鋼截面積 x角鋼垂直形心線至腹板中心線距離I-15 235 工字梁一一不加縱向加勁肋 § Ubo 400235箱形梁一一不加縱向加勁肋-s(3) 當(dāng)-15 235和bo 40 235時(shí)，應(yīng)加縱向加勁肋?？v向加勁肋應(yīng)保證有一定的慣性矩要求。2(0.64 0.09) 3Ib! b!1 Z3 -mI Z3 縱向加勁肋慣性矩，為縱向加勁肋面積乘以水平形心線至翼緣板水平中心線距離的平方。m縱向加勁肋個(gè)數(shù)d翼緣板總寬a橫向加勁肋間距:翼緣板厚度(4) 縱向加勁肋材料多采用扁鋼、角鋼和T字鋼等。四、通用橋式起重機(jī)端梁的設(shè)計(jì)計(jì)算通用橋式起重機(jī)端梁都是采用鋼板組焊成箱形端

16、梁，并在水平面內(nèi)與主梁剛性連接。端梁承受有二種主要載荷：一是承受主梁的最大支承壓力Vmax ；二是承受橋架偏斜側(cè)向載荷Ps。Vmax二丄Pg -(Pg小Pq)，此時(shí)為起重小車行至主梁2 2跨端，式中Pg為一根主梁自重，F(xiàn)G小為起重小車自重，Pq為起重量。上述載荷將使端梁產(chǎn)生垂直彎矩和剪力，并認(rèn)為兩主梁的壓力相同。小車水平制動(dòng)載荷和端梁的自重影響很小，可忽略不計(jì)，端梁的受力圖如圖2-16所示。IIIIIIIIIIIPsITIII1B1cBorVmaxVmaxPs圖 2-16圖2-16中B為輪距（基距），Bo為兩主梁中心距，C為車輪中心至主梁 中心的距離。端梁計(jì)算將按圖2-16中的危險(xiǎn)截面I -

17、I , II - H ,皿-皿分別計(jì)算，1 - I截面為端梁最大彎矩截面，H -I為支承截面，皿-皿為薄弱截面。1. I - I截面彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力：M V - Vmax CM H 二 Ps C剪力 QV = V maxI - I截面應(yīng)力匚二匹皿 L-，'UWx Wy剪應(yīng)力一般不大，可忽略不計(jì)。2. I - I截面彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力：I - I截面水平彎矩和垂直彎矩近似為零。I - I截面僅計(jì)算剪應(yīng)力。剪力 Qv =Vmax=QV So, 112Jx、；式中-Qv剪力So n -u截面的靜矩Jx n - n截面的水平慣性矩n - n截面的腹板厚度皿-皿截面的水平彎矩和剪力均不大，可忽略不

18、計(jì)算，主要驗(yàn)算連接螺 栓的強(qiáng)度，詳見起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)612頁（三）接頭計(jì)算。0五、電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁強(qiáng)度計(jì)算1.2PqS式中：P = 2PqPq二卩6小 GPg小葫蘆及小車自重，G 起重量iqS2M 垂二MP Mq2冷Sq慣SM 水-48WxWy-y整體彎曲應(yīng)力，其參數(shù)同雙梁起重機(jī)。2. 工字鋼下翼緣局部彎曲應(yīng)力計(jì)算如圖2-18中的工字鋼下翼緣局部彎曲危險(xiǎn)點(diǎn)為 1,3和5點(diǎn)中一點(diǎn)。1點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2-19中Ki和K2曲線，3點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2-19中的K3和K4曲線，54PrRd21xoto5 Lo式中：P輪壓圖 2-18圖 2-19圖2-18中，e=0.164R（普形工字鋼,30特也為普形工字鋼）,c ： 4mm,a（b-d ）2 ，圖2-19中，.丿,查值即得到相應(yīng)Ki-K5值。a1點(diǎn)的局部彎曲應(yīng)力:la處翼緣平均厚度。2<T = K 1y 2 t2 t0y方向局部彎曲應(yīng)力與整體彎曲應(yīng)力同向,K1和K3為X