橋式起重機主梁設計說明書

1、橋式起重機設計說明書姓 名:學 院:專業(yè)班級:指導教師:日 期:2011年 1月前 言橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊 運的起重設備。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。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側(cè)高架上 的軌道縱向運行,可以充分利用橋架下面的空間吊運物料, 不受地面設備的阻礙。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)等部門和場所均得到廣泛的運 用,是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。本書主要介紹了跨度 28m, 起重量 50t 的通用橋式起重機 箱型梁的設計生產(chǎn)過程,同時對車間的布置情況作了較為粗 略的參考設計。設計過程較為詳細地

2、考慮了實際生產(chǎn)與工作 中的情況。本書編寫過程中得到 XXX 副教授、 XXX 副教授等老師和 同學的指導和幫助,在此一并表示衷心的感謝。由于作者實 際經(jīng)驗不足,理論知識有限,書中錯誤在所難免,敬請讀者 多多指正!作者 2010年 1月于 XX 大學目 錄第一章 箱型梁式橋架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及尺寸 . 1一、橋架的總體構(gòu)造 . 1二、主梁的幾何尺寸 . 21、梁的截面選擇和驗算 . 22、箱形主梁截面的主要幾何尺寸 . 3三、主梁的受力分析 . 41、載荷計算 . 42、強度驗算 . 53、主梁剛度的驗算 . 84、焊縫的設計和驗算 . 10第二章 主梁的制造工藝過程 . 12一、備料 . 12二、下

3、料 . 13三、焊接 . 13四、檢驗與修整 . 18第三章 主梁焊接車間設計 . 21一、焊接生產(chǎn)的過程及特點 . 21二、焊接生產(chǎn)組成部分的確定 . 22三、車間平面布置 . 23第四章 焊接工藝卡 . 25結(jié)束語 . 37參 考 文 獻 . 38第一章 箱型梁式橋架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及尺寸一、橋架的總體構(gòu)造箱型梁式橋架結(jié)構(gòu)主要是兩根主梁和兩根端梁組成。主梁 主梁是橋式起重機橋架中主要受力元件, 由左右兩塊腹板, 上下兩塊蓋板以及若 干大、小隔板及加強筋板組成。主要技術(shù)要求有:主梁上拱度:當受載后,可抵消按主梁剛度條件產(chǎn)生的下?lián)献冃?避免承載小車爬坡。 主梁旁變:在制造橋架時, 走臺側(cè)焊后有拉深殘

4、余應力, 當運輸及使用過程中殘余應力 釋放后, 導致兩主梁向內(nèi)旁彎; 而且主梁在水平慣性載荷作用下, 按剛度條件允許有一定側(cè) 向彎曲,兩者疊加會造成大彎曲變形。腹板波浪變形:受壓區(qū) 07. 0<,受拉區(qū) 02. 1<,規(guī)定較低的波浪變形對于提高起重機的穩(wěn)定性和壽命是有利的。上蓋板水平度 250/b , 腹板垂直度 200/0h , b 為蓋板寬度, h 0為梁高。端梁 端梁是橋式起重機橋架組成部分之一, 一般采用箱型結(jié)構(gòu), 并在水平面內(nèi)與主梁 剛性連接,端梁按受載情況可分下述兩類:(1 、端梁受有主梁的最大支承壓力,即端梁上作用有垂直載荷。(2 、端梁沒有垂直載荷,端梁只起聯(lián)系主梁

5、的作用。 圖 1 橋梁的構(gòu)造示意圖二、主梁的幾何尺寸1、梁的截面選擇和驗算通常按剛度和強度條件,并使截面積最小(經(jīng)濟條件 ,滿足建筑條件要求(如吊車梁 及平臺焊接梁最大高度受建筑條件限制 ,來確定梁的高度,然后初步估算梁的腹板、蓋板 厚度,進行截面幾何特征的計算,然后進行驗算,經(jīng)適當調(diào)整,直到全部合格。 圖 2 主梁的幾何尺寸第 3 頁 共 38 頁 第 4 頁 共 38 頁 第 5 頁 共 38 頁 第 6 頁 共 38 頁 第 7 頁 共 38 頁 第 8 頁 共 38 頁 第 9 頁 共 38 頁 第 10 頁 共 38 頁 第 11 頁 共 38 頁 橋式起重機設計說明書 第二章 主梁

6、的制造工藝過程橋式起重機的制造任務為單梁龍門吊,跨距 28mm ,起吊質(zhì)量為 50t 。由 16Mn 鋼板焊 接而成。梁的上拱度為 28mm 旁彎 14mm 。一、備料1、蓋板(=16mm(1對已選定的 16Mn 材料進行校平到噴丸等預處理;(2切割:選用市場上規(guī)格為 16mm ×1400mm 的材料,切成兩均等份,對邊緣進行 精整切割。(3開坡口:板厚為 16mm 時,采用單 Y 型坡口,允許用火焰氣割,但坡口面應將熔 渣等清除干凈。(4采用 CO 2焊對板材進行拼接至 >22mm (對接前先將各板材點固焊住,或采用夾 具固定均可;且可采用壓具以防止波浪變形,兩端使用引弧,收

7、弧板 。(5 預置拱度:fs=L/1000=28000/1000=28mm 以上 fs 為理論值,實際下料時, fs = (23 fs , f s =(5684 mm上蓋板下料的加長量為:2.5L/1000=2.5×28000/1000=70mm下蓋板下料的加長量為:1.5L/1000=1.5×28000/1000=42mm 圖 5 拱度示意圖2、 腹板(=6mm(1對已選定的 16Mn 進行校平到噴丸預處理。(2切割:選用市場上規(guī)格為 6mm ×1800mm 的鋼板,切去多余的部分,然后對材料 進行精整(氣割 。第 12 頁 共 38 頁(3開坡口:=6mm,根

8、據(jù)焊接手冊選用 CO2氣保焊無需開坡口。即“ I ”型坡 口。(4采用 CO 2焊進行拼接。(5 下料拱度:fs=(1/10003/1000 L=(2884 mm3、大小隔板(=6mm按設計尺寸對板材進行切割,注意下料時合理組合尺寸,盡量減少板材的消耗。 二、下料采用自動火焰切割方法下料。(a、蓋板下料將上、下蓋板矯平后。在對接長度方向上放 400mm 的工藝余量。(b、腹板下料腹板矯平后,首先在長度方向拼接,然后左右兩側(cè)腹板對稱氣割.以防 主梁兩側(cè)腹板尺寸不同. 引起主梁的扭曲變形。 為使主梁有規(guī)定的上拱度, 在腹板下料時必 須有相應的上拱度, 且上拱度應大于主梁的上拱度。 腹板下料時, 需

9、放 1.5L /1000, 即 42mm 的余量,并且在離中心 200mm 處不得有接頭,為避免焊縫集中,上、下蓋板與腹板的接頭 應錯開,距離不小于 200mm 。腹板下料后長度誤差為 10mm 。(c、長短肋板下料主梁的長短肋板的寬度尺寸只能小不能大 (1mm 左右 。長度尺寸可 允許有一定的誤差 (±2mm 以內(nèi) 。肋板的 4個角應為 90。 ,尤其是肋板與上蓋板聯(lián)接處的 2個角更應嚴格保持直角, 以使裝配后主梁的腹板與上蓋板垂直, 同時主梁在長度方向上不會 發(fā)生扭曲變形。三、焊接1. 焊接人員參加焊接的焊工應具備相應的操作資格. 除此之外. 還應配備專門的焊接技術(shù)人員進行 現(xiàn)場

10、指導、焊接檢驗人員進行全程跟蹤檢查。2. 焊接材料焊條使用前必須嚴格按使用說明書的規(guī)定進行烘干。然后放在保溫筒內(nèi),隨用隨取。焊 條烘干后在保溫筒內(nèi)存放超過 4h 應重新烘干.烘干次數(shù)不得超過 2次。3. 接頭形式上蓋板對接接頭形式,當板厚 68mm時,采用 I 型坡口;板厚 1020mm時,采用單 Y 型坡口;板厚 2030mm時,采用雙 Y 型坡口。開坡口允許用火焰切割,但坡口面應將熔 渣等清除干凈。 圖 6 正確接頭形式4. 坡口制備上、下蓋板和腹板的對接,可采用單面焊雙面成形工藝,坡口角度為 30 。40。,單面V 形坡口,以減小開坡口和焊后翻轉(zhuǎn)的工作量。5. 組裝一焊接5.1 裝配一焊

11、接順序(1上蓋板置于支撐平臺上,并加壓板固定。在地上鋪好已拼接好的上蓋板,在兩端 加凸臺,使其中間向下彎曲,彎曲程度等于預置的上拱度,即中點處向下?lián)?L/1000。 (2裝配焊接大隔板和小隔板 在制定的位置上焊接大小隔板,為保證其垂直度及位置的準確,需采用撐住固定或 者點固焊對其位置固定。 為保證旁彎以防止受力時蓋板過度向中心彎曲,應從大梁的中部向蓋板邊緣焊接, 先焊隔板的一面,然后再焊另一面 (避免結(jié)構(gòu)翹曲 。(3腹板的隔板的焊接將腹板組立點焊于制定位置, 由于腹板有預置上撓, 裝配時需要使蓋板與之貼合嚴密。 (采用楔形墊片將點固好的梁旋轉(zhuǎn) 90°側(cè)向放置,再對腹板與隔板之間進行焊

12、接。在焊接過程中,需注意事項a 大隔板斷續(xù)焊,小隔板連續(xù)焊。b 為方便施焊(由于間距較小 ,一般采用焊條手工焊或者 CO 2焊。c 為保證要求的拱度與旁彎:兩個焊接工人同時由大梁的中部開始將隔板焊上, 先焊主腹板一側(cè), 每條焊縫由外緣向 蓋板側(cè)板,最好不立即從兩面焊接隔板。(4角鋼的焊接為了減小變形,從而需減少線能量的輸入,角鋼采用斷續(xù)焊,且由于空間較小,采用 CO 2半自動焊。(5裝配下蓋板及蓋板與腹板的焊接在裝配壓緊力作用下預彎成所需形狀, 使用撐具等輔助設備以保證蓋板的傾斜度和腹 板的垂直度,然后點固焊住。測量撓度:在上蓋板平面上的兩端固定一根細鋼絲繩, 使其滑移到不同的位置, 在這個過

13、程中鋼絲 繩保持水平,檢驗大梁的上拱度。測量撓度后,若上撓度大于允許值,則:先焊 1、 2,使焊后產(chǎn)生一定量的下?lián)?與 上撓度有一定的抵消,從而使上撓度符合預置撓度。若上撓度小于允許值,則:先焊 3、 4,使焊后產(chǎn)生一定上撓,與原上撓度值相疊加, 使上撓度等于預置撓度。若上撓度正好,則按 1 4 2 3的順序來焊接,可防止扭曲變形。四條長角焊縫用埋弧焊(6對主梁的修整及檢驗對焊后的焊縫進行表面清理及打磨等工序。主梁制成后, 如有超出規(guī)定的撓曲變形, 需進行修理, 可用錘擊法和重擊法, 但應用最多的是火焰矯正。再按合同要求對其進行探傷。 裝大小隔板 隔板 焊接 裝腹板 腹板點焊 下蓋板焊接 測量

14、撓度 焊接變形檢驗矯正圖 7 起重機主梁焊接的一般順序 埋弧焊(船形焊圖 8 主梁角焊縫的焊接端梁連接板主梁圖 9 主梁與端梁的連接示意圖5.2 組對間隙上、下蓋板及腹板在對接時,均應留有一定的間隙,板厚 16mm ,間隙為 34mm ,以保 證單面焊雙面成形。兩腹板與下蓋板在組對時,應盡量減小組焊間隙。間隙量 <1.0mm,以 減小焊接變形。 長短肋板在與上蓋板進行組對時, 也同樣應將各組件壓緊, 以盡量減小組焊 間隙。6. 焊接工藝要保證箱形主梁的焊接質(zhì)量及合理的上拱度,并有效控制其焊接變形。(1、施焊前,先檢查坡口及組對質(zhì)量,如發(fā)現(xiàn)尺寸超差.應及時處理后再施焊。(2、焊前必須清除坡

15、口及焊縫兩側(cè)各 20mm 范圍內(nèi)的油、污、水、銹及其他雜質(zhì)。(3、焊接順序:先焊上、下蓋板及腹板的對接焊縫.再焊兩腹板與下蓋板的 2條縱縫; 焊接過程中, 應盡量采用 2名或 4名焊工同時、 對稱地進行焊接, 以防止主梁發(fā)生扭曲變形。 (4、選用合理的焊接工藝參數(shù):焊接方法采用焊條電弧焊,焊條直徑為 4.0mm ,焊接 電流為 160200A ,電弧電壓為 2225V 。 圖 10 焊接工藝過程圖7. 腹板矯平板材波浪變形值應不大,否則使用輥式矯正機矯正;板料不應有劃傷現(xiàn)象;如腹板高度 方向上需要拼接時,應先拼接,焊后在平板矯正機上矯正。四、檢驗與修整1. 質(zhì)量檢驗1、 對接焊縫進行 100%

16、X射線檢驗。質(zhì)量應達到射線探傷標準 GB3323規(guī)定的級或超聲探傷標準 JB1152規(guī)定的級。 表 1 對接橫向焊縫檢驗2、 上蓋板下料后,毛刺和凹凸不平應鏟除,毛刺高度不應大于 0.5mm ,劃痕不得大于 1mm 。采用氣割下料,氣割后氣割面與軌制面直偏差不應超過 2mm ,氣割表面不平度不應 超過 11.4mm。3、 對接后要對余高進行機械加工,從而減小應力集中。4、 對于 14mm 的下蓋板,采用熱彎方法進行折彎,加熱時應加熱到 9001000,彎 曲完成時溫度不低于 700。對于 16Mn 等低合金鋼應注意緩冷。5、 上拱度的檢驗在上蓋板平面的兩端固定一根細鋼絲繩,使其水平,將其滑移到

17、不同位置在此過程 中保持水平,檢驗大梁的上拱度。6、 撓度的檢驗在垂直腹板的兩端一米高的地方,固定一根懸線,檢查大梁在水平面內(nèi)的撓度,在 安裝大隔板的地方測量大梁撓度,其值不應超過 L/2000=14mm7、 變形量的檢驗檢驗各板的變形量:腹板波浪變形受壓區(qū) <0.70 =4.2mm,其余區(qū)域 <1.2=7.2mm,上蓋板水平度 0.328mm ,腹板垂直度 6mm 。8、 焊縫質(zhì)量檢驗對主要的工作焊縫進行 100%的 X 射線檢驗。其他聯(lián)系焊縫采用抽檢進行超聲或磁粉探傷。箱形主梁的質(zhì)量檢驗主要是制造過程中的工序檢驗及制造完成后的專檢。箱形主梁焊 接完畢,經(jīng)質(zhì)檢部門聯(lián)檢,其幾何尺寸

18、、上拱度及焊縫質(zhì)量均符合質(zhì)量要求。對于此大型橋式起重機的箱形主梁的制造,在不具備大型吊裝設備的情況下,作者采 用合理的裝焊順序及工藝措施, 成功地彌補了設備方面的不足, 避免了對箱形梁的反復翻轉(zhuǎn), 保證了箱形梁的焊接質(zhì)量并滿足了尺寸要求。2、整體修整1、防止大梁在水平面內(nèi)彎曲,將懸臂支撐(即走臺支撐焊上大梁之前給予大梁一定 程度的預彎, 在它這樣的位置上支撐焊到大梁上。 配重 3的重量根據(jù)實際規(guī)定:在大梁的兩 端沒有與部支柱 4接觸以前,配重可以繼續(xù)往上加。2、焊接大梁時,應盡量避免變形。大梁斷面允許的最大扭轉(zhuǎn)(或通常所說的螺線形 可以按比例關系 a 0.02H 確定范圍。為滿足這個要求,采用

19、下列方法:在隔板和上蓋板裝配的時候,所有的隔板應與蓋板嚴格地裝成 90°,而且在一條直 線上;翼緣焊縫用兩臺自動電焊機, 以同樣的速度, 同時由大梁中線向邊緣施焊, 若采用埋 弧焊(船型焊 ,應注意支撐的位置。大梁構(gòu)件在焊接前的裝配以及焊接,須在調(diào)整后的架子上進行。3、上拱度的修正若拱度過小, 在梁下翼板背面沿縱長用火焰烤兩條加熱帶, 或者在梁的腹板下弦區(qū)部位, 用火焰烤若干個三角形的加熱區(qū),同時加熱相應部位的下翼緣板,如下圖所示:4、焊縫的補焊修整若 X-射線檢驗出未焊透、裂紋、夾雜等缺陷時,若不符合焊接檢驗級標準。需對其 進行補焊,采用碳弧氣刨對缺陷進行徹底的清理、清除,然后再補

20、焊。5、焊材的保存為防止焊劑的潮濕引起的氣孔時,對熔煉型焊劑在 150350烘培,燒結(jié)型焊劑則可 控制在 200400。烘培時間均以一小時為宜。6、對焊絲和焊劑的保存應按照材料的牌號、種類標注,避免混亂,焊材貯存庫內(nèi),應 設置溫度計、濕度計。按照焊材質(zhì)量管理規(guī)程(JB3233-83規(guī)定,控制室內(nèi)溫度有相對濕 度,允許存放時間不應超過 24小時。第三章 主梁焊接車間設計焊接車間按工作內(nèi)容來分, 一般可分為備料和裝配焊接兩大部分。 在備料工序中產(chǎn)生的 有害物很少。裝配焊接部分一般有焊接、鉗工裝配、裝配臨時點焊、試驗和檢驗、驗收、清 理、油漆、干燥等工序。焊接工序中隨產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不同而分別采用手工焊、

21、自動焊、半自動 焊、二氧化碳氣體保護焊、氬弧焊、電渣焊等。在一般車間中以手工焊占的比例較大,其次 是二氧化碳氣體保護焊。焊接過程中產(chǎn)生的主要化學有害物是焊接煙塵,其次是有害氣體。一、焊接生產(chǎn)的過程及特點焊接生產(chǎn)和所有生產(chǎn)一樣, 也由生產(chǎn)的要素所組成。 即由勞動者 (既有體力勞動者, 也 有腦力勞動者利用工具、機器設備,在一定生產(chǎn)場所,將原材料或零件毛坯,經(jīng)過一系列 的加工過程, 其中包括裝配焊接過程, 制成焊接結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)的產(chǎn)品。 其中很多是最終 的產(chǎn)品,如大型球罐、廣播電視鋼塔、煤氣柜、熱風爐、洗滌塔、鋼水包等。這些產(chǎn)品的加工工藝過程包括:原材料的檢驗 (復驗 入庫, 按產(chǎn)品技術(shù)要求合格的材

22、 料才許可轉(zhuǎn)入下一道工序;接著是按圖紙劃線(號料 、下料(沖剪或切割 、校正、坡口加 工、卷板(彎曲或沖壓(成型以及號孔、鉆孔等零件加工的過程;再將上述加工合格的 零件、 毛坯實行裝配焊接。 這一步充分體現(xiàn)了焊接生產(chǎn)的特點, 是其中心環(huán)節(jié)。 由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、 生產(chǎn)規(guī)模以及焊接技術(shù)的發(fā)展情況決定采用何種裝配焊接工藝和方法。貫穿整個生產(chǎn)過程的還有檢驗工序。 在生產(chǎn)加工的各工序之后都要進行檢驗, 稱為工序 間的檢驗。 最后, 制成品還要進行總檢成品檢驗。 檢驗室對生產(chǎn)實行有效監(jiān)督, 從而保 證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。焊接生產(chǎn)檢驗中發(fā)現(xiàn)的不合格工藝、 工序及成品, 一般可以進行改進或修整。 在推行全 面質(zhì)量管

23、理的條件下, 依靠改進生產(chǎn)工藝、 修改設計、 改進原材料供應等措施。 返修率可縮 減到最小。產(chǎn)品的涂飾和包裝通常是焊接生產(chǎn)過程的嘴鷗一個環(huán)節(jié)。整個生產(chǎn)過程如下圖所示。 圖 11 焊接生產(chǎn)過程圖焊接生產(chǎn)已成為一些工業(yè)部門的主體或最主要的加工部門之一。 其裝配焊接車間或金屬 結(jié)構(gòu)車間成為最主要的車間之一, 它往往是工廠的準備車間、 機加工車間、 金屬及某些倉庫 的“消費者” ,又是工廠最終產(chǎn)品總裝加工車間或成品庫的“供應者” ,其主要關系見下圖。 圖 12 工廠中焊接車間與其他車間的關系二、焊接生產(chǎn)組成部分的確定1、 工作制度與年時基數(shù)我國機械制造廠中焊接車間一般采用兩班工作制, 每班工作 8小時

24、, 第三班可用來做準 備工作,如設備維修,機床(沖床調(diào)整等。但有個別的工段也采用三班工作制,如大型關 鍵貴重設備。2、 勞動量的確定根據(jù)完成規(guī)定生產(chǎn)任務需要的全部勞動量及年時基數(shù)即可確定生產(chǎn)各個組成部分。 該全部勞動量指全年勞動量。 即為工藝文件所記載的各個工序上, 單件產(chǎn)品勞動量即某工序 上生產(chǎn)一件零部件所花費的時間乘以全年的產(chǎn)量而得到的。3、 設備及工作地的確定設備的選擇包括設備的種類、 型號和計算設備的數(shù)量兩個方面。 前者根據(jù)擬定的工藝過 程來選擇,后者根據(jù)生產(chǎn)任務計算確定。設備的選用還要考慮先進性和經(jīng)濟型。 如交流焊機能滿足要求, 則不必選擇投資和維修 都要貴很多的直流焊機。4、 車間

25、工作人員的確定車間工作人員分直接和非直接生產(chǎn)人員。 前者包括生產(chǎn)工人、 輔助工人、 工程技術(shù)人員 等直接從事生產(chǎn)活動的人員。后者包括行政管理人員、服務人員等直接為生產(chǎn)服務的人員。 5、 材料及動力需要量的確定為了完成規(guī)定的生產(chǎn)任務,必須在產(chǎn)品正式投產(chǎn)之前,提出材料及能源需要量的清單, 以便進行生產(chǎn)準備工作。材料分為主要材料包含在產(chǎn)品組成中的材料, 如各種金屬軋制材料。 輔助材料 制造產(chǎn)品必備,但不包括在產(chǎn)品組成中,如各種焊劑,保護氣體等。三、車間平面布置選擇方案時,必須考慮下述問題:工藝路線是否最短,最流暢;在總平面布置上, 車間互相聯(lián)系及運輸是否合理;對于車間擴大等長遠考慮能否適應;對于采光

26、、采暖、 通風要求,建筑結(jié)構(gòu)方面的要求能否滿足。綜合考慮以上種種,設計方案如下:圖 13 車間平面布置方案(金屬倉庫;鍛壓工段;備料工段;中間品庫;零部件裝配焊接工段;總裝配焊接工段;產(chǎn)品涂飾修整工段;成品庫;行政管理、生活服務用房; 消防車道。 此方案在備料部分按加工材料種類組別實行專業(yè)化生產(chǎn); 在裝配焊接工段, 可以組織幾 種產(chǎn)品或部件在不同的跨間里生產(chǎn), 也可在同一跨間分部件或零件組成專業(yè)化生產(chǎn)。 由于不 同備料要求的設備、 輕重裝焊零件和部件、 產(chǎn)品分別布置在不同跨間, 可分別采用不同起重 量的吊車,車間尺寸高度也可以不同,這樣能充分發(fā)揮各跨間的建筑能力。 第四章 焊接工藝卡結(jié)束語經(jīng)過了為期四周的課程設計, 我終于完成了 橋式起重機主梁 的設計說明書。 從開始 接到設計題目到系統(tǒng)的實現(xiàn),再到說明書的完成,每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn), 這也是我在大學期間獨立完成的又一項目。 在這段時間里, 我學到了很多知識也有很多感受, 從對起重機一無所