起重機金屬結(jié)構設計知識點

1、起重機金屬結(jié)構設計知識點第一章由型鋼和鋼板作為基本元件，按一定的規(guī)律用焊接（或鉚接、螺栓連接）的方法連接起來 能夠承受載荷的結(jié)構件稱為金屬結(jié)構。金屬結(jié)構的作用（簡答）,作為機械的骨架，支承起重機的機構和電氣設備，承受各部分重力和各機構的工作力。, 將起重機的外載荷和各部分自重傳遞給基礎。按照組成金屬結(jié)構基本元件的特點，起重運輸機金屬結(jié)構可分為桿系結(jié)構和板結(jié)構。按起重運輸機金屬結(jié)構的外形不同，分為門架結(jié)構、臂架結(jié)構、車架結(jié)構、轉(zhuǎn)柱結(jié)構、 塔架結(jié)構等。按組成金屬結(jié)構的連接方式不同，起重運輸機金屬結(jié)構分為鉸接結(jié)構、剛接結(jié)構和混合 結(jié)構。起重運輸機金屬結(jié)構，按照作用載荷與結(jié)構在空間的相互位置不同，分為

2、平面結(jié)構和空 間結(jié)構。4按結(jié)構件中的應力狀態(tài)（名義應力譜系數(shù)）和應力循壞次數(shù)（應力循環(huán)等級）金屬結(jié)構的工作級別分為A1A8級。5對起重機金屬結(jié)構的基本要求：（簡答）（1）金屬結(jié)構必須堅固耐用。即具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。（2）自重輕，省材料。（3）設計合理，結(jié)構簡單，受力明確，傳力直接。（4）便于制造、運輸、安裝、維修。（5） 成本低，外形美觀。第二章起重運輸機金屬結(jié)構主要構件所用的材料有碳素鋼、合金鋼。金屬結(jié)構的支座常用鑄鋼。 2起重機金屬結(jié)構工作的特點及材料的要求：（1）工作繁重、承受動載及沖擊載荷、工作環(huán)境惡劣。（2）滿足設計要求，同時考慮加工性、可焊性、低溫脆斷、時效性、防腐性等。

3、3結(jié)構鋼：按冶煉方法的不同，結(jié)構鋼分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。按脫氧程度分類： 鎮(zhèn)靜鋼（符號2，省略）；沸騰鋼（符號F）；半鎮(zhèn)靜鋼（符號b）。4.產(chǎn)品名稱牌號舉例牌號表示方法說明QQ215-B235-A F 235 A I脫氧方法不標此符號表示鎮(zhèn)靜鋼鋼（Z）或特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）標注b表示半鎮(zhèn)靜鋼L標注F表示沸騰鋼Q235-A質(zhì)量等級代號，共分A、B、C、D四等碳素結(jié)構鋼Q235-B屈服點數(shù)值（MPa）(GB700-88)Q235-C代表“屈服點”Q235-DQ255-A5.如：ZG 230 - 4505.如：鑄鋼 屈服限抗拉強度（MPa）金屬結(jié)構的聯(lián)接分為焊接和螺栓聯(lián)接二大類。螺栓聯(lián)接：普通螺

4、栓聯(lián)接和高強度螺栓聯(lián)接。軋制鋼材（鋼板、型鋼）是制造起重機金屬結(jié)構最基本的元件。軋制鋼材在工程圖上的表示方法：, 鋼板：一厚X寬X長，如:20X600X1000, 角鋼：九邊長X邊長X邊厚一長，如：等邊角鋼：九100X101000不等邊角鋼：九80X 100X 10X 1000, 槽鋼：匚型號一長，或匚高乂寬X翼板厚一長如：匚 40b1000，或匚 400X102X12.5X1000, 工字鋼：工型號一長，或 工 高X寬X腹板厚一長如：工 20a1000，或 工 200X 100X71000, 鋼管：直徑X壁厚一長，如：100X10X1000起重運輸機金屬結(jié)構的選材原則：（簡答，適當擴展）金屬

5、結(jié)構的類型；2.載荷性質(zhì)；3.工作溫度；4.工作環(huán)境鋼材的焊接性能與哪些因素有關？可焊性主要受化學成分極其含量的影響。（碳當量）普通碳素鋼Q235是制造起重機金屬結(jié)構最常用的材料。第三章基本載荷：指始終和經(jīng)常作用在起重機結(jié)構上的載荷。,自重載荷PG :指起重機的結(jié)構、機械設備及電氣設備等的重力。,起升載荷PQ：指起升質(zhì)量的重力。,水平慣性載荷PH :指運行、回轉(zhuǎn)或變幅機構啟（制）動時引起的水平慣性載荷。附加載荷：指起重機在正常工作狀態(tài)下結(jié)構所承受的非經(jīng)常性作用的載荷。包括：,工作狀態(tài)下的風載荷PW,；,有軌起重機偏斜運行側(cè)向力Ps；,根據(jù)實際情況決定需加以考慮的溫度載荷、冰雪載荷及某些工藝性載

6、荷。特殊載荷：在非工作狀態(tài)或試驗狀態(tài)時起重機結(jié)構可能承受的最大載荷,或工作狀態(tài)下 結(jié)構偶然承受的不利載荷。起升沖擊系數(shù)0 1 :起升質(zhì)量突然離地起升或下降制動時，自重載荷將產(chǎn)生沿其加速度 相反方向的沖擊作用。起升載荷動載系數(shù)0 2：起升質(zhì)量離地起升時，起升質(zhì)量的慣性力將對起重機的承載結(jié)構 和傳動機構產(chǎn)生附加的動載荷作用。突然卸載沖擊系數(shù)中3 :當起升質(zhì)量部分或全部突然卸載時，將對結(jié)構產(chǎn)生動態(tài)減載作 用。中運行沖擊系數(shù) 4 :當起重機運行時,由于道路或軌道不平（有接縫）而使運動的質(zhì)量 產(chǎn)生鉛垂方向的沖擊作用。與自重載荷有關的沖擊系數(shù)：起升沖擊系數(shù) 1、運行沖擊系數(shù)，4。桁架結(jié)構自重視為節(jié)點載荷，

7、作用于桁架節(jié)點上。實體結(jié)構的自重視為均布載荷。與起升載荷有關的沖擊系數(shù),起升載荷動載系數(shù),突然卸載沖擊系數(shù),運行沖擊系數(shù)橋、門式起重機的起升載荷以小車輪壓的形式作用于主梁或主桁架上。臂架式起重機的起升載荷以集中載荷的形式作用在動臂端部。作用于起重機金屬結(jié)構的風載荷分為兩類：,工作狀態(tài)的風載荷：是起重機結(jié)構在正常工作狀態(tài)下所能承受的最大計算風壓；,非工作狀態(tài)風載荷：是起重機結(jié)構不工作時所能承受的最大計算風壓。載荷組合,載荷組合I基本載荷的組合。,載荷組合II基本載荷+附加載荷。,載荷組合III基本載荷+特殊載荷；或基本載荷+附加載荷+特殊載荷。金屬結(jié)構設計計算理論：許用應力計算法、極限狀態(tài)計算法

8、。第四章起重運輸機金屬結(jié)構常用的連接方法有：鉚接、焊接、螺栓連接和銷軸連接等，其中焊 接是目前起重機金屬結(jié)構的主要連接方法。起重機金屬結(jié)構常用焊接方法：電焊（電弧焊、電阻焊、電渣焊）；氣焊。電弧焊又分為：手工焊；自動焊；半自動焊。普通螺栓連接：靠螺栓的抗剪和承壓來傳遞外剪力。高強度螺栓連接：摩擦型高強度螺栓連接：僅靠構件間的摩擦力傳遞外剪力；承壓型高強度螺栓連接：靠構件間的摩擦力和螺栓的承壓、剪切共同傳遞外剪力。連接兩塊板件的焊接接頭主要有三種型式，即對接、搭接和頂接。第五章1.鋼結(jié)構中的四種基本構件軸心受拉構件和偏心受拉構件（拉彎構件）：需計算強度、剛度軸心受壓構件和 偏心受壓構件（壓彎構件

9、）：需計算強度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定2 . 從組成軸向受力構件的基本元件上，柱構件可分為可實體式柱和桁架式柱（格形柱）； 按沿柱長的斷面情況也可分成等截面柱和變截面柱。軸向受力構件通常由柱身、柱首和柱腳三部分組成。軸心受拉構件的設計步驟：按靜強度、疲勞強度條件求桿件所需凈截面面積Aj； 求拉桿所需回轉(zhuǎn)半徑r及截面尺寸h、久 根據(jù)Aj、h、b查型鋼表，選擇型鋼 型號（或設計焊接截面的尺寸），求出實際的Aj、rx、ry；校核強度、剛度。若不滿 足強度、剛度條件，則重復步驟。提高板抗局部失穩(wěn)的能力的方法：增加板厚5；設縱向加勁肋，減小板寬b。 軸心受壓構件設計計算步驟：假定構件長細比入，計算所需

10、截面面積A；求構 件截面所需回轉(zhuǎn)半徑rx、ry及輪廓尺寸h、b：按A、h、b及構造要求初選截面， 同時考慮局部穩(wěn)定性條件，求出實際的A、h、b及各板板厚。校核強度、剛度、 整體穩(wěn)定和板的局部穩(wěn)定，若不滿足要求，重復步驟。第六章1.型鋼梁的強度校核：跨中截面：移動載荷位于跨中時，計算該截面的正應力。；支座截面：移動載荷位于支座附近時，計算支座截面的剪應力T。組合梁不需驗算整體穩(wěn)定性的條件梁的受壓翼緣與剛性走臺板或水平支承架連接時；箱形截面組合梁，當其截面高與寬度的比值h/b3時；工字形截面簡支梁受壓翼緣板的自由長度與寬度之比小于規(guī)定數(shù)值時，不必驗算梁的整 體穩(wěn)定。3、提高梁整體穩(wěn)定的措施,加水平

11、支撐，減小梁的自由長度；,加大梁受壓翼緣的寬度b,增加其水平剛度和抗扭剛度；,提高制造精度，減小梁軸線的幾何偏心；,避免載荷偏心作用。4防止局部失穩(wěn)的措施：設置橫向或縱向加勁肋。根據(jù)軌道在翼緣板上的位置不同，箱形梁可分為中軌梁、偏軌及小偏軌箱形梁。梁的拼接方式：工廠拼接，安裝拼接。第七章1.按構造桁架可分為： 輕型桁架；重型桁架。2 .按支承情況桁架可分為：單跨簡支桁架；懸臂桁架；多跨連續(xù)桁架。桁架結(jié)構與板梁結(jié)構相比，具有重量輕，用料省、剛度大，迎風面小等優(yōu)點。對于大跨 度、小起重量的起重機，采用桁架結(jié)構比較經(jīng)濟。桁架的腹桿體系布置的要求：應使桿件受力合理、材料能充分利用，節(jié)點構造簡單，制造方

12、便。腹桿數(shù)、節(jié)點數(shù)應盡 量少，而同一型式的桿件和節(jié)點盡量多。桁架的主要參數(shù)有：桁架的跨度乙、高度隊自重q、節(jié)間長度a和節(jié)點數(shù)n等。平面桁架設計計算步驟,選擇桁架的外形，并確定桁架腹桿體系；,確定桁架的主要參數(shù)：桁架的高度麗自重，節(jié)間長度a等；,確定桁架的計算簡圖，并進行內(nèi)力分析；,確定桁架各桿件的計算長度；,設計桁架各桿件的斷面；,進行整體剛度計算；,進行節(jié)點設計并計算節(jié)點焊縫；,繪制桁架的施工圖。桁架桿件斷面選擇的一般原則同一片桁架中型鋼的規(guī)格不超過五種。應盡量選用肢寬壁薄的型鋼。 所用角鋼型號不小于Z45X4或Z56X36X4；鋼管的壁厚不小于4mm；板厚度不小于5mm；圓鋼直徑不小于u

13、12。 兩根型鋼組成組合截面時，桿件長度方向應設置墊板。第八章龍門起重機金屬結(jié)構睡梁和支腿兩大部分組成。按主梁數(shù)目龍門起重機可分為：單主 梁龍門起重機，雙主梁龍門起重機。馬鞍的作用：防止兩根主梁向中間并，提高橋架的水平剛度。龍門起重機的主要參數(shù), 跨度L：標準跨度系列18m、22、26、30、35m, 有效懸臂長I： 1=（0.30.4比或由使用要求決定。,起升高度H： H=（812）m，或由使用要求決定,大車軸距B龍門起重機主梁的危險截面一般是滿載小車位于跨中時的跨中截面和滿載小車位于有效 懸臂端時的懸臂根部截面（支腿處）對于工作級別為A6以上的龍門起重機須按載荷組合I進行疲勞計算、按載荷組

14、合II進 行強度校核。對于A6以下的龍門起重機只按載荷組合II進行強度校核。按等強度原則，龍門架平面支腿形式為上大下小支腿平面支腿形式為上小下大支腿的強度校核：龍門架平面：支腿上端截面； 支腿平面：支腿下端截面。雙梁龍門起重機橋架控制水平剛度目的：防止兩根主梁向中間并攏，避免小車發(fā)生卡軌 現(xiàn)象。第九章板梁結(jié)構和桁架結(jié)構雙梁龍門起重機相比，前者制造簡單（下料、備料容易，可采用自 動焊），工時較少。但就結(jié)構重量而言，跨度較小時LW20m），兩種結(jié)構的重量差不多；大 跨度（L25m）的桁架結(jié)構比板梁結(jié)構要輕20%左右。所以，小跨度、大起重量龍門起重機 宜采用箱形結(jié)構，而大跨度、小起重量龍門起重機應采

15、用桁架結(jié)構。另外，對工作在上下（或 左右）兩面溫差較大，以及風力較大場合的起重機也應采用桁架結(jié)構。桁架結(jié)構危險桿件： 主桁架上弦桿和副桁架下弦桿。單梁桁架式龍門起重機上部主梁根據(jù)受力情況，可做成矩形斷面、正三角形斷面、倒三 角形斷面。當起重機滿載工作時，在小車輪壓作用下上部主梁會發(fā)生向下的彈性變形，這會導致小 車在運行過程中出現(xiàn)爬坡和下坡現(xiàn)象。爬坡時將增加運行阻力，下坡時可能出現(xiàn)溜放，這都 將影響起重機的正常工作。為此應設法減少桁架主梁這種向下的彈性變形。通常的作法是， 在制造時，將主桁架和副桁架預先向上撓曲一定值，這種撓曲量稱為拱度。有了拱度，起重 機滿載工作時，上部主梁在小車輪壓作用時就大

16、致呈水平了。第十章1、塔式起重機的主要特點主要優(yōu)點：具有足夠的起升高度，較大 的工作幅度和工作空間?？赏瑫r進行 垂直、水平運輸，作業(yè)效率高。司機室視野開闊，操作方便。結(jié)構較簡單、易維護、 可靠性好。缺點：結(jié)構龐大，自重大，安裝、拆卸、運輸不方便。按照塔身和臂架之間的相互關系，塔式起重機可分為上回轉(zhuǎn)式和下回轉(zhuǎn)式兩大類；按變 幅方式分為：吊臂變幅式、小車變幅式塔機；按安裝形式分為：自升式、整體快速拆裝 式、拼裝式。3根據(jù)國外標準，用塔機最大幅度（m）處所能吊起的額定重量（KN）兩個主參數(shù)來標記塔 機的型號。TC5613或C5613其中，56最大幅度56m ；13 50幅度對應額定起重量13KN4塔

17、身的強度和穩(wěn)定性驗算。獨立式塔身：按上端自由下端固定的偏心受壓構件驗算強度。 附著式塔身：按帶懸臂的多跨連續(xù)梁計算。計算塔式起重機臂架載荷時，自重載荷：按節(jié)點載荷作用于桁架的節(jié)點上。起升載荷：變幅繩變幅時，其作用在起重臂端部；小車變幅時，通過小車輪壓作用在 起重臂上。第十一章輪式起重機吊臂的結(jié)構形式根據(jù)截面形式不同，分為桁架式吊臂和箱形伸縮式吊臂，據(jù) 變幅方式不同分為定長臂和伸縮式吊臂兩種。2直線形吊臂和折線形吊臂特點比較桁架式吊臂可以制成軸線為直線形或折線形的結(jié)構形式。直線形吊臂構造簡單、制造方 便和受力情況好。其缺點是不能很好地利用臂下空間，特別是當起吊龐大貨物時，降低了起 重機的有效起升高度。折線形吊臂可以避免上述缺點，能夠更有效地利用臂下空間，但折線形吊臂構造復雜， 受力情況不好。在橫向水平力作用下，吊臂受扭。吊臂的斷面可以制成矩形或三角形截面型式。最常用的桁架式吊臂是矩形截面型式由受力特點決定，吊臂在變幅平面（或稱起升平面）的兩片桁架中間部分通常制成等截 面平行弦桿，兩端為梯形。對于旋轉(zhuǎn)平面的兩片桁架通常制成端