桥式起重机箱形主梁疲劳强度验算
通用桥式起重机端梁疲劳寿命分析

宋小艳 范 勤 魏 国前
武汉科 技 大 学机 械 自动 化 学院
摘Hale Waihona Puke 武汉4 3 0 0 8 1
要 :桥式起重机端梁变截面处是应力 集 中区域 ,容易 发生疲 劳破坏 ,为 了准确 评估其 疲劳寿命 ,拟采
用名义应力法 、热点应力法和等效结构 应力法 进行对 比分析 。利 用 H y p e r Me s h有 限元软件 对起重机 端梁 变截面
p r o p e r S - N c u ve r a c c o r d i n g t o t h e w e l d j o i n t , w i t h c o m p a i r s o n a n l a y s i s f o r f a t i ue g l i f e a n d p o s s i b l e c r a c k i n g p o s i t i o n s .T h e
s t r e s s c u r v e s o f me n t i o n e d t h r e e me t h o ds by l o a di ng a n d s o l v i n g. Th e ig f ur e l i f e c lc a u l a t i o n i s pe r f o r me d b y s e l e c t i n g t h e
n i t e e l e m e n t c l a c u l a t i o n m o d e l o f r t h e b e a m v a i r bl a e c r o s s - s e c t i o n c o n t a i n i n g w e l d j o i n t s , i n o r d e r t o g e t t h e r e p r e s e n t a t i v e
起重机设计计算手册经典版

四、起重机运行机构设计计算 ............................... 32
(四) 构件断面几何特性 ..................................................8 1. 截面几何特性参数.....................................................8 2. 基本截面几何特性计算举例............................................8
二、起重机钢结构设计计算 .................................. 4
(一) 设计计算内容 .......................................................4 1. 强度计算与验算 .......................................................4 2. 刚度计算 ..............................................................4 3. 稳定性计算 ...........................................................4
(三)传动装置—减速器选择与验算 .........................................30 1. 减速比计算 .................................... 初选减速器 ..........................................................31 3. 减速器校验 ..........................................................31
毕业设计说明书(桥式)

太原科技大学本科毕业设计(论文)80∕30T 28m 通用桥式起重机设计80∕30T 28m General bridge crane machine design太原科技大学Taiyuan University of Science and Technology摘要随着现代科学技术的迅速发展,工业生产规模的扩大和自动化程度的提高,起重机在现代化生产过程中应用越来越广,作用愈来愈大,对起重机的要求也越来越高。
本起重机为80/30t通用桥式起重机,本课题主要对起重机的起升机构,运行机构及其金属结构进行总体设计,主、副起升机构分别有一台电动机,一台减速器,一台制动器,一套卷筒装置和上滑轮装置构成。
金属结构部分主要由两根主梁和两根端梁组成。
要求起重设备运行平稳, 定位准确, 安全可靠, 技术性能先进。
本文简要地介绍了起重机的性能、结构、发展状况等,并参照《起重机设计规范》(GB3811-83)及《起重机设计手册》对起重机各机构及其零部件进行设计计算关键字:桥式起重机,结构设计,机构设计,计算AbstractWith fast developments of the modern technology, the expansion of industrial production and the growth of the automatic level, applications of the carnes in the modern manufacture has been more and more extensive, the effect has been bigger and bigger. Higher and higher requirement has been caused.This carne is a kind of 80/30t bridge carnes,The main subject of the crane hoisting mechanism, the metal structure running the institution and its overall design.Primary and secondary lifting mechanism by an electric motor, a gearbox, a brake, a drum unit and the pulley composition. Metal by the two main structural elements of the main beam and two side beams composed of.The carne is required to be stables, high accuracy, safety, reliability and advanced technology.This text briefly introduce the carne’s c apability, structure, the actuality of development, and so on, referring to “Design criterion of carne” (GB3811-83) and design and calculate of the hoisting mechanism and its accessory in “Design handbook of carne”.Keyword: Bridge crane, Structural Design,Mechanism Design , Calculation目录前言 (1)第一部分机构设计计算 (3)第1章主起升机构计算 (3)1.1 确定传动方案,选择滑轮组和吊钩组 (3)1.2 选择钢丝绳 (3)1.3 确定卷筒尺寸,转速及滑轮直径 (3)1.4 计算起升静功率 (4)1.5 初选电动机 (4)1.6 选用减速器 (5)1.7 验算电动机发热条件 (5)1.8 选择制动器 (5)1.9 选择联轴器 (6)1.10 验算起动时间 (6)1.11 验算制动时间 (7)1.12高速轴计算 (7)第2章副起升机构计算 (10)2.1 确定传动方案,选择滑轮组和吊钩组 (10)2.2 选择钢丝绳 (10)2.3 确定卷筒尺寸并验算强度 (10)2.4 计算起升静功率 (11)2.5 初选电动机 (11)2.6 选用减速器 (11)2.7 验算电动机发热条件 (12)2.8 选择制动器 (12)2.9 选择联轴器 (12)2.10 验算起动时间 (13)2.11 验算制动时间 (13)2.12 高速轴计算 (14)第3章小车运行机构计算 (16)3.1 确定机构传动方案 (16)3.2 选择车轮与轨道并验算其强度 (16)3.3 运行阻力计算 (17)3.4 选电动机 (18)3.5验算电动机发热条件 (18)3.6 选择减速器 (18)3.7 验算运行速度和实际所需功率 (18)3.8 验算起动时间 (19)3.9 按起动工况校核减速器功率 (19)3.10 验算起动不打滑条件 (20)3.11 选择制动器 (21)3.12 选择联轴器 (21)3.13 验算低速浮动轴强度 (22)3.14 小车安全装置计算 (23)第4章大车运行机构计算 (25)4.1确定机构的传动方案 (25)4.2 选择车轮与轨道,并验算其强度 (25)4.3 运行阻力计算 (26)4.4选择电动机 (27)4.5 验算电动机的发热条件 (27)4.6 减速器的选择 (27)4.7 验算运行速度和实际所需功率 (28)4.8 验算起动时间 (28)4.9 起动工况下校核减速器功率 (29)4.10 验算启动不打滑条件 (29)4.11选择制动器 (31)4.12 选择联轴器 (31)4.13 浮动轴的验算 (32)4.14 缓冲器的选择 (33)第二部分结构设计计算 (35)第5章总体方案设计 (35)5.1 材料选择及许用应力 (35)5.2 总体尺寸设计 (35)第6章主端梁截面几何性质 (37)6.1主梁截面性质计算 (37)6.2端梁截面性质计算 (38)第7章载荷 (40)7.1载荷组合的确定 (40)7.2载荷计算 (40)第8章主梁计算 (45)8.1载荷计算 (45)8.2强度校核 (50)8.3主梁疲劳强度校核 (52)8.4刚度校核 (54)8.5稳定性校核 (56)第9章端梁计算 (62)9.1载荷和内力 (62)9.2强度校核 (65)9.3疲劳强度校核 (67)9.4稳定性 (69)9.5端梁拼接 (70)第10章主梁和端梁的连接 (75)第11章桥架拱度计算 (76)总结 (77)参考文献 (78)致谢 (79)英文资料 (80)前言桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机,又称天车。
起重机主梁设计说明书

起重机主梁设计说明书第⼀章桥式起重机概述桥式起重机是指⽤吊钩或抓⽃吊取货物的⼀般⽤途的桥式起重机。
⽽起重机钢结构是起重机的重要组成部分,约占起重机总量的40%~90%,制造成本占总成本的1/3以上。
钢结构制造质量是评价起重机整体质量最重要的因素之⼀。
桥式起重机是应⽤最⼴泛的⼀种起重机,其结构在制造技术上很有典型性。
桥式起重机钢结构可分为桥架、门架和⼩车架等。
桥架⼜分为正轨箱型梁桥架、偏轨箱型梁桥架、偏轨空腹箱型梁桥架等;本书主要介绍了跨度16.5m,起重量10t 的通⽤桥式起重机箱型梁的设计⽣产过程。
第⼆章桥式起重机主梁的结构及尺⼨2.1 设计要求:通常按刚度和强度条件,并使截⾯积最⼩(经济条件),满⾜建筑条件要求(如吊车梁及平台焊接梁最⼤⾼度受建筑条件限制),来确定梁的⾼度,然后初步估算梁的腹板、盖板厚度,进⾏截⾯⼏何特征的计算,然后进⾏验算,经适当调整,直到全部合格。
设计题⽬:跨度为16.5⽶的桥式箱形起重机主梁的设计设计内容及要求:1.起重机主梁的设计:确定载荷;主梁垂直最⼤弯矩和剪切⼒的计算;主梁截⾯主要尺⼨的确定;主梁强度的验算;主梁垂直刚度的验算;主梁整体性的验算;主梁局部稳定性的验算;主梁翼缘焊缝的设计与强度计算等。
2. 绘制产品的结构图3.设计说明书1份。
要求说明书能以“⼯程语⾔和格式”阐明⾃⼰的设计观点、设计⽅案的优劣及设计数据的合理性;按照设计步骤、进程,科学地编排设计说明书的格式与内容,书写⼯整、叙述简明,约15页左右。
设计参数:起重量(t):10;跨度(m):16.5;⼯作类型:A7;起升⾼度(m):10;起升速度(m/min):16 ⼩车运⾏速度(m/min):40 ⼤车运⾏速度(m/min):110 ⼩车运⾏⽅式:分别传动桥架主梁形式:箱形梁估计重量(不⼤于t):⼩车5.6,起重机17.1。
2.2主要尺⼨的确定⼤梁轮距K=(1/8 ~1/5)L = (1/8~ 1/5)× 16.5 m= 2.0625 ~ 3.3 m 取K = 3 m 。
起重机箱形主梁疲劳寿命.

起重机箱形主梁疲劳寿命起重机作为一种代替人力劳动用于物料搬运的工程机械产品, 随着我国经济建设的发展,对其需求量越来越大, 对其性能的要求也越来越高。
箱形主梁作为起重机重要承载构件之一, 直接影响起重机的作业能力, 而疲劳破坏又是起重机箱形主梁常见的破坏形式。
因此, 研究起重机箱形主梁的疲劳寿命就显得尤为重要, 这样能对起重机箱形主梁结构抗疲劳性能的提高做好充足的理论准备。
本文结合相关文献的理论研究成果、应用ANSYSt限元分析软件以及nSoft疲劳仿真软件, 通过对起重机箱形主梁疲劳寿命的研究, 完成以下内容: 1. 对有限元分析理论在起重机金属结构分析方面的应用进行总结,并归结出约束方式对有限元分析结果的影响, 分别采用壳单元和实体单元两种单元对箱形主梁结构进行建模, 对计算结果进行对比分析, 得到了网格划分对计算结果所造成的影响。
2. 利用有限元分析软件ANSYSS立箱形主梁结构的有限元模型,进行模型的静态应力分析, 采用瞬态动力学分析方法得到结构的应力时间历程, 结合Matlab 产生的随机起重量产生典型循环载荷块, 最后将有限元分析结果文件导入nSoft 软件当中, 与材料的S-N 曲线和Miner 线性累计损伤准则相结合, 采用软件当中的Fe- Fatigue 模块对箱形主梁结构的疲劳寿命进行计算, 得到箱形主梁结构的疲劳寿命, 并进一步研究了箱形主梁隔板与下翼缘板之间的间隙对结构疲劳寿命的影响。
同时进行了疲劳试验的部分工作。
3. 结合某集装箱门式起重机箱形主梁出现疲劳裂纹的案例,对该集装箱门式起重机进行实地调研,测量出疲劳裂纹的数量和分布情况, 运用本文理论计算方法分别按照原始设计数据和小车轨道存在偏心距、同时上翼缘板板厚变薄两种情况分别计算其箱形主梁疲劳寿命。
最后提出具体的修复措施。
本文成功的将统计理论、有限元分析以及疲劳寿命计算方法等内容有机的结合起来用于估算结构的疲劳寿命, 研究成果为起重机箱形主梁结构的疲劳寿命预估提供了理论支持。
双十吨桥式起重机箱形主梁质量控制

( )主梁水平旁弯 旁 弯值 ≤5/ 0 0 , 2 。20 ,5 为两端始 于第一块大隔板 的实测长度 ,即旁弯值 ≤8 m,旁 弯 只 a r
能向走台侧凸曲。
第二 ,翼缘板下料。采用 ( 开条 机 ) 自动火焰 气割 方法 ,在 对接长 度方 向留 15 m m焊 接收 缩余 量 ,即 .m /
1 0 满足 了主梁所需一定 的起拱度要求 ,这样 不会使 0 , 0
主梁 因直边下料起拱 时腹 板产生膨胀而 凹凸不平 ,很好
地 保 证 了 腹 板 的 平 面 度。 由 于 腹 板 较 窄 ( 为 宽
15 m ,长度较大 ( 10 m) 长为 2 8 m ,板 厚较小 ( 36 0 m) 厚 为 8 m) a r ,在制作时 ,将其分为 四部分拉开间隙 3— mm 4 对接达到使用要求 。为了使上拱 曲线平 滑 ,每段下料 时 都要分别起拱 ,组拼 时应 严格按既定顺 序拼配 ,拼配后 检验上拱值 ,符合要求后再行焊接 。 腹板接长采用 C 保焊焊接 ,正面打底 ,反面碳 O气 弧气刨清根直至焊成 ,焊后按照 G 135 级超探 ,探 B 4 BI 1 伤合格再检验上拱值。如上拱值不符合 要求时 ,可用火 焰进行矫正 ,矫正时应多选几处加 热矫正点 ,不允许 在
跨 中位 置集 中加热。
度不符合要求, 应用火焰矫正调整, 再拼配下翼缘板。
第五 ,拼配下翼缘板 ,在 已预 制好拱度 的下 翼缘板
上划出长 向中心线 ,及腹板 拼配位置线 ,将下翼 缘板与 Ⅱ形梁拼成箱形 ,由中间 向两端依次退 拼 ,采用三角形
参磊 工,n  ̄- ,r . J j
焊W s 割21年ng 期 com 接 W.m eta1worki 250. 切 0 第79 o W
大跨度波形钢腹板PC组合连续箱梁桥疲劳强度计算分析
表 1 钢腹板相互连接处上缘正应力幅
位置
边跨 1 /4
边跨 跨中
边跨 3 /4
中墩 墩顶
中跨 1 /4
中跨 跨中
计算 M( N·m) I( m4 ) 内容 σpmax 10278165 11. 62 σpmin - 4861180 11. 62 σpmax 10373395 21. 05 σpmin - 9331205 21. 05 σpmax 7624185 47. 40 σpmin - 13864865 47. 40 σpmax 4677840 132. 35 σpmin - 16006158 132. 35 σpmax 6610030 31. 25 σpmin - 4936830 31. 25 σpmax 10477970 11. 43 σpmin - 2823970 11. 43
( 4) 利用求得的 σpmax 、σpmin 值,计算各截面的 最大应力幅值 Δσ = σpmax - σpmin 。对非焊接构件以及 消除残余应力后的焊接构件,当疲劳荷载为拉 - 压循 环时,应 按 0. 6σpmin 折 减, 按 Δσ = σpmax + 0. 6σpmin 计算;
( 5) 依据 《公路钢结构桥梁设计规范》 ( JTG D64 - 201 × 报批稿) 中采用荷载模型Ⅱ时的疲劳强 度验算公式进行验算。
yi /m
1. 89 1. 89 2. 29 2. 29 2. 39 2. 39 2. 49 2. 49 2. 02 2. 02 2. 17 2. 17
32t双梁桥式起重机
内容摘要:该设计主要对双梁桥式起重机主起升机构、副起升机构、小车运行机构、主端梁、大车运行机构进行了设计。
主副起升机构的计算包括钢丝绳的选择、卷筒的计算、电动机、减速器的选择等,小车运行机构的设计主要有电动机、减速器、最大轮压最小轮压的计算,主梁和端梁的设计包括主端梁截面几何性质的确定,载荷的计算,主端梁强度的校核,主梁强度的校核等。
关 键 词:桥式起重机 机构 主端梁Abstract:The main design of double beam bridge crane hoisting mechanism, deputy Lord lifting mechanism, the car running institutions, Lord girders during operation, the organization design.The Lord vice lifting mechanism of the calculation of the selection of wire rope, including the calculation of drum, motor, gear reducer choice and so on, the car running design of the mechanism are the main motor, gear reducer, maximum wheel pressure calculation of minimum wheel pressure, main girder and the design of the girders including the main girders section determination of geometrical properties, and the load calculation, the main girders of strength, check the main girder strength check, etc.Key words: Bridge crane Mechanism Main girders1.绪 论1.1 国内外桥式起重机现状与发展前景桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。
桥式双梁起重机箱型主梁计算小程序(正轨)
辅入参数: 辅入参数: 辅入参数: 辅入参数: 辅入参数: 辅入参数: 辅入参数: 辅入参数: 辅入参数: 辅入参数:
主要参 数:
计算说明 跨度 起重量 小车质量 吊钩组质量 起升速度 大车运行速度 起升高度 吊钩最小下放距离 主起升钢丝绳分支 数 主起升钢丝绳截面 积
空载小车轮压为
P P
j1
Pj 2 71510
N
l1 1 e l2 / N P PGx 10452.03 1 0.5m0 g 1 b 2 K b l 1 e l2 P2/ 0.5m0 g 1 PGx 1 12007.97 N b 2 K b
B0 主钩至左侧大车轨道距离: e1 主钩至右侧大车轨道距离: e2
mm mm mm mm mm
PR1
1 d N PQ PGx PG PGS PGd 1 2 PGj 298491.6 2 L L 5.425532 B0 1 L 0.1 0.188943 61 B0 1 侧向力为 PS 1 PR1 28198.97 N 2
辅入参数: 辅入参数:
小车轮距: 小车轨距:
b
K
2800 2500 1380
辅入参数: 主起升吊钩至左侧车轮距离: l1 辅入参数: 小车重心至右侧车轮距离 辅入参数:
起升载荷为
1300 l2 e 300 PQ mQ m0 g 99228.15 N
mm mm mm mm mm
N
Pxg 5.11E+03
N
大车运行起、制动惯性力(一根)为
PH
P
预应力混凝土吊车梁的疲劳强度验算
2 静力及截面力学特性计算 2 . 1 静力计算
由于吊车梁跨度较短, 进行正截面疲劳强度验算时, 只需考 虑吨位较大的吊车作用时的状况 。 当吊车只有一个轮子作用在 吊车梁上时, 经计算最大弯矩点距梁端 2. 92 m, 最大弯矩 M k = 484. 63 kN·m, 而当两个轮子都作用在吊车梁上, 经计算最大弯 矩点距梁端 1. 44 m, 最大弯矩 M k = 360. 05 kN·m。综合考虑, 取 对距梁 吊车只有一个轮子作用在吊车梁上的不利情况进行计算, f 端 2. 92 m 截面进行疲劳验算, 则自重产生的弯矩标准值: M Q = 34. 95 kN · m, 取 用 的 活 荷 载 标 准 值 所 产 生 的 弯 矩 值: M
2 500 N / mm2 , 压区强度设计值为 f py ' = 190 N / mm 。
=
449. 68 kN·m。疲劳验算时每个轮子产生的扭矩 t = Ψ c · T QK = 0. 7 × 16. 77 = 11. 74 kN / m。
2. 2
截面力学特性
截面力学特性的计算主要采用换算截面法, 预应力钢筋与 C30 混凝土弹性模量之比 α E = E S / E C = 6. 67 , 净截面重心至下边 缘的距离 y n = 590. 43 mm, 换算截面重心至下边缘的距离 y0 =
80 25
① ( 2) ③
50 80
570
4 2 净截面 An=24.84×10 mm 重心轴 In=2.512 4×1010 mm4
②
900 1 020
547.18
④
590.43
图 1 吊车梁立面图
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桥式起重机箱形主梁疲劳强度验算
摘要:正轨箱形梁是起重机广泛采用的主梁形式,工作级别为A5级以上的
起重机主梁应进行疲劳强度计算。本文以《起重机设计规范》[1]为准则,以
(7.5+7.5)t A6级起重机为例, 介绍正轨箱形梁疲劳强度计算方法和步骤,设
计及选材。
关键词: 箱形主梁 载荷 疲劳强度
概述
由我冶建公司承接制作的用于三钢集团高线厂发货料场的(7.5+7.5)t、22.5m
工作级别为A6双梁电磁桥式起重机。由于行车使用作业环境差,工人操作习惯、
熟练程度等不同对行车主梁及整体结构会产生一定影响。因其工作级别高,起吊
频繁、连续作业,特别是对行车桥架的疲劳强度要求较高。按《起重机设计规范》
(GB/T3811-2008)要求[1],为满足生产需求,确保产品质量,在设计、选材、
制作基础上对桥架即正轨箱形梁的疲劳强度进行复核计算。
1.主要参数和计算简图
1.1主要参数:起重量Q=7.5+7.5=15000kgf 跨度L=22.5m 工作级别A6 材
料Q235B
∨大=90.78m/min ∨小=38.9m/min ∨主升=12.35m/min 小车轨距
Lxc=5500mm 小车轮距b=1800mm ;
1.2主梁中间截面尺寸: 主梁高度H=1782mm 腹板高度h=1750mm 上下盖
板宽度B=660mm 上下盖板厚度δ1=16 δ2=16mm 腹板厚度δ=8mm 主梁两腹板
内壁间距离b=596mm 。
1.3主梁的计算简图和截面尺寸为下图1 、 图2所示
1.5计算载荷的确定
按《起重机课程设计》[2]表7-5中第Ⅰ种载荷组合情况验算
大车运行机构的设计重量G1和作用位置L1 G1≈2.054tf L1≈1.5m
司机室的重量G0≈1000kg 其重心距支点的距离L0≈2.8m 小车重量G小
=9000 kgf
主梁总的计算均布载荷q 半个桥架(不包括端梁)的自重Gq/2=14.204tf,
主梁由于桥架自重引起的均布载荷ql= = =0.631tf/m
大车运行机构采用分别驱动,主梁所受的全部均布载荷q?就是桥架自重引
起的均布载荷ql,即q?=ql=0.631tf/m
主梁总的计算均布载荷q=kⅠq? 由[1]中表2-6查得式中kⅠ= (1+kⅡ)/2 k
Ⅰ kⅡ为冲击系数,kⅡ=1.1 则kⅠ= (1+kⅡ)/2=(1+1.1)/2=1.05
q= kⅠq?=1.05×0.631=0.663tf/m=6.63N/mm
2.计算截面和计算点
根据理论分析和设计计算实践,桥式起重机箱形主梁,只需验算跨中和1/4
跨度处两个截面。计算点取截面拉应力的下角点。
3.跨中截面最大应力及最小应力计算
满载小车及等效载荷在跨中时小车两个车轮的计算轮压值 P1 、P2 作用在
一根主梁上的小车两个车轮的轮压值P1?、P2?由[1]中表7-4查得满载小车及等
效载荷时P1?=5500kgf P2?=5400kgf
7.结论
本行车投入正常运行6个月时间,对主梁拱度及旁弯重新检测,各方面数据
均在标准许可范围内。达到预期效果。
参考文献:
[1] 《起重机设计规范》 (GB/T3811-2008)
[2] 《起重机设计手册》 中国铁道出版社 张质文主编 1997.1
[3] 《起重机课程设计》 冶金工业出版社 陈道南主编 1982.6