300t桥式起重机设计计算报告书Word格式文档下载.docx
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二.主,端梁截面几何性质
主梁:
A=148800
A0=4840710
形心：
x1=852.
x2=1013.
y1=1317.1875
y2=1372.8125
Ix=8.75
I1=Iy=.1606
端梁A=74400
Ix=
I2=Iy=5.398525E+09
三.载荷
1.固定载荷
主梁自重载荷
Fq'
=k*ρ*A*g=16042.41072
填充系数k取k=1.4,考虑走台重量
小车轨道重量Fg=mg*g=1111.6692
栏杆等重量Fl=ml*g=981
主梁匀布载荷Fq=Fq'
+Fg+Fl=18135.07992
2.小车轮压.
满载小车静轮压ΣP=Pj1+Pj2=2095000
3.动力效应系数
Ψ1=1.1
Ψ2=1+0.7*Vq=1.67
Ψ4=1.1+0.058*Vd*h^0.5=1.162833
（h=1mm）
统一取较大值Ψ=1.162833
4.惯性载荷
大,小车都是8个车轮,其中总轮数是积极轮I=4倍,按车轮打滑条件拟定大,小车运营惯性力
一根主梁上小车惯性力为
Pxg=ΣP/（I*7）=74821.
大车运营起,制动惯性力（一根主梁上）为
PH=ΣP/（I*7）=74821.
FH=Fq/（I*7）=647.6814
主梁跨端设备惯性力影响小,忽视不计
5.偏斜运营侧向力
一根主梁重量为
PG=Fq（L-0.4）=598457.63736
一根端梁单位长度重量为:
Fq1=k*ρ*A*g=16042.41072
一根端梁重量为
PGd=Fq1*B=37814.25384
一组大车运营机构重量（两组对称配备）为
PGj=mj*g=7877.43
司机室及设备重量（按合力计）为
PGs=ms*g=19620
（1）,满载小车在主梁跨中央
左侧端梁总静轮压计算
PR1=0.5*（PQ+PGx）+0.5*（2*PG）+PGs*（1-d2/L）+PGj+PGd=2886807.0457509
由L/B0=5.67,查得λ=0.1927778
侧向力为
Ps1=0.5*PR1*λ=278256.
（2）满载小车在主梁左极限位置
左侧端梁总静轮压为
PR2=（PQ+PGx）*（1-2/L）+PG+PGs*（1-3/L）+PGj+PGd=3760641.77628982
测向力为:
PS2=0.5*PR2*λ=362484.
6.扭转载荷
偏轨箱形梁由ΣPh和PH偏心作用而产生移动扭矩,其她载荷PGj,PGs产生扭矩较小且作用方向相反,故不计算
偏轨箱形梁弯心在梁截面对称形心X轴上（不考虑翼缘外伸某些）,弯心至主腹板中线距离为
e1=δ2*（b-δ1/2-δ2/2）/（δ1+δ2）=836.
轨道高hg=150
h'
'
=0.5*H1+hg=1495
移动扭矩为
Tp=ΣP*e1=1753031.53846154N.M
TH=PH*h'
=111858N.M
四,主梁计算
1.内力
（1）垂直内力
计算大车传动侧主梁.在固定载荷与移动载荷作用下,主梁按简支梁计算,
固定载荷作用下主梁跨中弯矩为
Mq=Ψ*（Fq*L^2/8+PGj*0.94/2+PGs*3/2）=2979154.12797645
跨端剪切力为:
Fqc=Ψ*（0.5*Fq*L+PGj+PGs*（1-3/L））=382096.
移动载荷作用下主梁内力
1）满载小车在跨中,跨中E点弯矩为
Mp=Ψ*ΣP/（4*L）*（L-b1）^2
轮压合力ΣP与左轮距离为
b1=P2*b/ΣP=2.7
则,Mp=17185880.1124064
跨中E点剪切力为
Fp=0.5*Ψ*ΣP*（1-b1/L）=999253.
跨中内扭矩为
Tn=0.5*（Ψ*TP+TH）=1075171
2）.满载小车在跨端极限位置（z=e1）,小车左轮距梁端距离为
C1=e1-l1≈2-0.48*b=0-.1048
跨端剪切力为
Fpc=Ψ*ΣP*（L-b1-C1）/L2246846.54346108
跨端内扭矩为
Tn1=（Ψ*TP+TH）*（1-e1/L）=2021578.57899777
主梁跨中总弯矩为
Mx=Mq+Mp=5034.2403829
主梁跨端总剪切力（支撑力）为
FR=Fc=Fqc+Fpc=2628943.09864868
（2）水平载荷
1）水平惯性载荷.在水平载荷PH及FH作用下,桥架按刚架计算.因偏轨箱形梁与端梁连接面较宽,应取两主梁轴线K'
代替原小车轨距K构成新水平刚架,这样比较符合实际,于是
K'
=K+2*x1=7.53
b=K'
/2=3.76
a=0.5*（B0-K'
）=-.764
水平刚架计算模型
66666
①.下车在跨中,刚架计算系数为:
r1=1+2*a*b*7/（3*（a+b）*L）=.559
跨中水平弯矩（与单梁桥架公式相似）为:
MH=PH/4*L*（1-1/（2*r1））+FH/8*L^2*（1-2/（3*r1））=275221.
跨中水平剪切力为
Fph≈0.5*PH=37410.
跨中轴力为
NH=（a-b）/（a*b*r1）*（FH*L^2/12+PH*L/8）=630239.
②小车在跨端.跨端水平剪切力为
F'
CH=
FH*L*0.5+PH*（1-2/L）=81157.38
2）偏斜侧向力.在偏斜侧向力作用下,桥架也按水平刚架分析,这时,计算系数为
rs=1+K'
*I1/（3*L*I2）=2.749
①小车在跨中,侧向力为
PS1=278256.
超前力为
Pw1=PS1*B0/L=49986.
端梁中点轴力为
Nd1=0.5*Pw1=24993.
端梁中点水平剪切力为
Fd1=PS1*（0.5-a/K'
/rs）=153222.
主梁跨中水平弯矩为
Ms=PS1*a+Fd1*b-Nd1*0.5*L=-64284.
主梁轴力为
Ns1=PS1-Fd1=125033.
主梁跨中总水平弯矩为
My=MH+Ms=210936.
②小车在跨端.侧向力为
PS2=362484.
PW2=PS2*B0/L=65116.902671
Nd2=0.5*PW2=32558.
Fd2=PS2*（0.5-a/k'
/rs）=199603.
主梁跨端水平弯矩为
Mcs=PS2*a+Fd2*b=459982.
主梁跨端水平剪切力为
Fcs=Pw2-Nd2=32558.
主梁跨端总水平剪切力为
FcH=F'
cH+Fcs=113715.8
小车在跨端时,主梁跨中水平弯矩与惯性载荷下水平弯矩组合值较小,不需计算
2.强度
需要计算主梁跨中截面危险点①，②，③强度
（1）主腹板上边沿点①应力
主腹板边至轨顶距离为
hy=hg+δ1=170
σm=Ψ*Pj1/（2*hy+50）/δ3=227.
垂直弯矩产生应力为
σ01=Mx*y/Ix=29.9
水平弯矩产生应力为
σ02=My*X1/Iy=2.519E-03
惯性载荷与侧向力对主梁产生轴向力较小且作用方向相反,应力很小,故不计算
主梁上翼缘静矩为
Sy=δ1*B1
*（Y1-0.5*δ1）=10673281.25
主腹板上边切应力为
τ=Fp*Sy/（Ix*（δ3+δ4））+Tn/（2*A0*δ3）=2.24
点①折算应力为
σ0=σ01+σ02=29.4
σ1=（σ0^2+σm^2-σ0*σm+3*τ^2）^0.5=214.
（2）点②应力
σ2=（Mx*Y2/Ix+My*（B1-x1111）/Iy）=154.7
（3）点③应力;
σ3=1.15*（（Mx*Y2/Ix+My*（x2-20）/Iy））=177.
（4）主梁跨端切应力
主梁跨端截面变小,为便与主,端梁联接,取腹板高度等于端梁高度hd=1240mm,跨端只需计算切应力
1）主腹板,承受垂直剪力FC及扭矩Tn1,故主腹板中点切应力为
τ=1.5*FC/hd/（δ3+δ4）+Tn1/2/δ3/A0
主梁跨端封闭截面面积为
A0=（B+0.5*δ1+0.5*δ2）*（h0+δ0）=4840710（δ0为端梁翼缘板厚度）
代入上式
τ=1.5*FC/hd/（δ3+δ4）+Tn1/2/δ3/A0=153.
副腹板中两切应力反向,可不计算
2）.翼缘板.承受水平剪应力
Fch=113715.8及扭矩Tn1=2021578.57899777
τ=1.5*FcH/（δ1*（2*B1+B2））+Tn1/（2*δ1*A0）=24.6
主梁翼缘焊缝厚度取hf=14mm,采用自动焊,不需计算
3.主梁疲劳强度校核
桥架工作级别为A5,应按载荷组合I计算主梁跨中最大弯矩截面（E）疲劳强度
由于水平惯性载荷产生应力很小,为了计算简要而忽视惯性应力
求截面E最大弯矩核最小弯矩,满载小车位于跨中（轮压P1在E点上）,则
Mmax=Mx=5034.2403829
7
空载小车位于右侧跨端时左端支反力为
FR1≈
17088.74532
Mmin=Mq+Ψ*FR1*（L-1.5）*0.5=3296102.3626827
（1）验算主腹板受拉翼缘焊缝④疲劳强度
8888888
σmax=Mx*（Y2-δ1）/Ix=
149.
σmin=Mmin*（Y2-δ1）/Ix=24.45
应力循环特性
r=σmin/σmax=0.3882
依照工作级别A5,应力集中档级K1及材料Q235,查[σ_1]=0MPa,σb=370MPa
焊缝拉伸疲劳许用应力为
[σr1]=1.67*[σ_1]/（1-r*（1-[σ_1]/0.45/σb））=0
σmax=149.<
[σr1].
（合格）
（2）验算横隔板下端焊缝与主腹板联接处⑤
σmax=Mx*（Y2-50-δ2）/Ix=0
σmin=Mmin*（Y2-50-δ2）/Ix=0
r=σmin/σmax=00
显然,相似工况下应力循环特性是一致
依照A5及Q235,横隔板采用双面持续贴角焊缝连接,板底与受拉翼缘间隙为50mm,应力集中档级为K3,查得[σ_1]=0
拉伸疲劳许用应力为
σmax=0<
由于切应力很小,忽视不计
4.主梁稳定性
（1）整体稳定性
主梁高宽比
h/b=1.7
（2）局部稳定性
翼缘板b0/δ0=90
需要设立一条纵向加强劲,不再验算
翼缘最大外伸某些be/δ0=8.75（稳定）
主腹板h0/δ3=189.
副腹板h0/δ4=220.需要设立横隔板及一条纵向加强劲,主,副腹板相似,不再验算
隔板间距a=2650mm,纵向加劲肋位置h=662.5mm
1）验算跨中主腹板上区格I得稳定性,区格两边正应力为
σ1=σ01+σ02=29.4
σ2=σ01*（Y1-h-δ1）/（Y1-δ1）+σ02=13.9
ξ=σ2/σ1=0.1
（属于不均匀压缩板）
区格I得欧拉应力为
σE=18.6*（100*δ3/b）^2=83.4（b=h=662.5）
区格分别受σ1,σm和τ作用时得临界压力为
σ1cr=χ*Kσ*σE
嵌固系数χ=1.2,α=a/b=4,屈曲系数Kσ=8.4/（ξ+1.1）=5.65则
σ'
1cr=χ*Kσ*σE=532.
需修正,则
σ1cr=235*（1-235/5.3/σ'
1cr）=215.
腹板边局部压应力σm=227.
压力分布长c=2*hy+50=390
α=a/b=4
>
3,按a=3b计算
α==3
β=c/a=c/（3b）=.039
区格I属双边局部压缩,板得屈曲系数为Km=0.8*（2+0.7/α^2）*（1+β）/β/α=3.377721
mcr=χ*Km*σE=336.
σmcr=235*（1-235/5.3/σ'
mcr）=204.
区格平均切应力为
τ=Fp/h0/（δ3+δ4）+Tn
/（2*A0*δ3）=22.
由α=a/b=4>
1,板得屈曲系数为
Kτ=5.34+4/α^2=5.59
τ'
cr=χ*Kτ*σE=557.1
3^0.5*τ'
cr=965.
3^0.5*τcr=235*（1-235/5.3/（3^0.5τ'
cr））=224.
τcr=3^0.5*τcr/3^0.5=129.
区格上边沿得复合应力为
（σ1^2+σm^2-σ1*σm+3*τ^2）^0.5=217.
α=a/b=4>
2,区格临界复合应力为
σcr=（σ1^2+σm^2-σ1*σm+3*τ^2）^0.5/（（1+ξ）/4*（σ1/σ1cr）+（（（3-ξ）/4*（σ1/σ1cr））^2+（σm/σmcr）^2+（τ/τcr））^0.5）=175.
[σcr]=σcr/n=175./3=131.
（σ1^2+σm^2-σ1*σm+3*τ^2）^0.5<
[σcr]
区格II尺寸与I相似,而应力较小,故不需再计算,主腹板外测设立短加快肋,与上翼缘板顶紧以支撑小车轨道,间距a1=662.5mm
2）验算跨中副腹板上区格I稳定性.
副腹板上区格I只受σ1及τ作用.
区格两边正应力为
σ1=σ01+σ02*（x2-（（B1-B）/2-δ3/2））/X1=29.7
σ2=σ01*（Y1-Hh-δ1）/（Y1-δ1）+σ02*（x2-（（B1-B）/2-δ3/2））/X1=13.2
切应力为:
τ=Fp/H/（δ3+δ4）-Tn
/（2*A0*δ4）=5.7（很小）
区格I欧拉应力为
σE=18.6*（100*δ4/b）^2=61.
ξ=σ2/σ1=0.227
（属于不均匀压缩）
1
屈曲系数Kσ=8.4/（ξ+1.1）=5.32
1cr=χ*Kσ*σE=391.
1cr>
0.75σs需要修正,则
σ1cr=235*（1-235/5.3/σ'
1,Kτ=5.34+4/α^2=5.59
cr=χ*Kτ*σE=409.
3^0.5τ'
cr=709.
3^0.5τcr=235*（1-235/5.3/3^0.5τ'
cr）=220.
τcr=3^0.5τcr/3^0.5=129.
复合应力为
（σ1^2+3*τ^2）^0.5=30.9
2,区格I临界复合应力为
σcr=（σ1^2+3*τ^2）^0.5/（（（1+ξ）/4*（σ1/σ1cr）+（（3-ξ）/4*（σ1/σ1cr））^2+（τ/τcr））^0.5）=98.1
（σ1^2+3*τ^2）^0.5<
σcr/n=56.9
区格II和跨端应力较小,不再计算
3）加快肋拟定,横隔板厚度δ=8mm,板中开孔尺寸为2150X1400mm
五,主梁与端梁连接
主,端梁采用连接板贴角焊缝连接.主梁两侧各用一块连接板与主,端梁腹板焊接,连接板厚度δ=14mm,高度h1=0.95hd=1178取h1=1170mm,主梁腹板与端梁腹板之间留有20～50mm间隙,在组装桥架时用来调节跨度.主梁翼缘板伸出梁端套装在端梁翼缘板外侧,并用贴角缝（取hf=20mm）周边焊住.必要时可在主梁端部内侧主,端梁上,下翼缘处焊上三角板,以增强连接水平刚度,承受水平内力,连接构造如下
主梁最大支撑力为
FR=2628943.09864868
连接板需要焊缝长度为
lf=1.2*FR/（2*0.7*hf*100）+10=2826.
实际h1>
lf
（足够）
主,端梁连接焊缝足够承受连接水平弯矩和剪切力,故不再计算
六.刚度计算
（1）桥架垂直静刚度
满载小车位于主梁跨中产生静挠度为
Y=ΣP/（48*206000#*Ix）*（L^3
-b^2*
/2*
（3*L-b））=42.5<
[Y]=L/100033.4
（2）桥架水平惯性位移
X=PH*L
^3/（48*206000*Iy）*（1-0.75/r1）+5*FH
*L
^4/（384*206000*Iy）*（1-0.8/r1）=.11<
[X]=L/=16.7
（3）垂直动刚度
起重机垂直动防毒以满载小车位于桥架跨中垂直自振频率来表征,计算如下
全桥架中点换算质量为
m1=0.5*（2mG）+mx=178599.
起升质量m2=mQ+m0=338870
起升载荷PQ=m2*g=3296000
起升钢丝绳滑轮组最大下放长度为
lr=Hq=22
桥架跨中静位移为
Y0=PQ/（48*206000#*Ix*2）*（L^3
-b^2
（3*L-b））=33.72
起升钢丝绳滑轮组静伸长为
λ0=PQ*lr/（nr*100000#*Ar）=0
构造质量影响系数为
β=m1/m2*（y0/（y0+λ0））^2=.039
桥式起重机垂直自振频率为
fv=1/（2*π）*（9810/（y0+λ0）/（1+β））^0.5=2.215037>
[fv]=2Hz
（4）.水平动刚度
起重机水平动刚度以物品高位悬挂,满载小车位于桥架跨中水平自振频率来表征
半桥架中点换算质量为
me=0.5*（mG+mx+mQ+m0）=258734.
半刚架跨中在单位水平力作用下产生水平位移为
δe=L
^3/（48*206000#*Iy）*（1-0.75/r1）=5.852E-06
桥式起重机水平自振频率为
fh=1/（2*π）*（1000/（me*δe））^0.5=4.32
fh>
[fh]=1.5～2Hz
七.桥架拱度
桥架跨度中央原则拱度值为
f0=L/1000=33.4
考虑制造因素,实取y0=1.4*f0=46.76
跨度中央两边按抛物曲线y=y0X（1-4a^2/L^2）设立拱度,
距跨中为a1=L/8点
Y1=46.76*（1-4*（L/8）^2/L^2）=43.8375
距跨中为a2=L/4点
Y2=46.76*（1-4*（L/4）^2/L^2）=35.07
距跨中为a3=3L/8点
Y3=46.76*（1-4*（3*L/8）^2/L^2）=20.4575
至此,桥架构造设计所有合格.
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