16t雙梁小車式橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

16t雙梁小車式橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計（天津鋼管集團(tuán)有限公司，天津300301）摘 要：為了滿足起重設(shè)備高精度，多速度行車的需要，對16t雙梁小車式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。介紹了 16t雙梁小車式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路。對設(shè)備的載荷、主梁的 結(jié)構(gòu)及剛度、強(qiáng)度進(jìn)行了設(shè)計計算，達(dá)到了節(jié)省成本，提高材料的利用率，提高起重機(jī)的性價比的設(shè)計目的。關(guān) 鍵 詞：雙梁起重機(jī)；載荷；主梁；強(qiáng)度；剛度；設(shè)計1引言起重機(jī)是減輕操作人員體力勞動量，提高作業(yè)效率，實現(xiàn)安全生產(chǎn)的起重運(yùn)輸設(shè)備。是冶金企業(yè)生產(chǎn)和物資運(yùn)輸中的重要機(jī)械設(shè)備。我國的起重機(jī)行業(yè)是從建國后開始建設(shè)，大部分是采用蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。 改革開放以后，隨著我國的工業(yè)迅速發(fā)展，各行各業(yè)對起重機(jī)的要求也隨之提高。作為特種設(shè)備，國家制定了嚴(yán)格的制造、檢驗標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足起重設(shè)備高精度，多速度行車的需要， 機(jī)械部分要求也越來越高，設(shè)計更精確。本文就16t雙梁小車式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行介紹。2設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計內(nèi)容主要包括載荷的計算、梁的結(jié)構(gòu)、剛度、強(qiáng)度設(shè)計，達(dá)到節(jié)省成本，提高 材料的利用率，提高起重機(jī)的性價比的設(shè)計目的。3載荷的計算作用在橋架上的載荷有自重載荷，起升載荷，活動載荷，水平慣性載荷等。3.1自重載荷自重載荷可以分為均布載荷和集中載荷兩種。均布載荷有：主梁， 走臺欄桿，配電管道等的重力。集中載荷有：司機(jī)室，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，布置在走臺上的氣設(shè)備的重力。在普通設(shè) 計當(dāng)中只是以照經(jīng)驗選擇載荷。那么本車的一根主梁的半個橋架即G橋為4t。3.2移動載荷移動載荷為小車的自重載荷和起升載荷，以小車輪壓方式作用在主梁上。 輪壓圖如圖1所示。輪壓計舜國小車各支撐、輪壓的計算:R尸(l-f/t) (l-e/p11-心 MLRGetlbL式中，G2為小車的自重；Q為貨物的重力；t、e為小車及貨物的重心在支撐平面內(nèi)的 投影，t=1040mm， e=1000mm。輪壓分布如圖2所示。4主梁的結(jié)構(gòu)及尺寸選擇4.1按梁的強(qiáng)度條件確定梁高Hs"4 fT 13i1J! 1廣s'Pg-G+知；=0.4751 厲其中，Ci為將小車輪壓轉(zhuǎn)化為跨中集中載荷時小車的換算系數(shù)，Ci=l-b/2L ； B為小車的軸距；S 為腹板的餓總厚度，為 20mm ; 6 為材料的許用應(yīng)力，取 120MPa; a =腹板 加勁板的重量/腹板的重量 1/3。4.2按剛度條件確定梁高li,=Q如1G丄T24£必憐如式中 t 訥匕E=200 GPat計算得 i A,® 672.6 mm4.3梁的截面參數(shù)取值一般的設(shè)計中選擇：梁高h(yuǎn)選擇，h/L=1/141/20,那么在以上幾個條件都允許的情況下， 結(jié)合表選擇h=850mm腹板，翼緣板的厚度。為起重量是16t所以腹板的厚度取10mm，受壓翼板的厚度，有局部穩(wěn)定性條件，一般為S > b/60，所以取10mm。翼緣板寬度b,對于正規(guī)箱型，取 b= (0.33!0.55) h,所以取450mm。兩腹板的間距b0=b- (4060)，所以選擇390mm，加勁肋的間距 a,可根據(jù)腹板高度 ho 與腹板厚度之比來確定。Ho/3 h=141.6，故在 100 (235/ S s) 1/2< b/3 h< 170 ( 235/ S s) 1/2。所以按以下計算方式：當(dāng)h。n 1/2/S h w 1200時，直接a w 2h。，那么a在設(shè)計中選擇1000mm。低加勁肋選擇 a的1/21/3。5主梁設(shè)計計算5.1強(qiáng)度計算在垂直平面內(nèi)的普通彎曲應(yīng)力按簡支梁計算，受力如圖3所示。圖3簡支嬖圖*1E梁的報大彎矩截面距左支點(diǎn)的距離爍所 Ultz=7 649 mm)It垠大彎矩為：此嚴(yán)訕 14 981.67 kN-m，lJ K 斗乙14Z當(dāng)小車位于跨端時，即2=0, ±梁的剪力最大QWkPf /J/6/.=110.47 kN主梁么水平而內(nèi)按柜製汁笫由P "和q y| 起的跨中彎矩為，W曇|+生#(乩整Iw 4 I 2r '24 I r式中，tJM-B為端梁的長度，為 4182mm ； c為端梁除去軌道寬度，一端的長度為1406mm ； l為軌道的寬度，為2000mm。所以，r=17.5m。P 大慣=(16000+6227)X 9.8X 0.19=41.386kNq 慣=1658.1N那么，MH=114.37kN m。主梁分布、集中慣性力如圖4、圖5所示?？缰幸砭壈蹇偟膹澢鷳?yīng)力：式中，Mv為固定和移動在計算截面引起的彎矩之和；Wz為在垂直方向上截面抗彎模量,眼=匕/6=0.05; Wy為在水平方向的截面抗彎模量，Wy=hb2/6=0.023。d w=99.6+4.9=104.5MPa < cr =120MPa跨端截面腹板的最大剪應(yīng)力為：式中4計算截面上的計算剪力怕:0 =P, +/< - P 7-=110.47 kNKI 2 c J式中，lx為計算截面上的慣性矩bh3/l2=0.0246 ; So為計算剪應(yīng)力處截面的最大靜矩0.152; 為腹板厚度6mm。t =30.16MPa < t =90MPa故以上強(qiáng)度條件滿足要求。5.2主梁的剛度計算主梁的垂直靜剛度計算如下:對于四輪小車：12£-/200GPa； I為梁的轉(zhuǎn)動慣量,式中，P1、P2為小車的計算輪壓；E為材料的彈性模量, 計算結(jié)果為0.02175。fv=4.29 < f=16500/2000=8.25故剛度符合要求。6結(jié)束語未來橋式起重機(jī)機(jī)械部分將向著以及先進(jìn)的制造工藝，便宜而優(yōu)質(zhì)的材料，更加合理了構(gòu)造方式，較低的制造成本等方向發(fā)展，最終實現(xiàn)橋式起重機(jī)的高效化、實用化。因此，采 用優(yōu)化的機(jī)構(gòu)，減少用材，提高材料的性價比是不忽視的。以改善橋式起重機(jī)的整體性能， 對推動起重更新?lián)Q代，具有非?，F(xiàn)實的意義。參考文獻(xiàn)1 張質(zhì).起重機(jī)設(shè)計手冊M.北京：中國鐵道出版社，2004.2 祝權(quán)實用五金手冊M.上海：上海科技出版社，2001.3 文U鴻文材料力學(xué)M.北京：高等教育出版社，2004.4 濮良貴.機(jī)械設(shè)計M.8版.北京：高等教育出版社， 2006.