16t雙梁小車式橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)設計方案

16t雙梁小車式橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)設計 （天津鋼管集團有限公司，天津 300301） 摘 要：為了滿足起重設備高精度，多速度行車的需要，對 16t雙梁小車式起重機的金屬結(jié) 構(gòu)進行設計。介紹了 16t雙梁小車式起重機的金屬結(jié)構(gòu)的設計思路。對設備的載荷、主梁的 結(jié)構(gòu)及剛度、強度進行了設計計算， 達到了節(jié)省成本，提高材料的利用率， 提高起重機的性 價比的設計目的。 關(guān) 鍵 詞：雙梁起重機；載荷；主梁；強度；剛度；設計 1引言 起重機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)的起重運輸設備。 是 冶金企業(yè)生產(chǎn)和物資運輸中的重要機械設備。 我國的起重機行業(yè)是從建國后開始建設， 大部分是采用蘇聯(lián)標準。 改革開放以后，隨著 我國的工業(yè)迅速發(fā)展，各行各業(yè)對起重機的要求也隨之提高。 作為特種設備，國家制定了嚴 格的制造、檢驗標準。為了滿足起重設備高精度， 多速度行車的需要， 機械部分要求也越來 越高，設計更精確。本文就 16t雙梁小車式起重機的金屬結(jié)構(gòu)設計進行介紹。 2設計內(nèi)容 本次設計內(nèi)容主要包括載荷的計算、梁的結(jié)構(gòu)、剛度、強度設計，達到節(jié)省成本，提高 材料的利用率，提高起重機的性價比的設計目的。 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：司機室，大車運行機構(gòu)，布置在走臺上的氣設備的重力。在普通設 計當中只是以照經(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/p 11-心 ML R^G^etlbL 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按梁的強度條件確定梁高 Hs " 4 fT 13 i 1 J ! 1 廣s' Pg -G+知；=0.475 1 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 T 24£必憐如 式中 t 訥匕E=200 GPat 計算得 i A,® 672.6 mm 4.3梁的截面參數(shù)取值 一般的設計中選擇：梁高h選擇，h/L=1/14~1/20,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- (40~60)，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 h。n 1/2/S h w 1200時，直接a w 2h。，那么a在設計中選擇 1000mm。低加勁肋選擇 a的1/2~1/3。 5主梁設計計算 5.1強度計算 在垂直平面內(nèi)的普通彎曲應力按簡支梁計算，受力如圖 3所示。 圖3簡支嬖圖 *1 E梁的報大彎矩截面距左支點的 距離爍 所 Ultz=7 649 mm) It垠大彎矩為： 此嚴訕 1〔4 981.67 kN-m ■，lJ K 斗乙 1 4 Z 當小車位于跨端時，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I w 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=41.386kN q 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。 跨中翼緣板總的彎曲應力： 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力為： 式中4計算截面上的計算剪力怕: 0 =P, +/< - P 7-=110.47 kN K I 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 未來橋式起重機機械部分將向著以及先進的制造工藝， 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)橋式起重機的高效化、實用化。因此，采 用優(yōu)化的機構(gòu)，減少用材，提高材料的性價比是不忽視的。以改善橋式起重機的整體性能， 對推動起重更新?lián)Q代，具有非常現(xiàn)實的意義。 參考文獻 [1] 張質(zhì).起重機設計手冊[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?？萍汲霭嫔?，2001. [3] 文U鴻文?材料力學[M].北京：高等教育出版社，2004. [4] 濮良貴.機械設計[M].8版.北京：高等教育出版社， 2006.