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1、 密級(jí)：內(nèi)部 5 噸電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì) 5-ton electric single girder overhead crane design 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí)：機(jī)自 0602 學(xué) 號(hào)： 060101037 學(xué) 生 姓 名：邵帥 指 導(dǎo) 教 師

2、：臺(tái)立鋼 （講師） I 2010年 6月 28日 摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)力度正逐漸加大，道路交通，機(jī)場(chǎng)，港口，水利水電，市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也越來越大，市場(chǎng)橋式起重機(jī)的需求也隨之增加。 起重機(jī)是工礦企業(yè)、車站碼頭、實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械化、自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率的重要設(shè)備。它是以間歇、重復(fù)工作方式，通過取物裝置的起升、下降與 運(yùn)移來實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)的設(shè)備。國(guó)內(nèi)起重機(jī)多已采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì) , 以此提高整機(jī)的技術(shù)性能和減輕自重 , 并在此前提下盡量

3、采用新結(jié)構(gòu)。電動(dòng)單梁起重機(jī)主要由橋架、電動(dòng)葫蘆、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電氣備四大部分成。 橋架部分主要由主梁、橫梁、小車導(dǎo)電支架、操縱室以及其他輔件組成。主梁主要采用鋼板拼接成 U 型，再與工字鋼組焊成箱型實(shí)腹梁，并按照標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制出相應(yīng)的拱度；橫梁是采用鋼板焊接成箱型，在箱型梁上鏜孔以安裝車輪組；在主梁和橫梁之間采用連接板形式，并用螺栓聯(lián)結(jié)而成為一體。 本文通過對(duì) 5 噸電動(dòng)單梁橋式起重起的整體研究，和校核計(jì)算，進(jìn)一步進(jìn) 行主梁的設(shè)計(jì)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，端梁的設(shè)計(jì)等，最后用 CAD繪制成圖。 關(guān)鍵詞： 5 噸電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)；主梁設(shè)計(jì)；大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)；端梁設(shè)計(jì)

4、 II Abstract With the rapid development of economic construction, Chinas infrastructure is gradually increase the intensity, road traffic, airports, ports, water conservancy and hy

5、dropower, municipal construction of infrastructure such as the scale of construction is also growing, crane market demand with the increase. Crane is the mining industry and the station terminal to achieve removal of mechanization and automation to improve labor productivity vital equipment. It i

6、s intermittent, repetitive work, through extracts from the device up, down and transport to achieve material handling equipment.China has used computer optimized multi-crane design, thus improving the machines technical performance and reduce weight, and in this context as far as possible the new st

7、ructure. Bridge is mainly composed of girder beams, car, conductive stents, control room and other auxiliary parts. Mainly USES the steel plate girder u-shaped, then becomes real choices and compound type crate, according to standard and abdominal beam prefabricated corresponding arch, Using stee

8、l welding beam is in the box, type a crate of beam to install wheel, boring, In between girder and beams, and by connecting plate forms looseness and become one. Based on the overall study of 5-ton electric single girder overhead crane , check calculation is given, the design of main beam, end be

9、am and carts running mechanism, is made further, and finally the drawings are output with CAD. Keywords: 5-ton electric single girder overhead crane； design of the main beam ； design of carts running mechanism；end beam design I II

10、 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................... II Abstract ......................................................................................................................

11、.............. III 第一章 緒論 .............................................................................................................................. 1 1.1 起重的工作特點(diǎn)及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 ................................................................ 1 1.2 國(guó)內(nèi)起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) .....................

12、........................................................................... 2 1.2.1 改進(jìn)起重機(jī)械的結(jié)構(gòu) , 減輕自重 ..................................................................... 2 1.2.2 充分吸收利用國(guó)外先進(jìn)技術(shù) ........................................................................... 2 1.2.3 向

13、大型化發(fā)展 ................................................................................................... 3 1.3 國(guó)外起重發(fā)展趨勢(shì) .................................................................................................... 3 1.3.1 簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu) , 減輕自重 , 降低生產(chǎn)成 ...................................

14、........................ 3 1.3.2 更新零部件 , 提高整機(jī)性能 ............................................................................. 4 1.3.3 設(shè)備大型化 ....................................................................................................... 4 1.3.4 機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)的組合應(yīng)用 .............

15、.............................................................. 4 第二章 5 噸電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)的工作級(jí)別 ....................................................................... 5 2.1 起重機(jī)利用等級(jí) ........................................................................................................ 5 2.2 起重

16、機(jī)的載荷狀態(tài) .................................................................................................... 6 2.3 起重機(jī)工作級(jí)別的確定 ............................................................................................ 7 第三章 5 噸電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)的主梁計(jì)算 ................................................

17、....................... 8 3.1 主梁斷面的幾何特性 ................................................................................................ 8 3.1.1 主梁斷面面積 ................................................................................................... 8 3.1.2 主梁斷面水平形心軸 位置 ............

18、......................................................... 8 3.1.3 主梁斷面慣性距 ............................................................................................... 9 3.2 主梁強(qiáng)度的計(jì)算 ...................................................................................................... 10

19、 3.2.1 垂直載荷在下翼絲引起的彎曲正應(yīng)力 ......................................................... 10 3.2.2 主梁工字鋼下翼局部彎曲計(jì)算 ..................................................................... 11 3.2.3 工字鋼下翼緣局部彎曲應(yīng)力計(jì)算 ................................................................. 12 3.2.3 主梁

20、跨中斷面當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算 ......................................................................... 14 第四章 剛度計(jì)算 .................................................................................................................... 15 4.1 垂直靜剛度的計(jì)算 ............................................................

21、....................................... 15 4.2 水平靜剛度計(jì)算 ....................................................................................................... 15 4.3 動(dòng)剛度計(jì)算 ............................................................................................................... 16 第五章

22、端梁的計(jì)算 ................................................................................................................ 17 I 5.1 輪距的確定 ............................................................................................................... 17 5.2 端梁中央斷面幾何

23、特性 ........................................................................................... 17 5.2.1 斷面總面積 ..................................................................................................... 18 5.2.2 形心位置 ...........................................................

24、.............................................. 18 5.2.3 斷面慣性矩 ..................................................................................................... 18 5.3 起重機(jī)最大輪壓 ....................................................................................................... 19

25、 5.3.1 起重機(jī)支承反力作用 ..................................................................................... 19 5.3.2 起重機(jī)最大輪壓的計(jì)算 ................................................................................. 20 5.4 最大歪斜側(cè)向力 ..............................................................

26、......................................... 23 5.5 端梁中央斷面合成應(yīng)力 ........................................................................................... 23 5.6 車輪軸對(duì)端梁腹板的擠壓應(yīng)力 ............................................................................... 24 第六章 主、端梁連接計(jì)算 ...............

27、..................................................................................... 25 6.1 主、梁連接形式及受力分 ....................................................................................... 25 6.2 螺栓拉力的計(jì)算 .................................................................................

28、...................... 25 6.2.1 起重機(jī)歪斜側(cè)向力矩的計(jì)算 ......................................................................... 25 6.2.2 歪斜側(cè)向力矩對(duì)螺栓拉力的計(jì)算 ................................................................. 25 6.2.3 起重機(jī)支承反力對(duì)螺栓的作用力矩 ........................................

29、..................... 26 6.2.4 支反力矩對(duì)螺栓的拉力 ................................................................................. 27 6.2.5 驗(yàn)算螺栓強(qiáng)度 ................................................................................................. 27 6.2.6 凸緣垂直剪切應(yīng)力驗(yàn)算 ...................

30、.............................................................. 28 6.2.7 凸緣擠壓應(yīng)力計(jì)算 ......................................................................................... 28 第七章 結(jié)論 ............................................................................................................

31、................ 29 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 30 致 謝 .................................................................................................................................. 31

32、 II 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 緒論 1.1 起重的工作特點(diǎn)及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 起重機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位物料搬運(yùn)在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的地 位 , 提高起重運(yùn)輸機(jī)械的生產(chǎn)效率 , 確保運(yùn)行的安全可靠性 , 降低物料搬運(yùn)成本是十分重要的 [ 1] 。據(jù)統(tǒng)計(jì)在美國(guó)每百元工業(yè)產(chǎn)品成本中 , 物料搬運(yùn)費(fèi)用 要占 20～25 美元 , 美國(guó)某廠生產(chǎn)流程

33、中物料搬運(yùn)所用的工時(shí)占總生產(chǎn)周期 的 80%。英國(guó)每年用于工廠及工地物料搬運(yùn)的費(fèi)用高達(dá) 10 億英磅 , 相當(dāng)于全國(guó)工資支出的九分之一。 1974 年英國(guó)工業(yè)部下屬的物料搬運(yùn)費(fèi)用調(diào)查委員會(huì) 曾對(duì) 30 家公司進(jìn)行調(diào)查指出 : “工序間的物料搬運(yùn)費(fèi)用占加工費(fèi)的 12%以 上 , 如果加上工序內(nèi)和工廠外的搬運(yùn)費(fèi)用估計(jì)要達(dá)到成本的 20%～25%” [ 2 ] 。前 蘇聯(lián)用于運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用每年高達(dá) 867 億盧布 , 其中裝卸費(fèi)用為 217 億盧 布 , 占總運(yùn)輸費(fèi)用的四分之一 [ 3] 。德國(guó) Demag公司也曾作過詳細(xì)調(diào)查 , 證實(shí) 物料搬運(yùn)

34、費(fèi)用占生產(chǎn)費(fèi)用的 45% ( 工序間物料搬運(yùn)占 30% , 工序內(nèi)的物料搬 運(yùn)費(fèi)用占 15% ) [ 4 ] 。 起重機(jī)是工礦企業(yè)、車站碼頭、實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械化、自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn) 效率的重要設(shè)備。起重機(jī)是以間歇、重復(fù)工作方式，通過取物裝置的起升、下 降與運(yùn)移來實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)的設(shè)備 [ 5 ] 。 起重機(jī)的工作特點(diǎn)，可概括如下： （1）起重機(jī)通常都具有龐大的金屬結(jié)構(gòu)和比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，能完成一個(gè)或幾 個(gè)升、下降和水平運(yùn)動(dòng)，作業(yè)過程中常常是幾個(gè)不同方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)操作， 技術(shù) 難度較大。 （2）所吊運(yùn)的物料多種多樣，載荷是變化的，重達(dá)成百上千噸

35、，長(zhǎng)則幾十米 至上百米，形狀很不規(guī)則，還有散粒、液體 . 熱融，易燃、易爆，強(qiáng)酸堿等 危險(xiǎn)品， 使吊運(yùn)過程復(fù)雜而危險(xiǎn)。 （3）大多數(shù)起重機(jī)需要在較大范圍內(nèi)運(yùn)行，活動(dòng)空間較大，危險(xiǎn)面也增大。 （4）暴露的，活動(dòng)的零部件較多，且常與吊運(yùn)作業(yè)人員直接接觸（吊鉤、鋼 絲繩等），潛在著許多偶發(fā)的危險(xiǎn)因素。 1 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （5）作業(yè)環(huán)境復(fù)雜：工礦企業(yè)、碼頭、車站、建筑工地等場(chǎng)所都有起重機(jī)在 運(yùn)行，作業(yè)場(chǎng)所還常會(huì)遇到高溫、高壓、易燃、易爆、輸電線路、強(qiáng)磁場(chǎng)、 暴風(fēng)

36、雨等危險(xiǎn)因素，這些都會(huì)對(duì)設(shè)備及人員構(gòu)成威脅。 （6）作業(yè)人員常需多人配合，存在較大難度，要求駕駛、指揮、司索等作業(yè) [ 6 ] 人員熟煉配合，協(xié)調(diào)工作，互相照應(yīng)。 1.2 國(guó)內(nèi)起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1 改進(jìn)起重機(jī)械的結(jié)構(gòu) , 減輕自重 國(guó)內(nèi)起重機(jī)多已采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì) , 以此提高整機(jī)的技術(shù)性能和減輕自 重 , 并在此前提下盡量采用新結(jié)構(gòu)。 如 5～50t 通用橋式起重機(jī)中采用半偏軌的主梁結(jié)構(gòu) , 與正軌箱形梁相比 , 可減少或取消主梁中的小加筋板 , 取消短加筋板 , 減少結(jié)構(gòu)重量 , 節(jié)省加工工時(shí)。目前國(guó)家星火計(jì)劃提出橋架采用四

37、根分體式不等高 結(jié)構(gòu) , 使它在與普通橋式起重機(jī)同樣的起升高度時(shí), 廠房的牛腿標(biāo)高可下降 115m; 兩根主梁的端部置于端梁上 , 用高強(qiáng)度螺栓連接 ; 車輪踏面高度因此下 降 , 也就使廠房牛腿標(biāo)高下降 [ 7 ] 。在垂直輪壓的作用下 , 柱子的計(jì)算高度降低 , 使廠房基建費(fèi)用減少 , 廠房壽命增加。 1.2.2 充分吸收利用國(guó)外先進(jìn)技術(shù) 起重機(jī)大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用了德國(guó) Demag 公司的“三合一”驅(qū)動(dòng)裝 置 , 吊掛于端梁內(nèi)側(cè) , 使其不受主梁下?lián)虾驼駝?dòng)的影響 , 提高了運(yùn)行機(jī)構(gòu)性能與壽命 , 并使結(jié)構(gòu)緊湊 , 外形美觀 , 安裝維修方便。隨著國(guó)內(nèi)機(jī)

38、械加工能力的提高 , 大車端梁和小車架整體鏜孔成為可能 , 因而 45剖分和車輪組 或圓柱形的軸承箱將有可能代替角形軸承箱 , 裝在車輪軸上的車輪軸孔中心線與端梁中心線構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的 90, 于是車輪的水平和垂直偏斜即可嚴(yán)格控制 在規(guī)定范圍內(nèi) , 避免發(fā)生啃軌現(xiàn)象。由于小車架為焊后一次鏜孔成形 , 使四個(gè)車輪孔的中心線在同一平面內(nèi) , 故成功地解決了三點(diǎn)落地的問題。起升機(jī)構(gòu) 采用中硬齒面或硬齒面的減速器 , 齒輪精度達(dá)到 7 級(jí), 齒面硬度達(dá)到 320HB, 因而提高了承載能力 , 延長(zhǎng)了使用壽命。電氣控制方面吸收消化了國(guó)外的先進(jìn) 技術(shù) , 采用了新穎的節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)。如晶閘

39、管串級(jí)開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng) , 調(diào)整比 2 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 可達(dá) 1∶ 30 [ 7 ] 。隨著對(duì)調(diào)速要求的提高 , 變頻調(diào)速系統(tǒng)也將使用于起重機(jī)上。同時(shí) , 微機(jī)控制也將在起重機(jī)上得到應(yīng)用 , 如三峽工程 600t 壩頂門式起重 機(jī)要求采用變頻調(diào)速系統(tǒng) , 微機(jī)自動(dòng)糾偏 , 以及大揚(yáng)程高精度微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。遙控起重機(jī)隨著生產(chǎn)發(fā)展需要量也越來越大 , 寶鋼在考察了國(guó)外鋼廠起重機(jī)之后 , 提出了大力發(fā)展遙控起重機(jī)的建議 , 以提高安全性 , 減少勞動(dòng)力 [ 8] 。 1.2.3 向大型化發(fā)展

40、 由于國(guó)家對(duì)能源工業(yè)的重視和資助 , 建造了許多大中型水電站 , 發(fā)電機(jī)組越來越大。特別是長(zhǎng)江三峽工程的建設(shè)對(duì)大型起重機(jī)的需要量迅速上升。三 峽電廠需要 1200t 橋式起重機(jī) ,2000tm 大型塔式起重機(jī) [ 9 ] 。目前在建設(shè)中的大、中型水電站還有很多 , 例如廣西巖灘、龍灘、清江隔河巖、福建水口電站等 等 ; 還有很多核電站和大、中型火力發(fā)電廠需要建設(shè) , 可以預(yù)計(jì) , 大噸位高性能起重機(jī)的需要量是非常大的 [10] ?？v觀國(guó)內(nèi)外起重機(jī)的動(dòng)態(tài)與發(fā)展 , 前景廣闊。 1.3 國(guó)外起重發(fā)展趨勢(shì) 1.3.1 簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu) , 減

41、輕自重 , 降低生產(chǎn)成 本芬蘭 Kone 公司為某火力發(fā)電廠生產(chǎn)的起重機(jī)就是一個(gè)典型的例子。 其中起升機(jī)構(gòu)減速器的外殼與小車架一端梁合二為一 , 卷筒一端與減速器相連 , 另一端支撐于小車架的另一端梁上 [11] 。定滑輪組與卷筒組連成一體 , 省去了支撐定滑輪組的承梁 , 簡(jiǎn)化了小車架的整體結(jié)構(gòu)。同時(shí) , 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用三合一驅(qū)動(dòng)裝 置 , 即減輕了小車架和小車的自重。副起升機(jī)構(gòu)為電動(dòng)葫蘆置一臺(tái)車上 , 由主起升小車牽引。小車自重的減輕使起重機(jī)主梁截面亦隨之減小 , 因而整機(jī)自重大幅 度減輕。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的 75 20t、3115m 跨度起重機(jī)自重 94t, 而 Kone 公

42、司生產(chǎn)的8020t、2914m 跨度起重機(jī)自重只有 60t。法國(guó) Patain 公司采用了一種以板材為基本構(gòu)件的小車架結(jié)構(gòu) , 其重量輕 , 加工方便 , 適用于中、輕級(jí)中小噸位的起重機(jī) [12] 。該結(jié)構(gòu)要求起升機(jī)構(gòu)采用行星 —圓錐齒輪減速器 , 不直接與車架相連接 ,以此來降低小車架的剛度要求 , 減化小車架結(jié)構(gòu) , 減輕自重。Patain 公司的起重機(jī)大小 3 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） [13] 車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用 “三合一 ”驅(qū)動(dòng)裝置 , 結(jié)構(gòu)較緊湊 , 自重較輕 , 簡(jiǎn)化了總體布置 。

43、 1.3.2 更新零部件 , 提高整機(jī)性能 法國(guó) Patain 公司采用窄偏軌箱形梁作主梁 , 其高、寬比為 4～315 左右 , 大筋 板間距為梁高的 2 倍 , 不用小筋板。主梁與端梁的連接采用搭接方式 , 使垂直力 直接作用于端梁上蓋板 , 由此可降低端梁的高度 , 便于運(yùn)輸。在電控系統(tǒng)上該公 司采用渦流聯(lián)軸器和渦流制動(dòng)器多電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) , 可實(shí)現(xiàn)有載及空載的有級(jí)或 無級(jí)調(diào)速 , 其工作原理圖如附圖。變頻調(diào)速在國(guó)外起重機(jī)上已開始應(yīng)用 ,ABB 公 司、日本富士、奧地利伊林公司已廣泛采用。該調(diào)速方案具有高調(diào)速比 , 甚至可達(dá)到無級(jí)調(diào)速 , 并可節(jié)能

44、等優(yōu)點(diǎn)。另外 , 遙控裝置用于起重機(jī)在國(guó)外也已普遍 化 , 特別是在大型鋼鐵廠的廣泛使用。 1.3.3 設(shè)備大型化 隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 , 起重機(jī)械設(shè)備的體積和重量越來越趨于大型化 , 起重 量和吊運(yùn)幅度也有所增大 , 為節(jié)省生產(chǎn)和使用費(fèi)用 , 其服務(wù)場(chǎng)地和使用范圍也隨 之增大。例如新加坡裕廊船廠要求岸邊的修船門座起重機(jī)能為并排的兩條大油 輪服務(wù) , 其吊運(yùn)幅度為 105m, 且在 70m 幅度時(shí)能起吊 100t; 我國(guó)三峽工程中使用 的 1200t 橋式起重機(jī)就對(duì)調(diào)速要求很高 , 為三維坐標(biāo)動(dòng)態(tài)控制。 1.3.4 機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)

45、的組合應(yīng)用 國(guó)外一些大廠為了提高生產(chǎn)率 , 降低生產(chǎn)成本 , 把起重運(yùn)輸機(jī)械有機(jī)的組合在一起 , 構(gòu)成先進(jìn)的機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng) [14]。日本村田株式會(huì)社尤山工廠在車間中部 建造了一個(gè)存放半成品的立體倉庫 , 巷道式堆垛機(jī)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)定的程序向生產(chǎn)線上發(fā)送工件。堆垛機(jī)把要加工的工件送到發(fā)貨臺(tái) , 然后由單軌起重小車吊 起 , 按計(jì)算機(jī)的指令發(fā)送到指定工位進(jìn)行加工。被加工好的工件再由單軌起重小 車送到成品庫。較大型工件由地面無人駕駛車運(yùn)送 , 車間內(nèi)只有幾個(gè)人管理 , 生產(chǎn)效率很高。德國(guó) Demag 公司在飛機(jī)制造廠中采用了一套先進(jìn)的單軌或懸掛式運(yùn)輸系統(tǒng) , 大大減化了運(yùn)輸

46、環(huán)節(jié)。 將所運(yùn)物品裝入專用集裝箱內(nèi) (有單軌系統(tǒng)的軌 道 )由碼頭運(yùn)至工廠 , 廠內(nèi)的單軌系統(tǒng)與集裝箱內(nèi)的軌道對(duì)接 , 物品進(jìn)入廠房 , 并由單軌運(yùn)輸系統(tǒng)按計(jì)算機(jī)的指令入庫或進(jìn)入工位 , 實(shí)現(xiàn)門對(duì)門的運(yùn)輸 [15] 。 4 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章 5 噸電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)的工作級(jí)別 2.1 起重機(jī)利用等級(jí) 起重機(jī)在有效工作期間有一定總工作循環(huán)數(shù)，起重機(jī)作業(yè)的工作循環(huán)是從準(zhǔn)備其吊物品開始到下一次其吊物品為止的過程。工作循環(huán)次數(shù)表征起重機(jī)的 利用程度，是起重機(jī)分級(jí)

47、的基本參數(shù)之一。確定適當(dāng)?shù)氖褂脡勖鼤r(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)， 技術(shù)和環(huán)境等因素，同時(shí)還要考慮設(shè)備老化的影響。 [16] 工作循環(huán)次數(shù)除了可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，還可根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算： Q 3600 Y B H 3600 25 265 4 4.77 105 次 （2-1 ） T 200 式中 : Y —起重機(jī)的使用壽命以年計(jì)算，與起重機(jī)的類型、用途、環(huán)境、技術(shù)、 經(jīng)濟(jì)因素有關(guān)。 由于本設(shè)計(jì)為 5 噸，參見《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》不同 類型起重機(jī)使用壽命表 ) ，可知橋式起重機(jī)選用 Y=25年。 B —起重機(jī)一年中的工作天數(shù)，取 B=

48、265天。 H —起重機(jī)每天工作小時(shí)數(shù)，取 H=4小時(shí)。 T —起重機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間，設(shè)定為 T=200 秒。 根據(jù)以上計(jì)算所得出的數(shù)據(jù)， Q 4.77 105 ( 次) 參見《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》起重機(jī)利用等級(jí)表，如表 2-2 所示，可以選擇起重 機(jī)的利用等級(jí)為 U 5 ，起重機(jī)的使用情況為 ，經(jīng)常中等的使用。 5 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

49、 2-2 起重機(jī)利用等級(jí) 利用等 總的工作循 起重機(jī)使用 利用等 總的工作循 起重機(jī)使 級(jí) 環(huán)次數(shù) N 情況 級(jí) 環(huán)次數(shù) N 用的情況 U0 1.6 10 4 U 5 U1 3.2 10 4 U 6 U2 6.3 10 4 不經(jīng)常使用 U 7 U3 1.25 10 5 U 8 U 4 2.5 105 U 9  5 10 5經(jīng)常中等 1 10 5不繁忙用 2 105 4 10 5繁忙使用 4 105 2.2

50、 起重機(jī)的載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài)是起重機(jī)分級(jí)的另一個(gè)基本參數(shù)， 它表明起重機(jī)的主要機(jī)構(gòu)—起升 機(jī)構(gòu)受載的輕重程度。載荷狀態(tài)與兩個(gè)因素有關(guān)：一個(gè)是實(shí)際起升載荷 Q1 ，與 額定起升載荷 Qmax 之比，令一個(gè)是實(shí)際起升載荷 Q1 的作用次數(shù) N1，與工作循環(huán)次數(shù) N 之比。 此次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況及單梁起重機(jī)實(shí)際的使用情況，可根據(jù)表 2-3 選擇 KQ =0.25 ，即有時(shí)起升額定載荷 , 一般起升中等載荷。 6

51、 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 表 2-3 起重機(jī)的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù) K Q 載荷狀態(tài) 名義載荷譜系數(shù) 說明 Q1 －輕 0.125 很少起升額定載荷，一般輕載 Q2 －中 0.25 有時(shí)起升額定載荷，一般中等載荷 Q3 －重 0.5 經(jīng)常起升額定載荷，一般重載 Q4 －特重 1.0 頻繁的起升額定載荷 2.3 起重機(jī)工作級(jí)別的確定 劃分起重機(jī)的工作級(jí)別， 示為了對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了合理的 基礎(chǔ)，它能使起重機(jī)勝任它需要完成的工作任務(wù)，起重機(jī)的工作級(jí)

52、別使根據(jù)起 重機(jī)的利用等級(jí)和起重機(jī)的載荷狀態(tài)而確定，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中，起 重機(jī)工作級(jí)別的劃分，可以確定，此單梁橋式起重機(jī)的工作級(jí)別為 A5 。 7 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 5 噸電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)的主梁計(jì)算 3.1 主梁斷面的幾何特性 根據(jù)資料，初步給出主梁斷面尺寸如圖 3.1 。查得 /28a 普

53、型鋼工字鋼 （ GB706-65）的尺寸參數(shù)： h=280mm; b=122mm; d=8.5mm; t=13.7mm; F1 =55.45mm; q1 =43.4kg/m; J z =7114mm4 J y =345mm4 3.1.1 主梁斷面面積 F 0.5(l 1 2 1 ) 1 1 h 2 2 l 2 F1 l 3 （3-1 ） 0.5(40 2 0.5) 2 0.5 40 2 0.5 25.5 55.45 1 10.5 1 5 1(cm 2 )

54、 3.1.2 主梁斷面水平形心軸 位置 y1 Fiyix （3-2 ） Fi 式中： Fi 主梁斷面的總面積（ cm2）； Fi yix 各部分面積對(duì) 3 ）； 軸的靜距之和（ cm yix 各部分面積形心至 軸的距離（ cm）。 0.5 (40 2 0.5) 79.75 2 0.5 40 60

55、 y1 2 0.5 25.5 31.5 55.45 15 1 10.5 0.5 ＝ 37(cm) 151 8 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3-1 主梁跨中斷面圖 1 —壓制成型的 U 型槽

56、鋼； 2 —加勁隔板； 3 —斜側(cè)板； 4 —工字鋼； 5 —補(bǔ)強(qiáng)鋼板 3.1.3 主梁斷面慣性距 J z Jzi Fi yi 2 （3-3 ） 39 0.53 39 0.5 42.752 2 0.5 403 2 0.5 40 232 12 12 2 0.5 17.43 2 0.5 25.5 5.7 2 7114 55.4

57、5 22 2 10.5 13 12 cos47 12 10.5 1 36.52 111545(cm4 ) 9 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） J y J yi F1 X i2 0.5 392 2 40 0.53 2 0.5 40 19.752 2 0.5 19 3 12 12 12 sin 4

58、7 2 0.5 25.5 102 345 1 10.53 12 21849(cm4 ) 3.2 主梁強(qiáng)度的計(jì)算 這種結(jié)構(gòu)形式的起重機(jī)的特點(diǎn) , 可以不考慮水平慣性力對(duì)主梁造成的應(yīng)力 , 及其水平平面內(nèi)載荷對(duì)主梁的扭轉(zhuǎn)作用也可以忽略不計(jì)。 對(duì)于活動(dòng)載荷的輪距很小，可以近一集中的載荷來計(jì)算，驗(yàn)算主梁跨中斷面彎曲正應(yīng)力和跨端斷面剪應(yīng)力。 跨中斷面彎曲正應(yīng)力包括梁的整體彎曲應(yīng)力和小車輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應(yīng)力兩

59、部分，合成后進(jìn)行強(qiáng)度校核。 梁的整體彎曲在垂直平面內(nèi)按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。在水平面內(nèi)按剛接的框架計(jì)算。 3.2.1 垂直載荷在下翼絲引起的彎曲正應(yīng)力 y1 PL K G操 l K q L2 1 J z 4 2 （3-4 ） 8 式中： P＝ Q KG葫 其中： G —額定起重量， Q＝ 5000kg； G葫 —電葫蘆自重， G葫 ＝500kg； —?jiǎng)恿ο禂?shù)，對(duì)中級(jí)工作類型 ＝1.2 ； K —沖擊系數(shù)，對(duì)操縱室操縱時(shí) K ＝1.1 ；

60、 10 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） y1 —主梁下表面距斷面形心軸 x—x 的距離， y1 ＝37cm； J z —主梁跨中斷對(duì) x—x 軸慣性矩， J z ＝ 111545cm4 ； l —操縱室重心到支點(diǎn)的距離， l ＝ 100cm； G操 —操縱室重量， G操 ＝400kg； q —橋架單位長(zhǎng)度重量（ kg/m） q=1000 F q 其中： F—主梁斷面面積， F=0.0151m2 —材料比重，對(duì)鋼板 ＝7.85t/m 3 q —主梁橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷， q =

61、7.5kg/m 。 所以： 37 (1.2 5000) (1.1 500) 1650 1.1 400 100 1.1 1.26 1650 1 [ 4 2 8 ] 111545 ＝ 1060(kg/cm 2 ) 3.2.2 主梁工字鋼下翼局部彎曲計(jì)算 1. 計(jì)算輪壓作用點(diǎn)位置及系數(shù) i=a+c-e （3-5 ） 式中： i —輪壓作用點(diǎn)與腹板表面的距離 c —輪緣同工字鋼翼邊緣之間的間隙，取 c 為 0.4cm, a= b

62、d 12.2 0.85 2 5.675cm 2 e=0.164R; 對(duì)于普通工字鋼，緣翼表面的斜度為 1/6 R —葫蘆走輪踏面曲率半徑，可從葫蘆樣本查出 R 為 17.5cm e=0.164 17.5 ＝ 2.87cm 所以： i=5.675+0.4-2.87 ＝3.205cm = i 3.205 0.57 a 5.675 11 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3.2.3 工字鋼下翼緣

63、局部彎曲應(yīng)力計(jì)算 圖 3-2 工字梁 圖 3-2 中 1 點(diǎn)橫向局部彎曲應(yīng)力 由下公式計(jì)算 1＝ 1 K1 P輪 （3-6 ） t 0 2 式中： 1 —翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補(bǔ)強(qiáng)時(shí)取 0.9 ； K1 —局部彎曲系數(shù)，查 3.3 得 K1 為 1.9 t 0 =t+ 其中： t —工字鋼翼平均厚度， t 取 1.

64、37cm； —補(bǔ)強(qiáng)板厚度， 為 1cm； t 0 2 ＝（ 1.37+1 ） 2 ＝5.61cm 2 。 所以： 1 ＝ 0.9 1.9 1900 579(kg / cm2 ) 5.61 圖 3-2 中 1 點(diǎn)縱向局部彎曲應(yīng)力 由下公式計(jì)算 12 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 ＝ 1 K 2 P輪 （3-7 ） t 0 2 式中： K 2 —局部彎曲系數(shù)，查圖 3.3 得 K 2 為

65、 0.6 。 所以： 2 ＝ 0.9 0.6 1900 183(kg / cm2 ) 5.61 圖 3-2 中 2 點(diǎn)縱向局部彎曲應(yīng)力 由下式計(jì)算 3 ＝ 2 K 3 P輪 （3-8 ） t 0 2 式中： K3 —局部彎曲系數(shù)，查 3.3 得 K 3 為 0.4 ； 2 —翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補(bǔ)強(qiáng)時(shí)取 1.5 。 所以： 3 ＝ 1.5 0.4 1900 203(kg / cm2 ) 5.61

66、 13 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 3-3 局部彎曲系數(shù)曲線圖 3.2.3 主梁跨中斷面當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算 圖 3-2 中 1 點(diǎn)當(dāng)量應(yīng)力 當(dāng)1 ，由下面公式計(jì)算： ＝ 2 （ 2 （ ） (3-9) 當(dāng)1 1 2 ） 2 z 1 z ＝ 5792 (183 1060) 2 579 (193 1060) ＝ 1077(kg/cm 2 ) [ ]