起重機總體設計及金屬結(jié)構設計,起重機,總體,整體,設計,金屬,結(jié)構設計 龍門式起重機總體設計方案 起重機的設計參數(shù)是指：起重量Q(t)、跨度L(m)起升高度H(m)起升速度(m/min)、小車運行速度(m/min)和工作級別等。 起重機的設計參數(shù)是指：有無電源(交流或直流)、工作地點(室內(nèi)或室外)、最大行程以及工作環(huán)境(溫度、濕度、有無煤氣或酸氣)等。 其它要求：如起重機所占空間的限制、司機室的型式(敞開式或封閉式)、司機室的位置(在橋梁中間或一端)、司機室的高度、操縱方式(手動、電動，遙控)等。 龍門起重機的總體方按和基本參數(shù)確定： 龍門起重機廣泛用于各種工礦企業(yè)、交通運輸和建筑施工。主要在露天貯料場、建筑構件加工場、船塢、電站、港口和鐵路貨站等處，用其裝卸及搬運貨物、設備以及建筑構件安裝等。 一、門架的結(jié)構型式： 采用板梁結(jié)構。由于板梁結(jié)構制造方便，采用這種型式的門式起重機占多數(shù)。門架可制成雙腿(全門架)，門架主梁與支腿的選擇是剛性連接的。門架采用雙梁。門架結(jié)構是板梁式箱形結(jié)構。雙梁箱形結(jié)構門架的支腿制成“八”字型。 二、門架的主要尺寸的確定： 箱行結(jié)構 箱行主梁的截面以矩形截面。門式起重機的主梁高度：當采用兩條剛性支腿時，取，，采用單箱型時，取。 對于支腿，腿高h由所要求的門架凈空尺寸確定。剛性支腿的上部連接按箱形結(jié)構寬度(主梁高度)確定；柔性支腿的上、下部和剛性支腿的下部連接按門架下橫梁寬度及具體結(jié)果確定。 考慮到起重機沿大車軌道方向穩(wěn)定性的要求，門式起重機的輪距，為主梁全長。 三、門式起重機的載荷及其組合： 1．載荷 作用在門式起重機上的載荷有：起重載荷、門架自重、小車重量、電氣設備及司機室等自重；小車慣性力(由大、小車制動時產(chǎn)生的)，大車慣性力(大車制動時產(chǎn)生的)、大車偏斜傾向力及風力等。 1)箱形結(jié)構的門架自重：箱形截面橋架自重 對于75以下的普通門式起重機，橋架(主梁)自重按下式估算： 帶懸臂 無懸臂 式中 ——額定起重量()； ——橋架(主梁)全長()； ——起升高度()。 支腿自重：雙梁門架的支腿單位長度自重常取為主梁單位長度自重的0.2～0.4倍單主梁門架的支腿單位長度自重取為主梁的0.7～0.9倍。 2)小車自重 對于雙梁小車，單主梁小車自重按下式估算： 當時 對于A7工作類型小車，宜再乘以系數(shù)1.15。 當時 大時，分母應取大值。對于A7級工作類型小車，宜再乘以系數(shù)1.06。 3)慣性力(慣性載荷) 機構起、制動時產(chǎn)生的慣性力和沖擊振動引起的慣性載荷的確定。 大車制動時引起的水平慣性力大車運行制動時引起的水平慣性力，對于主動輪僅布置在一側(cè)的門式起重機，設1輪為主動輪，2輪為從動輪，則大車制動慣性力為： 式中 ——大車制動時，由橋架自重引起的水平慣性力； ——由貨重和小車自重引起的水平慣性力； 、、和等符號 但是，大車制動慣性力應受到主動輪打滑的限制，即 式中 ——粘著系數(shù)； ——大車主動輪輪壓。 小車制動時引起的慣性力小車運行制動時引起的水平慣性力按下式計算： 式中 ——小車運行速度。 4)大車運行偏斜側(cè)向力 當門式起重機的運行速度與橋式起重機的運行速度相近時，可按下式計算側(cè)向力： 式中 ——大車的最大輪壓。 當門式起重機的運行速度較低時，側(cè)向力按照之腿由于運行阻力不同時求出 表示主梁由于側(cè)向力引起的彎矩。其中： 式中 和——兩支腿處的運行阻力，且>； 和——兩支腿運行牽引力，且。 2．載荷組合 由于各種載荷不可能同時作用在門架結(jié)構上，因此要根據(jù)門式起重機的使用情況來確定這些載荷的組合。 門式起重機的計算載荷組合通常考慮以下幾種情況： 1)對于主梁，考慮小車位于跨中或懸臂端，小車滿載下降制動，同時大車平穩(wěn)制動，風力平行大車軌道方向。稱為計算情況II。 2)對于支腿，分別考慮門架平面和支腿平面內(nèi)的兩種載荷組合： ① 在門架的平面內(nèi)，大車不動，小車位于跨端或懸端，小車滿載下降制動，同時小車運行機構制動，風力沿小車軌道方向，稱為計算情況II。 表 門式起重機的計算載荷組合 計 算 構 件 主 梁 支 腿 載荷情況及組合 II II II II II 門架自重 起升載荷 — — 小車慣性力 — — — — 大車慣性力 — — — 大車偏斜側(cè)向力 — — 門架支承橫推力 — — — 風力 小車自重 注：表中——橋架(主梁)自重；——門架(包括主梁和支腿等)自重，——在門架平面內(nèi)，沿小車軌道方向的風力；——在支腿平面內(nèi)，沿大車軌道方向的風力。其余符號同前述。 ② 在支腿平面內(nèi)，小車位于跨度端或懸臂端，小車滿載下降制動，同時大車平穩(wěn)制動，風力平行大車軌道。稱為計算情況。 3) 對于主梁和支腿，還應考慮非工作狀態(tài)下的載荷組合，這時大車和小車皆不動，空載。僅作用有非工作狀態(tài)的最大風載荷，稱為技術情況。 對于每種計算情況，由于其載荷組合出現(xiàn)的可能性不同，所以在設計計算時，對金屬結(jié)構的許用應力值也各不相同。 四、箱形結(jié)構門架的強度驗算 1．主梁危險載面的強度驗算 1）正應力的驗算 根據(jù)公式計算的垂直彎矩同時作用在主梁上，并考慮約束彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的影響，主梁再面上的正應力可按下式疊加： 主梁跨中： 主梁支承載面： 式中 、——主梁跨中的最大垂直彎矩和水平彎矩； 、——主梁支承載面的最大垂直彎矩和水平彎矩； 、——主梁跨中和支承載面對軸的載面摸數(shù)； ——主梁對軸的載面摸數(shù)。 2）剪應力的驗算 箱形載面主梁支承載面處的剪力在腹板上引起的剪應力按下式計算： 式中 ——主梁載面的一部分對中性軸的靜矩； ——主梁載面對軸的慣性矩； 、——主梁的主、副腹板的厚度。 在水平載荷作用下，蓋板上的剪應力： 式中 ——支承處的水平剪力； ——主梁載面的一部分對軸的靜矩； ——主梁載面對軸的慣性矩； ——上、下蓋板厚度。 主梁受扭的影響。則按純扭轉(zhuǎn)計算，計算式為： 主腹板上 副腹板上 蓋板上 式中 ——作用與主梁支承載面的扭矩； ——主梁封閉載面的輪廓面積，。 在主梁載面上，各種載荷在同一點引起的剪應力予疊加。 2、支腿危險載面的強度驗算 對于單主梁箱形結(jié)構門架的支腿應分別選取幾個載面進行強度計算。 強度驗算式為： 式中 ——門架平面，支腿驗算載面的最大彎矩； ——支腿平面，支腿驗算載面的最大彎矩； ——支腿平面，支腿驗算載面的軸向力； 、——驗算載面對軸和軸的載面模數(shù)； ——驗算載面的面積。 3、下橫梁的強度驗算 將各種載荷作用在門架上引起的下橫梁的彎矩疊加，然后按下式驗算其強度，即彎曲應力： 式中 ——作用在下橫梁載面的總彎矩； ——驗算載面對軸的載面模數(shù)。