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First of all, through access to relevant books and materials, learning related knowledge of bridge crane, understand the development and application status of the bridge crane, master the design method of bridge crane metal structure; secondly, according to the current domestic production of various types of structure of bridge crane using the combination of textbook knowledge and reference information, designed to meet the requirements of the use of the structure; the force calculation of bridge crane, bridge crane hoisting load, gravity load, horizontal inertial load and overturning stability checking of the bridge crane; then, the lifting mechanism of the transmission system design, car mechanism transmission system design, traveling mechanism design; then, on the metal structure of the crane design of crane girder with economic optimum section beam method, and check the geometry; Finally, using AutoCAD drawing software to draw the requirements of the drawings. Key words: Bridge; Crane; Operating mechanism; The main end beam 41 1 緒 論 1.1 橋式起重機(jī)的介紹 橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)、廠房、碼頭和露天貯料場(chǎng)等處。 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法可以簡(jiǎn)單地劃分為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和未來(lái)設(shè)計(jì)方法三類。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法指的是以古典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的類比法、直覺法、經(jīng)驗(yàn)法等設(shè)計(jì)方法，該法仍用于我國(guó)部分起重機(jī)的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)法指的是近30年發(fā)展起來(lái)的設(shè)計(jì)方法，如CAD、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元分析、反求工程設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(jì)等等，這些方法在起重機(jī)的設(shè)計(jì)中都有應(yīng)用。橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)模塊化和組合化達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本， 提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、 多規(guī)格的系列產(chǎn)品， 充分滿足用戶需求。同時(shí)，橋式起重機(jī)的并行工程的目標(biāo)在于縮短產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，提高產(chǎn)品的質(zhì)量以及降低產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中的消耗。并行工程應(yīng)使產(chǎn)品及其相關(guān)過程設(shè)計(jì)工作集成，產(chǎn)品開發(fā)過程中各階段工作交叉并行進(jìn)行，以盡早發(fā)現(xiàn)并解決產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的問題，達(dá)到多項(xiàng)工作的協(xié)調(diào)一致?？梢韵嘈牛贿h(yuǎn)的將來(lái)智能設(shè)計(jì)會(huì)取得更大的突破，從而使起重機(jī)的智能設(shè)計(jì)成為可能。 1.2橋式起重機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國(guó)橋式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越發(fā)激烈。橋式起重機(jī)行業(yè)在國(guó)內(nèi)需求旺盛和出口快速增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，依然保持高速發(fā)展，產(chǎn)品幾近供不應(yīng)求。 盡管我國(guó)起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，但是國(guó)內(nèi)起重機(jī)仍缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。從技術(shù)實(shí)力看，與歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比，中國(guó)的技術(shù)實(shí)力還有一定差距。目前，國(guó)內(nèi)大型起重機(jī)尚不具備大量生產(chǎn)能力。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，由于技術(shù)能力所限，中國(guó)起重機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也不完善，難以同國(guó)外匹敵。 同時(shí)我國(guó)起重行業(yè)目前存在幾個(gè)突出問題，歸納如下： （1）整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在產(chǎn)品的品種規(guī)格少，性能、可靠性等指標(biāo)低于發(fā)達(dá)國(guó)家同類產(chǎn)品的水平。 （2）知名品牌寥寥無(wú)幾，能打入國(guó)際市場(chǎng)并享有一定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒有。 （3）產(chǎn)品低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，企業(yè)合理利潤(rùn)難保，已嚴(yán)重制約企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。 隨著國(guó)際合作的增加，國(guó)際起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速。到目前為止，國(guó)際主要知名起重機(jī)制造廠商有德國(guó)的DEMAG起重機(jī)，芬蘭的Kone起重機(jī)，美國(guó)CM集團(tuán)等。上述企業(yè)在起重機(jī)行業(yè)內(nèi)較為知名。 橋式起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。 1.3總體設(shè)計(jì)參數(shù) 主要技術(shù)參數(shù)：起重量主鉤80t 其他參數(shù)選擇如下： （1）副鉤15t； （2）跨度28.5m，起升高度為主鉤12m，副鉤14m； （3）起升速度主鉤7.8m/min，副鉤13.2m/min； （4）小車運(yùn)行速度v=38.5m/min，大車運(yùn)行速度V=87.3m/min。 2 選型計(jì)算部分 2.1 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1.1 確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 按照布置宜緊湊的原則，采用閉式傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造型式，如圖2-1所示，采用了雙聯(lián)滑輪組，按，查起重機(jī)械課本表5-5：取滑輪組倍率。 承載繩分支數(shù)： 圖2-1 起升機(jī)構(gòu)文字簡(jiǎn)圖 2.1.2 選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)時(shí)，課本起重機(jī)械表（67頁(yè)）5-6得滑輪組效率：，鋼絲繩所受最大拉力： （只有當(dāng)起升高度大于50米時(shí)q才計(jì)入所以此處只記Q） 查課本起重機(jī)械表（59頁(yè)）5-3得，工作級(jí)別為M6時(shí)，安全系數(shù)n=6，鋼絲繩計(jì)算破斷拉力。 N=500KN 選擇破斷拉力1670的纖維芯鋼絲繩，由課本公式直徑 。 2.1.3 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 卷筒直徑：由設(shè)計(jì)參數(shù)要求知：。 卷筒尺寸：（注:t為槽距；H為主起升高度；d為鋼絲繩直徑；l1為固定繩尾所需的長(zhǎng)度；l2為卷筒兩端空余部分的長(zhǎng)度l3為允許偏差度決定） n為附加安全圈數(shù)為使繩尾受力減小偏于固定通常取n為1.5到3圈。 mm l13t=78mm；l2根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)232頁(yè)公式p=d+（24）mm及結(jié)構(gòu)需要定為26mm ； 具課本68頁(yè)鋼絲繩允許偏斜度為1:10（） 取L3=500mm 卷筒轉(zhuǎn)速： 2.1.4 選電動(dòng)機(jī) 計(jì)算靜功率：=(0.0180.04)Q=1440kg 選自起重機(jī)計(jì)算實(shí)例P238頁(yè) ： 查大連伯頓YZR電機(jī)資料選用電動(dòng)機(jī)： YZR-315s-8 2.1.5 選擇減速器 由上算得: 減速器總傳動(dòng)比： 又查參考資料得ZQ-1000型號(hào)減速器參數(shù): 2.1.6 驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率 實(shí)際起升速度： 誤差： =×100%=×100%=1.9%＜[]=10% 實(shí)際所需等效功率： ===48.57KW＜=52.5KW 2.1.7 校核減速器輸出軸強(qiáng)度 由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范書中公式(6-16)得輸出軸最大徑向力： 由起重機(jī)計(jì)算實(shí)例239頁(yè)得輸出軸最大扭矩為： 由以上計(jì)算知，所選減速器能滿足要求。 2.1.8 選擇制動(dòng)器 所需靜制動(dòng)力矩： 制動(dòng)安全系數(shù)，由課本起重機(jī)械運(yùn)輸?shù)诹虏榈?，由選用YWZ-400/90制動(dòng)器，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)輪直徑制動(dòng)質(zhì)量。 2.2 副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.2.1 確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 按照布置宜緊湊的原則，采用閉式傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造型式，如圖2-2所示，采用了雙聯(lián)滑輪組，按，查起重機(jī)械課本表5-5：取滑輪組倍率。 承載繩分支數(shù)： 圖2-2起升機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 起重機(jī)課程設(shè)計(jì)附表8 P237頁(yè)選圖號(hào)為G15吊鉤組，得其質(zhì)量：G0=219kg，兩動(dòng)滑輪間距為A=185mm。 2.2.2 選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)時(shí)，查起重機(jī)械課本67頁(yè)表5-6得滑輪組效率：，鋼絲繩所受最大拉力： 課本起重機(jī)械59頁(yè)表5-3，工作級(jí)別為時(shí)，安全系數(shù)n=5，鋼絲繩計(jì)算破斷拉力。 由上知選擇6x19破斷拉力1670的纖維繩芯鋼絲繩，由課本公式直徑得d為13mm，鋼絲繩最小破斷拉力。 2.2.3 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 已知卷筒直徑：D=400mm 卷筒尺寸： ， 2.2.4 選電動(dòng)機(jī) 計(jì)算靜功率： ： 查大連伯頓YZR系列選用電動(dòng)機(jī)： YZR250M1-8 2.2.5 選擇減速器 卷筒轉(zhuǎn)速：已經(jīng)求得 減速器總傳動(dòng)比：由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)P237查得 2.2.6 驗(yàn)算起升速度 實(shí)際起升速度： 誤差： =×100%=×100%=0.25%＜[]=10% 2.2.7 校核減速器輸出軸強(qiáng)度 由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范書公式(6-16)得輸出軸最大徑向力： 由以上計(jì)算知，所選減速器能滿足要求。 2.2.8 選擇制動(dòng)器 所需靜制動(dòng)力矩 2.3 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 2.3.1 確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案 小車的傳動(dòng)方式有兩種．即減速器位于小車主動(dòng)輪中間或減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)。減速器位于小車主動(dòng)輪中間的小車傳動(dòng)方式．使小車減速器輸出軸及兩側(cè)傳動(dòng)軸所承受的扭矩比較均勻。減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)的傳動(dòng)方式，安裝和維修比較方便，但起車時(shí)小車車體有左右扭擺現(xiàn)象。 對(duì)于雙梁橋式起重機(jī)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用圖2-3減速器位于小車主動(dòng)輪中間的傳動(dòng)方案： 圖2-3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 先對(duì)運(yùn)行阻力計(jì)算： 小車質(zhì)量估計(jì)取 摩擦阻力矩： 查得，由Dc=500mm車輪組的軸承型號(hào)為7524，據(jù)此選出Dc=500車輪組軸承亦為7524.軸承內(nèi)徑和外徑的平均值，由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范書中表7-1表7-3查得滾動(dòng)摩擦系數(shù)K=0.0009，軸承摩擦系數(shù)μ=0.02，附加阻力系數(shù)β=2.0（采用導(dǎo)輪式電纜裝置導(dǎo)電），代入上式得 滿載時(shí)運(yùn)行阻力矩： 運(yùn)行摩擦阻力： 無(wú)載時(shí)運(yùn)行阻力矩： 運(yùn)行摩擦阻力： 2.3.2 選電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)靜功率： 式中 ——滿載時(shí)靜阻力； η=0.9——機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率 m=1——驅(qū)動(dòng)電機(jī)臺(tái)數(shù) 初選電動(dòng)機(jī)功率： 式中 ——電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由起重運(yùn)輸機(jī)械表7-6得，=1.15 由大連伯頓系列電機(jī)選用電動(dòng)機(jī)YZR160L-8，Ne=16kW，n1=705/min,,電機(jī)質(zhì)量172kg 2.3.3 選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速： 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： 查泰隆ZQ系列軟齒面減速器表：選用ZQ-500減速器，，[N]中級(jí)=12.8kW。 2.3.4 驗(yàn)算運(yùn)行速度 實(shí)際運(yùn)行速度： 誤差： 故合適。 起動(dòng)時(shí)間： 式中 n1=715r/min； m=1——驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)； 其中 滿載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩： 空載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩： 初步估算制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的飛輪矩： 本機(jī)構(gòu)總飛輪矩： 式中 C由起重機(jī)械運(yùn)輸表4-1查得及其他傳動(dòng)飛輪矩影響系數(shù)，折算到電動(dòng)機(jī)軸上可取C=1.15 滿載起動(dòng)時(shí)間： 無(wú)載起動(dòng)時(shí)間： 由起重運(yùn)輸機(jī)械表5-1查，當(dāng)時(shí)，推薦值為5.5s， （Q=Q）<，故所選電動(dòng)機(jī)能滿足快速起動(dòng)要求。 2.3.5 按起動(dòng)工況校核減速器功率 起動(dòng)狀況減速器傳遞的功率： （） ——運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級(jí)傳動(dòng)的減速器個(gè)數(shù)，=1 2.3.6 選擇制動(dòng)器 通常起重機(jī)的起動(dòng)時(shí)間為1～5s,取=3s 所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 由焦作金箍制動(dòng)器附表15選用YWZ4 315/23，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩=180Nm 考慮到所取制動(dòng)時(shí)間=3s與起動(dòng)時(shí)間=0.729s差距不大，故可省略制動(dòng)不打滑驗(yàn)算。 2.4 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.4.1 確定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 跨度為28.5m為中等跨度，為減輕重量，決定采用圖2-4的傳動(dòng)方案。 圖2-4集中傳動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方式 1—電動(dòng)機(jī)；2—制動(dòng)器；3—帶制動(dòng)器的半齒輪聯(lián)軸器；4—浮動(dòng)軸； 5—半齒輪聯(lián)軸器；6—減速器；7—車輪 2.4.2 輪壓 按圖4.2所示的重量分布，計(jì)算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓。 滿載時(shí)，最大輪壓： 空載時(shí)，最小輪壓： 車輪踏面疲勞計(jì)算載荷： 圖2-5輪壓計(jì)算圖 2.4.3 運(yùn)行阻力計(jì)算 摩擦總阻力矩： 由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)查得車輪的軸承型號(hào)為，軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為：；由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范書中表7-1～7-3查得：滾動(dòng)摩擦系數(shù)，軸承摩擦系數(shù)；附加阻力系數(shù)代人上式得： 當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩： 運(yùn)行摩擦阻力： 當(dāng)空載時(shí)： 2.4.4 選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)靜功率： 式中： 初選電動(dòng)機(jī)功率： 式中： 由參考資料YZR系列大連伯頓選用電動(dòng)機(jī)為： 2.4.5 選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速： 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： 查泰隆資料表，選用兩臺(tái)減速器，其型號(hào)為： 可見。 2.4.6 起動(dòng)工況下校核減速器功率 起動(dòng)工況下減速器傳遞功率： 式中： 因此： ，所以減速器合適。 2.4.7 選擇制動(dòng)器 由焦作金箍系列的YWZ4系列電力液壓筷式制動(dòng)器的制動(dòng)時(shí)間， 按空載計(jì)算制動(dòng)力矩，即代人起重運(yùn)輸機(jī)械的（7-16）式 ： ； 現(xiàn)選用兩臺(tái)制動(dòng)器,由焦作金箍制動(dòng)器資料得其額定制動(dòng)力矩，為避免打滑，使用時(shí)需將其制動(dòng)力矩調(diào)至以下。 考慮到所取的制動(dòng)時(shí)間，在驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件時(shí)，已知是足夠安全的，故制動(dòng)不打滑驗(yàn)算從略。 3 結(jié)構(gòu)計(jì)算部分 3.1 橋架尺寸的確定 大車軸距的大小直接影響大車運(yùn)行狀況，常?。? 3.2 主梁尺寸 主梁在跨度中部的高度h: 由金屬結(jié)構(gòu)課本 當(dāng)小跨度時(shí)取較大值，反之取較小值。 求得的梁高通常作為腹板高度，為下料方便，腹板高度一般取尾數(shù)為0的值。取腹板高度。 3.2.1 腹板和翼緣板厚度 腹板厚度通常按起重重量決定： 主、端梁翼緣板厚度: 由課本機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)P195公式(7-32)翼緣板厚度 取； 端梁頭部下翼緣板板厚； 上翼緣板與中部下翼緣板板厚； 端梁腹板厚度。由課本機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)P194公式（7-27）。 3.2.2 兩腹板內(nèi)壁間距b b=（0.40.8）=（0.40.8）1800=7201440mm 取b=900mm 驗(yàn)算： 3.2.3 上下翼緣板的寬度B1 3.2.4 端梁高度H2 主梁總高度 端梁高度H2應(yīng)略大于車輪直徑 3.2.5 主梁端部變截面長(zhǎng) d= 3.3 主端梁界面 主、端梁采用焊接連接，端梁為拼接長(zhǎng)。橋架結(jié)構(gòu)與主。端梁界面圖如下 圖3-1雙梁橋架結(jié)構(gòu) 圖3-2主梁與主梁支撐截面的尺寸簡(jiǎn)圖 3.4 端梁截面尺寸的確定 3.4.1 起重機(jī)的總質(zhì)量 （包括主梁端梁小車大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、司機(jī)室和電氣設(shè)備等），可由下式估算： 由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)3-8-12知： 而 由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)P358表3-8-10，選 為15t。 對(duì)較大起重量得起重機(jī)，為增大端梁水平剛度和便于主端梁連接，通常B2比B3大50100mm左右，但給制造帶來(lái)不便。 B2 3.4.2 端梁中部上下翼緣板寬度B4 3.5 主、端梁截面幾何性質(zhì) 3.5.1 截面尺寸 主梁截面面積： 3.5.2 端梁截面 端梁截面積： 圖3-3端梁與端梁支撐面處的尺寸簡(jiǎn)圖 3.6 載荷 3.6.1 自重載荷 a.主梁自重均勻載荷： 小車軌道重量由課本金屬結(jié)構(gòu)P453表20得，軌道理論質(zhì)量60.8N/m 欄桿等重量： b.主梁均布載荷： 3.6.2 小車輪壓 起升載荷為： 小車自重: 假定輪壓均布，課本起重機(jī)械表4-2距K=2400mm 滿載小車輪壓： 3.6.3 動(dòng)力效應(yīng)系數(shù) 3.6.4 慣性載荷 大小車都是四個(gè)車輪，其中主動(dòng)輪各占一半，按車輪打滑條件確定大小車運(yùn)行的慣性力。 一根主梁上的小車慣性力為： 大車運(yùn)行起.制動(dòng)慣性力（一根主梁上）為： 3.6.5 偏斜運(yùn)行側(cè)向力 小車左輪至跨度極限位置C1=1.2m， 一根主梁的重量力為： 一根端梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的重量為： 考慮大車車輪直徑以及其他相關(guān)零件，取。 一根端梁的重量為： 一組大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量（分別驅(qū)動(dòng)兩組對(duì)稱配置）為：起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表7-3中得，重心作用位置 司機(jī)室及設(shè)備的重量為： 重心作用位置到主梁一端的距離大約取2.8m。 3.6.6 滿載小車在主梁跨中央 一側(cè)端梁總靜輪壓為： 由及課本機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)53頁(yè)圖3-9用插值法求得： 3.6.7 滿載小車在主梁左端極限位置 3.7 扭轉(zhuǎn)載荷 中軌梁扭轉(zhuǎn)載荷較小，且方向相反，可忽略。故在此不用計(jì)算。 7端梁總輪壓計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖3-4 圖3-4 端梁總輪壓計(jì)算 3.8 主梁的計(jì)算 3.8.1 內(nèi)力 垂直載荷:計(jì)算大車傳動(dòng)側(cè)的主梁。在固定載荷與移動(dòng)載荷作用下，主端梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，如圖3-5所示 圖3-5 主梁計(jì)算模型 固定載荷作用下主梁跨中的彎矩 3.8.2 跨端剪切力 移動(dòng)載荷作用下主梁的內(nèi)力 輪壓合力與左輪的距離為： a.滿載小車在跨中: 跨中E點(diǎn)彎矩為： 跨中E點(diǎn)剪切力為： 跨中內(nèi)扭矩為： b.滿載小車在跨端極限位置（z=C1）: 端梁剪切力： 主梁跨中總彎矩為： 主梁跨端總剪切力（支撐力）為： 3.8.2 水平載荷 a.水平慣性力載荷 在水平載荷 水平鋼架計(jì)算模型如圖3-6 圖3-6 水平剛架計(jì)算模型 小車在跨端，鋼架的計(jì)算系數(shù)為： 跨中水平彎矩為： 跨中水平剪切力為： 跨中軸力為： 小車在跨端，跨端水平剪切力為： b.偏斜側(cè)向力 在偏斜側(cè)向力作用下，橋架也按水平鋼架分析如圖3-7 圖3-7 側(cè)向力作用下剛架的分析 這時(shí)，計(jì)算系數(shù)為： 小車在跨中。側(cè)向力為： 超前力為： 端梁中點(diǎn)的軸力： 端梁中點(diǎn)的水平剪切力： 主梁跨中的水平彎矩為： 主梁軸力為： 主梁跨中總的水平彎矩為： 小車在跨端,側(cè)向力為： 超前力為： 端梁中點(diǎn)的軸力為： 端梁中點(diǎn)水平剪切力為： 主梁跨端的水平彎矩為： 主梁跨端的水平剪切力為： 主梁跨端總的水平剪切力為： 小車在跨端時(shí)。主梁跨中水平彎矩與慣性載荷的水平彎矩組合值較小，不需計(jì)算。 3.8.3 強(qiáng)度 需要計(jì)算主梁跨中截面如圖2危險(xiǎn)點(diǎn)（1）（2）（3）的強(qiáng)度。 a.翼緣板上邊緣與軌道接觸點(diǎn)（1）的應(yīng)力 主腹板邊至軌頂距離為： 集中載荷對(duì)腹板邊緣產(chǎn)生的局部壓力為： 垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為： 水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為：=0 慣性載荷與側(cè)向力對(duì)主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用方向相反應(yīng)力痕小，故不用計(jì)算。 假定剪力由腹板承受，彎矩由翼緣板和腹板共同承受且按慣性矩分配。 點(diǎn)（1）的折算應(yīng)力為： 點(diǎn)（2）的折算應(yīng)力為： 點(diǎn)（3）的折算應(yīng)力為： b.主梁上翼緣板的靜矩： c.主腹板下邊的切應(yīng)力為： d.主梁疲勞強(qiáng)度: 橋架工作級(jí)別為A7，應(yīng)按載荷組合1計(jì)算主梁跨中的最大彎矩截面（E）的疲勞強(qiáng)度。由于水平慣性載荷產(chǎn)生的應(yīng)力很小，為了計(jì)算簡(jiǎn)明而忽略慣性力。求截面E的 最大彎矩和最小彎矩，滿載小車位于跨中（輪壓P1在E點(diǎn)上），則 空載小車位于右側(cè)跨端時(shí)如圖3-8 圖3-8 主跨梁中（E）最小彎矩的計(jì)算 左端支反力為： 驗(yàn)算腹板受拉翼緣板焊縫（4）的疲勞強(qiáng)度（見圖3-9） 圖3-9 主梁截面疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 應(yīng)力循環(huán)特性 根據(jù)工作級(jí)別E4應(yīng)力集中等級(jí)k1及材料Q235，查得 e.因后面要用需驗(yàn)算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處（5） 顯然，相同工況下的應(yīng)力循環(huán)特性是一致的。據(jù)E4及Q235橫隔板采用雙面連續(xù)焊縫連接，板底與受拉翼緣板間隙為50mm，應(yīng)力集中等級(jí)為K3，查的=103.7MPa 拉伸疲勞許用應(yīng)力為： 3.9 端梁的計(jì)算 由端梁截面已經(jīng)初步確定，現(xiàn)進(jìn)行具體計(jì)算：取滿載小車位于主梁跨端，大小車同時(shí)運(yùn)行起，制動(dòng)及橋架偏斜。 截面3-3及4-4. 端梁支撐處兩個(gè)截面很近，只計(jì)算受力稍大的截面4-4。 端梁支撐處為安裝大車輪角軸承箱座而切成缺口并焊上兩塊彎板(16mm185mm)。端部腹板兩邊都采用雙面貼角焊縫，取=8mm，支撐處高度400mm，彎板參與端梁承載工作，并承處截面（3-3及4-4）如圖所示3-10。 圖3-10 端梁支承處截面 形心： 慣性矩為： 3.10 穩(wěn)定性 3.10.1 整體穩(wěn)定性 局部穩(wěn)定性 翼緣板: 腹板: 故只需對(duì)著主梁腹板位置設(shè)置四塊橫隔板，隔板厚度 隔板間距 3.10.2 橋架的剛度計(jì)算 a.滿載小車位于主梁跨中產(chǎn)生的靜撓度： 橋架的水平慣性位移： b.垂直動(dòng)剛度 起重機(jī)動(dòng)剛度以滿載小車位于橋架跨中的垂直振頻率來(lái)表征，計(jì)算如下：主梁質(zhì)量： 全橋架中點(diǎn)換算質(zhì)量為： 起升質(zhì)量為： 起升載荷： 起升鋼絲繩滑輪組的最大下放長(zhǎng)度： 橋架跨中靜位移： 起升鋼絲繩滑輪組的靜伸長(zhǎng)： c.水平動(dòng)剛度 起重機(jī)水平動(dòng)剛度以物品高度懸掛，滿載小車位于橋架跨中的水平自振頻率來(lái)表征。 半主梁跨中在單位水平作用下產(chǎn)設(shè)個(gè)的水平位移： 總 結(jié) 本次設(shè)計(jì)包括了解橋式起重機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一臺(tái)滿足要求的室內(nèi)80t雙梁橋式起重機(jī)，并用AutoCAD繪圖軟件繪制出要求的圖紙。本文先對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算、選擇及校驗(yàn)，橋式起重機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在這三個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)是最重要也是最關(guān)鍵的。對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，采用經(jīng)濟(jì)梁法設(shè)計(jì)出起重機(jī)主梁最優(yōu)截面，并校核截面幾何尺寸。 通過這次雙梁橋式起重機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)起重機(jī)的起升和金屬結(jié)構(gòu)，加工，裝配等一系列過程有了更多的認(rèn)識(shí)，從中學(xué)到了很多。在設(shè)計(jì)過程中，培養(yǎng)了我分析零件結(jié)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的能力，對(duì)書本的知識(shí)做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對(duì)資料進(jìn)行查詢與合理的應(yīng)用。并熟悉了相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)和繪圖軟件，從而對(duì)我們所學(xué)專業(yè)知識(shí)更加深刻了解。 參考文獻(xiàn) [1] 陳道南，盛漢中主編．起重機(jī)課程設(shè)計(jì)[M]．（第二版）．北京：冶金工業(yè)出版社， 1993：66128 [2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[M]（GB/T3811-2008 ）．北京：中國(guó) 標(biāo)準(zhǔn)出版社，1983：P90200 [3] 須雷．起重機(jī)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，起重運(yùn)輸機(jī)械[M]（學(xué)校內(nèi)部課本）P119-275 [4] 王小明，盧志強(qiáng) 國(guó)內(nèi)外大型起重機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新1002-6673 （2009）02-006-03 [5] 徐格寧 主編。08級(jí)課本機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M] 第二版 太原科技大學(xué) 2009.9：17-348 [6] 陳國(guó)章等 起重機(jī)計(jì)算實(shí)例 1984版 [7] 通用橋式起重機(jī)[M] GB/T14405-2011 1993： P100-150 [8] ZQ系列減速器泰隆減速器股份有限公司提供 [9] 大連伯頓有限公司的YZR系列起重專用電機(jī)提供 [10] 焦作金箍的YWZ4系列的制動(dòng)器提供 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的幾年里，讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感謝。 首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。 另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。 總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！