桥式铸造起重机金属结构设计算例.doc

第 I 页
前言
本设计为180/50t桥式铸造起重机金属结构设计，由于此桥式铸造起重机的起重量大、跨度大、工作级别高，在设计计算时疲劳强度为其首要约束条件。因此在选材时选用稳定性好，对应力集中情况不敏感的Q235-A，降低材料的成本。
为减少结构的超静定次数，改善受力，同时又方便运输，桥架采用六梁铰接式结构。主、副小车的起重量均偏大，故采用偏轨箱型梁桥架。偏轨箱型梁桥架不仅可减小小车的外形尺寸，同时也增大了起升空间，有利于铸造厂间的应用。
在设计时，本着满足疲劳强度、刚度、稳定性的前提下，尽可能节约材料。考虑铸造起重机主、副小车之间有一定得高度差，使副小车能自如地从主小车下面通过，故在设计主主梁时采用大截面、薄钢板，从而达到节省材料、重量轻的要求。同时采用大截面又提高了梁的刚度和稳定性。
根据梁的受力特点，偏轨箱型梁主腹板上侧受局部压应力，将主腹板上侧的板加厚。而其它受力较小的地方则采用较薄的板，以节约材料。
在设计过程中，全部采用国家标准，并借鉴了在实习时所参观的太原重工、大连重工起重同类产品的设计。在结构上进行改进，对桥架的受力进行了较详尽的分析。整个设计安全、可靠、节材、耐用，满足了设计要求。
第一章 总体方案设计
§ 原始参数
起重量Q(主/副) 180/50t
跨度S 22m
工作级别Ai A8
起升高度H(主/副) 20/22m
起升速度V(主/副) m/min
运行速度(主/副/大车) 36/ m/min
轮距(主/副/大车) 4080/1850/9800 mm
轨距(主/副/大车) 8700/3000/22000 mm
轮压(主/副/大车) 34500/19640/87600 kg
起重机重量 220t
§
根据已给参数，此桥式铸造起重机吨位、跨度较大，为减少结构的超静定次数，改善受力，方便运输，选用六梁铰接式结构。结构框架如图(1)
图(1)
§ 材料选择及许用应力
根据总体结构，铸造起重机工作级别A8为重级，工作环境温度较高，设计计算时疲劳强度为其首要约束条件，选用Q235-A，考虑起重量较大，主/副梁均采用偏轨箱型梁。
材料的许用应力及性能常数见表1、表2。
第 2 页
材料许用应力
板厚
正应力
剪应力
mm
>16
370






370






材料性能常数表
弹性模量E
剪切弹性模量G
密度
§
1. 主主梁尺寸
初选高度=1294~1571mm
考虑大车运行机构安装在主梁内，且主主梁及副主梁的高度差必须满足一定得要求，故将主主梁取为大截面薄钢板的形式，以达到节省材料、重量轻的要求。因此取腹板高度mm。
为了省去走台，对宽型偏轨箱型梁，主主梁腹板内侧间距取mm>=440mm。
上下翼缘板厚度mm，上翼缘板长2530mm，下翼缘板长2326mm ，主腹板厚度 mm，副腹板厚度 mm。上下翼缘板外伸部分长
第 3 页
不相同。有轨道一侧上翼缘板外伸长度mm，取250mm。其它翼缘外伸部分长度 mm。
mm (焊缝厚度) 取=50mm。
轨道侧主腹板受局部压应力，应将板加厚，由局部压应力的分布长度，设计离上翼缘板350mm的一段腹板板厚取为18mm。
主主梁跨中截面尺寸如图(2)
图(2)
2．主主梁跨端截面尺寸
高度mm
要确定主主梁跨端截面尺寸，只需确定其高度，取=1300mm，跨端下翼缘板厚度为18mm。
主主梁跨端截面尺寸如图(3)
3．截面性质
(1) 主主梁跨中 建立如图示的坐标系，计算形心位置
=。
=
计算弯心位置
mm
弯心近似地在截面对称形心轴上，其至主腹板中线的距离为1021mm。
第 5 页
净截面面积
毛截面面积
计算惯性矩 对形心轴的惯性矩
对形心轴的惯性矩
(2) 主主梁跨端截面性质
净截面面积
毛截面面积
建立图示的坐标系，计算形心位置
计