50吨双梁龙门起重机金属结构设计

设计任务书设计题目：50吨双梁龙门起重机金属结构设计设计要求：1.能提升重物并使重物沿水平方向移动，即起重机能够提升重物一道水平面内不同的地点，而不像升降机只是一种提升机械。

门式起重机的承重梁不是支撑在像桥式起重机的高架牵引箱上，而是支撑在能在地面钢轨上行驶的行走箱上。

这样，可以在露天的场地行动自如。

2.双梁龙门起重机适用于工矿企业、车站、港口、露天仓库及物资部门的货场等，在固定跨距间对各种物料进行装卸及起重搬运工作。

3.本起重机由电器设备、小车、大车运行机构、门架四大部分组成。

按工作繁忙程度和载荷状态分为轻级、中级、重级、特种级四种。

标准电源为三相交流、50赫、380伏，电源线为架空滑线、电缆两种。

本论文设计的起重机是一台50T-35m，U型变频，箱形双主梁集装箱龙门起重机总起重量50T，吊具以下起重量为50T，全长59m，跨度35m,有效悬臂9m，工作级别A5。

设计进度要求：第一周：确定题目, 借阅相关的材料第二周：深入现场进行实践，针对门机常有问题请教有关技师，准备编稿第三、四周：编写硬软件手写稿第五、六周：上机编写电子稿第七周：调试程序,找出问题,改进设计第八周：撰写论文,准备答辩指导教师（签名）：摘要龙门起重机是提高装卸作业效率、减轻工人劳动强度、用途十分广泛的大型起重设备。

在铁路货场、港口码头装卸集装箱，在水电站起吊大坝闸门，在建筑工地进行施工作业，在贮木场堆积木材等都得到了广泛的应用。

根据要求和用途不同，龙门起重机的参数、规格和结构形式也是各式各样。

由于偏轨箱形龙门起重机具有许多优点，目前，国内外生产的龙门起重机以偏轨箱形龙门起重机居多，本论文主要研究偏轨箱形龙门起重机金属结构的设计计算，按照《起重机设计规范》规定的载荷组合，分析起重机的受力情况，计算起重机承受的自重载荷、起升载荷、水平惯性载荷、起重机运行时的风载荷等，并将上述各种载荷分为垂直载荷和水平载荷计算主梁所受的内力。

根据相应的计算结果校核主梁危险截面（即小车位于跨中时的跨中截面和小车位于有效悬臂端时的支座截面）的强度、刚度及稳定性，从而判断该主梁结构的是否满足设计要求。

本论文以实际结构为例，对起重机结构系统进行了详细的分析计算，可为起重机相关的设计提供一定的辅助和参考作用。

关键词：龙门起重机，金属结构，主梁，支腿目录1 绪论 (1)1.1题目背景及论文意义 (1)1.2起重机械概述 (1)1.3起重机的金属结构 (2)1.4起重机械发展前景 (3)2 起重机金属结构的计算载荷 (5)2.1金属结构计算载荷的分类和组合 (5)2.2 起重机金属结构各种载荷计算 (6)3 主梁结构计算 (11)3.1主梁内力分析 (11)3.2 主梁强度校核 (17)3.3主梁刚度校核 (22)3.4主梁局部稳定性校核 (24)4支腿设计计算 (28)4.1 支腿截面选择 (28)4.2 支腿内力分析 (29)4.3支腿强度校核 (35)4.4 支腿整体稳定性分析 (37)5 结论 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1 绪论1.1题目背景及论文意义装卸搬运活动与人类社会生活有着同样悠久的历史。

随着社会劳动生产的发展，人类不断改进自己的劳动工具。

从简单的省力杠杆到汲水用的辘轳和水车；从人力抬、背、扛，到利用水力、风力和其他形式的动力。

今天，起重运输机械已经成为国民经济中任何部门必不可缺的重要设备。

组装人造卫星发射火箭用的大型移动式起重机，起重量已达3000吨。

国外矿山部门用长距离、大生产率的带式运输机代替铁路和公路运输，已经取得了良好的经济效果。

没有先进的起重设备要建造摩天大楼式不可想象的，即使造成了，人们也苦于无法生活和使用。

在现代物质生产中，物料的搬运和装卸是整个生产过程中的有机环节。

在产品的成本中，装卸搬运费用占很大的比重。

钢铁、水泥、化肥等企业最高达50～80％，机械、化纤工业部门一般为20～30％。

在港口和铁路，使用起重运输机械化装卸，不仅减轻工人劳动强度，降低装卸费用，而且能减少货物破损，缩短船舶停港时间，加速车辆周转。

实现装卸搬运机械化和自动化的好处是十分明显的，而起重运输机械就是实现机械化的基本前提。

本文针对某50t起重机结构，运用力学方法对起重机的主梁和支腿进行计算校核，以校核其主梁和支腿是否满足其强度，刚度，稳定性等各方面的要求。

1.2起重机械概述我们可以把起重机定义为一种能提升重物并使重物沿水平方向移动的一种机器。

换言之，起重机能够提升重物一道水平面内不同的地点，而不像升降机只是一种提升机械。

我们可以把起重机分为两种主要类型：悬臂式起重机，和桥式起重机。

悬臂式起重机有一个悬臂，重物吊在悬臂上，悬臂可以升降重物，并可将重物放在悬臂半径内的任意点上。

悬臂在垂直平面内的运动称为“摆臂”，而悬臂在水平面内的转动称为“旋臂”。

最常见的一种非回转式起重机是桥式起重机。

这种起重机有一称为承重梁的水平梁，该承重梁有许多钢梁构成，承重梁由位于端部的牵引箱支撑，牵引箱可以在高架轨道上行驶。

带吊钩的吊运车本身又在承重梁上移动。

桥式起重机有三种运动方式：它能把重物提升到承重梁的高度；可吊着重物横跨车间的宽度；也可沿车间长度移动重物。

由于桥式起重机的机身是架在上空的，所以当它来回移动的时候，不影响车间地面的工作。

现在已经研制出了跨度为40米，最大提升能力为400吨的起重机。

在工厂以外的地方，如在储木场，也使用类似的机器，成为门式起重机。

门式起重机的承重梁不是支撑在像桥式起重机的高架牵引箱上，而是支撑在能在地面钢轨上行驶的行走箱上。

专用起重机也有很多种。

有固定式的，有轻便的或移动式的。

轻便起动机需要运输，而移动式起重机或是自行的，或者装在卡车底盘上或货车车厢上。

起重机使用不同形式的动力，例如电力，柴油机，液压动力，蒸汽动力，甚至人力，这要取决于起重机的类型和用途。

1.3起重机的金属结构由金属材料轧制成的型钢（角钢、槽钢、工字钢、钢管等）及钢板作为基本元件，彼此按一定的规律用焊接的方法连接起来，制成基本构件后，再用焊接或螺栓将基本构件连接成能够承受外加载荷的结构物称为金属结构。

起重机金属结构的作用是作为机械的骨架，承受和传递起重运输机所负担的载重及其自身的重量。

起重机金属结构的种类繁多，对它们进行分类，目的是区别各种不同的金属结构类型，找出它们的共同特点，便于设计和计算。

1.按照组成金属结构基本元件的特点，起重机金属结构可分为杆系结构和板结构。

杆系结构是由许多杆件焊接而成，每根杆件的特点是长度方向尺寸大，而断面尺寸小。

板结构是由薄板焊接而成，它的特点是长度和宽度方向尺寸较大，而厚度较小，所以板结构又称薄壁结构。

杆系结构和板结构是起重运输机金属结构中最常见的结构形式。

2.按起重机金属结构的外形不同，分为门架结构、臂架结构、车架结构、转柱结构、塔架结构等。

这些结构可以是杆系结构，亦可以是板梁结构。

门架结构包括龙门起重机的龙门架、门座起重机的门腿及平衡重式叉车的门架等。

3.按组成金属结构的连接方式不同，起重机金属结构可分为铰接结构、刚接结构和混合结构。

铰接结构中，所有节点都是理想铰。

刚接结构构件间的节点连接比较刚劲，在外载荷作用下，节点各构件之间的相对夹角不会变化。

混合结构各杆件之间的节点，既有铰接的又有刚接的。

4.按照作用载荷于与结构在空间的相互位置不同，分为平面结构和空间结构。

平面结构在作用载荷和结构杆件的轴线位于同一平面内。

当结构杆件的轴线不在同一平面内，或结构杆件的轴线虽位于同一平面内，但外载荷不作用于结构平面，处于这两种情况的结构成为空间结构。

1.4起重机械发展前景随着生产规模的扩大，自动化水平的提高，起重机械在现代化生产过程中应用越来越广，作用也越来越大，对起重机械的要求也更高了。

科学技术的飞速发展，推动了现代设计制造能力的提高。

这些都促进起重机的技术性进入来崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革，而在以下几个方面，又将成为今后发展的的方向和研究的重点。

1.设计计算理论的研究和改进目前，在起重运输机金属结构设计中，我国仍采用许用应力计算法。

这种方法的设计结构往往多消耗金属材料或安全程度较低。

近年提出不少新的计算方法，新的数据、参数、和公式，这些新方法结果比较精确，比较符合金属结构的实际工作情况，因而也能更充分的利用金属材料。

2.创新结构形式在保证起重机工作性能的条件下，改进和不断创新结构形式，是有效的减轻起重机金属结构自重的方法之一，如采用薄壁箱型结构，梯形断面的动力臂结构，矩形断面的空腹管代替桁架结构等等，都大幅减轻了金属结构的自重3.改进工艺过程广泛的采用焊接，特别是自动焊和改进工艺过程，应用冲压焊接钢板的金属结构，并用螺栓进行装配，可以省去许多复杂而繁重的组装工艺，防止装配变形，增加金属刚度，保证结构的制造质量。

4.起重机械金属结构的标准化和系列化设计应有一定规格尺寸的标准零件，便于加工和组装，并使整个结构系列化，做成定型产品。

尽量使用标准工艺，以简化设计和制造过程，缩短工期进行批量生产，也是降低成本的有效方法。

5.采用新材料用轻金属或高强度结构钢制造起重机，可以达到减轻自重的目的。

同时应用屈服极限高的，高强度结构钢可以达到自重轻，坚固耐用的作用。

从起重机总体看，更大的起重能力、更好的机动性能、更高的作业效率、更强的适应能力和更高的可靠性是起重机未来突破的方向。

起重机各系统、各部件的合理匹配极为重要，例如：要求大的起重能力，就必须考虑由此造成起重机自身重量增加和结构改变所带来的影响。

因此必须从整体出发，密切结合实际需要，充分考虑各系统间的匹配性，有针对性地改进起重机的薄弱环节，协调提高各系统的技术水平，只有这样才能有效地促进起重机的发展，如果只注重某单一系统技术的革新，对起重机整体性能不会有质的提高。

所以起重机械的发展与整个科技的进步是紧密相连的。

2 起重机金属结构的计算载荷作用于起重运输机金属结构上的载荷，根据其不同特点与出现的频繁程度分为基本载荷、附加载荷及特殊载荷三类。

本章主要结合，一台50t-35m，箱型双主梁集装箱龙门起重机，对其计算载荷进行分析，选择载荷组合方式，确定各个计算载荷，为接下来的计算做好准备。

2.1金属结构计算载荷的分类和组合2.1.1机金属结构计算载荷分类一、基本载荷基本载荷指始终和经常作用在起重机结构上的载荷，即起重机正常工作时必然出现的载荷，包括：1.自重载荷P：指起重机的结构、机械设备及电气设备所受的重力（亦称固定G载荷）。

2.起升载荷P：指所能吊起物品的最大重力，俗称额定起重量。

起升载荷不包Q括吊钩、吊环、吊梁等取物装置的重量，但可以更换的取物装置如抓斗、电磁吸盘、真空吸盘、集装箱属具等吊具的重力应计算在起升载荷之中。

3.水平惯性载荷P：指运行、回转变幅机构起(制)动引起的水平惯性载荷。