桥式起重机主梁设计说明书99082

桥式箱型起重机主梁设计

说明书

姓名：X X

学院：冶金与材料工程学院

专业班级：XX

指导教师：XX

日期：2012年1月

前言

桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用，是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。

本书主要介绍了跨度28m,起重量50t的通用桥式起重机箱型梁的设计生产过程，同时对车间的布置情况作了较为粗略的参考设计。设计过程较为详细地考虑了实际生产与工作中的情况。

本书编写过程中得到XXX教授、XXX教授等老师和同学的指导和帮助，在此一并表示衷心的感谢。由于作者实际经验不足，理论知识有限，书中错误在所难免，敬请读者多多指正！

作者2012年1月于XX学院

目录

第一章箱型梁式桥架结构的构造及尺寸 (1)

一、桥架的总体构造 (1)

二、主梁的几何尺寸 (2)

1、梁的截面选择和验算 (2)

2、箱形主梁截面的主要几何尺寸 (3)

三、主梁的受力分析 (4)

1、载荷计算 (4)

2、强度验算 (5)

3、主梁刚度的验算 (8)

4、焊缝的设计和验算 (10)

第二章主梁的制造工艺过程 (12)

一、备料 (12)

二、下料 (13)

三、焊接 (13)

四、检验与修整 (18)

第三章主梁焊接车间设计 (21)

一、焊接生产的过程及特点 (21)

二、焊接生产组成部分的确定 (22)

三、车间平面布置 (23)

结束语 (25)

参考文献 (26)

第一章 箱型梁式桥架结构的构造及尺寸

一、桥架的总体构造

箱型梁式桥架结构主要是两根主梁和两根端梁组成。

主梁 主梁是桥式起重机桥架中主要受力元件，由左右两块腹板，上下两块盖板以及若干大、小隔板及加强筋板组成。

主要技术要求有：

主梁上拱度：当受载后，可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形，避免承载小车爬坡。 主梁旁变：在制造桥架时，走台侧焊后有拉深残余应力，当运输及使用过程中残余应力释放后，导致两主梁向内旁弯；而且主梁在水平惯性载荷作用下，按刚度条件允许有一定侧向弯曲，两者叠加会造成大弯曲变形。

腹板波浪变形：受压区07.0δ<，受拉区02.1δ<，规定较低的波浪变形对于提高起重机的稳定性和寿命是有利的。

上盖板水平度250/b ≤，腹板垂直度200/0h ≤，b 为盖板宽度，h 0为梁高。 端梁 端梁是桥式起重机桥架组成部分之一，一般采用箱型结构，并在水平面内与主梁刚性连接，端梁按受载情况可分下述两类：

（1）、端梁受有主梁的最大支承压力，即端梁上作用有垂直载荷。 （2）、端梁没有垂直载荷，端梁只起联系主梁的作用。

图1 桥梁的构造示意图

二、主梁的几何尺寸

1、梁的截面选择和验算

通常按刚度和强度条件，并使截面积最小（经济条件），满足建筑条件要求（如吊车梁及平台焊接梁最大高度受建筑条件限制），来确定梁的高度，然后初步估算梁的腹板、盖板厚度，进行截面几何特征的计算，然后进行验算，经适当调整，直到全部合格。

图2 主梁的几何尺寸

图3 主梁垂直挠度的计算简图

图4 主梁水平挠度计算简图

主梁在满载小车轮压下，在跨中产生最大垂直挠度

x

EJ l F F f 48)(3

21+=

简支梁垂直下挠度的精确计算可按下式进行

x

EJ l F f 48)]

461(1[323'

1ββα+-+=

式中97.061.171/7.166/'1'2===F F α

1375.028000

3850===

l B l β 则

第二章主梁的制造工艺过程

桥式起重机的制造任务为单梁龙门吊，跨距28mm，起吊质量为50t。由16Mn钢板焊接而成。梁的上拱度为28mm旁弯≤14mm。

一、备料

1、盖板（δ=16mm）

（1）对已选定的16Mn材料进行校平到喷丸等预处理；

（2）切割：选用市场上规格为16mm×1400mm的材料，切成两均等份，对边缘进行精整切割。

（3）开坡口：板厚为16mm时，采用单Y型坡口，允许用火焰气割，但坡口面应将熔渣等清除干净。

（4）采用CO2焊对板材进行拼接至＞22mm（对接前先将各板材点固焊住，或采用夹具固定均可；且可采用压具以防止波浪变形，两端使用引弧，收弧板）。

（5）预置拱度：fs=L/1000=28000/1000=28mm 以上fs为理论值，实际下料时，fs′=（2~3）fs ，f s′=（56~84）mm

上盖板下料的加长量为：2.5L/1000=2.5×28000/1000=70mm

下盖板下料的加长量为：1.5L/1000=1.5×28000/1000=42mm

f s

x

L/2

L

图5 拱度示意图

2、腹板（δ=6mm）

（1）对已选定的16Mn进行校平到喷丸预处理。

（2）切割：选用市场上规格为6mm×1800mm的钢板，切去多余的部分，然后对材料进行精整（气割）。

（3）开坡口：δ=6mm，根据《焊接手册》选用CO2气保焊无需开坡口。即“I”型坡口。

（4）采用CO2焊进行拼接。

（5）下料拱度：fs=（1/1000~3/1000）L=（28~84）mm

3、大小隔板（δ=6mm）

按设计尺寸对板材进行切割，注意下料时合理组合尺寸，尽量减少板材的消耗。

二、下料

采用自动火焰切割方法下料。

(a)、盖板下料将上、下盖板矫平后。在对接长度方向上放400mm的工艺余量。

(b)、腹板下料腹板矫平后，首先在长度方向拼接，然后左右两侧腹板对称气割．以防主梁两侧腹板尺寸不同．引起主梁的扭曲变形。为使主梁有规定的上拱度，在腹板下料时必须有相应的上拱度，且上拱度应大于主梁的上拱度。腹板下料时，需放1.5L／1000，即42mm 的余量，并且在离中心200mm处不得有接头，为避免焊缝集中，上、下盖板与腹板的接头应错开，距离不小于200mm。腹板下料后长度误差为10mm。

(c)、长短肋板下料主梁的长短肋板的宽度尺寸只能小不能大(1mm左右)。长度尺寸可允许有一定的误差(±2mm以内)。肋板的4个角应为90。，尤其是肋板与上盖板联接处的2个角更应严格保持直角，以使装配后主梁的腹板与上盖板垂直，同时主梁在长度方向上不会发生扭曲变形。

三、焊接

1. 焊接人员

参加焊接的焊工应具备相应的操作资格．除此之外．还应配备专门的焊接技术人员进行现场指导、焊接检验人员进行全程跟踪检查。

2. 焊接材料

焊条使用前必须严格按使用说明书的规定进行烘干。然后放在保温筒内，随用随取。焊条烘干后在保温筒内存放超过4h应重新烘干．烘干次数不得超过2次。

3. 接头形式

上盖板对接接头形式，当板厚6~8mm 时，采用I 型坡口；板厚10~20mm 时，采用单Y 型坡口；板厚20~30mm 时，采用双Y 型坡口。开坡口允许用火焰切割，但坡口面应将熔渣等清除干净。

图6 正确接头形式

4. 坡口制备

上、下盖板和腹板的对接，可采用单面焊双面成形工艺，坡口角度为30。

～40。

，单面V 形坡口，以减小开坡口和焊后翻转的工作量。

5. 组装一焊接

5.1 装配一焊接顺序

（1）上盖板置于支撑平台上，并加压板固定。在地上铺好已拼接好的上盖板，在两端加凸台，使其中间向下弯曲，弯曲程度等于预置的上拱度，即中点处向下挠L/1000。

（2）装配焊接大隔板和小隔板

① 在制定的位置上焊接大小隔板，为保证其垂直度及位置的准确，需采用撑住固定或者点固焊对其位置固定。

② 为保证旁弯以防止受力时盖板过度向中心弯曲，应从大梁的中部向盖板边缘焊接，

先焊隔板的一面，然后再焊另一面(避免结构翘曲)。

（3）腹板的隔板的焊接

①将腹板组立点焊于制定位置，由于腹板有预置上挠，装配时需要使盖板与之贴合严密。（采用楔形垫片）

②将点固好的梁旋转90°侧向放置，再对腹板与隔板之间进行焊接。

在焊接过程中，需注意事项

a 大隔板断续焊，小隔板连续焊。

b 为方便施焊（由于间距较小），一般采用焊条手工焊或者CO2焊。

c 为保证要求的拱度与旁弯：

两个焊接工人同时由大梁的中部开始将隔板焊上，先焊主腹板一侧，每条焊缝由外缘向盖板侧板，最好不立即从两面焊接隔板。

（4）角钢的焊接

为了减小变形，从而需减少线能量的输入，角钢采用断续焊，且由于空间较小，采用CO2半自动焊。

（5）装配下盖板及盖板与腹板的焊接

①在装配压紧力作用下预弯成所需形状，使用撑具等辅助设备以保证盖板的倾斜度和腹板的垂直度，然后点固焊住。

②测量挠度：

在上盖板平面上的两端固定一根细钢丝绳，使其滑移到不同的位置，在这个过程中钢丝绳保持水平，检验大梁的上拱度。

③测量挠度后，若上挠度大于允许值，则：先焊1、2，使焊后产生一定量的下挠，与上挠度有一定的抵消，从而使上挠度符合预置挠度。

若上挠度小于允许值，则：先焊3、4，使焊后产生一定上挠，与原上挠度值相叠加，使上挠度等于预置挠度。

若上挠度正好，则按1→4→2→3的顺序来焊接，可防止扭曲变形。

④四条长角焊缝用埋弧焊

（6）对主梁的修整及检验

对焊后的焊缝进行表面清理及打磨等工序。

主梁制成后，如有超出规定的挠曲变形，需进行修理，可用锤击法和重击法，但应用最多的是火焰矫正。

再按合同要求对其进行探伤。

装大小隔板隔板焊接装腹板

腹板点焊

下盖板焊接腹板与盖板焊接测量挠度焊接变形检验矫正

图7 起重机主梁焊接的一般顺序

埋弧焊（船形焊）

图8 主梁角焊缝的焊接

端梁

连接板

主梁

图9 主梁与端梁的连接示意图

5.2 组对间隙

上、下盖板及腹板在对接时，均应留有一定的间隙，板厚16mm，间隙为34mm，以保证单面焊双面成形。两腹板与下盖板在组对时，应尽量减小组焊间隙。间隙量<1.0mm，以减小焊接变形。长短肋板在与上盖板进行组对时，也同样应将各组件压紧，以尽量减小组焊间隙。

6. 焊接工艺

要保证箱形主梁的焊接质量及合理的上拱度，并有效控制其焊接变形。

(1)、施焊前，先检查坡口及组对质量，如发现尺寸超差．应及时处理后再施焊。

(2)、焊前必须清除坡口及焊缝两侧各20mm范围内的油、污、水、锈及其他杂质。

(3)、焊接顺序：先焊上、下盖板及腹板的对接焊缝．再焊两腹板与下盖板的2条纵缝；焊接过程中，应尽量采用2名或4名焊工同时、对称地进行焊接，以防止主梁发生扭曲变形。

(4)、选用合理的焊接工艺参数：焊接方法采用焊条电弧焊，焊条直径为4.0mm，焊接电流为160～200A，电弧电压为22～25V。

图10 焊接工艺过程图

7. 腹板矫平

板材波浪变形值应不大，否则使用辊式矫正机矫正；板料不应有划伤现象；如腹板高度方向上需要拼接时，应先拼接，焊后在平板矫正机上矫正。

四、检验与修整

1. 质量检验