QD5-16.5A6桥式起重机的主梁和端梁设计

摘要
桥式起重机的梁有多种结构，本设计采用箱形双梁结构。

主梁跨度25.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接。

因本设计的起重量比较大，故主梁内部设置横纵加劲板，以保证主梁桥架受载后的稳定性。

端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。

端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。

在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。

本设计大车运行机构部分采用分别驱动，分别驱动省去了中间部分的传动轴，使得质量减轻，尺寸减小。

分别驱动的结构不因主梁的变形而在大车传动性机能方面受到影响，从而保证了运行机构多方面的可靠性。

所以，大车运行机构采用分别驱动。

设计中参考了各种资料, 运用各种途径, 努力利用各种条件来完成此次设计。

本设计通过反复斟酌各种设计方案, 认真讨论, 不断反复校核, 力求设计合理;通过采取计算机辅助设计方法以及参考前人的先进经验, 力求有所创新;通过计算机辅助设计方法, 绘图和设计计算都充分发挥计算机的强大辅助功能, 力求设计高效。

关键词:箱形双梁桥式起重机主梁端梁
ABSTRACT
The beam has a variety of structure of bridge crane，This design uses the box beam structure. Girder span 25.5 m, is composed of upper and lower cover plate and two vertical web form closed entity board box section beam connection. Because the weight is large since the design of main girder internal setting transverse and longitudinal stiffening plate, to ensure the stability of the main girder bridge frame after loading.
Beam section has an important role in the crane, it is the key of the carrying truck transportation parts. Beam section is made up by the wheels of side beams, beam of a cover plate, web plate and the lower cover plate; Beam is made up of two paragraphs by connecting plate and Angle iron with high strength bolt connection and into. In the end beam with internal stiffeners, to ensure the stability of side beams after loading.
This part adopts respectively drive design supporting institutions, respectively to drive out the middle part of the drive shaft, make the quality to reduce, reduce the size. Respectively drive structure is not due to deformation of the girder in cart driving function of sex is affected, thus ensuring the reliability of the operation aspects. So, cart running mechanism driven by respectively.
Reference in the design of various materials, using various channels, trying to use a variety of conditions to complete the design. This design through a premade each kind of design scheme of serious discussion, is repeated, strive to design reasonable; By adopting the computer aided design method and reference the advanced experience of predecessors, makes every effort to innovate; By the method of computer aided design, drawing and design calculation are powerful auxiliary function to give full play to the computer, to design high efficiency.
KEY WORDS: box double beam bridge crane main beam below beam
目录
摘要 (1)
ABSTRACT (2)
目录 (3)
前言 (5)
1 箱形结构主梁的设计 (6)
1.1箱形梁式桥架的主梁构造和主要尺寸确定 (6)
1．2主梁的尺寸计算 (8)
1.2.1 主要尺寸的确定 (9)
1.2.2 主梁的计算 (12)
1.2.3主梁的强度验算 (14)
1.2.4主梁的垂直刚度验算 (16)
2 箱形结构端梁的设计 (19)
2.1箱形梁式桥架的端梁构造和主要尺寸确定 (19)
2.2端梁的计算 (20)
2.2.1计算载荷的确定 (21)
2.2.2 端梁垂直最大弯距 (21)
2.2.3端梁水平最大弯距 (22)
2.2.4端梁截面尺寸的确定 (23)
2.2.5端梁的强度验算 (24)
2.3主要焊缝的计算 (28)
2.3.1 端梁端部上翼缘焊缝 (28)
2.3.2 端梁端部下翼缘焊缝 (28)
2.3.3 主梁与端梁的连接焊缝 (29)
2.3.4 主梁上盖板焊缝 (29)
2.3.5验算螺栓的拉力是否满足条件 (30)
2.3.6验算上盖板角钢和腹板角钢焊缝的强度 (31)
2.3.7选电动机 (33)
3 主梁与端梁的连接 (36)
3.1法兰板连接焊缝计算 (39)
3.2法兰连接螺栓的计算 (41)
4缓冲器的选择 (43)
4.1缓冲器的缓冲容量 (43)
4.1.1缓冲行程内运行阻力和制动力消耗的功. (44)
4.1.2一个缓冲器要吸收的能量即缓冲器应具有的缓冲容量为: (45)
4.2缓冲器的校核 (45)
5 焊接工艺设计 (47)
5.1盖板、腹板的拼接焊缝位置 (47)
5.2各焊缝的焊接方法及接头型式 (47)
5.3焊接工艺和焊接顺序 (49)
结论 (50)
致谢 (51)
参考文献 (52)
前言
大学生活是美好充实而又短暂的。

在这几年里不光是理论知识的学习,中间一次次实习也使我们长了不少见识,特别是这次毕业设计,它更能把我们所学的知识融会贯通,能切合实际的完成设计.毕业设计也是我们走出大学前的最后一课，是我们对这几年来努力学习的结晶，它是对我们所学各门学科的一个综合性的测试，更是我们实际学习、工作能力的体验。

我们通过毕业设计可以全方位审视几年来的学习情况；通过此次锻炼，可以开阔视野，提高解决问题和分析问题的能力，以及提高综合运用理论知识的能力；通过此次毕业设计更能激发学习和探索问题的能力和兴趣，为未来的学习和工作打下基础。

我所选的课题是单梁桥式起重机的设计,通过设计一台典型的起重机,可以进一步提高机械设计能力和巩固所学过的起重机械和机械零件等课程,更重要的是对焊接工艺将会有更深的了解.在设计中不仅要求学会整部机器的设计方法,并且可以熟悉零件的工艺性、机器的装配和安全技术等方面的知识,提高分析问题和解决问题的方法.
在设计过程中,得到了张立老师的指导,在此深表感谢！
由于初次进行设计,在设计过程中难免出现不足,敬请各位批评指正。

我一定积累这次设计的经验在以后的工作学习中借鉴经验努力进取。

1 箱形结构主梁的设计
1.1 箱形梁式桥架的主梁构造和主要尺寸确定
箱形梁式桥架结构乃是国内外桥式起重机中应用最普遍的一种桥架结构形式。

因为箱形梁式桥架具有设计简单、制造工艺性好等优点，而这些有利条件对于尺寸规格多、生产批量较大等的桥式起重机标准化系列产品来说，就显得更加重要所以正规箱形梁式桥架是一种最典型的桥架。

在本设计中也采用这种箱式桥架。

本设计采用电动葫芦。

箱形主梁的主要构件是上盖板、下盖板、和两块垂直腹板。

主梁的设计主要跟端梁和电动葫芦有关，通常为制造方便，腹板中部为矩形而两端做成梯形，同时使下盖板两端向上倾斜。

这时梯形的高度取为２～３ｍ。

主梁在跨度中部的高度为Ｈ，根据起重机桥架刚度的要求和制造的经验，一般按跨度计算（Ｈ＝Ｌ／１７）主梁在端梁连接处的高度0H =0.4～0.6H 两腹板的厚度σ取相等6㎜。

上下盖板取同值81=σ㎜ 为了保证桥架具有足够的水平刚度，主梁两腹板内壁间距ｂ不能太小，一般规定：ｂ≥3H 且ｂ≥50
L 本设计中取ｂ=400㎜ 然后根据ｂ值确定上下盖板宽度B=b+2(δ+20)
为了保持腹板的局部稳定性，当ｈ/δ 70时，需要在主梁腹板内布置一些横向的大加劲板。

在靠近端梁处两块加劲板的距离ａ≈ｈ取1ｍ；而在跨中ａ=（1.5～20）ｈ，且ａ≯2.2ｍ。

所以取ａ=2ｍ。

大加劲板的具体位置还应与走台上运行机构的电动机、减速器和传动轴的轴承部分位置相配合，以免这些部件的悬臂重量使腹板发生局部扰曲变形。

为了使电动葫芦的压力直接传到腹板上去，并近一步增加腹板的局部稳定性，在大加劲板之间腹板受压缩区域内，增设一些垂直的小加劲板，其高度约为ｈ/3。

取320㎜，两个小加劲板的间距根据上盖板的局部应力取值。

图1-1箱形主梁的构造简图
1—上盖板 2—下盖板 3—腹板 4—大加劲板 5—小加劲板
6—水平加劲角钢
图1—2整体结构简图
1．2 主梁的尺寸计算
已知数据：起重机的起重量Q=5吨，桥架跨度L=16.5m，大车运行速度Vdc=6m/min电动葫芦运行速度V=8m/min，起升速度V=12m/min，起重高度12ｍ，操作方式地面。

桥架采用箱形结构。

2 箱形结构端梁的设计
2.1 箱形梁式桥架的端梁构造和主要尺寸确定
箱形梁式桥架的端梁采用箱形的实腹板梁式结构.端梁的中部截面是有上、下盖板和两块垂直腹板组成,上盖板做成平直的.由于端梁长3.33米比较短。

考虑工艺简便性采用一整块钢板。

免去连接的麻烦和应力集中问题。

在端梁的两端安装可以推出的车轮部件,将其下盖板做成两块弯成直角的钢板,在两端折弯的下盖板的直角边上焊有垫铁,用这些垫铁使车轮部件的两侧角形轴承箱定位.
端梁腹板的间距,可按车轮轴承箱的位置来决定,亦使两腹板的中心正好通过轴承箱的中心面.起重量等于5吨,
端梁中部截面的高度,主要决定于主梁和端梁的连接情况.
端梁头部上盖板的下面要高于车轮的轮缘(不小于20mm);端梁中部的下盖板也要离开大车轨道面一定的距离(大于50mm),因为在端梁内要安装螺旋千金顶,作装拆车轮之用,而千金顶的螺母要伸出下盖板,但不能与轨道摩碰.在端梁两头要安装缓冲器,采用橡胶缓冲器.在端梁两端面处要安装轨道的排障板.
2.2端梁的计算
3 主梁与端梁的连接
4缓冲器的选择
缓冲器的种类及运用
缓冲器在起重机用来缓和与终端或起重机相碰时的碰撞力或作为制动器，终点开关失灵时的附加吸能装置
在起重机上主要采用以下几种缓冲器：橡胶缓冲器，弹簧缓冲器和液压缓冲器，以弹簧缓冲器最为常用。

橡胶缓冲器固体弹性变形量较少：吸收动能有限，故常用于运行速度50m/min以下的小车或25m/min以下的起重机上，其环境温度以－30~+50℃为宜。

当运行速度>50~120m/min时，推荐采用弹簧缓冲器。

液压缓冲器在反弹现象，压缩量和最大作用力都相同时，液压缓冲器比弹簧缓冲器几乎能多吸收一倍的功能，故高速运行速度大于120m/min的起重机上宜采用液压缓冲器。

4.1缓冲器的缓冲容量
碰撞瞬时起重机的动能:W
动 =
g
V
G
2
*2
式中 G――起重机的重量.
载荷挠性悬挂时:G=G
0+0.1
起
G
G
――起重机自重
Q
起
=起重载荷重量
V 0—碰撞瞬时的速度.取V
=(0.3~0.7)V
额
W
动 =
10
*
2
13
.0
*
7.0
*
13
.0
*
7.0
*)
10
*
5
*1.0
10
*
5.
15
(4
4+
=670N·m
4.1.1缓冲行程内运行阻力和制动力消耗的功.
W
阻 =）
（
制
摩
P
P+
=
∑PS S
式中 P
摩
――运行阻力,其最小值为:
P
摩 min ――Gf
0min
N
f 0min ――最小摩擦阻力系数,可取f
0min
=0.008
P
制
――制动器的制动力矩换算到车轮踏面上的力,亦可按最大制动减速度计算.
P
制＝
g
G
[a
制
]
max
[a
制]
max
=0.55m/s2
S――缓冲行程选S=60mm
W
阻
=[(15.5*103*10+0.1*5*103*10)*0.008+
(15.5*103+0.1*5*103)*0.55]*0.06
=604.8N·m
4.1.2一个缓冲器要吸收的能量即缓冲器应具有的缓冲容量为:
W
缓 =
n
阻
动
W
W-
W
缓=
1
8.
604
670-
=65.2N·m
4.2缓冲器的校核
①作用在橡胶缓冲头上最大碰撞力T应满足下式:
T
[]
4
2σ
πd
≤l
式中 D――橡胶头直
[σ]――橡胶头材料许用压缩应力
②橡胶头最大压缩量S（缓冲行程）应满足下式 S
[]
l
E
σ
≤
式中E——橡胶头材料之弹性模数
l——橡胶头长度
③橡胶缓冲器最大缓冲容量为
[]l E
D TS W σπ822
==
胶 对于中等硬度中等强度相对延伸率≥200℅的橡胶，可取[]σ=30公斤/厘米
2
，E=50公斤/厘米2，上式可化成 m N l D W .72=≈胶
根据表22-1选D=100㎜，L=100㎜A=110㎜,B=150㎜ 所选橡胶缓冲器满足要求。

5 焊接工艺设计
本设计主要是关于主梁和端梁的设计，都是焊接对象。

端梁主要组成为：上、下盖板，两块腹板，两块弯板，四个加强筋，一个隔板，两个小腹板。

材料选用16Mn钢，生产类型为小批量生产。

其设计要点为：该结构用16Mn钢下料拼焊，材料可焊性好。

要集中考虑的是梁的受力状况和防止变形与应力，保证焊接质量。

5.1 盖板、腹板的拼接焊缝位置
梁在承受载荷时，上盖板受压应力作用，下盖板受拉应力作用，腹板受力很小。

对上盖板和下盖板而言，由于端梁的长度为3330mm，即可采用整块钢板，不须采用拼接。

5.2 各焊缝的焊接方法及接头型式
由焊件厚度、结构形状及尺寸可确定为焊接方法用手工电弧焊。

各焊缝的焊接方法及接头型式如表：
表5-1 各焊缝的焊接方法及接头型式
5.3 焊接工艺和焊接顺序
主要工艺过程是：下料→拼板→焊接上盖板和隔板→焊接腹板→焊接下盖板→焊接弯板→装配筋板→焊接筋板→焊接固定板。

焊接顺序：先把隔板焊接在上盖板上，再焊腹板，两块腹板同时焊接，焊接下盖板，接着焊接弯板，再焊筋板，最后焊固定板。

每组焊缝焊接时，都应从中间向两端焊，以减少焊接应力和变形。

结论
本次课程设计我所选的课题是桥式起重机，其中我主要设计主梁，端梁的设计，安装，拼接和焊接工艺，以及主梁与端梁是如何连接的。

通过本次设计，我认识到了只有理论知识是远远不够的,理论要结合实践才是真本事。

我在设计端梁的过程中，端梁的理论值为300mm到450mm之间，但考虑与主梁连接情况我选用了500mm高的端梁。

最后，主梁设计完成后，端梁与主梁能够很好的连接在一起，经初步估计，此设计完全符合设计要求，能够很好的运行。

此次设计，使我从客观上认识到实践是理论知识的源泉。

一切理论知识都是从实践中得来的，这对以后在工作中能起到积极作用，能时刻在实际中发现新问题，能想到解决问题的办法。