桥式起重机箱形双梁桥架的设计

2014-08-24 10:58 作者:管理员14 来源:未知 浏览: 字号:

摘要:桥架是桥式起重机的主要承载构件,它支承着起重小车、轨道、大车运行机构、电气设备等,承受这些构件的重力和工作中的各种载荷。因此,桥架是起重机的重要构件之一。 (1)箱形双梁桥架的结构 箱形双梁桥架主要由两根主梁和两根端梁所构成(见图18.2-19)。桥架

       桥架是桥式起重机的主要承载构件,它支承着起重小车、轨道、大车运行机构、电气设备等,承受这些构件的重力和工作中的各种载荷。因此,桥架是起重机的重要构件之一。
    (1)箱形双梁桥架的结构
    箱形双梁桥架主要由两根主梁和两根端梁所构成(见图18.2-19)。桥架的主梁上铺设有供小车行驶的轨道,两主梁外侧均设有走台,一边走台用于安装运行机构和电气设备,另一侧走台安装起重小车的导电架等。在一走台的下方设有操纵室。桥架的外侧四周还设置有安全栏杆。
桥式起重机箱型双梁桥架简图
      I)主梁
      ①主梁的组成      主梁是由上、下两块翼缘板和与翼缘板相垂直的两块腹板所组成(其截面为空心矩形)的焊接板梁结构。这种结构具有强度高、综合刚性好,制作和维修方便、外形美观等一系列优点,因而得到广泛和持久地采用。为减轻主梁重量,按等强设计主梁,其纵向应做成抛物线形,但制造困难。故用折线代替抛物线,这样一来,主梁纵向中间部位成长方形,两端则做成梯形;根据强度和刚度方面的需要,在主梁上布置有一定数量的加强肋。
      ②主梁的型式      按轨道在主梁上翼缘板铺设的位置不同,主梁可分为正轨箱形主梁、半偏轨箱形主梁及全偏轨箱形主梁。表18.2-19表明了这3种形式的主梁各自的特点。
      2)端梁      端梁有拼接式和整体式两种,它们之间的特点比较及结构见表18.2-20。
      3)主梁与端梁的连接      主梁与端梁的连接型式有焊接与螺栓联接两种。图18.2-20为焊接连接的型式,端梁被套装在主梁的冀缘板内,主梁的两侧腹板由连接板3焊在端梁腹板上,翼缘板则用三角板4焊在一起。形成桥架水平面内的刚性连接。图18.2-21为螺栓联接的型式,它是用承载突缘和螺栓将主梁与端梁联接起来,由承载突缘支承垂直剪力,联接处的弯矩由螺栓承担。
连接板焊接式
凸缘法兰和螺栓连接式
正轨箱形主梁、半偏轨箱型主梁及全偏轨箱型主梁特点比较
半偏轨道箱型特点及全偏轨箱型主梁特点2
半偏轨道箱型特点及全偏轨箱型主梁特点3
    (3)桥架的钢材选用
    桥架钢材选择应从结构的重要性、载荷特征、应力状态、工作条件、环境(如工作环境温度)、钢材厚度、材料的可焊性以及价格等诸方面综合考虑。桥架常用材料主要是碳素结构钢及低合金结构钢,即宜采用力学性能不低于GB/T 700中的解”和GB/T 699中的20钢材。当桥架需用高强度钢材时,则可采用力学性能不低于GB/T 1591中的Q345。
    以下情况不应采用沸腾钢:①直接承受动载荷且需要计算疲劳的焊接结构;②工作环境温度低于一20℃时的直接承受动载荷以及受拉、受弯的重要承载焊接结构;③工作环境温度等于或低于一20℃的直接承受动载荷,且需要计算疲劳的非焊接结构;④工作环境温度等于或低于一30℃的所有承载焊接结构。
    (4)加劲肋
    为减轻主梁重量、充分发挥材料的作用和获得较大的抗弯刚度,在主梁的设计中将靠近截面中性轴的材料使之远离中性轴,其结果导致腹板被设计得很薄(一般腹板的高度为其厚度的200倍以上)、主梁则近似薄壁结构。为此,在主梁的设计与计算中腹板及其缘板的局部稳定性为主要考虑问题之一。
    为防止腹板与翼缘板的局部失稳以及传递载荷实现力流平顺过渡,在主梁上设置了各种加劲肋,如图18.2-22是正轨箱形梁形布肋的一个例子。根据不同情况在梁端上也设置少量的加劲肋(见表18.2-20)。
正轨箱型主梁的布肋简图
       布肋的大体做法是:首先根据经验初步在冀缘板和腹板上布肋,而后再对翼缘板及腹板进行局部稳定性验算,并最后确加劲肋的设置及布置尺寸。
       表18.2-22中列举了为提高腹板及翼缘板的局部稳定性,设置加劲肋的一般原则、供布肋时参考。
翼缘板及腹板上布置加劲肋的一般原则
翼缘板及腹板上布置加劲肋的一般原则2
翼缘板及腹板上布置加劲肋的一般原则3
翼缘板及腹板上布置加劲肋的一般原则4
     (5)主梁焊缝设计
      1)主梁的翼缘焊缝设计及加劲肋的焊接(梁的翼缘板与腹板的连接焊缝被称之为翼缘焊缝)。
      ①正轨箱形主梁的焊接      正轨箱形主梁的翼缘焊缝采用连续角焊缝。主梁的横向加劲肋和短加劲肋起支承小车轨道的作用,故它们的上端应刨平并顶紧上翼板焊接,其轨道支承面下的传力焊缝长度不应小于轨道支承宽度的1.4倍,且应双面施焊(见图18.2-24).横向加劲肋两侧与腹板的连接焊缝,在受压区为连续角焊缝,下部可采用双面交错或单面断续焊缝,近年来为减小腹板的焊接变形,下部较多采用小焊脚尺寸的连续焊缝。
      横向加劲肋与受拉翼缘板不焊,留有50mm间隙,如图18.2-23中所示。
      ②全偏轨箱形主梁的焊缝设计(表18.2-23)。
正轨箱型主梁横向加劲肋的焊接
全偏轨箱型主梁的焊缝设计
全偏轨箱型主梁的焊缝设计2
      2)拼接翼缘板与拼接腹板的焊接     对于大跨度和大吨位起重机主梁的翼缘板和腹板,由于受到板材的规格限制,需要进行拼接。拼接的方式见图18.2-24图a为一般翼缘板及腹板的排列方式;图b为具有T型钢主梁腹板的排列方式。
拼接翼缘板及拼接腹板焊接简图
    拼接焊缝均采用无盖板的对接焊缝。当板厚>14mm时,接头坡口采用双面坡口;板厚≤14mm时,可不用开坡口双面深熔埋弧焊。
    对焊缝位置的要求:
    ①焊缝位置尽可能放置在内弯矩和剪力较小之处;
    ②冀缘板和腹板的对接焊缝不允许位于同一截面上,其间距不小于200mm ;
    ③翼缘板和腹板的横向焊缝还应与横向加劲.肋及短横向加劲肋的焊缝错开,相对于横向加劲肋的:焊缝错开距离应不小于200mm,相对于短横向加劲肋的焊缝应不小于50mm,
    3}焊缝的许用应力焊缝应具有与母材同等的综合机械性能。焊缝的许用应力由焊接条件、焊接方法和焊缝质量分级等因素确定,见表18.2-24,
    (6)通用桥式起重机桥架的技术要求(见表18.2-25)
焊缝的许应用力
焊缝的许应用力2
焊缝的许应用力3
焊缝的许应用力4
      (7)箱形双梁桥架设计、计算主要内容及步骤
      计算的原始数据:主要有起重量、跨度、工作级别、工作很度、起升高度、起升速度;小车的运行速度、重量和轮距;大车运行速度、运行机构的重量、工作条件(如在室内或在室外工作等)以及其他特殊要求。
      设计、计算的主要内容及一般步骤:
      ①确定主梁及端梁的型式;
      ②初步拟定桥架的结构尺寸。主要包括大车轮距、主梁与端梁高度、主梁与端梁的截面尺寸以及其他结构尺寸;
      ③按布肋的一般原则布置加劲肋;
      ④绘制桥架的结构简图(参照图18.2-19及表18.2-21中的简图及截面图);
      ⑤载荷计算(应考虑冲击系数);
      ⑥主梁及端梁的强度验算(对于正轨箱形主梁还应验算上翼缘板受轮压引起的双向弯曲作用时的折算应力);拼接式端梁的拼接计算;
      ⑦对工作级别为E级及E级以上的桥架的主、端梁进行疲劳强度验算;
      ⑧主梁及端梁的稳定性验算;
      ⑨主、端梁的连接计算;
      ⑩刚度计算;
      ⑧主要焊缝的计算;
      ⑧拱度的确定。
      有关桥架的计算方法详见GB/T 14486-2008起重机设计规.范。
 
 
 

(责任编辑:laugh521521)
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