龙门式起重机总体设计及金属结构设计(4)

?o——上、下盖板厚度。

主梁受扭的影响。则按纯扭转计算，计算式为： 主腹板上 ?1?Mk325?216.3 =

2??12?196?30Mk325?312.0 =

2??22?196?36Mk325?416.0 =

2??o2?196?39副腹板上 ?2?盖板上 ?o?式中 MK——作用与主梁支承载面的扭矩； ?——主梁封闭载面的轮廓面积，??bh。

在主梁载面上，各种载荷在同一点引起的剪应力予叠加。

主梁扭转剪应力：对于单主梁箱形门式起重机，其主梁截面除承受自由弯曲应力外，还承受约束弯曲应力、约束扭转正应力（以增大15%的自由弯曲应力计入）和剪应力。此外。主梁截面还承受纯扭转剪应力，县验算如下： e?

2．1．4支腿危险载面的强度校核验算：

对于单主梁箱形结构门架的支腿应分别选取几个载面进行强度计算： 强度验算式为：

mttMmaxMmaxNmax????????

WyWxF?2?1??2?bo?0.6?90.7?38.87cm

0.8?0.6m式中 Mm a——门架平面，支腿验算载面的最大弯矩；xt Mm a——支腿平面，支腿验算载面的最大弯矩；xt Nm a——支腿平面，支腿验算载面的轴向力；x Wx、Wy——验算载面对x轴和y轴的载面模数； F——验算载面的面积。

根据静强度和疲劳强度条件计算截面需要的面积：

Aj?N?max?2000000?1108.43mm2 ????180.45 Aj?NImax??rt??1500000?20732.4mm2

72.35由计算结构知，杆件应根据疲劳强度条件确定截面积。杆件需要的最小截面积为20732.55mm2。

2．1．5下横梁的截面尺寸及几何特性强度验算：

将各种载荷作用在门架上引起的下横梁的弯矩叠加，然后按下式验算其强度，即弯曲应力：

???318?M??185? ????=

322Wx式中 ?M——作用在下横梁载面的总弯矩； Wx ——验算载面对x轴的载面模数。 主梁支腿抗弯刚度比：系数： K?式中 I2——主梁绕x轴惯性矩；

I1=Ix2?565398cm4——支腿折算惯性矩； h=9.8m，L?22m k?I2h32428??243.7 ?=

I1L12016I2h13287629.8????1 I1L565398222．1．6支腿与下横梁的内力校核计算：

由主梁均布自重产生的内力。有悬臂时的侧推力为：

2qj(L2?6L1)320(1202?6?3122) H?=?172.56

4?129(2?140?3)4h(2k?3)为了安全起见，现将有悬臂门架当作无悬臂门架计算，即

50.13?22002 H???12379.04N

4h(2k?3)4?980(2?1?3)弯矩Mc?MD??Hh??12379.04?980??12131459.2N?cm

qjL22．1．7支腿平面内的支腿内力计算：

由垂直载荷引起的支腿内力在垂直载荷pc作用下引起的支腿内力为支反力：

V?pc?l?(l1?a)?377562.28?7?(1.6?1.6)???204962.38N

l7pc(l1?a)377562.28(1.6?1.6)??1725.9N9 l7 V2?

2．1．8箱型梁的约束弯曲校核计算：

根据理论分析和实验验证，在薄壁箱型梁的角点上，最大约束弯曲正应力可近似取为：

????o(1??)

式中 ?o——自由弯曲正应力； ??1.75B——考虑约束弯曲而使应力增大的系数； L B——翼缘板宽度。

初选箱形截面腹板厚度?????2?6?6?12cm?0.012m

??C2?????2??A2???????L????3EGxc???????3????????C241??Q?????213??1.4?1000??21??1.4?105???0.012?28??8.82 ??8??(1.4?1.2?0.4)?1?33?3?2.1?10??????213

?A2 ?Q????1?B2???8.82???3?Q?16kN0,刚度是控制条件。 ???27kN??1?0.36??3

图 薄壁箱形梁约束弯曲时截面正应力分布

图 腹板受轮压局部挤压计算

2．1．9轮压产生的局部压应力校核计算：

L由于门架平面内A支座处轮压最大，其值为Vmax=475818.8N，若在是设计时，能使得

A支座侧的两个车轮轮压接近相等，则：

当起重机小车的轮压直接作用在梁的腹板上时（图 ），腹板边缘产生的局部压应力为：

P?m=

??????

2N 式中 ?m_——局部压应力??mm??； ?? P———集中载荷（N）； ?——板厚（mm）；

?——集中载荷分布长度，可按下式计算：

????2h1=50+2?10=70 式中 ?——集中载荷作用长度，对车轮取??50mm；

h1—-自构件顶面（无轨时）或轨顶（有轨时）至板计算高度上边缘的距离（mm）.

当起重机小车的轮压直接作用在梁的上盖板时，局部弯曲应力为：普通正轨布置在两腹板中间的上盖板上，由轮压作用而使上盖板产生局部弯曲，此时上盖板应按被两腹板和相邻两筋板分隔成的矩形板计算，如图 所示。

箱型梁上盖板是超静定薄板。它支承在梁的腹板和横向加筋板上。这种薄板的计算简图较复杂，再加上在小车轮压作用下，起重机箱型梁的盖板连同轨道一起承受局部弯曲，使其计算简图更加复杂。

为了简化计算，特作如下假设：

1）把上盖板看作为是腹板和横向加筋板约束的自由支承的薄板； 2）轨道视为一根中部受集中载荷的梁； 3）根据薄板受集中载荷作用来计算盖板挠度；

4）计算应力时，假设轨道和盖板间仅在边长为a和b矩形面积上接触。此时，?1?2hp?5 (cm),b1为轨道宽度，hp为轨道高度。

图 上盖板的局部弯曲计算简图

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