毕业设计吊车梁设计
竖向计算轮压:
p =αβγQ p k m ax =1. 05×1.02×1.4×14.8=22.2tf =217.5KN
每轮横向水平力
Q +Q 1
=0. 12=0. 42tf =4. 1KN (标准值)1T ' =γQ T k =1. 4⨯4. 1=5. 8KN T k =η
计算吊车梁上翼缘强度和稳定性时,T
=3⨯T ' =17. 4KN (设计值)
2) 各项内力计算:除注明者外均为设计值,见表2-3。
表 2-3 各项内力计算
1.梁截面尺寸确定
1) 按经济要求确定梁高:取f =215N mm 2,则所需截面抵抗矩为
1. 2⨯326. 3⨯1061. 2M max W ===1821⨯103mm 3
f 215
所需梁高(按经济公式)h =7-300=7⨯103-300=554mm 2) 按刚度要求确定梁高:容许相对挠度取
1⎡l ⎤
,故⎢⎥=600。 600⎣v ⎦
⎡l ⎤
h min =0. 6[f ]l ⎢⎥⨯10-6=0. 6⨯215⨯6000⨯600⨯10-6=464mm
⎣v ⎦
综上所述初选梁高h w =500mm
3) 按经验公式确定腹板厚度:t w =7+3h w =7+3⨯0. 5=8. 5mm
1. 2V max 1. 2⨯253. 8⨯103
4) 按抗剪要求确定腹板厚度:t w ===3. 5mm
h w f v 500⨯125初选腹板-500⨯10,考虑因轮压较大,在梁端将腹板局部加厚。
5) 梁翼缘截面尺寸:为使截面经济合理,选用上、下翼缘不对称工字形截面,所
需翼缘板总面积按下式近似计算:
W t w h w 1821⨯10310⨯500
A =2(-) =2(-) =1867mm 2
h w 65006
上、下翼缘面积按总面积的60%及40%分配。
上翼缘面积0. 6⨯1867=1120mm 2,下翼缘面积0. 4⨯1867=747mm 2;初选上翼缘-350⨯15(面积A 1=5250mm 2),下翼缘-200⨯15(面积A 2=3000mm 2)。
翼缘板自由外伸宽度
a ≤15t
235235
=15⨯=225mm >175mm f y 235
翼缘板满足局部稳定的要求,同时也满足无制动结构轨道连接b >320mm 的要求。
2.梁截面几何特性
1) 梁对x 轴的惯性矩及面积矩(图2-1):
图 2-1吊车梁截面简图
A =35⨯1. 5+20⨯1. 5+50⨯1=52. 5+30+50=132. 5cm 2
__
y =
(52. 5-30) ⨯25. 75
=4. 4cm
132. 5
1⨯
503I x =+50⨯4. 42+52. 5⨯20. 52+30⨯312=10417+968+22063+28830=62278cm 4
1262278W x 上==2938c m 3
21. 2 62278W x 下==1958cm 3
31. 8
2.1.4梁截面承载力核算
1) 强度计算(见表2-4)
表 2-4 强度计算表
2) 梁的整体稳定性
l =350=17>13, 按照《钢结构设计规范》应计算梁的整体稳定性,按表
2-5得:ε=
l 1t 6000⨯15
==0. 485
表 2-5
因集中荷载在跨中附近,则βb =0. 73+0. 18ε=0. 73+0. 18⨯0. 485=0. 82
15⨯350315⨯200274I 1==5. 359⨯10mm
, I 2==1. 0⨯107mm 4
1212
I 15. 359⨯107
==0. 843 按表2-6得:αb =7
I 1+I 2(5. 359+1. 0) ⨯10
表 2-6
ηb =0. 8(2αb -1)=0. 8⨯(2⨯0. 843-1)=0. 548
I 1+I 25. 359⨯107+1. 0⨯107
i y ===69. 28
A 13250
λy =l i y =69. 28=86. 6
⎤4320Ah ⎡⎛λy t 1⎫
计算梁的整体稳定系数为:ϕb =βb 2⎪+ηb ⎥ ⎢+
λy W x ⎢4. 4h ⎝⎭⎥⎣⎦
⎡⎤2
432013250⨯530⎢⎛86. 6⨯15⎫
=0. 82⨯⨯+ ⎪+0. 548⎥=1. 91>0. 6 26
⎥86. 62. 938⨯10⎢⎝4. 4⨯530⎭
⎣⎦则ϕb ' =1. 07-
0. 282
ϕb
=1. 07-
0. 282
=0. 92 1. 91
计算的整体稳定性为:
M max M T 326. 3⨯10625. 8⨯10622
+=+=130. 3N mm
ϕb ' W x ϕb ' W x 0. 92⨯2. 938⨯100. 92⨯2. 938⨯10由以上计算可知整体稳定性符合要求。 3) 腹板局部稳定计算 腹板高厚比:
⎡⎤h w 700235
==70
⎣⎦
受力比较复杂,规范规定宜按构造要求在腹板上配置横向加劲肋,加劲肋的间距a 按构造要求取1000mm 。
横向加劲肋的尺寸确定按构造要求(据有关公式计算):
b s ≥t s ≥
h w 500
+40=+40=57mm , 取b s =90mm 。 3030b s 80==5. 3mm , 取t s =6mm 。 1515
本工程吊车为中级工作制吊车,不必进行疲劳验算,只需采取以下措施来满足
4) 疲劳强度计算 疲劳强度的要求:
① 上翼缘与腹板采用焊透的T 形对接焊缝,质量等级为一级。
② 加劲肋下端一般在距吊车梁下翼缘(受拉翼缘)50mm -100mm 断开,不与受拉翼缘焊接,以改善梁的抗疲劳性能,本设计取60mm ;吊车梁横向加劲肋的上端与上翼缘刨平顶紧焊接。 5) 梁挠度计算
等截面简支吊车梁竖向挠度(按标准值):
M x =
326. 3
=212KN . m
1. 1⨯1. 4
v x M x l 212⨯106⨯60001⎡1⎤
满足 ===
2.1.5梁连接计算
1) 梁端与柱的水平连接
上翼缘与柱的水平连接:采用20MnTiB 钢10.9级高强度螺栓,并采用喷砂处理摩擦面,抗滑移系数取μ=0. 45。
按一个吊车轮的横向水平力作用计算: V =17. 4KN (并
αT =3. 0)
按柱宽及螺栓排列要求采用2M20螺栓,每螺栓承载力设计值(P =190KN )
b
N v =0. 9n f μP =0. 9⨯1⨯0. 45⨯190=76. 9KN
总计连接处承载力
N =2⨯76. 9=153. 8KN >17. 4KN 满足 2) 翼缘板与腹板连接焊缝
上翼缘板与腹板连接焊缝采用焊透的T 形连接(自动焊并精确检查),可与母材等强,故不另行核算。
下翼缘板与腹板连接焊缝 f f w =160N mm 2。
S 1=20⨯1. 5⨯31=930cm 3
VS 1253. 8⨯103⨯930⨯103 h f ===1. 7m m
2⨯0. 7f f w I x 2⨯0. 7⨯160⨯62278⨯103按构造要求支座处应采用坡口焊透连接。 3) 支座加劲肋截面与连接计算
吊车梁支座形式为突缘支座,支座加劲肋采用-200×15,其伸出长度不得大于其厚度的的2倍,取为20mm ,满足要求。吊车梁支座加劲肋计算简图见图2-2.
图 2-2 支座加劲肋截面
2
截面几何特征:腹板宽度取15t w ,A s =20⨯1. 5+15⨯1. 2=30+18=48cm
10001. 5⨯203
=4. 6cm I x ==1000cm 4 i x =
4812
由题知轴心受压构件截面分类为C 类,查得φ=0. 983,R =253. 8KN 。
R 253. 8⨯103
==53. 8N mm 2
[]
突缘端面承压应力:A s 1=20⨯1. 5=30cm 2(突缘面积)
R 253. 8⨯10322
σce ===84. 6N mm
A s 130⨯102
[]
吊车梁施工详图见吊车梁结构图。