3.2.3 端梁连接设计
1 连接形式
由于端梁采用两段拼接而成,则端梁的安装接头设计在端梁的中部。 端梁的接头的上盖板和腹板焊有角钢做的连接法兰,用高强度螺栓连接。下盖板的接头用连接板和高强度螺栓连接。
如下图为接头的安装图
下盖板与连接板的连接采用M18的螺栓,而角钢与腹板和上盖板的连接采用M16的螺栓。
2 螺栓连接的强度计算
上盖板的连接螺栓和腹板连接螺栓受剪力的拉力;下盖板的连接螺栓受剪力。
(1) 假定内力由螺栓平均承受。则螺栓的数目为:
n?式中 N—作用于螺栓的力; [Nmin]—螺栓的许用承能力
在抗剪连接中:
N (3-11) [Nmin]nt?d2[Nmin]?[Ny]?[?] (3-12)
4在抗拉连接中:
[Nmin]?[Nl]?式中 d—螺栓杆的外径 d0—螺栓螺纹处内径
?d024[?l] (3-13)
n?—每个螺栓的受剪面数目
[?l]、[?]—螺栓的许用拉、剪应力。按表3-12[1]选用。
查表得[?l]?1250N/cm2,[?]?1300N/cm2。
下盖板M18螺栓:
nt?d22?3.14?0.0182[Nmin]?[Ny]?[?]??1300?104?6612.84N
44上盖板和腹板M16螺栓:
[Nmin]?[Nl]??1814.92N?d023.14?(0.85?0.016)2[?l]??1250?104 44由计算得大车运行摩擦力Pm(Q?Q)?所以所需螺栓数目为:
Mm(Q?Q)Dc/2?1974?6580N0.3
n?N6580?4??14
[Nmin]1814所以上盖板和腹板连接所需螺栓数目为14。 下盖板所需螺栓数目为:
n?取值为4。
N6580?4??3.9
[Nmin]6612.843.3 桥架的计算
3.3.1 桥架结构的材料
由于车间起重机反复起动、制动,所以主梁承受较大冲击载荷。因此它要求主要构件的材料应具有较高的破坏强度和疲劳强度及一定的塑性,同时具有较高的冲击韧性。
普通碳素钢Q235是制造起重机金属结构最常用的材料。本设计对起重机的工作环境与温度无特殊要求,因此Q235钢完全符合使用要求。
3.3.2 桥架设计的计算载荷及其组合
作用在桥式起重机桥架结构上的载荷有固定载荷、移动载荷、水平惯性载
荷及大车运行歪斜产生的车轮侧向载荷等。
1 固定载荷
固定载荷也就是自重载荷,它可以分为均布载荷和集中载荷两种。对于箱形主梁的受载而言,主梁、轨道、走台和拦杆等组成的半个桥架结构自重,是属于均布载荷。
集中载荷作用的自重载荷包括有操纵司机室、分别驱动的大车运行机构以及安置在走台上的起重机电气设备等。
图3-3为我国生产的吊钩桥式起重机系列的半个桥架结构部分的重量
Gq/2曲线。确定半桥架重量的估算值Gq/2后,则主梁由于桥架自重引起的均布载荷ql为:
ql?Gq/2L (3-7)
式中 L-桥架的跨度 (m)
图3-3 箱形梁式桥架结构的重量曲线
由图3-3估算
Gq/2?8500?9.8?83300N
所以
ql?Gq/2L?83300?2922.8N/m 28.5当大车运行机构采用分别驱动时,主梁所受的全部均布载荷q'就是桥架自重引起的均布载荷ql,即
q'?ql (3-8)
由公式3-6得q'?ql?2922.8N/m
司机操纵室的重量G0是固定的集中载荷,初算时可取为1-1.5 t,封闭式取较大值敞开式取较小值。重心作用位置到主梁一端的距离大约取l0?2.8。由于司机室选择闭式,所以G0选取1.5 t。
属于固定集中载荷还有大车运行机构的电动机和减速器等较沉重的部件重量,其值查表7-3[1]得G1?0.5t , l1?1.5。
2 移动载荷
对箱形主梁的受载而言,移动载荷就是由起重小车的自重和额定起重量引起的小车轮压。当起升机构在上升起动或下降制动时,还将产生与起重量作用方向相同的垂直惯性力。故在确定作用在主梁上每个车轮的计算轮压P时,需要引用一个动力系数??来考虑这个惯性力及其造成的动力加载作用。动力系数??可由图2-2[1]查得。
主梁上的小车轮压可参考表7-4[1]。
''由图2-2[1]得???1.1,由表7-4[1]查得P2?6700N; 1?7300N;P轮距b?2400mm。
''所以P;??P?1.1?7300?8030NP??P1C1C2?1.1?6700?7370N。
主梁的总计算载荷:
q??4q'?1.1?2922.8?3215.08N/m (3-8)
式中 ?4?1.1—冲击系数
3 主梁弯矩计算 主梁垂直最大弯矩:
Mmax(G?P)?代入数据得
[P1?P2(L?BxcqL??4Gd?4G0l02)??]L2L??4G0l0 (3-9)
P?Pq4(12?)L2L?BxcqL??4Gd?4G0l02)??](G?P)L2LMmax???4G0l0P?Pq4(12?)L228.5?2.43215.08?28.5?1.1?500?9.81.1?1500?9.8?2.82[8030?7370()??]28.5228.5??8030?73703215.084(?)28.521.1?1500?9.8?2.8?488380.524N?m[P1?P2(
主梁水平最大弯矩
Mgmax?0.8Mmax(G?p)?式中 a?''a (3-10) gvqtqvqtq—车起动制动加速度平均值tq?6?8s
a??87.6?0.1825?0.2433m/s2
60?(6?8)—不计反冲系数?4和动载系数?2时主梁垂直最大弯矩,由下式
Mmax算得
(G'?p')