起重机主梁设计计算
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桥式起重机箱形主梁强度计算一、通用桥式起重机箱形主梁强度计算(双梁小车型)1、受力分析作为室内用通用桥式起重机钢结构将承受常规载荷P G、P Q和P H三种基本载荷和偶然载荷P S,因此为载荷组合H。
其主梁上将作用有P G、P Q、P H载荷。
主梁跨中截面承受弯曲应力最大,为受弯危险截面;主梁跨端承受剪力最大,为剪切危险截面。
当主梁为偏轨箱形梁时,主梁跨中截面除了要计算整体垂直与水平弯曲强度计算、局部弯曲强度计算外,还要计算扭转剪切强度,弯曲强度与剪切强度需进行折算。
2、主梁断面几何特性计算上下翼缘板不等厚,采用平行轴原理计算组合截面的几何特性。
④y ch 1 R (H 寸)12巴佗h 2)(cm )⑤ J x Bh 13 122F 1 y 1 2b(Hhi h 2)3 22F 2 y 3F 3 y (cm )12212 ⑥J yAB 3h 2B 22也2F 2(弓 b)2(cm 4)1212122 2图2-4注:此箱形截面垂直形心轴为 y-y 形心线,为对称形心线。
因上下翼 缘板厚不等,应以x '— X’为参考形心线,利用平行轴原理求水平形心线 x — X 位置y c 。
① 断面形状如图2-4所示,尺寸如图所示的H 、h i 、h 2、B 、b 、b o 等。
② FF i2F 2F 3[ F i Bh i , F 2 bh o , F 3 Bh ?]③ q Fr (kg/m )F 1 2F 2 F 3⑦W X J x/y c和J x/H y c(cm3)⑧W y J y B (cm3)3、许用应力为[]和[]4、受力简图Pi P2图2-5P i与P2为起重小车作用在一根主梁上的两个车轮轮压,由P Q和小车自重分配到各车轮的作用力为轮压。
如P i P2 P时,可认为P等于P Q和小车自重之和的四分之一5. 主梁跨中集中载荷(轮压P i 和P 2)产生最大垂直弯矩 M p注:建议当R M P 2时’采用P 宁计算为佳6. 跨中均布载荷(自重P G )产生最大垂直弯矩M q1P 3S i qS 2Mq 丁 晋(N • m )7. 主梁跨中垂直最大弯矩 M 垂M 垂 Mp Mq8. 主梁跨中水平惯性载荷产生弯矩 M 水图2-6Mp 込空(N • m)4RM P 2时简算Mp2P 号 (N • m)R P 2 P 时Mp2PS b(N • m)P i M P 2时,可近似取PP i P 2 2跨端最大剪力Q m axQmaxP1P2(1S 爰(1S 2r 2q 惯S (324竺)r(N • m)式中:r S 8c3 2l3 土2B 2 J 2y」2y ----------端梁截面的J y (cm 4)1P1P (小车自重P Q )乙——起重机大车驱动轮数Z ——总轮数1乙 q 惯q i 5 Z9. 主梁跨中截面弯曲强度计算[]IIs1.3410. 主梁跨端剪切强度计算J iy主梁端截面的J y (cm 4)P 1 P 2跨端最大剪应力Q maxSo[ ] [ ] ||TJ :[ ]|1「S o ――主梁跨端截面的静面矩(中性轴以上面积对中性轴的静面矩,各面积乘以形心至中性轴距离;cm 3)--- 腹板厚(cm )儿一一截面的水平惯性矩(cm 4)二、通用桥式起重机箱形主梁刚度计算 1.垂直静刚度f 垂l 为小车轮压至主梁支承处距离,见下图所示「1 l J 2图2-8(P l P 2)S 348EJ x[f](P i P 2)l(0.75S 2 I 2)12EJ[f]简算精算注:①P i 、P 2不乘以系数。
十四、吊车梁的设计与验算吊车梁跨度L=6m ,无制动结构,钢材采用Q235,焊条采用E43系列,吊车梁资料如下:吊车采用LH 型的15t 中级电动葫芦桥式吊车,查《实用建筑结构荷载手册》知:桥架宽度B=4.716m ,轨道中心至吊车外端距离b=165㎜,主梁底面至轨面距离为H 2=720㎜,轨道至起重机顶距离为H=1.43m ,大车轮距K=4.0m ,小车Q 1=3t ,大车Q=18.8t ,最大轮压P max =141KN 。
1、吊车荷载计算吊车竖向荷载动力系数05.1=α,可近似轮压乘荷载增大系数β=1.03吊车荷载分项系数4.1=Q γ,软钩吊车取10.0=η则:竖向计算轮压:KN P P mzx Q 49.2131414.103.105.1=⨯⨯⨯==αβγm KN L M ⋅===65.28462maxKN L a LP V c 33.1426)13(49.2132)2(2=-⨯⨯=-∑=(2) 吊车梁的最大剪力:KN L a L P P V c 65.2846)46(49.21349.213)(1max =-⨯+=-+= (3) 计算强度时吊车梁的最大水平弯矩:m KN M P T M c T ⋅=⨯==80.1665.28449.2136.12max(4) 吊车梁竖向荷载标准值作用于下最大弯矩(求竖向挠度用):m KN Y M M Q X ⋅=⨯=⋅=64.1934.105.165.284max α 3、截面选择(1)按经济要求确定梁高2/215mm N f = 36max 15802151065.2842.12.1cm f M W =⨯⨯==所需经济梁高度:cm W h 553015803.7303.733=-=-=(2)按刚度要求确定梁高:容许相对挠度取,故750=⎥⎦⎤⎢⎣⎡υl 。
[min6.0⨯=f h 采用h w 700=(3) h t w w 37=+=(4f h v t v w w 2.1max ==采用h 700=截面特征:14300A +⨯=mm y 6.30813028)514676(10300)142/676(86767143300=++⨯⨯++⨯⨯+⨯⨯=12103006.3011433012143304.43867612676832323⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯=x I4621039.10844.38610300mm ⨯=⨯⨯+366105139.36.308/1039.1084mm W a x ⨯=⨯= 366107705.24.391/1039.1084mm W b x ⨯=⨯=上翼缘对Y 轴惯性矩:463109265.411233014mm I y ⨯=⨯=366102541.0165/109265.41mm W c y ⨯=⨯= 4、强度验算 (1)、正应力: 上翼缘226666max ./215/1.147102541.01080.16105139.31065.284mm N mm N W M W M c y t a x c <=⨯⨯+⨯⨯=+=σ 可以。
起重机主梁上拱度计算方法拱度计算的基本原理:主梁的拱度计算是基于静力平衡原理和材料力学原理。
主梁在负荷作用下会发生弯曲,导致拱度产生。
主梁的拱度可以通过弯矩和横向力的平衡计算得出。
弯曲计算方法:1.分析负荷:首先需要分析主梁所承受的负荷,包括自重、荷载和冲击荷载等。
负荷的大小和分布方式对主梁的弯曲变形有直接影响。
2.计算支反力:在计算主梁的拱度之前,需要先确定主梁的支反力。
支反力的计算可以根据静力平衡法和等效条件法来进行。
3.计算弯矩:弯曲计算的关键是计算主梁上的弯矩。
弯矩可以通过结构力学方程和静力平衡方程进行计算。
4.计算曲率半径:曲率半径是衡量主梁弯曲程度的指标。
曲率半径可以通过弯矩和剪力的关系以及截面矩量和剪力量的计算得出。
5.计算拱度:拱度计算的最终目标是计算主梁上各个截面的拱度。
拱度的计算可以通过弯矩和曲率半径的公式计算得出。
工程实例:以一座起重机主梁为例,该主梁的长度为15米,宽度为2米,厚度为0.2米。
主梁所承受的负荷为10吨,负荷集中在主梁的中间点。
弯曲计算的目标是计算主梁中间点的拱度。
1.分析负荷:主梁的负荷为10吨,集中在主梁的中间点。
2.计算支反力:根据静力平衡法,主梁的支反力为负荷的一半,即5吨。
3.计算弯矩:主梁的弯矩可以通过结构力学方程和静力平衡方程得出。
根据梁的弯曲理论,主梁的弯矩为M=(P*h)/4,其中P为负荷,h为主梁高度。
代入数值可得M=(10*5)/4=12.5吨米。
4.计算曲率半径:曲率半径可以通过弯矩和剪力的关系以及截面矩量和剪力量的计算得出。
对于矩形截面的主梁,曲率半径R可以通过公式R=M/(W*D^2)来计算,其中W为主梁宽度,D为主梁厚度。
代入数值可得R=12.5/(2*0.2^2)=312.5米。
5.计算拱度:拱度的计算可以通过弯矩和曲率半径的公式计算得出。
拱度d可以通过公式d=(M/R)*(L/2)^2来计算,其中L为主梁长度。
代入数值可得d=(12.5/312.5)*(15/2)^2=7.5毫米。
LD型电动单梁起重机设计计算书LD10t-16.5mA3-9m合肥市神雕起重机械有限公司2014.04.06一、起重机的总体要求与已知参数额定起重量: Q=G=10000kgn葫芦自重:G=1098kg葫跨度: L=16.5m起升速度: m in7.0mV=7/~起升小车运行速度: m inV=0.2m/~20小大车运行速度: min/0.2mV=~20大起重机工作级别: A3二、主梁设计计算1、主梁断面几何特性LD10-16.5m的断面如右图所示:计算得主梁断面惯性矩为:Ix=2.963x1094mmIy=4.578x1094mm主梁断面形心位置为:X=226mm,Y=508mm2、主梁强度计算根据此种梁的结构特点,主梁强度计算按第Ⅱ类载荷进行组合。
如下图所示:1) 垂直载荷在下翼缘引起的弯曲正应力⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=8242111qL l G PL I y x z ϕϕσ司司 式中 P ——电动葫芦在额定起重量下的总轮压,N 葫G Q P 12ϕϕ+=Q ——起重量 N , Q =10t=100000N ; 葫G ——电动葫芦自重,N , 葫G =10760N ;2ϕ——动力系数,按第二类载荷组合取2ϕ=1.2; 1ϕ——冲击系数, 取1ϕ=1.1;z σ——主梁整体弯曲应力,2/mm N ;1y ——主梁下表面距截面形心轴x x -的距离,1y =592mm ; x I ——梁跨中截面对x x -轴的惯性距,4mm ; 司G ——司机室重量,N ,本车无司机室,司G =0;司l ——司机室重心至支承的距离,mm ;L ——梁的跨度,mm ; L=16500mmq ——主梁单位长度重量,mm N /。
q=185kg/m=1.85 N/mm故:()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=824211121qL l G L G Q I y x z ϕϕϕϕσ司司葫 ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯++⨯⨯+⨯=81650085.11.10416500107601.11000002.12.963x1095922 MPa MPa MPa mm N 22.12356.192][5.122/5.1222==<==δ满足设计要求。
电动单梁桥式起重机主梁验算说明书一、主要技术参数额定起重量:m=5000KgQ跨度:L=16.5m大车运行速度:v=30m/min起升速度:6.2m/min电动葫芦运行速度:20m/min电动葫芦自重:500Kg电动葫芦型号:MD型工作级别:A3地面操作二、主梁结构验算1、主梁抗弯模量W y计算通过现场测量,主梁结构尺寸如图1所示,工字钢为30b 主梁截面高度880 mm 宽度400 mm U型截面厚度取5mm。
工字钢尺寸H=300mm b=128 mm d=11mm t=14.4mm主梁截面示意图如下:由于图形有一个对称轴cz,故形心必然在c z 轴上,即cy=0;选取图形参考系,图形分成3部分:ABCD ,DCE 和FGHL 。
⑴形心计算400*475390*470ABCDS =-=67002mm1711c mm z =200*195195*190DCES=-=19502mm2340c m m z≈工字钢面积:26725.4FGLHmmS =3150c m m z=形心 6700*7111950*3406725.4*150670019506725.4cz++=++418m m ≈⑵惯性矩及截面抗弯模量计算ABCD 部分惯性矩 321400*475(642.5418)*400*475y I =+-=131484433334mm322390*470(635418)*390*47012y I=+-=120056612004mm12yy y III=-=11427821334mm DCE 部分惯性矩:321400*195(418340)*200*19512y I =+-=4844385004mm322390*190(418341)*195*19012y I=+-=4425869504mm12yy y III=-=418515504mm FGHL 部分惯性矩:294000000(418150)*6725yI=+-=5770164004mm主梁惯性矩 41761650083y mm I =总主梁抗弯模量 3c/z =4214473y y mm w I =2、主梁强度计算:⑴ 确定系数10.9 1.1ϕ≤≤ 所以1ϕ=1.021.7o v ϕ=+=1+0.7*0.1=1.07 1.1≈41.10.0ϕ=+1.13≈⑵移动集中载荷12()x Q p m m g ϕϕ=+∑=60000N⑶主梁承受均布自重载荷qF查表工字钢的自重截面载荷为57.294kg/m ,经计算模压截面自重载荷为20.28kg/m ,所以整个截面自重载荷为73.07kg/m ⑷跨中弯矩:2484q yF lpl Mϕ∑=+21.13*73.03*16.5*1060000*16.584=+275350.N m ≈ ⑸主梁下翼缘外表面的整体弯曲应力为:02753500004214473yyMW σ==≈65.3MPa3、整体刚度计算()348Qx ymm gL y EI +=14.14m m ≈700L <4、工字钢下翼缘局部应力计算 葫芦小车最大轮压:4()x Q K P m m g nϕ=+=1.54*1.1*(500+5000)*10≈27687Nk --------------------轮压不均匀系数; n --------------------葫芦小车车轮数;,,ppbx z zk k k 与比值0.5()c bd ε=-有关的计算系数,通过现场勘测,有下图可知,c=38.5mm,0.66ε≈,由查表可知: pxk =0.59,p zk =1.68,b zk =1.44主梁下翼缘在轮压作用下的局部弯曲应力为: 轮压作用点:横向应力为:278.8ppxx P k M P a t σ=≈ 纵向应力为:2224.3ppzzPk M P a tσ=≈翼缘外边缘纵向应力:2192.3bb z z Pk M P a tσ=≈t 查工字钢表可知为14.4mm; 主梁下翼缘复合应力为: 轮压作用点:pxσ=259M P a ≈翼缘外边缘: 0bz σσσ=+257.6MP a ≈ 因为: []2351571.5sM P anσσ==≈[]σσ>所以 局部应力过大,超过许用应力。
《宁夏机械》2006年第2期20t起重机主梁的稳定性设计计算李生银(银川起重机器总厂,宁夏银川750011)摘要起重机主梁是起重机最重要的受力部件,在起重机设计中,对于大跨度或有特殊要求的起重机进行稳定性设计是非常重要的,它是保证起重机安全使用的前提。
本文对一台起重量为20t,跨度L=40.8m的大跨度桥式起重机主梁上盖板出现局部失稳(翘曲)进行了分析并提出了解决方案,同时进行了稳定性设计计算。
关键词起重机主梁稳定性翘曲在起重机设计工作中,对于标准系列起重机其主梁一般只进行强度校核,而对于特殊要求的起重机,比如大跨度、大起重量应对其主梁进行稳定性分析计算。
九十年代我们为某德国外资企业配套生产双梁桥式起重机。
起重机主梁图纸由该企业提供,主参数起重量为20t,跨度L=40.8m。
该起重机属于大跨度形式,其主梁截面形式见(图1),但在生产试验过程中,上盖板局部出现了翘曲现象,针对该问题,我们综合分析后认为,可以采用上盖板加厚或在上盖板加纵筋的方式,解决上盖板局部翘曲问题,但上盖板加纵筋会增加主梁的自重,增加焊接工作量,耗费钢材,因此采用增加上盖板厚度的方案,初步考虑增加2mm同时减少下盖板厚度2mm,使主梁自重不变,节省了钢材,简化了工艺,改进后的截面形式如(图2)所示,针对该截面依据德国钢板翘曲安全设计规范DAST012进行了稳定性计算。
1主梁断面的参数计算根据主梁截面,计算形心坐标e、惯性矩I、抗弯截面系数W,同时建立如(图2)所示的Z,Y坐标系,其中:纵筋使用热扎普通槽钢14a,面积A=18.51cm2,Iy=564cm4,Iz=53.2cm4,c=4.09cm。
主梁截面特性值计作者简介:李生银(1963-),男,工程师,从事起重机设计与制造。
图1设计与计算-25-《宁夏机械》2006年第2期算见(表1)1.1主梁截面形心坐标eez=SyA=80179655=122.4cmey=SzA=27057655=41.3cm建立通过主梁断面形心的坐标系z0,y01.2主梁截面惯性矩I(1)相对于Y0轴的惯性矩Iy=90×1.2312+108×104!"2+1×225312+225×9.1!"2+0.8×225312+180×9.1!"2+85×0.8312+68×122!"2+4×564+37.02×36.1+37.02×56.42=4090647cm4(2)相对于Z0轴的惯性矩Iz=1.20×90312+108×0.5!"2+225×1312+225×34.5!"2+225×0.8312+180×40.9!"2+0.8×85312+68×3.2!"2+4×53.2+37.02×45.42+37.02×39.62=761917cm41.3主梁抗弯截面系数Wy1=4090647104.6=39108cm3Wy2=4090647122.4=33420cm3Wz1=76191735=21769cm3WZ2=76191740.3=18448cm32主梁的应力σ计算小车自重77.21kN,小车轮距A=260cm跨距L=4080cm起升载荷204kN,起升速度V=8m/s主梁的均布载荷0.0575kN/cm,附加在主梁上的载荷0.0222kN/cm主梁总均布载荷q=0.0575+0.0222=0.0797kN/cm每根主梁上小车自重产生的轮压:Pk=77.212=38.6kN每根主梁上起升载荷产生的轮压:PL=2042=102kN总轮压:P=K1PK+K2P1=1.1×38.6+1.235×102=168.3kN式中:K1———自重载荷系数取1.1;K2———起升载荷系数取1.235。
桥式起重机主梁计算一、起重机主梁的工作条件和荷载情况1.工作条件:主梁处于静止状态、启动和停止状态下的荷载、移动状态下的荷载等。
2.荷载情况:起重机的荷载主要包括起重物的重量、启动和停止状态下的荷载、风荷载等。
其中,起重物的重量是计算主梁的重要参数。
二、主梁的尺寸计算1.主梁的长度:主梁的长度应根据实际使用情况来确定,一般为起重机的工作范围加上一定的安全边距。
根据主梁长度确定梁的截面尺寸。
2.主梁的截面尺寸:主梁的截面尺寸应根据起重机的工作条件和荷载情况来确定。
通常采用钢材作为主梁的材料,选择合适的型钢截面。
截面的选择要满足主梁在工作条件下的强度要求。
3.主梁的高度:主梁的高度与梁的截面尺寸有关。
一般来说,主梁的高度越大,强度越高,但也会增加自重和制造成本。
因此,需要综合考虑强度要求、自重和制造成本等因素来确定主梁的高度。
三、主梁的材料选择1.主梁通常采用优质钢材,如Q345B、Q345D等。
这些钢材具有较高的强度、韧性和抗腐蚀性能,适合用于承受起重机荷载的主梁。
2.在选择主梁材料时,还需要考虑材料的成本、可焊性、可加工性等因素。
四、主梁的结构设计和分析1.结构设计:根据主梁在工作条件下的受力情况,进行结构设计。
设计包括主梁截面的形状和尺寸、连接方式和布置等。
设计要求主梁在荷载作用下保持稳定,不发生破坏和变形。
2.结构分析:对主梁进行结构分析,计算主梁受力、变形等参数。
分析结果可以用于确定主梁的强度是否满足要求,并对主梁进行优化设计。
五、主梁的制造和安装1.主梁的制造:根据结构设计的要求,进行主梁的材料选择、截面加工、焊接和表面处理等工艺。
2.主梁的安装:将制造好的主梁安装到起重机上,并进行调整和固定。
安装过程中需要保证主梁与其它部件的连接紧固和稳固。
综上所述,桥式起重机主梁计算是一个复杂的过程,需要根据起重机的工作条件和荷载情况,对主梁的尺寸、材料、结构进行综合考虑和设计。
计算过程中需要注意荷载的合理估计、结构的强度和稳定性要求、材料的选择等问题。
起重机主梁的拱度计算可以基于梁的几何形状和应力分析进行估算。
下面是一个常用的起重机主梁拱度计算的近似公式,基于简化的梁理论:δ = (5 * w * L^4) / (384 * E * I)其中:δ 是主梁的最大拱度(单位:米)w 是主梁上的均布载荷(单位:牛顿/米)L 是主梁的跨度(单位:米)E 是主梁材料的弹性模量(单位:帕斯卡)I 是主梁的截面惯性矩(单位:米^4)这个公式基于简化的梁理论假设,适用于较细长、小拱度的主梁。
如果主梁具有复杂的截面形状或非均布载荷,需要考虑更复杂的分析方法和有限元分析等工具来获得更精确的拱度计算结果。
此外,根据不同国家和地区的规范和标准,可能会有特定的拱度限制和计算方法。
因此,在实际工程中,建议参考适用的规范和标准,并咨询专业工程师进行具体的拱度计算和设计。
在继续计算起重机主梁拱度之前,需要了解主梁的截面形状和材料属性。
截面形状可以是矩形、I型、H型或其他复杂形状,每种形状的截面惯性矩(I)的计算方法不同。
材料属性包括弹性模量(E),这是一个材料的力学特性,描述了材料在受力时的应变与应力之间的关系。
以下是几种常见主梁截面形状的截面惯性矩计算公式:矩形截面:对于矩形截面,截面惯性矩的计算公式为:I = (b * h^3) / 12 其中,b 是矩形截面的宽度,h 是矩形截面的高度。
I型截面:对于I型截面,截面惯性矩的计算公式为:I = (b1 * h1^3) / 12 + b1 * h1 * (h/2 + h1/2)^2 + (b2 * h2^3) / 12 + b2 * h2 * (h/2 + h2/2)^2 其中,b1、h1 是上部矩形的宽度和高度,b2、h2 是下部矩形的宽度和高度,h 是I型截面的总高度。
H型截面:对于H型截面,截面惯性矩的计算公式可以根据H型截面的具体几何参数进行推导或查阅相关资料得出。
计算得到截面惯性矩后,即可将其代入前面给出的拱度计算公式中,进而计算出起重机主梁的最大拱度。
2t固定单轨起重机主梁计算书编写审核常州永芳起重机械有限公司已知:起重量2000kg 葫芦自重300kg ,跨度5m 起升高度6000mm ,起升速度8m/min 运行速度为20m/min ,主梁为工字钢28B ,工作级别A3,主结构件材质Q235-B一、主梁强度计算主梁截面如下:1、 主梁截面参数计算:惯性矩计算:)(1048.747mm X I X =)(1079.346mm X I y =)(1034.545mm X W X =均布载荷q=0.4693N/mm2、 主梁受力计算载荷系数Ψ1=1.1Ψ2=1.04主梁上集中载荷P=Ψ1G 葫芦+Ψ2Q=1.1×300×9.8+1.04×2000×9.8=23618(N )3、 主梁跨中截面整体弯曲应力计算整个结构是个平面杆系机构,近似简支梁计算主梁跨中截面处最大垂直弯矩mm N PL L M X .1012.34500023618850004693.01.148q 7221⨯=⨯+⨯⨯=+=Φ 工字钢最大弯曲应力:[]a 17534.1235a 42.581034.51012.357x x 1MP MP W M ==σ<σ=⨯⨯== 合格4、主梁下翼缘在小车轮压作用下引起局部弯曲应力计算工资钢外边缘的局部应力:2x b z bz tP K ⋅=σ 式中:x P 为葫芦运行车轮的轮压)(75.885645.1N P P X == 5066.05.10-1245.075.28=⨯=)(ξ 查表格b z K :计算系数1.03t :为下翼板平均厚度13.7mm 代入公式得a 02.507.1375.885606.12bz MP =⨯=σ 5、 主梁工字钢翼缘边合成应力:[]MPa MPa 1755.10802.5042.58bz 2=<=+=+=σσσσ 合格6、 主梁工资钢轮压作用点合成应力:a 36.277.1375.885658.0t 22p xpx MP P K =⨯==σ a 64.647.1375.885637.1t 22p z pz MP P K =⨯==σ MPaMPa 175][92.11136.27)64.6442.58(36.2764.6442.58-22pz pz 2px 2pz 1=<=⨯+-++=+++=σ)()σσ(σσ)σ(σσ合格。