桥式起重机主梁设计说明书

桥式起重机设计说明书姓名：胡会会学号： 20082091学院：材料科学与工程学院专业班级：材0802-2指导教师：朱浩日期： 2011年7月目录第一章桥式起重机箱型主梁截面尺寸一、主梁的几何尺寸 (1)1、梁的截面选择和验算 (1)2、箱形主梁截面的主要几何尺寸 (2)二、主梁的受力分析 (3)1、载荷计算 (3)2、强度验算 (3)3、主梁刚度的验算 (5)第二章主梁的制造焊接工艺过程 (6)一、备料 (6)二、下料 (7)三、焊接 (7)第三章焊缝外观评定及焊接无损检测 (9)一、焊接外观质量评定 (9)二、无损检测 (9)第四章焊接工艺卡 (10)第五章焊接接头微观组织及显微硬度 (11)一、微观组织观察 (11)二、显微硬度测试 (12)第六章焊接接头的力学性能评定 (13)一、接头拉伸试验 (14)二、接头弯曲试验 (15)三、接头冲击试验 (15)结束语 (16)桥式起重机设计说明书第一章桥式起重机箱型主梁截面尺寸一、主梁的几何尺寸1、梁的截面选择和验算通常按刚度和强度条件，并使截面积最小（经济条件），满足建筑条件要求（如吊车梁及平台焊接梁最大高度受建筑条件限制），来确定梁的高度，然后初步估算梁的腹板、盖板厚度，进行截面几何特征的计算，然后进行验算，经适当调整，直到全部合格。

图1 起重机的结构图中部高度h端梁连接处高度h 1梯形高度c端梁宽度腹板的壁间距b 0腹板厚度δ0盖板宽度b大隔板间距a小隔板高度h 2小隔板间距a 1纵向加筋角钢h 3腹板厚1δ 2δ2、箱形主梁截面的主要几何尺寸m m L h 393.1~2188.15.19)161~141()161~141(=⨯==h h )6.0~4.0(1= L c )2.0~1.0(=mm mm h C 35007005.05.0210=⨯==mm b L b h b 700503000=≥≥取且mm 60=δ mm mm b b 752)20(200=++=δ 靠近端梁处mm h h a 1272210=--==δδ 跨中为 mm h a 2000)0.2~5.1(0== mm h h 424302==mm h a 6365.001== mm h h 31825.003==查表并根据实际需要确定1300mm700mm2000mm3500mm700mm6mm752mm1272mm2000mm424mm636mm318mmmm 162=δmm 161=δ均布载荷移动载荷F每个轮子的轮压F1、F2小车自重G x水平均布载荷q sh水平集中载荷F sh 二、主梁的受力分析1、载荷计算由起重机主梁自重曲线得桥梁自重G q=11t,自重均布载荷q1=G q/L=55N/cmkNttFFFtQQF190375.1945.774/5.77502.15035.021======⨯+⨯=+=φα其中α为确定小车自重的系数，Q=5~100t的小车，α=0.35，动力系数φ取1.2G x= Qα=172kNcmNqqsh/5.5101==kNFFFsh381021=+=2、强度验算（1）、垂直弯矩包括两部分：移动载荷引起的弯矩：mNFLMF⋅⨯=⨯⨯⨯⨯==63107.35.198.9105.774141均布载荷引起的弯矩：mNqLMq⋅⨯=⨯⨯==6221026.05.1955008181mNMMqF⋅⨯=+=61096.3M垂直(2)水平弯矩包括两部分：水平集中载荷引起的弯矩：mNhFMshF sh⋅=⨯⨯⨯=⨯=123503.1103841413水平均布载荷引起的弯矩：查资料查资料172kN5.5N/cm38kNm N h q M sh q sh ⋅=⨯⨯=⨯⨯=2.1163.1550818122m N M M M sh sh q F ⋅=+=2.12466水平（3）尺寸确定后惯性矩的计算对x 轴的惯性矩4621131301026.1212122cm h b b h I x ⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⨯=δδδδ 对y 轴的惯性矩462000303110308.0212122cm b h h b I y ⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⨯=δδδδ（4）截面弯曲系数36100194.02cm hI W x x ⨯== 36100082.02/cm b I W yy ⨯==由水平垂直和M M 产生的主梁跨中截面的正应力分别为MPa W M x 201100194.01096.366=⨯⨯==垂直垂直σ MPa mmN W M y 52.10082.02.124663=⋅==水平水平σ 故水平和垂直弯矩同时作用时，在主梁上下盖中引起最大正应力为][52.20252.1201σσσσ<=+=+=MPa 水平垂直16Mn 钢][σ为225.5MPa 故为安全主梁截面最大剪应力在腹板中部，0max 2δτ⨯=xd s I SF 主梁端部N qL F F s 813252=+= 主梁端部截面对x 轴的静矩为311111011468821627001675241627006)162700()22(422)2(2cm h b h h S =⨯-⨯⨯+⨯-⨯⨯-=-+-⨯-=δδδδδ主梁端部截面对x 轴的惯性矩411110113125442)2)()2(31[cm hh b h I xd =-+-=δδδδ故][64.1016.023*********813125max ττ<=⨯⨯⨯=MPa(16Mn 钢][τ为137.3MPa)故为安全3、主梁稳定性的计算由于s h σδ/2351702126/1272/00>==，故应配置横向和纵向加筋。

由于240/16000<<δh ，需设置纵向加筋一根，布置在距上盖板273.6mm 处。

4、主梁刚度的验算由挠度计算公式得()()[]xnEI B L L B L 481050223++-⨯⨯=δ 忽略小车轮距，即B=0时：cm 488.11026.11006.24481950210506633=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=δ则相对挠度为10001131011950488.1<==Lδ符合条件第二章主梁的制造焊接工艺过程一、备料1、盖板（δ=16mm）（1）对已选定的16Mn材料进行校平到喷丸等预处理；（2）切割：选用市场上规格为16mm×1600mm的材料，切成两均等份，对边缘进行精整切割。

（3）开坡口：板厚为16mm时，采用单V型坡口，允许用火焰气割，但坡口面应将熔渣等清除干净。

（4）采用CO2焊对板材进行拼接至＞22mm（对接前先将各板材点固焊住，或采用夹具固定均可；且可采用压具以防止波浪变形，两端使用引弧，收弧板）。

（5）预置拱度：fs=L/1000=19500/1000=19.5mm 以上fs为理论值，实际下料时，fs′=（2~3）fs ，f s′=（39~58.5）mm上盖板下料的加长量为：2.5L/1000=2.5×19500/1000=49mm下盖板下料的加长量为：1.5L/1000=1.5×19500/1000=30mmf sxL/2L图5 拱度示意图2、腹板（δ=6mm）（1）对已选定的16Mn进行校平到喷丸预处理。

（2）切割：选用市场上规格为6mm×1800mm的钢板，切去多余的部分，然后对材料进行精整（气割）。

（3）开坡口：δ=6mm，根据《焊接手册》选用CO2气保焊无需开坡口。

即“I”型坡口。

（4）采用CO2焊进行拼接。

（5）下料拱度：fs=（1/1000~3/1000）L=（19.5~58.5）mm3、大小按设计尺寸对板材进行切割，注意下料时合理组合尺寸，尽量减少板材的消耗。

二、下料采用自动火焰切割方法下料。

(a)、盖板下料将上、下盖板矫平后。

在对接长度方向上放400mm的工艺余量。

(b)、腹板下料腹板矫平后，首先在长度方向拼接，然后左右两侧腹板对称气割．以防主梁两侧腹板尺寸不同．引起主梁的扭曲变形。

为使主梁有规定的上拱度，在腹板下料时必须有相应的上拱度，且上拱度应大于主梁的上拱度。

腹板下料时，需放1.5L／1000，即30mm 的余量，并且在离中心200mm处不得有接头，为避免焊缝集中，上、下盖板与腹板的接头应错开，距离不小于200mm。

腹板下料后长度误差为10mm。

(c)、长短肋板下料主梁的长短肋板的宽度尺寸只能小不能大(1mm左右)。

长度尺寸可允许有一定的误差(±2mm以内)。

肋板的4个角应为90。

，尤其是肋板与上盖板联接处的2个角更应严格保持直角，以使装配后主梁的腹板与上盖板垂直，同时主梁在长度方向上不会发生扭曲变形。

三、焊接1、焊接材料与16Mn匹配的焊接材料是H08MnA焊丝和HJ431焊剂。

焊接前，必须将焊丝表面的油污、铁锈等污物清除干净，为防止氢侵入焊缝，对焊剂必须严格烘干，HJ431焊剂要求250C 、2h烘干。

2、接头形式上、下盖板及腹板的拼接采用对接接头形式，组合时采用T型接头形式3、坡口制备上、下盖板和腹板的对接，可采用单面焊双面成形工艺，坡口角度为30。

～40。

，单面V形坡口，以减小开坡口和焊后翻转的工作量。

4、装配一焊接（1）上盖板置于支撑平台上，并加压板固定。

在地上铺好已拼接好的上盖板，在两端加凸台，使其中间向下弯曲，弯曲程度等于预置的上拱度，即中点处向下挠L/1000。

（2）装配焊接大隔板和小隔板①在制定的位置上焊接大小隔板，为保证其垂直度及位置的准确，需采用撑住固定或者点固焊对其位置固定。

②为保证旁弯以防止受力时盖板过度向中心弯曲，应从大梁的中部向盖板边缘焊接，先焊隔板的一面，然后再焊另一面(避免结构翘曲)。

（3）腹板的隔板的焊接①将腹板组立点焊于制定位置，由于腹板有预置上挠，装配时需要使盖板与之贴合严密。

（采用楔形垫片）②将点固好的梁旋转90°侧向放置，再对腹板与隔板之间进行焊接。

（4）角钢的焊接为了减小变形，从而需减少线能量的输入，角钢采用断续焊，且由于空间较小，采用CO2半自动焊。

（5）装配下盖板及盖板与腹板的焊接①在装配压紧力作用下预弯成所需形状，使用撑具等辅助设备以保证盖板的倾斜度和腹板的垂直度，然后点固焊住。

②四条长角焊缝用埋弧焊上盖板大隔板小隔板焊缝装大小隔板隔板焊接装腹板腹板点焊焊缝下盖板焊缝焊缝1234点焊接下盖板焊接腹板与盖板焊接测量挠度焊接变形检验矫正图7 起重机主梁焊接的一般顺序埋弧焊（船形焊）图8 主梁角焊缝的焊接（6）组对间隙上、下盖板及腹板在对接时，均应留有一定的间隙，板厚16mm，间隙为34mm，以保证单面焊双面成形。

两腹板与下盖板在组对时，应尽量减小组焊间隙。

间隙量<1.0mm，以减小焊接变形。