QD225起重机金属结构设计.docx

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1、?金属结构?课程设计说明书题 目:QD22. 5-5起重机金属结构设计班级：姓名：学号指导教师：第一章绪论11.1桥式起重机概述11.2桥式起重机金属结构设计参数4第二章总体设计52.1桥架尺寸确实定52.1.1主梁尺寸52.1.2端梁尺寸52.2运行机构方案设计62.2.1大车运行机构的设计6第三章载荷计算73.1主、端梁截而几何性质73.1.1主梁截而几何性质73.1.2端梁截而几何性质73.2固建载荷73.2.1梁自重73.2.2小车轨道质量83.2.3走台、栏杆等质疑83.2小车轮压93.3动力效应系数93.4惯性载荷103.4.1 -根主梁上的小车惯性力：103.4.2大车运行起制动

2、惯性力103.4.3小车起制动产生的水平惯性力103.5偏斜运行侧向力113.5.1满载小车在主梁跨中央113.5.2满载小车在主梁左端极限位垃113.6扭转载荷12第四章主梁计算134.1 内力134.1.1垂直载荷134.1.2水平载荷144.2 强度174.3主梁稳定性204.3.1 整体稳定性204.3.2局部稳立性20第五章端梁计算215.1 载荷与内力215.1.1垂直载荷215.2水平载荷225.3疲劳强度255.3.1弯板翼缘焊缝255.3.2端梁中央拼接截而265.4 稳定性275.4.1整体稳定性275.4.2局部稳定275.5端梁拼接285.5.1内力及分配285.5.2

3、翼缘拼接计算305.5.3腹板拼接计算315.5.4端梁拼接接截而1-1的强度32第六章主梁和端梁的连接34第七章刚度计算357.1桥架的垂直静刚度357.2桥架的水平惯性位移357.3垂直动刚度357.4水平动刚度36第八章桥架拱度378.1桥架跨度中央的标准拱度值为37致谢38参考文献39附录40第一章绪论1.1桥式起重机概述桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机,乂称天车.桥式 起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行,起重小车沿铺设在桥架上的 轨道横向运行,构成一矩形的工作范圉,就可以充分利用桥架下面的空间吊运物 料,不受地面设备的阻碍.桥式起重机广泛地应用在室内外仓库

4、、厂房、码头和露天贮料场等处.桥式 起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种. 普通桥式起重机一般山起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成. 起重小车乂由起升机构、小车运行机构和小车架三局部组成.起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组.电动机通过减速器, 带动卷筒转动,使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下,以升降重物.小车架是支托和 安装起升机构和小车运行机构等部件的机架,通常为焊接结构.起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动,即用一台电动 机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各 用一台电动机驱动.中、小型桥式起重机

5、较多釆用制动器、减速器和电动机组合 成一体的三合一驱动方式,大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整,驱 动装置常采用万向联轴器.起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮,如果起車量很大,常用增加 车轮的方法来降低轮压.当车轮超过四个时,必须釆用较接均衡车架装置,使起 重机的载荷均匀地分布在各车轮上.桥架的金属结构III主梁和端梁组成,分为单主梁桥架和双梁桥架两类.单主 梁桥架山单根主梁和位于跨度两边的端梁组成,双梁桥架山两根主梁和端梁组 成.主梁与端梁刚性连接,端梁两端装有车轮,用以支承桥架在高架上运行.主 梁上焊有轨道,供起重小车运行.桥架主梁的结构类型较多比拟典型的有箱形结 构、四桁架结

6、构和空腹桁架结构.箱形结构乂可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等儿种. 正轨箱形双梁是广泛采用的一种根本形式,主梁山上、下翼缘板和两侧的垂直腹 板组成,小车钢轨布置在上翼缘板的中央线上,它的结构简单,制造方便,适于 成批生产,但自重较大.偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副 腹板组成,小车钢轨布置在主腹板上方,箱体内的短加劲板可以省去,其中偏轨 箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁,自重较小,但制造较复杂.四桁架式结构山四片平面桁架组合成封闭型空间结构,在上水平桁架外表一 般铺有走台板,自重轻,刚度大,但与其它结构相比,外形尺寸大,制造较复杂

7、, 疲劳强度较低,已较少生产.空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁,山四片钢板组成一封闭结构,除主腹板为 实腹工字形梁外,其余三片钢板上根据设计要求切割成许多窗口,形成一个无斜 杆的空腹桁架,在上、下水平桁架外表铺有走台板,起重机运行机构及电气设备 装在桥架内部,自重较轻,整体刚度大,这在中国是较为广泛采用的一种型式.桥式起重机分类：1普通桥式起重机主要采用电力驱动,一般是在司机室内操纵,也有远距 离限制的.起重量可达五百吨,跨度可达60米.2简易梁桥式起重机乂称梁式起重机,其结构组成与普通桥式起重机类似, 起重量、跨度和工作速度均较小.桥架主梁是山工字钢或其它型钢和板钢组成的 简单截面梁,用手拉葫芦

8、或电动葫芦配上简易小车作为起重小车,小车一般在工 字梁的下翼缘上运行.桥架可以沿高架上面的轨道运行,也可沿悬吊在高架下面 的轨道运行,这种起重机称为悬挂梁式起重机.3冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作,其根本 结构与普通桥式起重机相似,但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置.这 种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣,工作级别较高.主要有五种类型.4铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭 设备或钢锭模等用.主小车吊运盛桶,副小车进行翻转盛桶等辅助工作.5夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中,或把它 取出放到运锭车上.6脱锭起重机：

9、用以把钢锭从钢锭模中强制脱出.小车上有专门的脱锭装 置,脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆圧住钢锭,用大钳提 起锭模；有的用大钳压住锭模,用小钳提起钢锭.刀加料起重机：用以将炉料加到平炉中.主小车的立柱下端装有挑杆,用 以挑动料箱并将它送入炉内.主柱可绕垂直轴回转,挑杆可上下摆动和回转.副 小车用于修炉等辅助作业.8锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件.主小车吊钩上悬挂特殊 翻料器,用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件.在设计过程中,结合起重机的实际工作条件,注意了以下儿方面的要求:整台起重机与厂方建筑物的配合,以及小车与桥架的配合要恰当.小车与桥 架的相互配合,主要在于：

10、小车轨距车轮中央线间的水平距离和桥架上的小 车轨距应相同,其次,在于小车的缓冲器与桥架上的挡铁位置要配合好,小车的 撞尺和桥架上的行程限位装置要配合好.小车的平面布置愈紧凑小车愈能跑到靠 近桥架的两端,起重机工作范围也就愈大.小车的高度小,相应的可使起重机的 高度减小,从而降低了厂房建筑物的高度.小车上机构的布置及同一机构中各零件间的配合要求适当.起升机构和小车 平面的布置要合理,二者之间的距离不应太小,否那么维修不便,或造成小车架难 以设计.但也不应太大,否那么小车就不紧凑.小车车轮的轮压分布要求均匀.如能满足这个要求,那么可以获得最小的车轮, 轮轴及轴承箱的尺寸,并且使起重机桥架主梁上受到

11、均匀的载荷.一般最大轮压 不应该超过平均轮丿玉得20%o小车架上的机构与小车架配合要适当.为使小车上的起升、运行机构与小车 架配合得好,要求二者之间的配合尺寸相符；连接零件选择适当和安装方便.在 设讣原那么上,要以机构为主,尽量用小车架去配合机构：同时机构的布置也要尽 量使钢结构的设计制造和运行机构的要求设计,但在不影响机构的工作的条件 下,机构的布置也应配合小车架的设计,使其构造简单,合理和便于制造.尽量 选用标准零部件,以提升设计与制造的工作效率,降低生产本钱.小车各局部的 设计应考虑制造,安装和维护检修的方便,尽量保证各部件拆下修理时而不需要 移动邻近的部件.总之,要兼顾各个方面的相互关

12、系,做到个局部之间的配合良 好.本次设讣为5t电动双梁桥式起重机设讣,我在参观,实习和借鉴各种文献资 料的根底上,同时在安老师的精心指导下及本组成员的共同努力下完成的.1.2桥式起重机金属结构设计参数起重量Q：5t跨度S(L)：22.5 ni工作级别：A5起升高度：12m起升速度：llm/min小车运行速度：40 m/min大车运行速度：90m/min小车自重：2.6t总重：19. 1t第12页第二章总体设计2.1桥架尺寸确实定B=(丄 丄)S二(丄 丄)x225=506375 m 取 Bo=4m；4646根据小车轨距和中轨箱型梁宽度以及大车运行机构的设置,取B=4m02.1.1主梁尺寸主梁高

13、度 Hi= (-) S= 1607.1-1323.5mm 取 Hi=1500mm；1417取腹板高度 h=H i-2 Jo = 1480mm ；腹板片度5 =6 mm；翼缘板卑度必二10mm；主梁 Bi$(l/50l/60) S=0.450.375m 且 Hi/B】W3 取 Bi=400mmo翼缘板宽度 B2=Bi+2 3 +40=452mm:上下翼缘板相同,为10 mm x452 mm.2.1.2端梁尺寸高度心1/2耳=750mm；腹板高度h2=730mm ；总宽 B2 =260mm,各板厚久=5 =8mm,b= B2 =260mm ；端梁长度S2取4000mm.；主、端梁采用焊接连接,端梁

14、为拼接式.2.2运行机构方案设计2.2.1大车运行机构的设计由于本起重机跨度为22.5m,在起重机的常用跨度(10.5-32m) 车运行机构的传动方案采用分别驱动.其大车运行机构的布置方式如图2-1所示87图2分别传动的大车运行机构布置方式1-电动机；2-制动器；3-带制动轮的半齿轮联轴器；4浮动轴;5半齿轮联轴器；6减速器；7全齿轮联轴器；&车轮第三章载荷计算3.1主、端梁截面几何性质3.1.1主梁截面几何性质主梁 A 1=(452x 10+1300x6)x2 =24640mnr 惯性矩76x1500心 15OO24 ooi4Ix=+ 452 +mm =2.21x10 mm12 1210 x

15、 45212+ 1300 x6x辛=mm4=8.74x 108mm43.1.2端梁截面几何性质端梁 A2=(750x8+260x8)x2 mnr= 16160 mm2惯性矩8x750-750R d1X2=+ 8x 260 x=8.66x 10smm4122r 8x26002=+ 8x750x=2.15x108mm412 23.2固定载荷3.2.1 自重：由8中公式7-26(4-1)式中h梁的高度,单位mm6箱形梁的两块腹板厚度,单位mmp钢材密度,取为Q235钢,密度为7.85x10屯/S梁的跨度,单位mm卩构造系数.没有加劲肋时,卩=1.0.有横向加劲肋时,卩=1.2. 所以单根主梁的质量为

16、；| =2x 1500x 12x7.85x 10 3x22500x (1.2.0-1 )=551lkg重量i = mG.ig=551 lx9.8N=54004N；单根端梁的质量为? =2x750x 16x7.85x 103x4000x (1.0-1 )=502 kg重量 p =m(；2g=502x9.8N=4923N； 端梁均布载荷f均=4923/4=1230.75N/m.3.2.2小车轨道质量查 中附表22轨道选用轻轨15 (线密度q=15kg/m)./77j =Sq= 15 x 22.5=337.5kg重量=mig=337.5x9.8=3307.5N323走台、栏杆等质量m2 =355kg

17、重量Pgz = m： g=355x9.8N=3479N；半桥架总重量 Pbq二Pgi+Pg&+P(广60790.5N9半桥架总质量 mBG=mGi+mi+ni2=6203.5kg主梁的均布载荷607905 =27018N/n S 22.5一组大车运行机构的重量：6表73得P =4500N 重心作用位置/产15m司机室重郭Pgs=10000N,重心作用位置3.2小车轮压起升载荷为Pq = Mq g=49000N；小车质量m=2600kg；小车自重n.,=25480N；小车轮压：查书二表7-4得小车轮压为P i = 24OOO7V ；P i = 23000/V ；空载轮压P=PGX/4=6370N

18、；3.3动力效应系数起升冲击系数0 = 1.1起升动载系数 妇俎+0M式中 0、min=l；0,=34; pi 起升速度等于 11 m/min ；所以A=1.10+0.34x =1.162T 2 60运行冲击系数0 = 1.1 + 0.058讥丽式中Vv=90m/min=1.5in/s；大车运行速度；H=lmm,轨道接头处两轨面高度差;所以4 = 1.1+0.058x1.5=1.187；3.4惯性载荷大小车都是4个车轮,其中主动轮占一半,按车轮打滑条件确定大小车运行的惯性力3.4.1 一根主梁上的小车惯性力：考虑起升动载系数0,那么小车轮压为斥=0/ = 27888 N ；巴=02只=2672

19、6 N；单根主梁上受到的总轮压XP = P, + P2=54614No3.4.2大车运行起制动惯性力小车质量和总起升质量产生的水平惯性力P产帖Cl ；式中0动力效应载荷系数,查8表34取为1.5；m=7600kg；大车起制动平均加速度,为0.32m/s2Pu = 1 5 x 7600 x 0.38 = 4332 N由半桥架质量引起的水平惯性力Ff/ =加= 1.5 x 6203 .5 x 0.32 = 2977 .7N主梁跨端设备惯性力影响力小,忽略.3.4.3小车起制动产生的水平惯性力Pl =(/,ma2式中a2 一小车起制动时平均加速度,为0.25/s2所以 P =1.5 x 2600 x

20、 0.25 = 975/V；3.5偏斜运行侧向力3.5.1满载小车在主梁跨中央左侧端梁总静轮压按图31讣算图31、端梁总轮压计算几4仇+唧+治钟1-钊12 8=-(4900+25480) +60790.5+10000 (1- 222.5)+4500+2600=91836N；吟警5.6査得f侧向力 Psl=L 2=1x91836.1x0.11=505；2 2兄为水平侧向系数3-5.2满载小车在主梁左端极限位置左侧端梁总静轮压为匕应稍大于小车轴距,取为1.5mPr2 =(Pq + Pgx=(49000+25480)(22.5 )+60790.5+10000(22.5 )+4500+2600第52页

21、= 146160.7N；PR2 a =8038.9 No侧向力 Ps.= 123.6扭转载荷ill于水平、垂直载荷对主梁截面的偏心作用,因而产生扭转载荷(如图3-2 ) o (e=0.56m, /1 = (500+91) mm=591 mm=0.59 lm)；走台、栏杆的总重力Pez及梁端机电设备重力pc.引起的外扭矩：Ty = (&+ 0 = (3479 + 4500)x0.56 = 4468 24N m；水平惯性力pH引起移动集中外扭矩：Th = PHh = 4332 x 0.591 = 2560 2N m ；图32、主梁载荷偏心作用主梁受到的总扭矩为7；=乙+乙=7028.5 N.m第四

22、章主梁计算4.1内力4.1.1垂直载荷计算大车传动侧的主梁.在固定载荷与移动载荷作用下,主梁按简支梁计 算,如下图4-1Pc,Pl F2PgiFqIII 丨iihiiiiiii 丨曲|山 丫 丨iitffiiiiiiiinPg,Lo图41、主梁计算模型主梁距左支座X处山固定载荷引起的弯矩为：Mc=与X-与+笙空 型进公山移动载荷小车轮压的计算值只和P引起的支反力为:R厂PP二护有移动载荷引起X截面的弯矩为：MT尸P 令x+p/7；加山移动载荷和固定载荷共同引起距左支座距离X处截面的弯矩为Mm二旧+只警+ 了几-L空L5-1-生 +与圧+ 0几人将公式51对x求一次导数并使之为0,即只+ F-氛

23、可得 x=厂2(卩厂几+厶将所得X值代入公式51后,求的主梁的最大弯矩为：5 . c L_Bc, FP+0Pq 氛P4. 一w iPi+Pz 5一-1 人 f f =776056Nm；M J =L J L + 0P諾 + PM即 Mr=776056Nmo当小车一个车轮轮压Pl作用在左支座处时,主梁跨端截面上有最大剪力,最 大剪力为：LR F L ,L-1F厂只+只+今+ 0(几广几$口7362满载小车在跨中时,跨中下翼缘板下侧的剪切力为：F/,=1ZP(1-|)=213O1N；b.=八=0.6m o4.1.2水平载荷作用在主梁跨中的最大水平弯矩为:G+卩 Clmax c式中q大车起制动时的平均

24、加速度,为0.32 w/r；g一一重力加速度,为9.8m/s2 ；-主梁在垂直载荷作用下的最大弯矩,但不计算冲击系数0,和动力系数由下式计算得：.w +P,注十ffp.空niaxM = +PP誌 *I484.7N：4(肚空+厶)L 2因此可得主梁最大水平弯矩为:My = M max = -8M ST J = 1257.87V . m1水平惯性载荷:在水平载荷厶及F作用下,桥架按刚架计算.K=4b= 1 K=2 :a= x (B-K)=l ；2 2水平刚架计算模型示表图4-2小车在跨中.刚架的计算系数为跨中水平弯矩M 二壘1一- + 如匚1一二二97105N5；42斤 83斤小车在跨端.跨端水平

25、剪切力为:=1350N；2偏斜侧向力.在偏斜侧向力作用下,桥架也按水平刚架分析如图53A/JF小I忌ZPS1L图43、侧向力作用下刚架的分析a=lm： b=2m；这时,计算系数为兀=13;小车在跨端.侧向力为他=15740；超前力为心二瞥 2761N：端梁中点的轴力为W二+ 2 = 138O.5N；端梁中点的水平剪切力为=8803.4 x(丄12 4x1.503)=3841N；主梁跨端的水平弯矩为：Mcs= /2a+P/2b=8803.4x 1+2937.4 x 221500N.m；主梁跨端的水平剪切力为 = 2-=U,2 = 138ON；2主梁跨端总的水平剪切力为 = + =8920N；小车

26、在跨端时,主梁跨中水平弯矩与惯性载荷的水平弯矩组合值较小,不需计 算.4.2强度需要讣算主梁跨中截面危险点1、2、3、4的强度1主腹板上边缘1的应力MxyJ := 734807.7x0.9 + 12578x0.3=49Wp1.347xl0-23.65 xlO3cr|n= 丁 / = 235 /1.34 = 1 ISMPa式中n=l34,为平安系数,从8表411查取;2主腹板上边缘点2的应力：主腹板边至轨顶距离为/=313mm；主腹板边的局部压应力为% = 2/50J,1.187x244022x313+50x6=7.1 MPao垂直弯矩产生的应力为1091135x0.91.347x10-2=72

27、.9M Pa：水平弯矩产生的应力为274225x0.3一 3.65x10-3=22.5MPa；惯性载荷与侧应力对主梁产生的轴向力较小且作用方向相反,应力很小,故不 计算主梁上翼缘板的静矩为s=4/2h 厂必/2=10x652x900-10 /2 =0.011 m3主腹板上边的切应力为人工/ 2AQPa=2.28 M Pa；21301x0.01111000.61.347xl0-2x0.012 +2xl.lx0.006Ao主梁跨端封闭截面面积点2的折算应力为S, = q + %=95.4MPa(T = y+3T2 = 795.42+3x2.282 =95.4 M Pa|cr|w=175 M Pa3

28、)点 3 的应力为务.= 27422.5x0(06 = 2.3MPdb = 175MPa L 3.65x10腹板对y轴的静距为:Sp =冈(300+ /2)= 0.0032F .尬 218 21301 x 0.0032门=；=1 56MP“2 x 3.65 xl03x 0.006r.=几=11000.6 nnwn=0.9MPa2恥2x1.1x0.0066 = Jb；、.+3(s+zJ = J2.3,+3(1.56+ 0.9尸=3AMP(I4点4处的局部弯曲应力：翼缘板的实际载荷如图5-4所示：根据轨道与翼缘板在力作用点处位移相等的变形协调条件,得接触支撑力:F =96鸣小式中a=700mm,为

29、主梁小隔板间距；b=600mm,为主梁腹板间距；=10mm.为主梁翼缘板厚度.心二0392,为计算系数,从8中表75查取./产2.24X10%心轨道的惯性矩亠IIIHIIIIII亠庶 而F = palbl图4-4、翼缘板实际载荷图因此 F= 24402 ,厂=753.15NI I 96 x 0.1392X 600-x 2.24x10 +700?xl03小车轨道的高度札=91mm,轨道底宽b|=76mm.取翼缘板压力区长q二2几+ 50=2x91 +50=232mm.d= Jaj= 2322 + 762 = 244 mm.那么 k= /?, =232/76=3.05 ；d/b=244/6000.

30、5；查书一表 7-6 得：K“ =0.871； K“=0.919；那么翼缘板上外表的局部弯曲应力：纵向o- =X = -0.871 x=-65.6MPa；pIO-4F753 1 气横向cr, =-/：,= -0.919x =-69.2MPa；& 近IO4箱形梁翼缘板上外表还受整体弯曲应力：q)=95.4MPa；翼缘板受双向弯曲作用,应验算复合应力：b =辰 + 6) + M -+ q)二 J(95,4 - 65.6)2 + 69.2? + 69.2(95.4 - 65.3)=88.1MPa50,需加纵向加劲肋；% 8翼缘板最大外伸局部-=515 稳定；6 8腹板位二型733.3V320,需要设

31、置横向加劲肋；56第一条设置在距腹板受压边0.15-0.2 ho= 120-160mm取hi=150mm；第二条设置在距腹板受压边h?二0.30.4 h=240320mm取h2=300mm第五章端梁计算端梁截面已初步选定,现进行具体讣算端梁计算工况取满载小车位于主梁跨端,大小车同时运行起制动及桥架偏斜5.1载荷与内力5.1.1垂直载荷端梁按修改的钢架尺寸计算,B=1.4m, a=l m, b=2 m, K=2b=4m, B=6 m, a,=0.5 m.型=0.2主梁最大支承力=97837N ；因尺作用点的变动引起的附加力矩为零；端梁自重载荷为Fq = p( / B = 606.4N/m；端梁在

32、垂直载荷作用下按简支梁计算如图5-1端梁支反力为0二吒 + 丄 F%B=97837+0.5X 1.187X 1486X42图51、垂直载荷下端梁的计算截面1-1弯矩-Fr41 (y)2 + mr64 1 2= 101365x一一97837xxl.l87xl486x -+97837 =202730N.m；22 2(2丿剪力& =0；截面2-2弯矩M 2 二恥-1 xcpfq、(a + MR=101365 X 1 - 0.5 X 1.187 X 1486(1 + 0.5)2 + 97837 =197217.6N.m；剪力尺2二F+= 101365-1.187X1486( 1 +0.5)=98719

33、N.m.截面3-3弯矩叽3=0：剪力 二=101365-1.187 X1486X0.5=100483N.mo5.2水平载荷端梁的水平载荷有Ph、凡、出2、化等,亦按简支梁计算,如图所示5-2截面1-1因/作用点外移引起的附加水平力矩为My 二P Xj =5439xO=ON.m；弯矩| 二 P a=5439x 1 =5439N.m:其中图5-2、水平载荷下端梁的讣算剪切力Fn =P2=8803.4N：轴力岛二為=5212N：截面2-2在人、人、巴“匕水平力作用下,端梁的水平支反力为“Hd 二卜RH + 乙2 + P“=8135+8803.4+5439=22377.4No水平剪切力7 = =223

34、77；弯矩为M、2二&23=22377.4x 1.09=24391.4Am.其他内力小,不计算截面1-1的应力计算需待端梁拼接设计合格前方可进行按净截面截面2-2截面角点J 32x306.5 +0.971918469.2x2351.7757-)MPa=38.2MPa|erM=175MPao截面3-3端梁支承处为安装大车轮角轴承箱座而切成缺口并焊上两块弯板8mmx 130mm,端部腹板两边都采用双面贴角焊缝,取切=8mm,弯板两个垂直面上都焊有车轮组定位垫板,弯板参与端梁承载工作,支承处截面如下图5-3 o1形心8x470x196 + 2x8x184x100 + 2x8x130x28x470 +

35、 2x8x184 + 2x8x130=118.4ninio图53端梁支承处截面惯性矩为/r=58.6xl06mm4：中轴以上截面静矩 S=8xl84x (205+4) =307648mm3上翼缘板静矩 S1 =8x470x (81.6-4) =291776mm3下翼缘板静矩 52=8x260x (118.4-4) =237952mn?腹板中轴处的切应力为 = 88873.3x37648xiQ6=29 5Mpa 27/2x56.6x106x8r rzi =100 M Pa.端梁支承处的翼缘焊缝截面计算厚度(2x0.7x8mm=11.2 mm)比腹板厚度(8mm)大,故焊缝不需验算,截面3-3的水

36、平弯矩小,忽略不计5.3疲劳强度端梁疲劳强度计算只考虑垂直载荷的作用5.3.1弯板翼缘焊缝验算截面3-3的弯板翼缘焊缝满载小车在梁跨端时,端梁截面3-3的最大剪切力为x = /3=88873.3N：空载小车位于跨中不移动时端梁的支反力为Fvd Q 罟+ (&x +&) +字1=0.5 x 26239.5 + -x (25480+ 49000) +42=22356.3No这时端梁截面3-3相应的剪切力为F = Fvd -F=22356.3-1309.2x0.265=22021.4N；弯板翼缘焊缝的应力为max= 16.1 MPa.臨 #2_ 88873.3x2379524x0.7x/z/ x/v

37、 4x0.7x8x58.6xl064xO.7x/2f xIx 4x0.7x8x5&6x10r 3 99按K查的J =133 MPa,取拉伸式1-1-一一0.28120.45x370叮二常二 ZJLi66MPa；V2=234.8 M Pa空竺二空二0097 lx0.9717翼缘板传递的内力为N=(rv Av =35.5 X 8 X 470= 133480N o端梁拼接处翼缘板面上布置有4-021mm的螺栓孔,翼缘板净截面积为4 = (470-4x21) x8=3110mnr应力a v = =133480/3110=42.9MPa0o可见,在相同的循环工况下,应力循环特性是一致的.根据A7和Q23

38、5及带 孔板的应力集中等级,查得_, =101 MPao翼缘板拉伸疲劳需用应力为二 1.67b_J= mi22=219.5 MPa1_1_ I片1-1-二x0.268045巧,0.45x370假设考虑垂直载荷与水平载荷同时作用,那么讣算应力要大些腹板应力较小,不再计算5.4稳定性5.4.1整体稳定性- = =2.890 稳定； b 2605.4.2局部稳定翼缘板 b0/O=452/8=56.360 稳定；腹板 h()/6=480/8=60v =16.372 x 108 mm4弯板分配/9 QQ7腹板 M, =MV = 52478.6x=15513N.m；x,I9.719翼缘 Mvv = Mrl

39、 = 52478,6x 6 8817 =36965.6N.m；h Jl Ix9.719: 腹板Z = ii966x 旦兰=93lNm：l Iy17.758翼缘 M= M . = 1196.6xlZr = 1102.7N.m；小 刃 Iv17.758水平剪切力分配剪力有上下翼缘板平均承受,一块翼缘板所受的剪切力为F= 1 耳严 6915N；Ay =470x6=2720 nim；Af =597x8=4786；轴力分配轴力按截面积分配一块翼缘板受轴力N产N4776r人 2630.4 XJ一=17072 =735.9N；A一块腹板受轴力3760N尸N.2630.4 X,=17702 =579.3N；f A552翼缘拼接计算山严生的翼缘轴力为z36965.6x10=61100N613-8一块翼缘板总的轴力为N、=579.3+61100=61679.3N ；拼接缝一边翼缘板上有5个螺栓,一个螺栓受力剪切力为Ny.=61679-10335.9N；n 5下翼缘板平均承受,一块翼缘板的水平弯矩为Mv=-M=55ANm；2力拼接缝一边翼缘板上螺栓的布置尺寸为二=3,可按窄b 100连接计算 Aj=150 mm ,工彳=4(502+1502)= 100000 mm2：翼缘板角点螺栓的最大内应力为:;A=551.4xlO15O=82