毕业设计论文《10t单梁桥式起重机的设计》.docx

IOt单梁桥式起重机的设计摘要本文进行单梁桥式起重机的设计，主要进行起重机的主梁和起升机构的设计，研究了起重机主梁形状尺寸及在各种载荷作用下主梁的受力情况，分析其金属结构的承载性能并进行强度、刚度、稳定性的校核。根据起重机要求的起重量和小车大车的运行速度，比较并选择最优的传动方案，选择合理的机构部件，根据参数设计了主要的机械结构并对其进行校核。采用ANSYS分析软件对主梁进行有限元分析，得到应力云图和位移变形图。采用绘图软件绘制各部分机构3D模型，并完成总装。本设计采用传统的设计方法，进行不同工况下载荷下起重机的受力校核，实际起重机工作过程中所受的力是不断变化的，本设计从理论结合ANSYS软件进行力的分析与结构的校核。关键词单梁桥式起重机；主梁设计；载荷校核；有限元分析AbstractInthispaper,thedesignofthesinglegirderbridgecrane,thedesignofmaincranegirderandtheliftingmechanism,shapesizeandcranegirderisstudiedundervariousloadingforceofthemaingirder,theanalysisofbearingcapacityofthemetalstructureandstrength,stiffness,stabilitychecking.Accordingtotherequirementsofthecraneliftingweightandvehiclerunningspeedofthecart,compareandselectthemostoptimaltransmissionscheme,selectingrationalinstitutionscomponents,accordingtoitsuseofparameterdesignofthemainmechanicalstructureandcarriesonthecheck,makesthecranecanbesafeandstableoperation.Usedrawingsoftwarerenderinga3dmodel,eachpartandcompletethefinalassembly.Thisdesignadoptsthetraditionaldesignmethod,underdifferentworkingconditionsofstressonthecraneloadrespectively.Areintheprocessofactualcraneworkforceisconstantlychanging,thisdesignissimpleintheoryforforceanalysisandstructureofthecheck.Keywordssinglebridgecranedesignofmainbeamloadcheckingthefiniteelementanalysis摘要AbstractI1绪论11.1 起重机的简介11.2 国内外的发展及状况11.3 研究的意义22主梁的设计与校核42.1 主梁方案的确立42.2 主梁截面形式及尺寸的确立52.3 主梁截面的计算62.4 主梁载荷的计算82.4.1 计算载荷的确定82.4.2 主梁垂直的最大弯矩计算92.4.3 主梁水平的最大弯矩计算102.5 主梁的强度校核112.6 主梁的静刚度校核112.7 主梁的稳定性计算123端梁的设计与校核143.1 端梁的截面的设计143.2 端梁载荷计算与校核153.2.1 最大垂直弯矩的计算153.2.2 大车车轮侧向载荷的计算163.2.3 端梁最大水平弯矩的计算173.3 端梁强度的校核173.4 主梁与端梁的连接173.4.1 主梁与端梁的连接方式173.4.2 螺栓组的布置183.4.3 螺栓组的校核184小车起升机构的设计与计算214.1 传动方案的确立214.2 选择吊具以及钢丝绳214.3 滑轮主要尺寸的确立224.4 确定卷筒尺寸及验算强度234.4.1 卷筒的类型234.4.2 卷筒的尺寸设计234.4.3 卷筒的压力和强度验算244.5 电机的选择与校核254.6 减速器的选择264.7 制动器的选择284.8 联轴器的选择284.9 高速浮动轴的计算294.10 算起动的时间304.11 验算机构的制动时间315小车运行机构的设计325.1 小车车轮的选择325.1.1 小车轮压的计算325.1.2 车轮的初步选择325.1.3 车轮踏面疲劳强度的计算325.2 运行阻力的计算345.3 电动机的选择与校核355.4 减速器的选择355.5 验算机构的启动时间365.6 验算起动不打滑条件375.6.1 无载荷起动打滑验算375.6.2 满载荷起动打滑验算385.7 联轴器的选择385.8 制动器的选择396大车运行机构的设计与计算406.1 大车运行的传动方案406.2 车轮的确立与校核406.3 运行阻力的计算416.4 电机的选择与校核426.5 减速器的选择436.6 缓冲器的选择437主梁的有限元分析447.1 有限元分析简介447.2 ANSYS有限元分析过程44结论47致谢4849参考文献1.1 起重机的简介桥式起重机作为一种物料搬运不可缺少的工具，在实际的生产生活中得到广泛应用,多应用于炼油、港口等场合1。它横置于工作场合的上方进行物料运输，它的两端坐于水泥柱或者焊接的金属结构架上，形状似桥形。利用桥架下面的区间进行搬运工作，不约束于地面复杂的环境，使得桥式起重机成为使用数量最多，范围应用最广泛的一种起重机械。往复且迅速的周期性作业方式完成物料的搬运工作，一个作业周期大致分为:提取物料、物料上升、水平行驶、下降、卸载物料，一个作业周期通常需要几分钟到几十分钟不等，期间各循环机构也可以有短暂的停歇2,它可以减轻工作强度、提高工作生产率或者处理一些场合极其危险的作业操作或者生产过程，实现重机械化和作业自动化。起重机主要由动力机构、金属机构、控制系统的电器设备以及安全指示装置系统。本文设计内容是Iot单梁桥式起重机的设计。本次设计的具体参数如下：起重量IOt,宽度10.5m,起升高度12m,主起升速度7.8mmin,小车运行速度38.5mmin,大车运行速度86.8mmin<>额定起重量是指起重机一次作业搬运的最大物料质量和提升部分质量的总和，但不包括起重机的吊钩和滑轮组的质量之和。宽度或者跨度是指桥式起重机大车对称运行的车轮中间线的水平距离，习惯上也称作轨矩。起升高度是指由地表平面到取物装置所能够到达的最高垂直距离的位置。1.2 国内外的发展及状况随着世界大型机械化的快速发展，目前起重机行业市场的竞争异常激烈。尽管我国已经是起重机最大的市场和小型起重机出口最多的国家，但是在大型起重机方面我国还是跟欧美等国家有很大的差距。发动机、液压件以及控制系统方面仍然是我国起重机发展的瓶颈，是行业发展的障碍。大吨位的起重机还是只能依靠大型企业，因为中小型的企业缺乏资金与技术支持，对于大型企业政府也给与很多支持。从起重机的销售量来看,中国的起重机在出口量、产值等方面都已实现了增加，产品的质量更有了很大的提升O目前随着我国的经济的崛起，全国城镇建设的快速发展，包括铁路建设、建筑建材、能力水源各方面的工程建设对于起重机的需求量巨大，给国内制造起重机的厂商提供了巨大的市场，由于中国庞大的市场，我国生产起重机械设备的厂商就高达3500多家。其中一半起重机生产厂家，有较先进的设计制造能力，销售量每年也都是递增。未来的儿年之内，百吨级或者千吨级别的起重机也会频频突破，中国企业也会更加深入的融入到工程的实际需求上。目前我国大型起重机的设计制造公司主要有三一重工、徐工、上海振华、中联重科等4。国外的起重机市场已经趋于饱和状态，依靠先进的技术、优质的质量的外国厂商不断的吞食中国的起重机市场。国外著名的起重机生产厂商主要有力博荷家族、歌路富家族等企业，大多数为欧美等发达国家，他们主要生产超大吨位的起重机，在中国起重机行业获得了良好口碑和不错的销量。搬运工作是勤劳的世界人民自古以来就具备的能力，如手工搬运或者农田灌溉的风车。然而机械化发展到今天，我们依靠着超高的机械化水平工具帮助我们进行搬运作业O现在起重机主要有下几个方面的发展：(1)产品的专用化和大型化随着生产效率的要求不断提高，自动化水平的普遍也使得起重机在物料搬运、装载作业等领域的比例增加。起重机不但要易于操作、而且还要求其极高的安全性能、维修方便，更要有耐久性和可靠性，由于工艺要求的多样性，使得起重机的专用化提高，以满足特殊要求，达到最佳的使用效果，所以专用起重机的的型号和市场也在不断的扩大,其作业性能也更加的完善。(2)产品的标准化、模块生产化模块化的设计改变的传统起重机的制造，将起重机上基本相同的零构件，有互换要素的标准模块，通过相互组合，形成不同规格和类型的产品，使得产品线更加丰富。设计新的起重机只需要简单的进行模块的组合与搭配。降低了生产的成本，提高了标准化的程度。目前，国外很过厂商都很已经开始实行模块化生产，并且取得了不错的成绩，经济效益十分不错。(3)通用产品轻量化因为许多相当多的起重机通用性比较高，一般使用并不频繁。这类起重机在设计过程中尽量降低外形高度，减轻轮压和自身重量，结构尽量简单。因此电葫芦起重机得到广泛的应用，并取代了大多数桥式起重机。德玛各公司经过长期的创新与研究，已经形成了一个轻量化的标准系列。(4)起重机的智能化、自动化、数字化桥式起重机的更新换代一直依赖于电气设备传动和控制，将机械结构与电子控制技术有效的相结合实现高度的智能化，是未来机械发展的趋势。超大型的起重机已经发展为全电子控制设备。数字控制驱动、可编程程序控制、数字记录、自动诊断等等已经发展为一套数字化控制系统，重点开发微处理器的核心电气控制系统。1.3 研究的意义搬运物料是人类生活的日常，从古至今人类的发展都离不开搬运物料。随着世界的发展，人类逐渐以机械化结构代替人类手动的运作。起重机在大型物料的作业方面起到不可或缺的作用。起重机节约了人力，而且提高了生产的效率，节约时间，更加安全可靠。随着经济的发展起重机也越来越智能化，越来越数字化，起重机已经成为国民经济发展的中流砥柱。它不仅应用到小的商户，大到大型的企业的工作生产应用，更是国防建设不可缺少的一部分，火箭的制造与发射、上万吨的船舰的建设、大型设备的建设。在日常生活中，水电站的建设，大型电站的安装与建设，楼层的建设等等。对于企业来说，港口码头物料的搬运，工厂材料的搬运。在海洋开发、矿山开采等领域，起重机已成为主要的生产力。起重机的发展水平也体现一个国家工业化的能力与水平。而桥式起重机更是作为物料搬运起重机最主要的起重机之一，小到几吨大到几百吨。在各行各业都有广泛的应用，而研究起重机的机构简化和实际应用，降低起重机的生产成本有着现实意义。2主梁的设计与校核2.1主梁方案的确立桥式起重机的主梁设计方案众多，其大体主要的结构可以分为两种。一种为杆结构,由许多杆焊接而成，而杆最好选用长度方向长但界面面积面积小的杆件如图2-1所示o常用与各类起重机当中，按照其工作要求的不同，连接方式也不相同，其连接结构可分为较接、刚接、混合结构。另一种结构为板结构，该机构应用型钢之间的相互焊接，形成不同的截面形状。该结构分为组合结构件和型钢件，如图2-2所示。工丁型钠截而口工工组合型钢截面图2-2板结构件截面形式考虑到本次设计采用单梁结构，所以需要使用工字梁作为小车的行驶平面。又由于起重量为IOt,一般的工字梁结构的型钢很难承受如此重量，所以单纯的使用工字梁存在安全隐患，故使用工字梁与组合型钢相结合的结构。工字梁与型钢相结合的结构形式有很多种如图2-3所示。图2-3组合型钢如图2-3所示，1主要用于1吨左右的小吨位的起重机，2主要截面美观，且可以承受大吨位的起重量，但由于圆形结构在焊接的难度比较大，成本较高，所以不适合。3结构只适用于低吨位的起重量，故不选用。4结构的型钢组合不仅外观漂亮，且实用性很高,性价比高，可以承受大吨位的起重量，故选择4结构的组合型钢5。2.2主梁截面形式及尺寸的确立单梁桥式起重机一般采用工字梁作为小车运行的轨道，小车沿着工字梁的下翼上表缘行驶。在符合条件并满足稳定性、刚度、强度等要求的前提下，在一些起重量较大，跨度大于Hm的单梁起重机往往采用型钢的组合梁，以便于提高整体的稳定性以及主梁的强度和刚度。本设计箱型结构的主梁由上下两块水平的型钢和两块垂直的型钢加上两块连接型钢组成，本次设计采用主梁与工字梁结合焊接而成的组合梁如图2-4所示。A5根据起重机的主梁刚度要求和制造起重机的经验，一般参照跨度选取主梁在跨度中部的高度H见式(2.1):/=-!/.式1)U418)式中H表示主梁的高度；1.表示主梁的跨度；当设计的跨度较小时选取较大的值，当设计跨度较大时选取小一点的值，根据所设计的主梁的跨度，得H=O.75m。根据经验选取主梁的宽度B=0.6m,端梁的高度Ho=O.58m,为了保证主梁有足够的承载能力，主梁的水平型钢和与垂直型钢厚度分别为图2-5主梁跨度示意图2.3主梁截面的计算起重机作为一种搬运物料作业的机械设备，它的各个结构部分都要承受不同的载荷O所以设计过程中，必须计算和校核各个结构件和各个传动部分的承受载荷的能力。承受载荷能力的计算主要由以下几个方面：零件的发热、磨损计算零件的刚度、强度计算与校核零件的倾翻危险性的校验，这时必须考虑到起重机复杂的组合载荷所产生最危险的可能性2。可用下式表达：xSx,式(2.2)式中X,在各类组合载荷的作用下，机构件或传动件在要求计算点处的应力或者变形量；X,一在各类组合载荷的作用下，机构件或者传动件的强度、刚度、稳定性的许用应力和变形量。主梁由5块板和工字梁焊接而成，按照顺序分别对这几部分进行力学特性计算。(1)各部分面积计算Al=650×8=5200mm2A2=542×8=4336mm2A1=542×8=4336mm2A4=2342÷2002×8=2462.6mm2A3=2342+2002×8=2462.6mm2A4=7345mm2(2)形心位置及惯性矩的计算截面总面积A=I8797.2mm2。选用32b工字梁与板组合，32b的工字梁的截面积为7345mm2,理论重量为57.7kgm,b=1KOOcm，。根据各各部分的面积计算截面形心,截面形心的位置6。-52004+4336×279x2÷2462.6x650×2÷734591012325618y三»=4715mm,52÷4336×2÷24626×2÷734526142.2根据式（2.3）计算各部分的惯性矩7,根据式（2.4）惯性矩和惯性积的平行移轴公式式(2. 3)式4)6计算各部分相对于形心的惯性矩。jr三jr÷*,1r=7+fl,4>65O1+524675:=3652cm12fivS42,-=-÷433619.25、26682.2625cm4W+4336X19.25'=26682.2625cm12nttx20,/4«-÷24.62617.852三8379.73102cm4412ARX2j尸一t24&6×17.8379.73*I6=11600+73.45×43.852=152831.313cm4I2=336607.323cm4截面的形心的位置：i52OO×325+4336×6502+2462.66502+7345×325Z=325mm52÷4336x2÷2462.6×2÷7M5各部分相对于形心Z的惯性矩:0,8x65'SS12183083333 cm4< 4R3+4336X3O.42三40073.8901Ctn412< 4)A2,< -43.3630.4j«40073.8901cm412nfix224,I产户24.626×18.O52三8877.40596cm44 12aVw2741UQ3.24.626*18.05%8877,40596cm45 nI6=116400cm4Iy=I27810.925cm4(3)抗弯截面模数w.-主梁截面关于水平轴线Z-Z的抗弯截面模数：W336607.323,1Wt三-_-=5624.1825Icm3ZW2y-主梁截面关于垂直轴线Y-Y的抗弯截面模数：127810.925=3932.64385CmJr32'2.4主梁载荷的计算2.4.1计算载荷的确定起重机金属结构构多采用普通碳素结构钢、优质碳素钢等。一般选用Q235钢，主梁的材料选用通用材料Q235A,Q235A的密度为7.85gc113,主梁主要由梁与筋板组成，桥梁主梁的总质量估算约为：G'=(5200+4336×2+2462.6×2)×102×7.85×103×9.8×1050+57.7×9.8×10.5+7×(13.2+60)×20÷2+60×54.2×0.5×7.85×IO3×9.8=22193.05N由于型钢与型钢之间采用焊接，使用的焊接材料约占总质量的设。G=Gx1.01=22414.9805N所以由于桥架自身重量而引起的均布载荷为:G q产工=22414.9805IO5O"= 21,4 N/cm主梁由于使用大车运行的集中驱动而引起的均布载荷查表2-1得:q,=6.57Ncm,取q,=7NCm表2-1大车运行机构的重量8起重量(t)集中驱动分别驱动均布的重量q,(kNm)集中驱动的重量G4(kN)一套机构的重量(kN)重心的作用位置(m)50.60.6574.51.5100.65-0.77.54.51.515,15/30.70.758.551.5续表2-120/50.80.851051.530/50.9-11281.550/101.21.52081.5主梁均布载荷之和计算：q1=q+qy=21.4+7=28.4Ncm主梁所受总的计算载荷：q=1×q=1.1×28.4=31.24Ncm式中4-l.1冲击载荷系数(21。作用在主梁上小车的轮压值可由起重量与小车重量估算取平均值可得，小车的重量约为40000N:P=(IoOo0()+4000()+4=35(XM)N考虑到小车早运行过程中，会受到不同的冲击，考虑到动力系数62,则小车的计算轮压为：P=35000×1.15=40250N2.4.2主梁垂直的最大弯矩计算在主梁截面尺寸的初步确立之后，便可以对主梁在不同载荷作用下的强度进行验算,桥式起重机主梁强度验算主要进行在主梁的最危险截面的情况下，此时主梁桥架的最大弯曲应力进行验算。主梁的垂直弯矩主要由桥式起重机桥架的自重和起重量共同作用下所产生的力对两边支撑点的作用。当运行机构采用集中驱动的方式运行时，因为固定载荷而引起的支反力为：显.返+如色(N)式022L(2.5)式中q主梁上所计算得均布载荷值，q=(q+qo)(N/cm)；G4运行机构的位于于主梁中部从而引起的主梁的集中载荷，G4=7500N取见表2-1;G0司机操纵室的重量；Io司机操纵室作用的位置，其中心位置到支点的距离为80cm。则距离主梁左侧支点XCnl处由载荷而引起的弯矩为：MLWX-4+(Ncm：式6)则由于小车轮压计算值并且考虑到4>2因数，所产生的移动载荷从而引起的支反力为32吟式(2.7)则由于小车轮压计算值并且考虑到62因数，所产生的移动载荷作用在Xcm处截面上从而引起的弯矩为：.2/.(21/IV,="-Mm)2.8)由以上两者共同作用所产生的载荷，在距离主梁左侧支点XCm截面处而引起的弯矩为:MQYP+2P宁火普一亨卜耳+步+欠。式9)对其求导，使式（2.9）的一次导数为零，即1=0计算得:2P÷2pL-B*.立响_.Gg式10)L_-2L-K竺力1.T将式（2.10）带入上式（2.9）,可得由固定载荷和移动载荷同时作用引起主梁的最大弯矩为:(2P+IP互生更±啦一脸外式(2. 11=L-了PJLf>4(«竺£)1.2将已知数值带入上式(2.11),可得：167-÷88000=41781761.3(NCm】"67582.4.3主梁水平的最大弯矩计算主梁水平方向的弯矩主要由起重机在运行过程中突然中止，或者在静止状态下突然运行产生的水平惯性载荷所引起。由于这种组合载荷在计算过程中非常复杂，因此实际的设计过程中往往使用简化公式计算并验算8。主梁的水平最大弯矩为:M-=08ME”?式(2. 12)式中g重力加速度，g=9.81ms2;。工上大车在起动制动过程中的平均加速度,得：取t, =68s （估计时间）,则计86.860x(6-8)= 0.180-；MlSFY一主梁的最大垂直弯矩，但是在计算过程中不考虑冲击系数64和动载系数P2。由下列式子计算可得:式(2. 13)将已知数值代入式（2.13）可得：Mt”（X）O=41719978（NM将式(2.13)的结果代入上式(2.12)可得：M-0.8x41719978°l824-612403-816537.8(Ncm取MgmX=9xlO'(Ncm)o2.5主梁的强度校核主梁的最危险截面X处的最大弯曲应力计算为:式（2.14将各已知数值代入上式可得:=77 MPa41781761.39OS5624.182513932.64385已知0235钢的许用应力为,=,l.5=235/1.5457Mfe由主梁的设计计算可知，主梁所受的最大剪力为：CU=2P÷2P±+史警早70000 + 7000q!050二第池比 7缴 +LbdoOOO 蹩出Inqnsn=154093N故。所以桥式起重机的主梁强度足够，验算通过。2. 6主梁的静刚度校核载荷作用下主梁的挠度：式(2. 15)式中P小车的轮压压力;1.-主梁的跨度;E弹性模量；I2主梁截面的惯性矩。将已知的数值代入上式(2.15)得:JrI40000050,f三.三三0.48Ctu48x21×IO4×336607.323根据GB2008-U13可知，/1=-=I5cm,所以fvf,因此主梁的静刚度满足lj7(>要求。2.7主梁的稳定性计算由于工作环境的原因，起重机经常承受不同的组合载荷和冲击。起动反复频繁，工作量大，任务繁重。因此起重机对梁的稳定性有一定的要求，在保证稳定性的前提下，尽量的节约材料，保证经济的合理安排。对于箱型截面类型的起重机，通常不进行主梁的稳定性校核，一般主梁通过增加筋板来加强内部稳定性，放置方式如下：在箱型截面的主梁整个横向放置大加强筋板如图2-7所示：在箱型截面的桥式起重机主梁的上部放置横向小加强筋板；=r二-二二±=二'-gr,二±zr二一+*二IIIIIIIIIJ二二二一图2-7加强筋示意图在整个长度的主梁上面放置角钢作水平加强筋杆，以保证腹板部分的稳定性如图2-7所示。主梁的端部放置大加强筋的的间距为：a,h=0.8m,取d=0.8m;主梁梯形部分放置的小加强筋板的间距为：ata.L0.4m12主梁非梯形部分放置大加强筋板的间距：a二(1.52)h=1.21.6m,取a=1.5m;主梁非梯形部分放置小加强筋板的间距：_：二0.75m,取a】=0.8m°3端梁的设计与校核3.1端梁的截面的设计端梁在起重机主要承受来自主梁的起重量和主梁桥架的自重，并且安装大车轮，进行纵向的运行，根据起重机主梁的结构形式，通常端梁的截面如下图3-1所示：图3-1端梁的截面图(1)各部分面积计算Al=400×8=3200mm2A2=600-(8×2)×6=3504mm2A3=600-(8×2)×6=3504mm2A4=312×8=2496mm2(2)形心及惯性矩的计算由于端梁是由一个近似对称的钢板焊接而成，其形心位置位于端梁中心，因此形心Z=200mm,形心Y=300mm.所以端梁的各部分面积相对于Z轴的惯性矩为：40Oi/严管/32X(30-4)=28038.82667向竺包，99588352cm40.6x58.4'12=9958.8352 E”4n×02,I14,÷32x(30-4)=28038.82667cmC14o各部分面积相对于Z-Z方向上的惯性矩之和1=75995.323Ag4n=-=4266.667cm458.-0.6：+3504x5,3三8203.5648cm"r212fi43504x153s8203564gcm4r,n（）w4l4=4266.667cm4各部分面积关于Y-Y方向上的惯性矩之和为：I=24940.5cm4。(3)端梁的抗弯截面系数WL75995.3231心L齐-W-.533.2cm皿L24940.5S,WL-L=1247cm3rrYX）3.2端梁载荷计算与校核3.2.1 最大垂直弯矩的计算桥式起重机的端梁部分受力情况与主梁相比同样复杂，一般在计算载荷作用的时候不考虑端梁的自重影响，重点计算主梁在端梁上的鼓大支反力的作用影响以及大车在运行过程中由于运行侧滑引起的歪斜所导致的车轮侧向载荷。车轮依靠车轮的心轴安装在端梁的腹板上。大车轮距：-(比，取K=3m<>则端梁的受力图如下图3-2所示，受力部分F为端梁与主梁接触的部分。根据前面所述，可计算A端与B端的支反力：fIAB<0.6m><3m»图3-2端梁受力图A端的支反力：F&三式(3.1)式中0mx一主梁所承载的最大剪切力;F表示端梁A端的受力。则距离端梁左端支A点Xcm处的应力为：式(3. 2)UFq(x-2O)222则对上式2)一次求导令"'-O,可得：rjM'=(g.豺.12gT2O2gF、=-x-4x÷12因因为F=60q,代入上式可得x=150cm0端梁的最大垂直弯矩为:AfI£XlSO-510401277Ncm3.2.2 大车车轮侧向载荷的计算根据经验知识，侧向载荷与轮压以及大车的轨距和轮距有关，根据经验公式有:S=P.式(3.3)式中P轮压，应选用在对于车轮最不利的组合载荷的轮压值，此处应为P=F;图3-3侧向倾力系数如图3-3所示,取入=0. 1,由式(3. 2)和式(3.3)计算可得:154093277046.5 N所以侧向载荷为S=77046.5×0.1=7704.65N。3.2.3 端梁最大水平弯矩的计算式(3. 4)由于大车车轮运行歪斜所导致的大车轮侧向载荷S的影响，在端梁与主梁接触面内产生水平弯矩为：M'max=Sa1式中a1大车车轮轴心到主梁中心线的距离。计算得：M,mx=1155697,5Ncmo由于大车在运行过程中，突然制动或者由静止突然启动，在端梁与主梁的接触面内的冲击所产生的水平弯矩为:式中p-小车的惯性载荷；K大车前后两车轮的轮距。式(3.6)式中P主梁上小车主动轮压之和。根据式(3.5)和式(3.6)可得：1.100000 ÷ 400007(2)5O15OOOOON cm比较式(3.4)和式(3.5)的值的大小，选择其中较大的值进行强度的校核计算。3.3端梁强度的校核由上面计算得知主梁的最大水平弯矩和最大垂直弯矩以及在Z-Z轴线和Y-Y轴线上的抗弯截面系数。式(3.7)A/*10401277150000三-三÷-c三三三42.3MPjW1W12533.21247由于。mx<o,所以端梁强度验算通过。端梁一般不进行刚度和稳定性的验算。3. 4主梁与端梁的连接3.4. 1主梁与端梁的连接方式主梁与端梁有两种连接方式，一种是用螺栓组连接主梁和端梁，依靠螺栓的预紧力产生摩擦力或者依靠螺栓杆与螺孔之间的剪切和挤压来抵消横向载荷。这种连接方式可以使得主梁与端梁分批生产在进行组装，这样大幅度节约了加工和库存的占地面积，节约了运输费用且运输十分方便。另一种连接方式为在主梁与端梁的中间加连接板进行焊接连接。这种方法节约工艺，制造方便，成本低，广泛应用于我国中小型吊钩式桥式起重机。本次设计采用螺栓组的连接方式。3.5. 2螺栓组的布置螺栓组主要目的是进行结构件之间的连接，合理的螺栓组布置形式、合理的几何形状不仅有利于螺栓组受力均匀和接触面贴和更密切，而且还可以便于加工和方便装配。设计过程中主要考虑一下几个方面的问题9:1）螺栓组的组面形式从大体上可以分为并列式和错列式，并列式在制造划线钻孔过程中比较方便，而且布置规则，结构比较紧凑，节约材料，所以得到广泛应用。错列式通常布置在空间有限的情况下，这种形式对连接板的削弱较少。如下图3-4所示。2）螺栓组连接接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状组成的形状，如圆形、长方形、三角形等，这样不仅有利于加工，而且对称结构可以使得螺栓组的形心与结构面的形心相重合，从而保证了结构件的受力均匀稳定9o3）螺栓布置要使得螺栓的受力合理，当螺栓组收到弯矩或者扭矩的时候，螺栓应尽量靠近螺栓组受力最大的那个螺栓，分担最大剪力。4）螺栓组要有合理的间距和合理分配结构件的边距，方便使用扳手，方便装配。还要考虑螺栓组的防松装置。3.6. 3螺栓组的校核螺栓组的布置如图3-5所示。因为螺栓组的分配成对称结构所以它的形心就是螺栓组的中心。图3-5端梁的螺栓排列每个螺栓所承受的剪力为:F154093E=:=T=1926L6N式中F螺栓组承受的剪力，F=Q=I54093N。n螺栓的个数。所需预紧力为:式中Ko防滑系数，Ko=1.1-13;F螺栓组承受的剪力；f结合面的摩擦系数；参照表3-1;n螺栓个数；i结合面数，i=l0将数值代入式(3.8)可得:1,1x1540930 35×8= 60536.5 N故在装配时将螺栓的预紧力调到80kN即可。表3T摩擦系数的选择与之连接件连接面的表面形态摩擦系数f钢或铸铁物体件T燥的表面0.1-0.16有油的表面O.060.1钢结构件轧制表面0.3-0.35涂富锌漆0.350.4喷砂处理的表面0.45-0.55铸铁对板砖、木材干燥表面0.4-0.45选用M20x2.5的螺栓，材料选用Q235的精制螺栓。螺栓的的抗剪承载能力为:J=l三2L40=43960N式中d1螺栓的直径；0剪切许用应力。孔壁的承载压力的能力为：F=d1o,=20×14×320=89600N式中Et连接板的厚度：oj一拉伸许用应力。因为F=1926L6N<minFF,故所选的螺栓满足连接强度要求。4小车起升机构的设计与计算4.1传动方案的确立由于起重量、起升速度的等要求的不同，所以起升结构也有多种传动方案，这些方案中大致可以分为两类，一类为封闭式传动方案，还有一类为开式传动方案。(1)封闭式传动封闭式传动一般在电动机之后往往选择连接圆柱齿轮减速器，传动效率高，且使用方便。(2)开式传动开始传动中，由于传动效率高而广泛被使用。但是开始传动因为容易落入灰尘、外部杂物从而导致齿轮的材料磨损，所以使用时需要采用高粘度油。(3)传动方案本设计中根据设计参数选择圆柱齿轮减速器，传动方案选择闭式传动。按照结构件布置紧凑的原则，传动方案选择如图4-1所示，桥式起重机一般均使用双联滑轮组，根据参数起重量为10吨，参照表4-1选取滑轮组倍率i=3,所承载的分支数：Z=2i=6图4T起升机构整体传动方案表4T桥式起重方与龙门起重机常用的起升机构滑轮组倍率起重量Q(t)358(10)12.5162032倍率i,12333344. 2选择吊具以及钢丝绳本设计的桥式起重机机构的利用等级为经常使用T5,承载大的载荷的情况很少，较多时候承受中等载荷，载荷状态L3,则机构工作等级为M5,见表4-2。表4-2机构工作等级的划分载荷状态Km机构利用等级TOTlT2T3T4T5T6IJ0.125MlMlMlM2M3M4M5L20.25MlMlM2M3M4M5M6L30.5MlM2M3M4M5M6M7续表4-2L41.0M2M3M4M5M6M7M8吊钩的选取参照机构的工作等级和起重量，机构的工作等级为M5,起重量为IOt,选取8号吊钩，吊钩的质量为24kg10,钢丝绳一般以绳心加多层钢丝捻成股，不同的捻法适用的场合不同。钢丝绳的捻法有四种，绳与股同向捻法分为左同向捻和右同向捻，这种捻法表面性比较好，磨损少，使用寿命较长，但易于松散和转开捻股，故在起重机械中不使用同向捻法。股与绳的捻向相反分为左交互捻与右交互捻，这种捻法不易松散，不易旋转开捻股，因此经常使用与机械起重等自由悬挂的起重机当中，但是这种捻法