双导梁架桥机结构计算.docx

200T双导梁架桥机结构计算1桥机概况桥机由两根主承重梁(全长78m),前支腿部分,中托部分,后支部分,天车部分,液压系统及电控部分组成,可完成桥机的过孔,架梁功能,桥机的高度可由前、后支的液压系统调节,整个桥机的所有功能可由电控系统控制完成(见图1)。2 桥机的结构计算2.1荷载统计主梁:0.75t/m;前支腿:3t/根;天车:6t/台。2.2桥机主梁的承载力计算计算桥机主梁承载力,要分别考虑桥机的以下三种情况:1)过孔。过孔时计算主梁上、下弦的强度,此工况梁中的弯矩,可能是主梁所承担的最大弯矩,所以校核此状态时需计算上、下弦的强度。2)架中梁。此工况时,天车位于主梁50m的跨中,弯矩为最大值。3)架边梁。当天车偏移桥机主梁一侧时,此侧主梁中的剪力最大,所以应校核主梁腹杆的强度及稳定性。2.2.1过孔时上下弦杆及后支腿的强度计算1)上下弦杆的强度计算。当桥机前支腿达到前桥台,尚未支撑时,悬臂端根部的最大弯矩(安全起见,忽略后端配重)见图2。Mmax=352+0.7552(52/2)=1170tm。Nmax=Mmax/h=1170/2.7=433.3t。在悬臂端的根部,上、下弦杆的面积为A=49.94+1.0264=303.6cm2(30号b槽钢对扣,在槽钢内外各部贴两块10mm的钢板补强,材质为Q235B),见图3。弦杆中的工作应力:max=142.7MPa=170MPa。所以过孔时上下弦强度满足要求。2)后支腿的配重计算。按桥机最大悬臂52m,加配重过孔,起重机稳定系数不小于1.3,最低配重量:p(11701.3-0.752621/2-324-325)/25=45t。2.2.2架中梁时上下弦及销板、销轴强度计算1)上下弦强度计算。架中梁时,主梁的最不利位置在跨中(见图5),梁中的最大弯矩:Mmax=1/80.75522+1/45052=903.5tm。Nmax=Mmax/h=334.6t。A=49.94=199.6cm2。=N/A=167.6MPa。满足强度条件,所以架中梁时,弦杆是安全的。2)弦杆的接头销板及销轴的强度计算。a.考虑销板及销轴的重要性,将销板放在最不利的位置。设销板位于过孔时的悬臂端的根部,销板的厚度为40mm,尺寸如图6所示,销孔的直径50mm,四块销板所承受的最大轴力为:Nmax=433.3t。单块销板的轴力为:N=Nmax/4=108.4t。销板的净面积为:A=(270-50)4010-6=880010-6m2。销板的工作应力为:=N/A=123MPa。销板满足抗拉强度。b.销轴材质为45号钢,销轴的工作直径50mm,单根销轴所承担的剪力为:Fs=433.3/3=144.4t。上弦中的销轴为八面受剪,销轴中的工作剪力为:=(Fs/8)/(3.14/450210-6)=91.9MPa=110MPa。销轴满足抗剪强度条件。销轴的抗挤压计算:挤压力为:Fc=144.4t。挤压面积为:Ac=5040410-6=800010-6m2。挤压应力为:c=Fc/Ac=180MPac=220MPa。销轴满足抗挤压强度条件。2.2.3架边梁的受力分析1)天车轮箱支撑力。架边梁时,天车不位于桥机的中心,而是偏移桥机主梁的一侧,此时天车轮箱的支撑反力分别为F1,F2(见图7)。计算当卷扬小车偏移时,天车梁两处的支反力,由平衡方程可求得:F1=1004.1/5=82t。F2=18t。2)前支、中托支反力。取卷扬小车偏移一侧的主梁为研究对象,由平衡方程可求解,前支及中托处的支反力(见图8):FA=96.5t,FB=126t。3)前支定位销轴受力分析。前支腿定位销直径110,材质为45号钢:销轴面积:A=95cm2。销轴承受的最大剪力:Q=96.5t。销轴承受的剪应力:=Q/2A=50.8MPa。前支腿伸缩筒选用42610的无缝钢管(见图9),材质为Q235B,面积A=130.6-1112=108.6cm2。伸缩筒的工作应力为:=Q/A=88.9MPa。销轴的受挤压面积为:Ac=111.02+1.6112=57.2cm2。销轴受到的挤压应力为:=FA/Ac=168.7MPac。从以上计算中可知,前支腿各部分满足强度条件,可安全承载。4)中托轮组铰座受力分析。中支反托轮箱的连接铰座销轴选用80的销轴(见图10),材质45号钢:铰座销轴抗剪面积A=1/43.148210-4=50.2410-4m2。销轴剪应力=FB/4A=62.7MPa。连接铰座的耳板选用24的。受挤压面积Ac=4248010-6=768010-6m2。销板挤压应力c=FB/Ac=164MPac。所以销轴和销板铰座是安全的。5)中支横移轨道悬臂弯矩分析及内力分析。架设边梁时,中支轮箱偏移中横移轨道最外支撑点的距离最远,可达1.2m,此时中横移轨道所受的弯矩最大。中横移轨道选取6根40号b工字钢对焊,见图11。M1=1261.2=151.2tm。IZ=622780=136680cm4。WZ=136680/20=6834cm3。=166.6MPa=170MPa,安全。6)前支横移轨道悬臂弯矩分析及内力分析。架设边梁时,前支轮箱偏移前横移轨道最外支撑点的距离最远,此时前横移轨道所受的弯矩最大,前横移轨道选取4根40号b工字钢对焊,见图12。M2=96.50.8=86.85tm。WZ=41140+1.040102=5360cm3。=162MPa=170MPa,安全。7)腹杆内力分析及稳定校核。架边梁时,单侧主梁受力,中托附近的剪力最大(见图7),所以腹杆选用10号槽钢对扣,在中托附近加强,打花撑旨在增加抗剪面积,降低腹杆的长细比(见图13)。主梁中腹杆的最大剪力Qmax=126-0.7526=106.5t。腹杆所受轴力N=57.75t。腹杆长L=2.928m。面积A=12.7484=51cm2。工作应力=N/2A=56.6MPa。腹杆满足强度条件。腹杆中有受拉杆也有受压杆,对受压杆必须进行稳定计算,腹杆打花撑后腹杆的长度变小(见图14)。腹杆的惯性矩Ix=198.32=396.6cm4。腹杆的惯性半径ix=3.95cm。长细比x=L/ix=2.928/(23.9510-2)=36.7。稳定系数取=0.910。稳定许用应力Ww=0.910170=154.7MPa。腹杆的工作应力=56.6MPaWw。腹杆满足稳定性条件,不会失稳。2.3天车梁的受力分析及强度计算架设中梁时,天车所承受的弯矩最大,如图15所示,天车横截面为箱形双梁,其截面形状见图16。天车梁跨中的最大弯矩为:Mmax=1/4505=62.5tm。Iz=1/12(6003280-5603252)10-12=135206cm4。工作许用应力: