畢業(yè)設(shè)計---箱型單梁門式起重機(jī)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

1、<p><b>　?。ū究疲┊厴I(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　　課題：</b></p><p>　　10噸箱型單梁門式起重機(jī)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　內(nèi)容摘要 ………………………………………………………

2、…………………1</p><p>　　關(guān)鍵詞 ……………………………………………………………………………1</p><p>　　1、箱型橋架結(jié)構(gòu)及尺寸 ………………………………………………………1</p><p>　　1.1橋架的總體構(gòu)造 …………………………………………………………2</p><p>　　1.2主梁的集合尺寸 ………………

3、…………………………………………5</p><p>　　1.21梁的截面選擇和驗算 ……………………………………………5</p><p>　　1.22箱形主梁截面的主要幾何尺寸 …………………………………7</p><p>　　1.3主梁的受力分析 …………………………………………………………8</p><p>　　1.31載荷計算 …………

4、………………………………………………8</p><p>　　1.32強(qiáng)度驗算…………………………………………………………10</p><p>　　1.33主梁剛度的驗算…………………………………………………12</p><p>　　1.34焊縫的設(shè)計和驗算………………………………………………15</p><p>　　2、主梁制造工藝過程 ……

5、……………………………………………………16</p><p>　　2.1備料 ……………………………………………………………………16</p><p>　　2.2下料 ……………………………………………………………………20</p><p>　　2.3下料 ……………………………………………………………………22</p><p>　　2.4檢

6、驗與修整 ……………………………………………………………23</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………25</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………26</p><p><b>　　內(nèi)容摘要：</b></p><p>　　21世紀(jì)，

7、隨著社會的發(fā)展進(jìn)步,建設(shè)創(chuàng)新型國家,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已經(jīng)越來越成為一個非常迫切的任務(wù).畢業(yè)設(shè)計作為我們大學(xué)生在校學(xué)習(xí)的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié),搞好畢業(yè)設(shè)計工作,不斷提高畢業(yè)質(zhì)量,成為了培養(yǎng)學(xué)生成材的一個重要環(huán)節(jié)。大專生畢業(yè)設(shè)計猶是如此21世紀(jì)，隨著社會的發(fā)展進(jìn)步,建設(shè)創(chuàng)新型國家,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已經(jīng)越來越成為一個非常迫切的任務(wù).畢業(yè)設(shè)計作為我們大學(xué)生在校學(xué)習(xí)的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié),搞好畢業(yè)設(shè)計工作,不斷提高畢業(yè)質(zhì)量,成為了培養(yǎng)學(xué)生成材的一個重要環(huán)節(jié)。

8、大專生畢業(yè)設(shè)計猶是如此。</p><p>　　門式起重機(jī)是橫架于車間、倉庫和料場上空進(jìn)行物料吊運(yùn)的起重設(shè)備。門式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門和場所均得到廣泛的運(yùn)用，是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械。</p><p>　　本次主要介紹了跨度30m,起

9、重量10t的通用門式起重機(jī)箱型梁的設(shè)計生產(chǎn)過程。</p><p>　　本說明書編寫過程中得到了杜鑫老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，在此表示衷心的感謝。由于是第一次完成這項復(fù)雜的工作, 又處在專升本考試學(xué)習(xí)之間，時間有限。理論知識也有限，其結(jié)論必有許多不足之處,望老師們能給予批評指正。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　門式起

10、重機(jī)是橫架于車間、倉庫和料場上空進(jìn)行物料吊運(yùn)的起重設(shè)備。門式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門和場所均得到廣泛的運(yùn)用，是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械。</p><p>　　本次主要介紹了跨度30m,起重量10t的通用門式起重機(jī)箱型梁的設(shè)計生產(chǎn)過程。</p>&l

11、t;p>　　本說明書編寫過程中得到了杜鑫老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，在此表示衷心的感謝。由于是第一次完成這項復(fù)雜的工作, 又處在專升本考試學(xué)習(xí)之間，時間有限。理論知識也有限，其結(jié)論必有許多不足之處,望老師們能給予批評指正。</p><p>　　1單梁式橋架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及尺寸</p><p>　　1.1、橋架的總體構(gòu)造</p><p>　　門式起重機(jī)箱型梁式橋架結(jié)構(gòu)

12、主要是兩根主梁和兩根端梁組成。</p><p>　　主梁 主梁是門式起重機(jī)橋架中主要受力元件，由左右兩塊腹板，上下兩塊蓋板以及若干大、小隔板及加強(qiáng)筋板組成。</p><p>　　主梁上拱度：當(dāng)受載后，可抵消按主梁剛度條件產(chǎn)生的下?lián)献冃?，避免承載小車爬坡。</p><p>　　主梁旁變：在制造橋架時，走臺側(cè)焊后有拉深殘余應(yīng)力，當(dāng)運(yùn)輸及使用過程中殘余應(yīng)力釋放后，導(dǎo)致兩

13、主梁向內(nèi)旁彎；而且主梁在水平慣性載荷作用下，按剛度條件允許有一定側(cè)向彎曲，疊加會造成大彎曲變形。</p><p>　　腹板波浪變形：受壓區(qū)，受拉區(qū)，規(guī)定較低的波浪變形對于提高起重機(jī)的穩(wěn)定性和壽命是有利的。</p><p>　　上蓋板水平度，腹板垂直度，b為蓋板寬度，h0為梁高。</p><p>　　端梁 端梁是門式起重機(jī)橋架組成部分之一，一般采用箱型結(jié)構(gòu)，并在水平

14、面內(nèi)與主梁剛性連接，按受載情況可分下述兩類：</p><p>　?。?）、端梁受有主梁的最大支承壓力，即端梁上作用有垂直載荷。</p><p>　　（2）、端梁沒有垂直載荷，端梁只起聯(lián)系主梁的作用。</p><p>　　圖—1 橋梁的構(gòu)造示意圖</p><p>　　1.2、主梁的幾何尺寸</p><p>　　1.21、

15、梁的截面選擇和驗算</p><p>　　通常按剛度和強(qiáng)度條件，并使截面積最小，滿足建筑條件要求（如吊車梁及平臺焊接梁最大高度受建筑條件限制），來確定梁的高度，然后初步估算梁的腹板、蓋板厚度，進(jìn)行截面幾何特征的計算，然后進(jìn)行驗算，經(jīng)適當(dāng)調(diào)整，直到合格。</p><p><b>　　圖—2 主梁的簡圖</b></p><p>　　表—1 門式起重機(jī)

16、原始數(shù)據(jù)</p><p>　　2、 主梁的制造工藝過程</p><p>　　門式起重機(jī)的制造任務(wù)為單梁龍門吊，跨距30m，起吊質(zhì)量為10t。由16Mn鋼板焊接而成。梁的上拱度為28mm旁彎≤14mm。</p><p><b>　　2.1備料</b></p><p>　　1、蓋板（δ=16mm）</p>&l

17、t;p>　?。?）對已選定的16Mn材料進(jìn)行校平到噴丸等預(yù)處理；</p><p>　?。?）切割：選用市場上規(guī)格為16mm×1400mm的材料，切成兩均等份，對邊緣進(jìn)行精整切割。</p><p>　?。?）開坡口：板厚為16mm時，采用單Y型坡口，允許用火焰氣割，但坡口面應(yīng)將熔渣等清除干凈。</p><p>　　（4）采用CO2焊對板材進(jìn)行拼接至 ＞

18、22mm（對接前先將各板材點(diǎn)固焊住，或采用夾具固定均可；且可采用壓具以防止波浪變形，兩端使用引弧）。</p><p>　?。?） 預(yù)置拱度：fs=L/1000=30000/1000=30mm 以上fs為理論值，實(shí)際下料時，fs′=（2~3）fs ，fs′=（56~84）mm</p><p>　　上蓋板下料的加長量為：2.5L/1000=2.5×30000/1000=75mm<

19、;/p><p>　　下蓋板下料的加長量為：1.5L/1000=1.5×30000/1000=45mm</p><p><b>　　fs</b></p><p><b>　　x</b></p><p><b>　　L/2</b></p><p>&l

20、t;b>　　L</b></p><p><b>　　圖—7 拱度示意圖</b></p><p><b>　　腹板（δ=6mm）</b></p><p>　?。?）對已選定的16Mn進(jìn)行校平到噴丸預(yù)處理。</p><p>　　（2）切割：選用市場上規(guī)格為6mm×1800mm

21、的鋼板，切去多余的部分，然后對材料進(jìn)行精整（氣割）。</p><p>　?。?）開坡口：δ=6mm，選用CO2氣保焊無需開坡口。即“I”型坡口。</p><p>　?。?）采用CO2焊進(jìn)行拼接。</p><p>　?。?） 下料拱度：fs=（1/1000~3/1000）L=（28~84）mm</p><p>　　3、大小隔板（δ=6mm）&l

22、t;/p><p>　　按設(shè)計尺寸對板材進(jìn)行切割，注意下料時合理組合尺寸，盡量減少板材的消耗。</p><p><b>　　2.2下料</b></p><p>　　采用自動火焰切割方法下料。 </p><p>　　(1)、蓋板下料將上、下蓋板矯平后。在對接長度方向上放400mm的工藝余量。 </p><p&

23、gt;　　(2)、腹板下料腹板矯平后，首先在長度方向拼接，然后左右兩側(cè)腹板對稱氣割．以防主梁兩側(cè)腹板尺寸不同．引起主梁的扭曲變形。為使主梁有規(guī)定的上拱度，在腹板下料時必須有相應(yīng)的上拱度，且上拱度應(yīng)大于主梁的上拱度。腹板下料時，需放1.5L／1000，即45mm的余量，并且在離中心200mm處不得有接頭，為避免焊縫集中，上、下蓋板與腹板的接頭應(yīng)錯開，距離不小于200mm。腹板下料后長度誤差為10mm。 </p><p&

24、gt;　　(3)、長短肋板下料主梁的長短肋板的寬度尺寸只能小不能大(1mm左右)。肋板的4個角應(yīng)為90。，尤其是肋板與上蓋板聯(lián)接處的2個角更應(yīng)嚴(yán)格保持直角，以使裝配后主梁的腹板與上蓋板垂直，同時主梁在長度方向上不會發(fā)生扭曲變形。 </p><p><b>　　2.3焊接</b></p><p><b>　　1. 焊接材料</b></p>

25、;<p>　　焊條使用前必須嚴(yán)格按使用說明書的規(guī)定進(jìn)行烘干。然后放在保溫筒內(nèi)，隨用隨取。焊條烘干后在保溫筒內(nèi)存放超過4h應(yīng)重新烘干．烘干次數(shù)不得超過2次。</p><p><b>　　2. 接頭形式</b></p><p>　　上蓋板對接接頭形式，當(dāng)板厚6~8mm時，采用I型坡口；板厚10~20mm時，采用單Y型坡口；板厚20~30mm時，采用雙Y型坡口

26、。開坡口允許用火焰切割，但坡口面應(yīng)將熔渣等清除干凈。</p><p><b>　　圖—8正確接頭形式</b></p><p><b>　　3. 坡口制備</b></p><p>　　上、下蓋板和腹板的對接，可采用單面焊雙面成形工藝，坡口角度為30。～40。，單面V形坡口，以減小開坡口和焊后翻轉(zhuǎn)的工作量。 </p>

27、;<p><b>　　4. 組裝一焊接</b></p><p>　　4.1 裝配一焊接順序如下圖： </p><p>　　圖—9 門式起重機(jī)主梁焊接的一般順序</p><p>　　圖—10主梁角焊縫的焊接</p><p>　　圖—11 主梁與端梁的連接示意圖</p><p><

28、b>　　4.2 組對間隙</b></p><p>　　上、下蓋板及腹板在對接時，均應(yīng)留有一定的間隙，板厚16mm，間隙為34mm，以保證單面焊雙面成形。兩腹板與下蓋板在組對時，盡量減小組焊間隙。間隙量<1.0mm，以減小焊接變形。長短肋板在與上蓋板進(jìn)行組對時，也同樣應(yīng)將各組件壓緊，以盡量減小組焊間隙。 </p><p><b>　　5 焊接工藝</b

29、></p><p>　　(1)、施焊前，先檢查坡口及組對質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)尺寸超差．應(yīng)及時處理后再施焊。 </p><p>　　(2)、焊前必須清除坡口及焊縫兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的油、污、水、銹及其他雜質(zhì)。 </p><p>　　(3)、焊接順序：先焊上、下蓋板及腹板的對接焊縫．再焊兩腹板與下蓋板的2條縱縫；焊接過程中，應(yīng)盡量采用2名或4名焊工同時、對稱地進(jìn)行焊接，

30、以防止主梁發(fā)生扭曲變形。 </p><p>　　(4)、選用合理的焊接工藝參數(shù)：焊接方法采用焊條電弧焊，焊條直徑為4.0mm，焊接電流為165～200A，電弧電壓為22～25V。 </p><p>　　圖—12 焊接工藝過程圖</p><p><b>　　6. 腹板矯平</b></p><p>　　板材波浪變形值應(yīng)不大

31、，否則使用輥式矯正機(jī)矯正；板料不應(yīng)有劃傷現(xiàn)象；如腹板高度方向上需要拼接時，應(yīng)先拼接，焊后在平板矯正機(jī)上矯正。</p><p><b>　　2.4、檢驗與修整</b></p><p><b>　　1. 質(zhì)量檢驗</b></p><p>　　對接焊縫進(jìn)行X射線檢驗。</p><p>　　質(zhì)量應(yīng)達(dá)到射線探

32、傷標(biāo)準(zhǔn)GB3323規(guī)定的Ⅱ級或超聲探傷標(biāo)準(zhǔn)JB1152規(guī)定的Ⅰ級。</p><p>　　表—2對接橫向焊縫檢驗:</p><p>　　上蓋板下料后應(yīng)確保毛刺高度不應(yīng)大于0.5mm，劃痕不得大于1mm。否則鏟除。</p><p>　　采用氣割下料，氣割后氣割面與軌制面直偏差不應(yīng)超過2mm，氣割表面不平度不應(yīng)超過1~1.4mm。</p><p>

33、　　對接后要對余高進(jìn)行機(jī)械加工，從而減小應(yīng)力集中。</p><p>　　對于δ≥14mm的下蓋板，采用熱彎方法進(jìn)行折彎，加熱時應(yīng)加熱到900~1000℃，彎曲完成時溫度不低于700℃。</p><p>　　對于16Mn等低合金鋼應(yīng)注意緩冷。</p><p><b>　　上拱度的檢驗</b></p><p>　　在上蓋板平

34、面的兩端固定一根細(xì)鋼絲繩，將其滑移到不同位置在此過程中保持水平，檢驗大梁的上拱度。</p><p><b>　　撓度的檢驗</b></p><p>　　在垂直腹板的兩端一米高的地方，固定一根懸線，檢查大梁在水平面內(nèi)的撓度，在安裝大隔板的地方測量大梁撓度，其值不應(yīng)超過L/2000=14mm</p><p><b>　　變形量的檢驗<

35、;/b></p><p>　　檢驗各板的變形量：腹板波浪變形受壓區(qū)<0.7δ0=4.2mm，其余區(qū)域<1.2δ0=7.2mm，上蓋板水平度≤0.328mm，腹板垂直度≤6mm。</p><p><b>　　焊縫質(zhì)量檢驗</b></p><p>　　對主要的工作焊縫進(jìn)行的X射線檢驗。</p><p>　　

36、其他聯(lián)系焊縫采用抽檢進(jìn)行超聲或磁粉探傷。</p><p>　　箱形主梁的質(zhì)量檢驗主要是制造過程中的工序檢驗及制造完成后的專檢。箱形主梁焊接完畢，經(jīng)質(zhì)檢部門聯(lián)檢，其幾何尺寸、上拱度及焊縫質(zhì)量均符合質(zhì)量要求。 </p><p>　　對于此大型橋式起重機(jī)的箱形主梁的制造，在不具備大型吊裝設(shè)備的情況下，作者采用合理的裝焊順序及工藝措施，成功地彌補(bǔ)了設(shè)備方面的不足，避免了對箱形梁的反復(fù)翻轉(zhuǎn)，保證了箱

37、形梁的焊接質(zhì)量并滿足了尺寸要求。</p><p><b>　　2、整體修整</b></p><p>　　1、防止大梁在水平面內(nèi)彎曲，將懸臂支撐焊上大梁之前給予大梁一定程度的預(yù)彎，在它這樣的位置上支撐焊到大梁上。配重3的重量根據(jù)實(shí)際規(guī)定：在大梁的兩端沒有與部支柱4接觸以前，配重可以繼續(xù)往上加。</p><p>　　2、焊接大梁時，應(yīng)盡量避免變形。

38、大梁斷面允許的最大扭轉(zhuǎn)（或通常所說的螺線形）可以按比例關(guān)系a≦0.02H確定范圍。</p><p>　　為滿足這個要求，采用下列方法：</p><p>　?、僭诟舭搴蜕仙w板裝配的時候，所有的隔板應(yīng)與蓋板嚴(yán)格地裝成90°，而且在一條直線上；</p><p>　?、谝砭壓缚p用兩臺自動電焊機(jī)，以同樣的速度，同時由大梁中線向邊緣施焊，若采用埋弧焊，應(yīng)注意支撐的位置

39、。</p><p>　?、鄞罅簶?gòu)件在焊接前的裝配以及焊接，須在調(diào)整后的架子上進(jìn)行。</p><p><b>　　3、上拱度的修正</b></p><p>　　若拱度過小，在梁下翼板背面沿縱長用火焰烤兩條加熱帶，或者在梁的腹板下弦區(qū)部位，用火焰烤若干個三角形的加熱區(qū)，同時加熱相應(yīng)部位的下翼緣板，如下圖所示：</p><p>

40、;<b>　　4、焊縫的補(bǔ)焊修整</b></p><p>　　若X-射線檢驗出未焊透、裂紋、夾雜等缺陷時，若不符合焊接檢驗Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)。需對其進(jìn)行補(bǔ)焊，采用碳弧氣刨對缺陷進(jìn)行徹底的清理、清除，然后再補(bǔ)焊。</p><p><b>　　5、焊材的保存</b></p><p>　　為防止焊劑的潮濕引起的氣孔時，對熔煉型焊劑在150

41、～350℃烘培，燒結(jié)型焊劑則可控制在190～300℃。烘培時間均以一小時為宜。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 起重機(jī)設(shè)計手冊 起重機(jī)設(shè)計手冊編寫組，機(jī)械工業(yè)出版社，1980</p><p>　　[2] 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計師手冊機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　

42、　[3] 起重機(jī)課程設(shè)計 北京鋼鐵學(xué)院編，冶金工業(yè)出版社，1982</p><p>　　[4] 焊接手冊 中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會編，機(jī)械工業(yè)出版社，1992</p><p>　　[5]《通用機(jī)械》 化學(xué)工業(yè)出版社 2004年</p><p>　　[6]陳瑋璋.《起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)》.人民交通出版社.1985</p><p>　　[7]陳國

43、璋.《起重機(jī)計算實(shí)例》.中國鐵道出版社.1985</p><p>　　[8]中國焊接協(xié)會編.《焊接標(biāo)準(zhǔn)匯編》.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.1996</p><p>　　[9]陳祝年.《焊接設(shè)計簡明手冊》.機(jī)械工業(yè)出版社.1996</p><p>　　[10]A.B.維爾尼克.《大起重量橋式起重機(jī)》.中國工業(yè)出版社.1963</p><p><b&g

44、t;　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過了為期五周的課程設(shè)計，我終于完成了《門式起重機(jī)梁機(jī)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化》的設(shè)計說明書。</p><p>　　該設(shè)計是我三年大學(xué)階段最后一次也是最重要的一次作業(yè).,在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下,在同學(xué)們的幫助下,自感收獲很多.畢業(yè)設(shè)計是對學(xué)習(xí)成果的綜合性總結(jié)和檢驗,是一次全面應(yīng)用所學(xué)理論知識和專業(yè)知識的訓(xùn)練,提高了自己分析問題,解決問題和獨(dú)立工作的能力

45、.同時對整個起重機(jī)的設(shè)計方法有了初步了解,同時也提高了制定設(shè)計方案、調(diào)查研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計、等和計算機(jī)編程以及繪圖和撰寫技術(shù)文件的能力以及查閱有關(guān)設(shè)計手冊及圖表資料的能力。</p><p>　　在起重機(jī)的設(shè)計方面,基本掌握了機(jī)械原理的有關(guān)的內(nèi)容、方法及步驟,這是一次機(jī)械知識綜合學(xué)習(xí)和運(yùn)用的機(jī)會。</p><p>　　在這次設(shè)計中,指導(dǎo)老師進(jìn)行了多方指導(dǎo).對于老師的辛勤指導(dǎo),在此表示感謝。<