1472-起重機(jī)總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1472-起重機(jī)總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),起重機(jī),總體,整體,設(shè)計(jì),金屬,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 起重機(jī)總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)龍門(mén)式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：確定總體方案，選擇主要參數(shù)，確定計(jì)算載荷，計(jì)算壓輪和穩(wěn)定性。起重機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)是指：起重量 Q(t)、跨度 L(m)起升高度 H(m)起升速度(m/min)、小車(chē)運(yùn)行速度 (m/min)和工作級(jí)別等。qVoV起重機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)是指：有無(wú)電源(交流或直流)、工作地點(diǎn)(室內(nèi)或室外)、最大行程以及工作環(huán)境(溫度、濕度、有無(wú)煤氣或酸氣)等。其它要求：如起重機(jī)所占空間的限制、司機(jī)室的型式(敞開(kāi)式或封閉式)、司機(jī)室的位置(在橋梁中間或一端)、司機(jī)室的高度、操縱方式(手動(dòng)、電動(dòng)，遙控)等。龍門(mén)起重機(jī)的總體方按和基本參數(shù)確定：龍門(mén)起重機(jī)廣泛用于各種工礦企業(yè)、交通運(yùn)輸和建筑施工。主要在露天貯料場(chǎng)、建筑構(gòu)件加工場(chǎng)、船塢、電站、港口和鐵路貨站等處，用其裝卸及搬運(yùn)貨物、設(shè)備以及建筑構(gòu)件安裝等。一、門(mén)架的結(jié)構(gòu)型式：采用板梁結(jié)構(gòu)。由于板梁結(jié)構(gòu)制造方便，采用這種型式的門(mén)式起重機(jī)占多數(shù)。門(mén)架可制成雙腿(全門(mén)架)，門(mén)架主梁與支腿的選擇是剛性連接的。門(mén)架采用雙梁。門(mén)架結(jié)構(gòu)是板梁式箱形結(jié)構(gòu)。雙梁箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架的支腿制成“八”字型。二、門(mén)架的主要尺寸的確定：箱行結(jié)構(gòu)箱行主梁的截面以矩形截面。門(mén)式起重機(jī)的主梁高度 ：當(dāng)采LH)2015(用兩條剛性支腿時(shí)，取 ， ，采用單箱型時(shí)，取LH)251(B)312(。B)132(對(duì)于支腿，腿高 h 由所要求的門(mén)架凈空尺寸確定。剛性支腿的上部連接按箱形結(jié)構(gòu)寬度 (主梁高度)確定；柔性支腿的上、下部和剛性支腿的下部連接b按門(mén)架下橫梁寬度及具體結(jié)果確定?？紤]到起重機(jī)沿大車(chē)軌道方向穩(wěn)定性的要求，門(mén)式起重機(jī)的輪距， 為主梁全長(zhǎng)。oLK)614(三、門(mén)式起重機(jī)的載荷及其組合：1載荷作用在門(mén)式起重機(jī)上的載荷有：起重載荷、門(mén)架自重、小車(chē)重量、電氣設(shè)備及司機(jī)室等自重；小車(chē)慣性力(由大、小車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的)，大車(chē)慣性力(大車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的)、大車(chē)偏斜傾向力及風(fēng)力等。1)箱形結(jié)構(gòu)的門(mén)架自重：箱形截面橋架自重 對(duì)于 75 以下的普通門(mén)式起重機(jī)，t橋架(主梁)自重按下式估算：帶懸臂 qGoHQL5.0無(wú)懸臂 7式中 額定起重量( )；t橋架(主梁)全長(zhǎng)( )；oLm起升高度( )。H支腿自重：雙梁門(mén)架的支腿單位長(zhǎng)度自重常取為主梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度自重的 0.20.4倍單主梁門(mén)架的支腿單位長(zhǎng)度自重取為主梁的 0.70.9 倍。2)小車(chē)自重對(duì)于雙梁小車(chē)，單主梁小車(chē)自重 按下式估算：xcG當(dāng) 時(shí) tQ165)(7.2tQxc對(duì)于 A7 工作類(lèi)型小車(chē)，宜再乘以系數(shù) 1.15。當(dāng) 時(shí) t02)(5.3txc大時(shí)，分母應(yīng)取大值。對(duì)于 A7 級(jí)工作類(lèi)型小車(chē)，宜再乘以系數(shù) 1.06。3)慣性力(慣性載荷)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力和沖擊振動(dòng)引起的慣性載荷的確定。大車(chē)制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力 大車(chē)運(yùn)行制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力，對(duì)于主dgP動(dòng)輪僅布置在一側(cè)的門(mén)式起重機(jī)，設(shè) 1 輪為主動(dòng)輪，2 輪為從動(dòng)輪，則大車(chē)制動(dòng)慣性力 為：dgPzdxczdqxcdgQqdg gtvGQtvP)(式中 大車(chē)制動(dòng)時(shí)，由橋架自重引起的水平慣性力；qdg由貨重和小車(chē)自重引起的水平慣性力；zdxcxcdgQtvGP)(、 、 和 等符號(hào)pxcdz但是，大車(chē)制動(dòng)慣性力 應(yīng)受到主動(dòng)輪打滑的限制，即dgP1fV式中 粘著系數(shù)；f大車(chē)主動(dòng)輪輪壓。1V小車(chē)制動(dòng)時(shí)引起的慣性力 小車(chē)運(yùn)行制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力 按下式計(jì)算：xgPxgPzxcxgtvGQ)(式中 小車(chē)運(yùn)行速度。xV4)大車(chē)運(yùn)行偏斜側(cè)向力當(dāng)門(mén)式起重機(jī)的運(yùn)行速度與橋式起重機(jī)的運(yùn)行速度相近時(shí)，可按下式計(jì)算側(cè)向力：max1.0VS式中 大車(chē)的最大輪壓。maxV當(dāng)門(mén)式起重機(jī)的運(yùn)行速度較低時(shí)，側(cè)向力按照之腿由于運(yùn)行阻力不同時(shí)求出LBWSA2)(表示主梁由于側(cè)向力引起的彎矩。其中：SMBAL2式中 和 兩支腿處的運(yùn)行阻力，且 ；AWB AWB和 兩支腿運(yùn)行牽引力，且 。TT1）進(jìn)行最大拉力驗(yàn)算：kNymMixA 32)451025(2482a 2）計(jì)算受拉單栓承載力kNPNt .17.0.故 tAT驗(yàn)算通過(guò)。2載荷組合由于各種載荷不可能同時(shí)作用在門(mén)架結(jié)構(gòu)上，因此要根據(jù)門(mén)式起重機(jī)的使用情況來(lái)確定這些載荷的組合。門(mén)式起重機(jī)的計(jì)算載荷組合通?？紤]以下幾種情況：計(jì) 算 構(gòu) 件 主梁 支腿載荷情況及組合IIaIIdIIbIIcIId門(mén)架自重 qG4qmGm4G起升載荷 Q2 Q22小車(chē)慣性力 xgP 大車(chē)慣性力 dgP dg大車(chē)偏斜側(cè)向力 S S門(mén)架支承橫推 H 1)對(duì) 于主梁， 考慮小車(chē) 位于跨中 或懸臂端，小車(chē)滿載下降制動(dòng)，同時(shí)大車(chē)平穩(wěn)制動(dòng)，風(fēng)力平行大車(chē)軌道方向。稱為計(jì)算情況 II 。a2)對(duì)于支腿，分別考慮門(mén)架平面和支腿平面內(nèi)的兩種載荷組合： 在門(mén)架的平面內(nèi)，大車(chē)不動(dòng)，小車(chē)位于跨端或懸端，小車(chē)滿載下降制動(dòng)，同時(shí)小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)，風(fēng)力沿小車(chē)軌道方向，稱為計(jì)算情況 II 。b表 門(mén)式起重機(jī)的計(jì)算載荷組合注：表中 橋架(主梁)自重； 門(mén)架(包括主梁和支腿等)自重， 在門(mén)架平面內(nèi)，沿qGmGmFP小車(chē)軌道方向的風(fēng)力； 在支腿平面內(nèi)，沿大車(chē)軌道方向的風(fēng)力。其余符號(hào)同前述。tFP 在支腿平面內(nèi)，小車(chē)位于跨度端或懸臂端，小車(chē)滿載下降制動(dòng)，同時(shí)大車(chē)平穩(wěn)制動(dòng)，風(fēng)力平行大車(chē)軌道。稱為計(jì)算情況 。c3) 對(duì)于主梁和支腿，還應(yīng)考慮非工作狀態(tài)下的載荷組合，這時(shí)大車(chē)和小車(chē)皆不動(dòng)，空載。僅作用有非工作狀態(tài)的最大風(fēng)載荷，稱為技術(shù)情況 。d對(duì)于每種計(jì)算情況，由于其載荷組合出現(xiàn)的可能性不同，所以在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力值也各不相同。四、箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架的強(qiáng)度驗(yàn)算1主梁危險(xiǎn)載面的強(qiáng)度驗(yàn)算1）正應(yīng)力的驗(yàn)算根據(jù)公式計(jì)算的垂直彎矩同時(shí)作用在主梁上，并考慮約束彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的影響，主梁再面上的正應(yīng)力可按下式疊加：主梁跨中： 15.)(3maxax2yzzWM力風(fēng)力 mFPFtFPtFFP小車(chē)自重 xcG4xcxcxcG4xc主梁支承載面： 15.)(maxaxyscczWM式中 、 主梁跨中的最大垂直彎矩和水平彎矩；axzszax、 主梁支承載面的最大垂直彎矩和水平彎矩；mcsc、 主梁跨中和支承載面對(duì) 軸的載面摸數(shù)；zx x主梁對(duì) 軸的載面摸數(shù)。yWy強(qiáng)度許用應(yīng)力為：MPans45.1803.21）確定應(yīng)力循環(huán)特性 .maxiNr鋼的強(qiáng)度許用應(yīng)力為：AQ235MPans45.1803.2式中 為載荷組合的安全系數(shù)。2）剪應(yīng)力的驗(yàn)算箱形載面主梁支承載面處的剪力 在腹板上引起的剪應(yīng)力按下式計(jì)算：cQ)(21xcISQ式中 主梁載面的一部分對(duì)中性軸的靜矩；主梁載面對(duì) 軸的慣性矩；xIx、 主梁的主、副腹板的厚度。12在水平載荷作用下，蓋板上的剪應(yīng)力： oysISQ2式中 支承處的水平剪力；sQ主梁載面的一部分對(duì) 軸的靜矩；ySy主梁載面對(duì) 軸的慣性矩；I上、下蓋板厚度。o主梁受扭的影響。則按純扭轉(zhuǎn)計(jì)算，計(jì)算式為：主腹板上 =112kM3.2160935副腹板上 =22k .蓋板上 =oko0.416395式中 作用與主梁支承載面的扭矩；KM主梁封閉載面的輪廓面積， 。bh在主梁載面上，各種載荷在同一點(diǎn)引起的剪應(yīng)力予疊加。2、支腿危險(xiǎn)載面的強(qiáng)度驗(yàn)算對(duì)于單主梁箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架的支腿應(yīng)分別選取幾個(gè)載面進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。強(qiáng)度驗(yàn)算式為： FNWMtxtymmaxaa式中 門(mén)架平面，支腿驗(yàn)算載面的最大彎矩；a支腿平面，支腿驗(yàn)算載面的最大彎矩；tmx支腿平面，支腿驗(yàn)算載面的軸向力；tNa、 驗(yàn)算載面對(duì) 軸和 軸的載面模數(shù)；xWyxy驗(yàn)算載面的面積。F根據(jù)靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算截面需要的面積： 2max4.10835.2mNAj 2I .7.rtaxj由計(jì)算結(jié)構(gòu)知，桿件應(yīng)根據(jù)疲勞強(qiáng)度條件確定截面積。桿件需要的最小截面積為20732.55 。2m3、下橫梁的強(qiáng)度驗(yàn)算將各種載荷作用在門(mén)架上引起的下橫梁的彎矩疊加，然后按下式驗(yàn)算其強(qiáng)度，即彎曲應(yīng)力： xWM式中 作用在下橫梁載面的總彎矩；驗(yàn)算載面對(duì) 軸的載面模數(shù)。xx五，箱型梁的約束彎曲計(jì)算近年來(lái)，橋式起重機(jī)有采用寬翼緣箱形梁，這時(shí)薄壁箱形梁受彎曲時(shí)，在剪應(yīng)力作用下，翼緣板和腹板產(chǎn)生了翹曲，梁的截面不在保持平面，而有翹曲（圖 b 中虛線所示） 。由于這種翹曲受到了約束，因而破壞了正應(yīng)力按平面分布的規(guī)律，這時(shí)正應(yīng)力沿梁寬的分布不再是一個(gè)常數(shù)，沿著梁高的分布也不再符合線性分布規(guī)律（圖 ） ，其中虛線表示自由彎曲應(yīng)力。圖 薄壁箱形梁的計(jì)算 圖 薄壁箱形梁約束彎曲時(shí)剪應(yīng)力分布根據(jù)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在薄壁箱型梁的角點(diǎn)上，最大約束彎曲正應(yīng)力可近似取為： )1(o式中 自由彎曲正應(yīng)力；o考慮約束彎曲而使應(yīng)力增大的系數(shù)；LB75.1B翼緣板寬度。初選箱形截面腹板厚度 mc012.623121423LECQGAxc 8.82 31285 280.310.3)4.021.(剛度是控制條件。 ,1602736.0132 kNQkBAQ圖 薄壁箱形梁約束彎曲時(shí)截面正應(yīng)力分布 圖 腹板受輪壓局部擠壓計(jì)算六，輪壓產(chǎn)生的局部壓應(yīng)力1） 當(dāng)起重機(jī)小車(chē)的輪壓直接作用在梁的腹板上時(shí)（圖 ） ，腹板邊緣產(chǎn)生的局部壓應(yīng)力為： =mP式中 局部壓應(yīng)力 ；_m2NP集中載荷（ N） ；板厚（mm） ；集中載荷分布長(zhǎng)度，可按下式計(jì)算：12h式中 集中載荷作用長(zhǎng)度，對(duì)車(chē)輪取 ；m50-自構(gòu)件頂面（無(wú)軌時(shí)）或軌頂（有軌時(shí)）至板計(jì)算高度上邊緣的1h距離（mm）.2）當(dāng)起重機(jī)小車(chē)的輪壓直接作用在梁的上蓋板時(shí)，局部彎曲應(yīng)力為：普通正軌或半偏軌道布置在兩腹板中間的上蓋板上，由輪壓作用而使上蓋板產(chǎn)生局部彎曲，此時(shí)上蓋板應(yīng)按被兩腹板和相鄰兩筋板分隔成的矩形板計(jì)算，如圖 所示。箱型梁上蓋板是超靜定薄板。它支承在梁的腹板和橫向加筋板上。這種薄板的計(jì)算簡(jiǎn)圖較復(fù)雜，再加上在小車(chē)輪壓作用下，起重機(jī)箱型梁的蓋板連同軌道一起承受局部彎曲，使其計(jì)算簡(jiǎn)圖更加復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，特作如下假設(shè)： （1）把上蓋板看作為是腹板和橫向加筋板約束的自由支承的薄板；（2）軌道視為一根中部受集中載荷的梁；（3）根據(jù)薄板受集中載荷作用來(lái)計(jì)算蓋板撓度；（4）計(jì)算應(yīng)力時(shí)，假設(shè)軌道和蓋板間僅在邊長(zhǎng)為 a 和 b 矩形面積上接觸。此時(shí)，(cm), 為軌道寬度， 為軌道高度。521ph1bph圖 上蓋板的局部彎曲計(jì)算簡(jiǎn)圖對(duì)于正軌和半偏軌箱型梁，由于集中載荷的作用點(diǎn)在板的中心或偏一距離，故應(yīng)采用板殼理論計(jì)算。根據(jù)板殼理論，作用在受載面積中心（圖）彎距：8NMx )1()1(sin4l2( vvdb8x )1()1(sin4l2( vvdb式中 )(121abd、 32196aIbkPN在此處 I-軌道的慣性矩；上蓋板的厚度；系數(shù)，取決于 之間值，見(jiàn)表 。1kba表 系數(shù) 1kba1.0 1.1 1.2 1.4 1.6 1.8 2.01k0.127 0.138 0.148 0.162 0.171 0.177 0.180軌道中心線至腹板的距離，正軌時(shí)， ； 2bktgkt11ktkt11；1abv_波桑比；， 系數(shù)，其值取決于 和 的值（參見(jiàn)表 ） ；上蓋板上的折算應(yīng)力按下式求得：2)(z折 zax)(2= 13270)2316351式中 由垂直彎矩引起的正應(yīng)力， ， ， 應(yīng)帶各自xz的正負(fù)號(hào)代入。 表 對(duì)于矩形板的因子 和 的值 0.100.20 0.3. 0.40 0.50 0.10 0.20 0.30 0.40 0.500.52.792 2.352 1.945 1.686 1.599 0.557 -0.179 -0.647 -0.852 -0.9060.60.70.80.91.01.21.41.61.82.03.02.8612.9042.9332.9522.9662.9822.9002.9552.9772.9993.0003.0002.5452.6772.7682.93228792.9362.9662.9822.9002.9553.0003.0002.2272.4332.5842.6942.7662.8802.9362.9662.9822.9003.0003.0002.0112.2592.4482.5912.6982.8362.9122.9532.9752.9872.9993.0001.9362.1982.3992.5332.6692.8202.9032.9482.9722.9852.9993.0000.6770.7580.8140.8560.8870.9310.9580.9750.9850.9910.9991.0000.0530.2400.3910.4560.6110.7560.8490.9080.9450.9680.9981.000-0.439-0.229-0.0310.1480.3040.5510.7190.8280.8970.9390.9961.000-0.701-0.514-0.310-0.108-0.0800.3930.6160.7640.8580.9150.9951.000-0.779-0.605-0.4.04-0.1980.0000.3350.5780.7400.8340.9060.9941.000六，剛度計(jì)算梁除了滿足強(qiáng)度條件外，還需具有一定的剛度（限制變形）才能滿足使用要求。用于起重機(jī)的梁只驗(yàn)算由有效載荷（移動(dòng)載荷）產(chǎn)生的靜撓度（不計(jì)動(dòng)力系數(shù)） ，梁的這種變形是彈性變形，外載荷消失后梁能復(fù)原，絕對(duì)不允許殘余（永久）變形。1，靜剛度當(dāng)兩個(gè)不相等的移動(dòng)集中載荷對(duì)稱作用于梁的跨度中央時(shí)（圖） ，其最大靜撓度由下式確定： fllpf )75.0()(221對(duì)于圖 所示情況，梁的最大靜撓度：flLlLlEIpf )75.0()75.0(12)( 22121允許靜撓度值 分別推薦如下：f1）橋式起重機(jī)、門(mén)式起重機(jī)的跨中撓度Lf107式中 L起重機(jī)的跨度。2）門(mén)式起重機(jī)的懸臂撓度 1350Lf式中 _懸臂長(zhǎng)度。13）橋式起重機(jī)跨中水平位移Lfs201根據(jù)剛度條件，型鋼梁需要的截面慣性矩為：25533 1094.61.487PLLPfEI 式中 梁的跨度（ ） ；Lm型鋼梁的許用撓度， ；f 70f電動(dòng)葫蘆在額定起重量時(shí)的總輪壓（不計(jì)動(dòng)力系數(shù)） 。按p下式計(jì)算：hGQP其中， 額定起重量 ，)(N電動(dòng)葫蘆自重 。h2，動(dòng)剛度在起重機(jī)小車(chē)卸載時(shí)，主梁在垂直方向?qū)a(chǎn)生衰減振動(dòng)，這種振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響不大，但對(duì)于起重機(jī)的正常使用以及司機(jī)的操作田間卻是不利的，緩慢的衰減過(guò)程影響到起重機(jī)的生產(chǎn)率，因此，從現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求出發(fā)（特別是對(duì)高速運(yùn)行的起重機(jī)以及要求所吊運(yùn)件能精確安裝的起重機(jī)） ，起重機(jī)應(yīng)保證一定的動(dòng)剛度。 圖 梁的剛度計(jì)算對(duì)于一般使用的起重機(jī)，不必驗(yàn)算起動(dòng)剛度。對(duì)于工藝上及生產(chǎn)率上有較高要求的橋式起重機(jī)，應(yīng)驗(yàn)算動(dòng)剛度，要求小車(chē)位于跨中時(shí)的滿載自振頻率 f 不應(yīng)低于 2HZ?？砂聪铝泄津?yàn)算滿載自振頻率：=0.6 =1367.12)1(.6.0kmMKfs31678式中 _滿載自振頻率， （HZ） ；f主梁結(jié)構(gòu)在跨中的剛度系數(shù)，其物理意義為使主梁在跨sk中處產(chǎn)生單位垂直靜撓度所需的集中力的大小 ；按表 計(jì)算；cmkN主梁結(jié)構(gòu)在跨中的換算集中質(zhì)量與小車(chē)質(zhì)量之和（對(duì)于雙梁結(jié)構(gòu)，sM如果小車(chē)質(zhì)量按整臺(tái)小車(chē)計(jì)算，則 近似等于一根主梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量） （sM） ；按表 計(jì)算；cmskN2 與額定起升載荷的質(zhì)量 之比，即 ；s QQMm 與鋼絲繩繞組的剛度系數(shù) 之比，即 。KS iKtsKk鋼絲繩繞組的剛度系數(shù) （其物理意義為使鋼絲繩繞組在荷重懸掛處產(chǎn)生單Tk位靜伸長(zhǎng)所需的力）可按下式計(jì)算：=rtlFnEk128045362式中 鋼絲繩繞組的剛度系數(shù) ；tKcmN繞組的分支數(shù)；n所用的鋼絲繩的縱向彈性模數(shù)，與鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般rE取值 1.0 ；4102cmkN一根鋼絲繩的鋼絲截面積 ;rF2cm_鋼絲繩繞組在相當(dāng)于額定起升高度時(shí)的實(shí)際平均下放長(zhǎng)度，rl可近似取為卷筒中心與上部固定滑輪中心之半處至吊滑輪中心的實(shí)際平均下放長(zhǎng)度（cm）,見(jiàn)圖 。七，穩(wěn)定性計(jì)算： 對(duì)于雙梁箱形截面橋式和門(mén)式起重機(jī)以及單主梁門(mén)式起重機(jī)，一般不進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，但應(yīng)進(jìn)行腹板和蓋板的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。1，橋式類(lèi)型起重機(jī)梁的腹板可能在下列幾種應(yīng)力作用下喪失穩(wěn)定性1） 彎曲剪應(yīng)力：在剪力作用下，梁的腹板會(huì)在 45 度方向受壓而在斜向失去局部穩(wěn)定性（圖） ；2） 彎曲正（壓）應(yīng)力。這時(shí)，梁的腹板和蓋板的受壓區(qū)有可能在梁長(zhǎng)方向失去局部穩(wěn)定性（圖） ；3） 彎曲正（壓）應(yīng)力和軸向壓應(yīng)力（如門(mén)式起重機(jī)的支腿） ；4） 作用在腹板上緣的載荷（如集中輪壓等）產(chǎn)生壓應(yīng)力（如偏軌橋式和門(mén)式起重機(jī)） ，這時(shí)，腹板會(huì)因擠壓應(yīng)力在豎向失去穩(wěn)定（圖和圖） 。金屬結(jié)構(gòu)也可能在以上幾種應(yīng)力共同作用在梁的腹板上時(shí)喪失局部穩(wěn)定。這時(shí)，腹板隨著作用于其上的載荷性質(zhì)不同翹曲各種曲面（圖） 。圖 腹板局部穩(wěn)定的計(jì)算表 垂直動(dòng)剛度計(jì)算數(shù)據(jù) 注：集中公式里的 整個(gè)橋架結(jié)構(gòu)（不包括支腿及下橫梁）單q位長(zhǎng)度重量；全部橋架結(jié)構(gòu)的慣性矩；I跨度一側(cè)全部支腿的慣性矩；1小車(chē)（帶吊具）重量。rcG為了保證梁的腹板的局部穩(wěn)定性，通常用加勁板或加勁桿來(lái)加固腹板，這樣要比增加腹板的厚度經(jīng)濟(jì)些。加固的方式如下：1） 在箱形截面梁整個(gè)高度上設(shè)置橫向加勁板（圖） ；2） 對(duì)于正軌箱形結(jié)構(gòu)橋式起重機(jī)，除設(shè)置橫向加勁板外，在箱形截面腹板受壓區(qū)域設(shè)置短橫向加勁板（圖） ；3） 在跨度較大的橋式和門(mén)式起重機(jī)中。梁的高度比較大，這時(shí)，除設(shè)置橫向加勁板外，常常在腹板的受壓區(qū)設(shè)置一條縱向加勁線，如果需要，例如從工藝方面限制腹板旁彎和波浪形，在腹板受壓區(qū)也設(shè)置縱向加勁桿（圖） 。2，箱形截面梁腹板加勁的設(shè)計(jì)原則1） 通常沿腹板全高設(shè)置橫向加勁板（圖和）加固腹板。當(dāng) 時(shí)，10h橫向加勁板之間的距離不應(yīng)大于 2h 或 3m；當(dāng) 時(shí)，不應(yīng)大于 2.5h。在跨度較大時(shí)橫向加勁板的間距，在支座附近較小些，而在跨中較大些。考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，為了限制腹板波浪度，一般取間距 m。2.2）如果腹板僅在剪應(yīng)力作用下；當(dāng) （對(duì)于低碳鋼）或70h（對(duì)于低合金鋼）時(shí)，可不必設(shè)置橫向加勁板，但是為了增加截面)605(h的扭轉(zhuǎn)剛度，提高梁的整體穩(wěn)定性，一般仍設(shè)置橫向加勁板。3）如果腹板僅在正應(yīng)力作用下，當(dāng) （對(duì)于低碳鋼）或1h（對(duì)于低合金鋼）時(shí)，可不必加固。)145(h5） 對(duì)于高度較大的梁，必須在腹板受壓區(qū)設(shè)置縱向加勁條（圖的 3） ，且設(shè)置在離受壓翼緣板（0.20.25）h 處（圖 ） ；當(dāng) （對(duì)于低碳240h鋼）或 （對(duì)于低合金鋼）時(shí)，一般只加一根縱向加勁條，如果20因梁高很大，而必須用兩根縱向加勁條來(lái)加固腹板時(shí)，則第一根縱向加勁條離受壓邊緣距離為（0.150.20）h ，第二根離受壓邊緣距離為（0.350.40） h。縱向加勁條截面必須的慣性矩見(jiàn)表 3-6。 圖 箱形主梁加勁板的設(shè)置6） 若腹板僅僅只用橫向勁板加固時(shí)，對(duì)于箱形截面梁，橫向勁板寬度取為等于兩腹板間距 b，若梁寬 B 較大，橫向加勁板中部可開(kāi)孔，但應(yīng)保證mm，加勁板厚度不應(yīng)小于 。)403(hbf jb157） 在有縱向加勁條的情況下，橫向勁板的慣性矩為：3hJ縱向加勁條所需的慣性矩根據(jù)比值 確定（表 ）h18） 當(dāng)梁的上翼緣作用有集中載荷（例如正軌箱形結(jié)構(gòu)橋式起重機(jī)）時(shí)，一般在腹板上須設(shè)置短橫向加勁板（圖 ） ，其高度 或 。h3.01114.如果腹板上有縱向加勁條，則短橫向加勁板應(yīng)與縱向加勁條相連，短橫向加勁板的間距 。)504(1八，腹板局部穩(wěn)定性的驗(yàn)算表 3-6 縱向加勁條必須的慣性矩 zI對(duì)于偏軌箱形梁，腹板同時(shí)受彎曲正應(yīng)力，剪應(yīng)力和集中輪壓作用在腹板上緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力。根據(jù)板的彈性穩(wěn)定理論，結(jié)合工程實(shí)際，可將工字型截面的腹板看作是由上下翼緣板支承著的彈性嵌固板，但有水平位移的可能。彈性嵌固起提高腹板屈曲系數(shù)的作用，能水平位移，有降低抗屈曲能力的作用，所以可以偏安全地認(rèn)為腹板的上下支承是只能轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)支支承，不考慮其嵌固影響。在有較強(qiáng)翼緣板的情況下，工字型截面的腹板彈性嵌固支承影響系數(shù)可以取x=1.5。薄板在各種載荷情況和各種支承情況下的局部穩(wěn)定的臨界屈曲應(yīng)力公式可寫(xiě)成如下通式：Ecrxk1rr、Emcrxk式中 、 、 分別為 x 方向正應(yīng)力、剪切應(yīng)力和 y 方向cr1mcr局部壓應(yīng)力作用下的臨界屈曲應(yīng)力 ；2Nx板邊支承情況影響系數(shù)，也稱嵌固系數(shù)，兩非承載邊簡(jiǎn)支支承時(shí)取 1，彈性嵌固時(shí)取 1.21.5，詳見(jiàn)表 ；、 、 分別為簡(jiǎn)支支承板在受 x 方向正應(yīng)krm力、剪應(yīng)力和 y 方向局部應(yīng)力時(shí)的屈曲系數(shù)，其值參見(jiàn)表 ；板屈曲的歐拉應(yīng)力 ，可按下式計(jì)算：E2mN2222 109)1(bbDE =163.31式中 D= 板的單位寬度彎曲剛度；)1(23E板厚； _垂直于正應(yīng)力方向的板寬，驗(yàn)算腹板時(shí)為腹板的計(jì)算高度；ba_垂直于局部壓應(yīng)力方向的板長(zhǎng)，驗(yàn)算腹板時(shí)為橫向加勁板間的距離；E彈性模數(shù) ；2mN波桑比。板在壓應(yīng)力 剪應(yīng)力 和局部壓應(yīng)力 共同作用時(shí)的等效臨界復(fù)合應(yīng)力可按1m下式、2211121, 4343 crmcrcrcrmcrd = 3.7.2930.56式中， 為板邊兩端應(yīng)力之比 ， 為板邊最大應(yīng)力， 、 各帶自1212己的正負(fù)符號(hào)；其它符號(hào)同前。當(dāng)臨界應(yīng)力超過(guò) 0.75 時(shí)，按式（ ）求得折減臨界復(fù)合應(yīng)力 ：s crcrtsscr,3.51式中 材料的屈服點(diǎn) 。s2mN表 示出局部區(qū)格板的屈曲系數(shù)。薄板局部穩(wěn)定性的驗(yàn)算是以屈曲臨界應(yīng)力為極限應(yīng)力的。只要作用在板上的載荷應(yīng)力（在非均布應(yīng)力時(shí)取最大的應(yīng)力值）小于極限應(yīng)力（或許用應(yīng)力） ，板是穩(wěn)定的，其驗(yàn)算公式如下：或cr1ncrcr1或crr 或mcrnmcrcr式中 n安全系數(shù)，其值與強(qiáng)度安全系數(shù)一致，按載荷組合分別取1.5、1.33、和 1.15；和 分別為正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力作用下的許用cr1mcr屈曲臨界應(yīng)力。當(dāng)板受壓應(yīng)力，剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力同時(shí)作用的等效復(fù)合應(yīng)力按式（ ）計(jì)算時(shí)，板的屈曲安全系數(shù)可以取得小一些，一般可以減小百分之十 。九，加肋板的穩(wěn)定性計(jì)算：在工程設(shè)計(jì)中，為了滿足公式（ ） ，有時(shí)不得不增加板厚，這常常要增加鋼材用量。而在板的受壓部位加上幾根加勁條或加強(qiáng)肋則可以提高板的抗屈曲能力，而且相比之下要經(jīng)濟(jì)些。剛性的加強(qiáng)肋（加勁條）能起到支承作用，將板分割為若干區(qū)格，改變了板在計(jì)算穩(wěn)定性時(shí)的寬度 b 和 a 的值。而且，區(qū)格板的屈服系數(shù)與 有關(guān)，屈曲臨界應(yīng)力與寬（b）平方成反比。但要注意的是剛a性加強(qiáng)肋要有足夠的彎曲剛度，要能起到支承板的作用。加強(qiáng)肋的剛度以 EIs的乘積表示。 是加強(qiáng)肋繞被加強(qiáng)板板厚中心線的面積慣性矩。加強(qiáng)肋的彎曲sI剛度和該板的彎曲剛度比稱為加強(qiáng)肋的剛度比，常以 表示，即 =bsbsbs IEIDI322311 21.370.612式中 b, 為板的寬度和厚度。對(duì)于剛性加強(qiáng)肋而言，有最小剛度比 min，亦即當(dāng)剛性加強(qiáng)肋使區(qū)格板的屈曲臨界應(yīng)力小于（最多是等于）這塊加肋整板的屈曲臨界應(yīng)力時(shí)，此加強(qiáng)肋的剛度比即為最小剛度比。這時(shí)，板的屈曲只能限于區(qū)格板內(nèi)，也就是說(shuō)區(qū)格板的屈曲將先于整板。當(dāng)加強(qiáng)板剛度不夠時(shí)，加肋板仍以整板屈曲模態(tài)失穩(wěn)。此時(shí)的加強(qiáng)肋稱為柔性加強(qiáng)肋。帶柔性肋板的屈曲系數(shù)可按公式計(jì)算。在求得剛性肋的最小剛度后，即可計(jì)算剛性肋的面積慣性矩。所有剛性肋的面積慣性矩（ ）必須大于此值。sI當(dāng)橋式類(lèi)型起重機(jī)主梁腹板被縱向肋分格為上，下兩區(qū)格，并受有 y 方向的局部壓力 時(shí)，則上區(qū)格板（圖 ）的局壓屈曲系數(shù) 按表 計(jì)算 ，m mk8.0而下區(qū)格板則按 或 。此時(shí)上區(qū)格板的驗(yàn)算公式應(yīng)為改寫(xiě)的式（ ） ，1a3即nImcr下區(qū)格板的局部驗(yàn)算公式則為：0.4 mcr式中， 和 分別為上區(qū)格板和下區(qū)格板的屈曲臨界應(yīng)力。Imcrcr對(duì)于普通橋式起重機(jī)，由于梁的受壓翼緣板屬于均勻受壓情況，只要合理選取板寬 B 和厚度 的比值（表 ） ，則勿需用縱向加勁條加固梁的受壓翼緣。根據(jù)滿足局部穩(wěn)定性條件，圖 3-11 列出了受壓翼緣尺寸比例關(guān)系。對(duì)于偏軌寬翼緣橋式類(lèi)型起重機(jī)，其主梁截面較寬，而翼緣板厚 相對(duì)較?。╞- 兩腹板間距； -上翼緣板厚度） ，因此受壓翼緣板必須根據(jù)局部穩(wěn)定性布置1縱向加勁條。當(dāng) 60（50） 時(shí)（括號(hào)內(nèi)數(shù)字用于低合金鋼） ，應(yīng)設(shè)置一條縱102b向加勁條，縱向加勁條的慣性矩：132.0bIz4cm式中 -系數(shù)，按表 3-11 選用。1表 3-10 受壓翼緣板的寬厚比 不大于 1b板的長(zhǎng)邊支承特性鋼 235Q 低合金鋼一邊簡(jiǎn)支，一邊自由 15 12一邊嵌固，一邊自由 30 25兩邊簡(jiǎn)支 60 50兩邊嵌固 70 60當(dāng) 時(shí)，應(yīng)設(shè)置兩條縱向加勁條，縱向加勁條的)150()10(2b慣性矩：4231.cmIz式中 系數(shù)，按表 選用；2b兩腹板間距。圖 受局部壓力的區(qū)格板 圖 受壓翼緣的尺寸比例十，受扭構(gòu)件的計(jì)算1，自由扭轉(zhuǎn)和約束扭轉(zhuǎn)的概念起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中的梁為非圓截面直桿，而且是開(kāi)口薄壁（工字形截面等）后閉口薄壁（箱形截面）結(jié)構(gòu)。非圓截面直桿受扭時(shí)，其橫截面不再保持平面而產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。如果所有的截面都自由翹曲，則在截面上不會(huì)產(chǎn)生正應(yīng)力，這稱為自由扭轉(zhuǎn)，這時(shí)，桿件所有截面的翹曲量相同。因此，在橫截面內(nèi)只產(chǎn)生與外扭轉(zhuǎn)相平衡的剪力。這種情況只有當(dāng)?shù)冉孛嬷睏U的兩端作用大小相等而方向相反的力偶，且無(wú)任何約束時(shí)才會(huì)產(chǎn)生。圖 a 為工字形截面桿件兩自由端受兩個(gè)力偶作用而產(chǎn)生自由扭轉(zhuǎn)，圖 a 為變形后的情況，平行于桿軸的縱向直線（例如翼緣）仍保持直線，截面 ABCD 已有翹曲不再成平面，由于各截面均能自由翹曲，且翹曲量相同，故縱向纖維長(zhǎng)度不改變，截面上就不會(huì)產(chǎn)生正應(yīng)力。表 系數(shù) 值10.5 0.6 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.00.050.100.150.203.403.693.974.255.596.116.227.138.058.559.6510.4510.758.559.6510.4510.7511.8913.0414.1813.5815.1416.7018.2616.6718.7220.7722.3219.9022.4825.0727.6522.3626.5629.7632.9626.9530.8334.7238.6130.2835.4340.0344.6330.2836.7243.7251.2830.2836.7243.7251.28注： ，式中 a箱形梁橫向加勁板間距；b兩腹板間距。b，一般可先取 試算，式中 一條縱向加勁條2.01Az 1.0zA的面積 .2cm表 系數(shù) 值20.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.00.050.100.150.207.398.048.689.3311.5312.6812.8314.9816.3018.1019.9021.7021.7024.2926.8829.4827.5531.0734.6035.1233.9938.6043.2147.8240.9346.7652.5958.4048.3055.4662.6269.7956.0064.7073.4082.1064.3874.7585.1295.9072.9785.1397.30109.4782.0496.16110.28124.2891.54107.74123.94140.14注：集中 和 的意義同前表。圖 3-12 桿件的自由扭轉(zhuǎn)如果桿件受扭時(shí)截面不能自由翹曲，也即由于支座的阻礙或其它原因的限制，這稱為約束扭轉(zhuǎn)。當(dāng)桿件產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)時(shí)，由于各截面的凹凸不相同，因此桿件的縱向纖維將產(chǎn)生拉伸活壓縮變形，桿件單位長(zhǎng)度的扭角也沿桿長(zhǎng)變化。由于縱向纖維的軸向應(yīng)變，就使得截面上不僅存在著扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，還存在發(fā)向應(yīng)力，又因?yàn)楦骺v向纖維的法向應(yīng)力不一定相同，就導(dǎo)致桿件產(chǎn)生彎曲（圖 ） ，所以約束扭轉(zhuǎn)也常稱為彎曲扭轉(zhuǎn)。另一方面由于桿件彎曲必將產(chǎn)生彎曲剪應(yīng)力，這一系列情況，就使得桿件的約束扭轉(zhuǎn)問(wèn)題比自由扭轉(zhuǎn)問(wèn)題復(fù)雜得多。如圖 中的工字梁右端剛性固定，左端自由，并作用著扭轉(zhuǎn)，于是也將產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)。工字梁的翼緣不保持直線而產(chǎn)生彎曲，而且這種彎曲是在其自身平面內(nèi)作相反方向的彎曲。因此在翼緣上產(chǎn)生了正應(yīng)力 （如圖 a ） ，同時(shí)由于彎曲變形，又產(chǎn)生了附加剪應(yīng)力 （如圖 b ） ，這種附加剪應(yīng)力 只能平衡一部門(mén)外扭轉(zhuǎn)，剩下的外扭轉(zhuǎn)將由純扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 （圖 c）來(lái)達(dá) k到平衡。由此可知，開(kāi)口薄壁截面受扭轉(zhuǎn)時(shí)，截面上將產(chǎn)生三種應(yīng)力，即約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力 ，約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 和純扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 。由 合成內(nèi)扭矩k記為 ，稱為約束扭轉(zhuǎn)力矩；由 合成的內(nèi)扭矩記為 ，稱為自由扭Mk hM轉(zhuǎn)力矩。根據(jù)靜力平衡條件得：圖 桿件的約束扭轉(zhuǎn) 圖 約束扭轉(zhuǎn)的截面應(yīng)力 0dFnhM十一，開(kāi)口薄板構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)計(jì)算：1，自由扭轉(zhuǎn)開(kāi)口截面薄壁構(gòu)件自由扭轉(zhuǎn)時(shí)，在截面上產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力力按下式計(jì)算（圖 ）： maxaxkIM式中 純扭矩 ； hcN-計(jì)算截面中最大壁厚；max-截面的扭轉(zhuǎn)慣性矩，由矩形窄條組成的截面（T 字形，工字1kI形。槽形） ，其扭轉(zhuǎn)慣性矩 ，按下式計(jì)算：1kI、 -矩形窄條相應(yīng)的寬度和厚度（cm）1b-修正系數(shù)，對(duì)于各種截面的 值列出如下：1k軋制 形截面 1.00L1k軋制 形截面 1.20T軋制 形截面 1.20I1k開(kāi)口截面剪應(yīng)力沿截面上的分布如圖 所示。圖 3-15 開(kāi)口薄壁構(gòu)件的自由扭轉(zhuǎn)計(jì)算簡(jiǎn)圖單位長(zhǎng)度的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，按下式計(jì)算： 11cmGIMk= =362.44.5732.6902，約束扭轉(zhuǎn)開(kāi)口薄壁構(gòu)件約束扭轉(zhuǎn)引起的法向應(yīng)力 和剪應(yīng)力 的計(jì)算比較復(fù)雜，可參看起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)。開(kāi)口薄壁構(gòu)件約束扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力很高，有時(shí)甚至超過(guò)構(gòu)件受自由彎曲時(shí)的應(yīng)力，必須予以重視。十二， 閉口薄壁構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)計(jì)算閉口截面由于截面外形所具有的特征，它在純扭轉(zhuǎn)時(shí)，純扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的分布與開(kāi)口截面中不相同（圖 ） ，它沿壁厚是按常量分布的，因此中間層上的剪應(yīng)力并不等于零，這是閉口與開(kāi)口截面的最主要區(qū)別。閉口截面純扭轉(zhuǎn)剪力流由于在整個(gè)截面上環(huán)行封閉，因而其扭抗能力特別強(qiáng)，這是它的主要優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。閉口截面的純扭轉(zhuǎn)剪力流已單獨(dú)平衡外扭矩，而約束扭轉(zhuǎn)剪力流在截面上是自相平衡的。閉口截面薄壁構(gòu)件自由扭轉(zhuǎn)時(shí)，在截面上產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力按下式計(jì)算：2minaxcNMk= 71.93458.016式中-截面輪廓中線所圍成的面積的兩倍；-截面中最小壁厚（cm）;min-作用在所計(jì)算截面的扭矩（ ） 。kMcmN剪應(yīng)力的分布示意圖 中。 閉口截面薄壁構(gòu)件單位長(zhǎng)度相對(duì)扭轉(zhuǎn)角按下式計(jì)算：12cmGIMkh= =2238.1 5.3479式中 ， -系數(shù)，對(duì)焊接構(gòu)件 ：對(duì)鉚接dskI222k 12k構(gòu)件 ；3.02k-對(duì)截面閉合軸線全積分。ds偏軌雙梁橋式起重機(jī)和單主梁門(mén)式起重機(jī)的箱形主梁屬于閉口薄壁構(gòu)件受約束扭轉(zhuǎn)，理論分析和計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，閉口截面的抗扭能力很強(qiáng)，其約束扭轉(zhuǎn)法向應(yīng)力 很低，一般只有構(gòu)件受自由彎曲時(shí)的法向應(yīng)力的 5% 左右，因此在實(shí)際計(jì)算時(shí)，可以取 ，在此， 為自由彎曲法向應(yīng)力。05.0約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 約為自由彎曲剪應(yīng)力 的 1020 % ，而 Q比自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 小得多，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，可以忽略 而只按自由扭k 轉(zhuǎn)計(jì)算剪應(yīng)力。十三，連接的計(jì)算由于設(shè)計(jì)，制造，安裝和運(yùn)輸?shù)确矫娴囊?，金屬結(jié)構(gòu)通常是用型剛（或鋼板）彼此用連接件連接成獨(dú)立桿件，各桿件又用連接件互相連接起來(lái)，組成各個(gè)結(jié)構(gòu)物以承受外力作用。結(jié)構(gòu)物的各安裝，運(yùn)輸單元之間也是用連接件互相連接構(gòu)成整體，由此可見(jiàn)，連接方法及其可靠性對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)的正常工作有著重要影響。金屬結(jié)構(gòu)的連接方法主要有焊接，螺接和鉚接。下面介紹兩種常用的連接方法-焊接和螺接。圖 閉合截面薄壁構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)計(jì)算十四，焊接焊接是把連接金屬局部加熱成液態(tài)或膠體狀態(tài)，用壓力或填充金屬，是金屬結(jié)合成一個(gè)整體的方法。起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)用的焊接主要有電焊和氣焊兩類(lèi)。電焊又可分為電弧焊，電阻焊（用于焊鋼筋，薄板等）和電渣焊（用于焊厚度和截面特大的構(gòu)件） ，其中以電弧焊應(yīng)用最廣。電弧焊是借電弧產(chǎn)生的高溫（-3600 度）來(lái)熔化焊件與焊條進(jìn)行焊接的。電弧焊是金屬結(jié)構(gòu)焊接的主要方法，它又可以分為手工焊，埋弧自動(dòng)焊氣體保護(hù)焊三種。埋弧自動(dòng)焊質(zhì)量較高，生產(chǎn)率比手工焊大 10-40 倍，所以自動(dòng)焊在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。而手工焊因設(shè)備簡(jiǎn)單，工作方便，不受結(jié)構(gòu)型式限制（如桁架結(jié)構(gòu)不能用自動(dòng)焊） ，所以在焊接中，手工焊仍占重要地位。氣體保護(hù)焊是一種提高焊接質(zhì)量的新工藝，即利用氬氣或 作為電弧區(qū)保護(hù)介質(zhì)的電弧焊。2co氣焊也叫氧炔焊，它是利用氧和乙炔氣體燃燒發(fā)熱來(lái)熔化焊件與焊條進(jìn)行焊接，通常多用來(lái)切割金屬或焊接薄板。焊接本身也存在著不少缺點(diǎn)。如焊縫質(zhì)量檢查方法較費(fèi)事，焊接需要一些附加的工藝設(shè)備（如風(fēng)鏟，刨邊機(jī)，轉(zhuǎn)臺(tái)等） ，同時(shí)焊接容易引起結(jié)構(gòu)的變形，需要進(jìn)行防止和校正工作。電焊條有涂藥焊條（用于手工焊）和光焊條（用于自動(dòng)焊）兩種。其作用是，可作為電路通過(guò)電流和填充金屬與焊件構(gòu)成焊縫。焊條的選擇主要與被焊鋼材的品種有關(guān)，另外還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的工作條件及使用性能，施焊及設(shè)備條件，改善，施焊工藝和勞動(dòng)條件以及節(jié)約等。注：1，檢查焊縫的普通方法系指外觀檢查，測(cè)量尺寸，鉆孔檢查等方法；精確方法是指在普通方法的基礎(chǔ)上用 X 射線等方法進(jìn)行補(bǔ)充檢查；1） 高空安裝焊縫的許用應(yīng)力應(yīng)考慮降低 ；2） 單角鋼焊件端部用一個(gè)邊（包括等邊角鋼用任一邊和不等邊角鋼用短邊）單面連接時(shí)，其連接焊縫的許用應(yīng)力降低 。手工焊接所用焊條應(yīng)符合國(guó)際（GB5117-85）規(guī)定的要求。當(dāng)焊接材料為Q235 鋼時(shí)，應(yīng)采用 E43 型焊條（E4300 至 E4328） ；當(dāng)焊接材料為 16MN 鋼時(shí)，應(yīng)采用 E50 型焊條（E5001 至 E5048） 。焊條常用直徑為 3，4，5，6，8 和 10cm.自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊的焊絲和焊劑應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)選定，以保證焊逢和鋼材的強(qiáng)度。在一般情況下，焊 Q235 號(hào)鋼和 Q215 號(hào)鋼時(shí)，可采用 H08，H08A，H08MNA 焊絲配合高錳高硅型焊劑，或 H08MNA 和 H10MNZ 焊絲配合低錳高硅型焊劑。焊接16MN 鋼可采用 H08A，H08MNA，H10MNZ 和 H10MNSI 焊絲配合高錳高硅型焊劑。焊絲常用直徑為 4，5，6，及 8mm。十五，焊逢的種類(lèi)的型式按夠造焊逢可分為對(duì)接焊縫（圖 a-c）和貼角焊逢（圖 d-i） 。按用途焊逢可分為工作焊逢和構(gòu)造焊逢。工作焊逢是受力焊逢，常用連接焊逢（圖 a） ；而構(gòu)造焊逢，即非主要受力的焊逢，常用斷續(xù)焊逢（圖 b）.圖 焊逢的型式 圖 焊逢的型式對(duì)接焊逢和貼角焊逢可制成各種型式。對(duì)接焊逢斷面主要型式（與連接金屬的厚度有關(guān)） ，如圖 所示。貼角焊逢斷面主要型式如圖 所示。圖 對(duì)接焊逢的斷面型式為了防止未熔透起見(jiàn)，貼角焊逢最小厚度 不得小于 4mm。而最大厚度 不fhfh得大于 1.2 ， 為焊件中的最小厚度。十六，焊逢連接計(jì)算：（1）對(duì)接焊逢（圖 ） 承受軸向力和彎矩的對(duì)接焊逢應(yīng)力按下式計(jì)算： 或 lWMFNy= 359068式中 ； ；焊逢許用應(yīng)力 或 。jlF2jlly公式 中，拉應(yīng)力為正值，壓應(yīng)力為負(fù)值。當(dāng)對(duì)接焊逢只承受剪力作用時(shí)，焊逢剪應(yīng)力為：FQ= 3261 圖 貼角焊逢的斷面型式式中-焊逢許用剪應(yīng)力，見(jiàn)表 。當(dāng)同時(shí)作用著 N。M 及 Q 時(shí)，焊逢折算應(yīng)力為：l23= l2601（2） 貼角焊逢1） 承受軸向力的貼角焊逢（圖 ） 如圖 a 所示情況，焊逢剪應(yīng)力為：圖 對(duì)接焊逢的計(jì)算圖 貼角焊逢的計(jì)算 jhlN2式中 = 38165-焊逢計(jì)算厚度；fh-焊逢的計(jì)算長(zhǎng)度；fl -焊逢許用剪應(yīng)力，按公式選用。如圖 b 所示情況，焊逢 1 受到軸向力 和焊逢 2 受到軸向力 為：1N2N，21sN21s式中和 -焊逢 1 和焊逢 2 至型鋼重心線的距離。焊逢 1 的剪應(yīng)力為：flhN1焊逢 2 的剪應(yīng)力為：fhlN22）由彎矩 M 和剪切力 Q 作用的貼角焊逢（圖 ）由彎矩 M 產(chǎn)生的焊逢最大剪應(yīng)力為：IMb2式中為焊逢的慣性矩， 為焊逢計(jì)算厚度。62blhIf fh由剪切力產(chǎn)生的焊逢剪應(yīng)力為：fQbh折算剪應(yīng)力為： 2vM3） 連接焊縫所能承受的最大拉力：kNlhNhff 1084587.047.01 4） 拼接板所能承受的最大拉力：kN19525） 對(duì)焊縫形心的軸力引起的剪應(yīng)力：MPaA6.810436.7Ay 93.57十七，螺栓連接1，構(gòu)造與布置橋式起重機(jī)橋架端梁由兩段在中部用螺栓連接，門(mén)式起重機(jī)主梁與支腿和下橫梁皆用螺栓連接。按工作特點(diǎn)螺栓連接分為普通半精致螺栓連接，精致鉸孔螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接。起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡可能采用半精致和高強(qiáng)度螺栓連接避免采用需配鉸孔的精致螺栓。采用高強(qiáng)度螺栓時(shí)，為了防止被連接件在螺母或螺栓頭部下被局部壓壞，應(yīng)在該兩處均設(shè)置高強(qiáng)度墊圈。高強(qiáng)度螺栓連接中不必采用防止螺母松動(dòng)的防松件，其孔徑比螺栓直徑大 1-2mm。采用螺栓連接傳遞作用力時(shí)，每一構(gòu)件在節(jié)點(diǎn)上以及在接頭的一邊，至少需要兩個(gè)螺栓，并應(yīng)滿足由強(qiáng)度計(jì)算確定的數(shù)量。在節(jié)點(diǎn)和接頭處，按上面公式的最小孔距布置螺栓，對(duì)于拼接組合截面構(gòu)件的螺栓，則按上面公式中的最大孔距來(lái)布置。1，螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算按受力性質(zhì)，螺栓連接可分受剪力螺栓連接和拉力螺栓連接兩種。起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中螺栓連接的計(jì)算要點(diǎn)是：1）按外力和螺栓的許用承載能力（最小的）確定傳遞內(nèi)力所必須的螺栓數(shù)目；2）驗(yàn)算桿件在連接處的強(qiáng)度。各種載荷作用下的螺栓連接的計(jì)算如下：（1） 受軸向力的螺栓連接（圖 ）此時(shí)，假定內(nèi)力由螺栓平均支承。確定螺栓的數(shù)目為：minN式中N-作用于螺栓中的計(jì)算軸向力；-螺栓的許用承載能力。minN在抗剪連接中：42mindN= 3960392或 yydNmin= =35621354=139.12取較小值。在抗拉連接中： 120min4dNl= 6350.12、式中 d-螺栓桿的外徑；nd-螺栓螺紋處內(nèi)徑；-在同一方向承壓的構(gòu)件的較小總厚度；-每個(gè)螺栓的受剪面數(shù)目；N、 、 -螺栓的許用拉，ly壓，剪應(yīng)力。1）按抗剪條件計(jì)算單栓支承載力（雙剪）kNdnNjj 96.87140242）按承壓條件計(jì)算單栓承載力：kdcc 128302因此抗剪是控制條件，故 。kN96.87所需精致螺栓數(shù)目 為z5.896.70z故取 z=9。（2） 受彎矩作用的剪力螺栓連接 1）當(dāng) 時(shí)：圖 3-25 所示為受一彎矩 M 的螺栓連3bh接，假定連接一側(cè)鋼板在彎矩作用下繞螺栓群中心 C 旋轉(zhuǎn)，并假定鋼板是一剛體，因此螺栓的變形與它到中心 C 的距離L 成正比，螺栓所受的力或鋼板上的反作用力也就與 L 成正比，并且與 L 的方向垂直。鋼板的平衡條件是：ijnL LPPM.321根據(jù)螺栓受力與到螺栓群中心 C 的距離成正比例的關(guān)系，可知：1133122 ., LPLPPnn綜合以上兩式得：21iiLPM距離 C 最遠(yuǎn)的一個(gè)螺栓受力最大，其值為：= =37.3821maxLMP21380在剪切力 Q 作用下，一個(gè)螺栓受到的作用力為：nQT式中n-接頭的一邊所采用的螺栓數(shù)目。圖 受軸向力的螺栓連接計(jì)算 圖 受彎矩的螺栓連接計(jì)算在彎矩 M 和剪切力 Q 同時(shí)作用下，一個(gè)螺栓上的最大合力：2121)sin()cos(PTPR= .608.336在箱形梁或工字梁的接頭中（圖 a） ，腹板部分所承擔(dān)的彎矩與該接頭所承受的全部彎矩之比，等于腹板部分凈截面慣性矩與接頭處整個(gè)凈截面慣性矩之比，即IMff接頭所承受的彎矩減去腹板部分所承擔(dān)的彎矩，再按上，下翼板中心距 相除，即得出作用在一塊翼緣板上的軸向ih力：NihM可按前述方法計(jì)算腹板與翼緣板的連接強(qiáng)度。2）當(dāng) 時(shí)（b 為連接一側(cè)首末兩行的釘距）：如圖 h3所示，箱形結(jié)構(gòu)橋架端梁中部的連接屬于這種型式。在彎矩 M 作用下，一個(gè)螺栓承受的最大作用力 為：1P211iLuMP式中 u 和 的含義見(jiàn)圖 所示。iL在剪切力 Q 作用下，一個(gè)螺栓承受的作用力為：vT在彎矩 M 和剪切力 Q 同時(shí)作用下，一個(gè)螺栓承受的最大合力為：21TPRi（3）構(gòu)件同時(shí)受壓和受彎的連接螺栓 門(mén)式起重機(jī)支腿和主梁以及支腿與下橫梁的連接承受壓力和彎矩（圖 ） ，一般采用普通螺栓連接，裝置抗簡(jiǎn)擋塊以承受剪力或扭距（螺栓不受剪切） 。圖 受彎矩的螺栓連接計(jì)算圖 同時(shí)受彎矩和壓力的螺栓連接計(jì)算在彎矩作用下（繞 X 軸旋轉(zhuǎn)）受壓的螺栓在計(jì)算中不予考慮。距 x 軸 處最邊行的一個(gè)螺栓所受的拉力為：1y21)(5.2iyPlMN= 30.630. 式中 -壓力 P 距 x 軸的距離；lM-作用在連接處的計(jì)算彎矩；-每個(gè)受拉螺栓距 x 軸的距離平2iy方之和（設(shè)共有 i 個(gè)受拉螺栓） 。式中，系數(shù) 2.5 是考慮螺栓預(yù)緊力及載荷不均勻性的影響。當(dāng) 時(shí)，就不必進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算。0PlM十八，風(fēng)載荷的計(jì)算：露天工作的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮風(fēng)載荷的作用。視風(fēng)載荷是可能作用于任何方向的水平載荷。對(duì)我們所討論的常用的起重機(jī)，只計(jì)算風(fēng)壓的靜力作用，不考慮風(fēng)壓的動(dòng)力效應(yīng)。按照起重機(jī)在一定風(fēng)力下能否正常工作，把作用于起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的風(fēng)載荷分為工作狀態(tài)的風(fēng)載荷和非工作狀態(tài)的風(fēng)載荷兩類(lèi)。工作狀態(tài)的風(fēng)載荷是起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)在正常工作情況下所能承受的最大計(jì)算風(fēng)壓 ；非工作狀態(tài)的風(fēng))(2mN載荷則是起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)不工作時(shí)所能承受的最大計(jì)算風(fēng)壓。工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的風(fēng)載荷按下式計(jì)算：ACKPqhw式中C風(fēng)力系數(shù)；風(fēng)壓高度變化系數(shù)；hK風(fēng)振系數(shù)（對(duì)常用起重機(jī) ） ；0.1A結(jié)構(gòu)或物品垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積（ ）;2m_計(jì)算風(fēng)壓（ ） 。q2mN=0.613 ，2v式中計(jì)算風(fēng)速 。)(s 十九，龍門(mén)起重機(jī)的使用和修理龍門(mén)起重機(jī)是裝卸長(zhǎng)大，苯重貨物的重要設(shè)備，其運(yùn)行的好壞對(duì)生產(chǎn)影響很大，運(yùn)行安全與否直接與人身傷亡事故有關(guān)，所以，龍門(mén)起重機(jī)司機(jī)必須熟悉安全技術(shù)規(guī)程。龍門(mén)起重機(jī)的安全技術(shù)規(guī)程要點(diǎn)為：一，龍門(mén)起重機(jī)司機(jī)要求：龍門(mén)起重機(jī)司機(jī)必須思想進(jìn)步，年滿 18 歲以上，具有良好的視力與聽(tīng)力，身體健康；受過(guò)龍門(mén)起重機(jī)的操作以及龍門(mén)起重機(jī)電氣，機(jī)械設(shè)備方面維修保養(yǎng)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，經(jīng)過(guò)安全技術(shù)部門(mén)的考試合格者，方可成為龍門(mén)起重機(jī)的司機(jī)。二，龍門(mén)起重機(jī)的