桥式起重机主梁制造工艺与焊接工艺设计报告团队成员：..................................................专业班级：...............指导教师：....................1前言桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。

由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。

桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，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。

在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用，是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。

本文主要介绍了跨度21m,起重量50t 的通用桥式起重机箱型梁的设计生产过程。

所选用的钢材为Q345。

2桥梁的总体结构主梁为双梁模型，结构简图如下：主梁 主梁是桥式起重机桥架中主要受力元件，由左右两块腹板，上下两块盖板以及若干大、小隔板及加强筋板组成。

主要技术要求有：主梁上拱度：当受载后，可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形，避免承载小车爬坡。

主梁旁变：在制造桥架时，走台侧焊后有拉深残余应力，当运输及使用过程中残余应力释放后，导致两主梁向内旁弯；而且主梁在水平惯性载荷作用下，按刚度条件允许有一定侧向弯曲，两者叠加会造成大弯曲变形。

腹板波浪变形：受压区07.0δ<，受拉区02.1δ<，规定较低的波浪变形对于提高起重机的稳定性和寿命是有利的。

上盖板水平度250/b c ≤，腹板垂直度250/0h h ≤，b 为盖板宽度，h0为上下盖板之间的高度。

端梁 端梁是桥式起重机桥架组成部分之一，一般采用箱型结构，并在水平面内与主梁刚性连接，端梁按受载情况可分下述两类：（1）、端梁受有主梁的最大支承压力，即端梁上作用有垂直载荷。

（2）、端梁没有垂直载荷，端梁只起联系主梁的作用。

3主梁的尺寸及校核主梁截面图：尺寸：一、箱型主梁截面的主要几何尺寸 起重机的跨度L L=S －b 式中：S=21m ；b=1500mm(无通道)； b=2000mm(有通道)；L=19.5m 中部高度h 101161→=L h 即：1212mm ≤h ≤1950mm h=1300mm端梁连接处高度h 1 h h 5.01==1h 650mm梯形高度C C=(0.1～0.2)L C=2.925m 端梁宽度C0 C0=288.5mmC0=288.5mm 腹板的壁间距b 00.2~5.1601~50100=≥b hL bb0=800mm腹板厚度δ0 m m 60=δδ0=6mm 盖板宽度bmm b b )20(200++=δb=852mm大隔板间距a 大 靠近端梁处a 大｀=h=1300mm 梁中处a 大=1.5h=1950mma 大｀=h=1300mma 大=1.5h=1950mm 小隔板高度h 232h h =h2=433.3mm小隔板间距a 小 靠近端梁处a 小｀=0.5h= 650mm 梁中处a 小=0.5h=650mm a 小｀=0.5h= 650mm a 小=0.5h=650mm 纵向加筋角钢h3h h 25.03=h3=325mm盖板厚1δ 2δ 根据实际情况确定盖板厚1δ 2δ1δ=2δ=10mm主梁的受力分析（1）载荷的计算a) 由活动载荷引起的弯矩和剪力的计算：设小车轮距m b 21=，则m b 121=当活动载荷21P P =，即小车自重和起重载荷作用在一个主梁上的两个车轮的轮压相同，其合力在21b 处，合力t Gq G K P P R II x II 35.3225.622.2221=+=ψ+=+=进行受力分析可知：∑=0F ∑=0BM则LRb x L F A )2(1--=对LRb x L F A )2(1--=进行求导，则L R F A -='\，即A F 为减函数，则有 当10b L x -〈〈时，.5170〈〈x 即，则有 当0=x 时t L R b x L 69.305.1935.32)15.19()2(F Q 1A max=⨯-=--==活对LRx b x L x F A )2(1--=进行求导，则有)22(1\x b L L R F A --='小车自重 2t 2t 桥梁自重11t11t载荷组合II主梁载荷小车载荷起重载荷t G K q II 1.12111.1=⨯= t Gx K II 2.221.1=⨯= t G q II 5.625025.1=⨯=ψ当4b 21-=L x 时，即25.94225.194b 21=-=-=L x ，x F A 取得极大值，所以 m t L Rx b x L ⋅=⨯⨯--=--==95.1415.1925.935.32)125.95.19()2(x F M 1A max 活同理，当L x b L 〈〈-1时，即17.5<x<19.5当x=17.5时，t L R x L 6.615.19235.32).5175.19(2)(Q max =⨯⨯-=-=活m t L Rx x L ⋅=⨯⨯⨯-=-==17.2925.195.1735.32)5.175.19(2)(x F M A max 活b) 由固定荷载引起的弯矩和剪力的计算：均布荷载，如图所示：距支点A 距离为x 的截面上的固定均布载荷引起的剪力和弯矩分别为t G K qL F F q II B A 05.62111.122=⨯==== m N L G K q q II 6205.05.19111.1=⨯==当x=0时 t 05.6qx -F Q A max ==均2qx -x F M 2A =均，对其进行求导，qx -F A \='均M 令0\='均M ，则x=9.75m ，此时均M 取得最大值，即m t ⋅=⨯-⨯==49.29275.90.620575.905.62qx -x F M 22A max 均 通过对剪力图和弯矩图的分析得出垂直方向的最大剪力和弯矩由于活动载荷和均布载荷引起的最大剪力都是在X=0处产生 所以:Q ⊥max =Q 活max + Q 均max =30.69t+6.05t=36.74t由于活动载荷和均布载荷引起的最大弯矩不在同一处产生，所以不能直接加减求得 故：M ⊥max =2(L-x-b 1/2)Rx /L -q.x ^2/2、M ⊥max '=0 x=(2RL-b 1)/(4R+q.L)=8.46m故在x=8.46m 处取得最大弯矩M ⊥max =259.62t ·m计算水平方向的弯矩时，可以认为桥架是一个超静定刚架结构，最大弯矩为)23(24)21(42maxγγl l q l l F M sh sh sh -+-= 其中'233*38yy gJ J K B c l ++=γ可简化计算，令 Q shmax =0.1 Q ⊥max =3.674tM shmax=0.1 M ⊥max =25.962t ·m（2）强度的计算尺寸确定后惯性矩的 计算4233210131300009186.02102128010852210852122128062121)22(2122)2(121m h b b h I x =⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=+++=δδδδ442332000030031003525.0)26800(6128026128061852102121]2/)[(2122)2(121m mm b h h b I Y =+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=+++=δδδδ 3301413.0650.0009186.02m m h I W x x === 33008275.0426.0003525.02/m m b I W y y=== 由max max sh M M 和⊥产生的主梁跨中截面的正应力分别为MPa W M x 74.18301413.062.259max ===⊥⊥σ M P aW M y sh sh 374.31008275.0962.25max max ===σ 故水平和垂直弯矩同时作用时，在主梁上下盖中引起最大正应力为MPa sh 114.215374.3174.183max =+=+=⊥σσσ经过查参考资料《优质碳素结构钢》-低碳合金钢的力学性能和对比，取Q345比较合适，则许用应力为：Mpa Mpa s114.2152305.13455.1][=>===σσσ故选用Q345钢，强度符合要求。

主梁的最大剪应力截面的剪应力为kN kg N Q Q Q sh 232.369101000674.374.3622max max max 22=⨯⨯+==+⊥主梁截面最大剪应力在腹板中部，0max 2*m ax δτxd I S Q =1h =650mmmm h h 6301026502110=⨯-=-='δ主梁端部截面对x 轴的静矩为310111011003322.02106301085241026506)102650()2(422)2(2m h b h h S =+⨯⨯+⨯-⨯⨯⨯-=+'+-⨯-=δδδδδ 主梁端部截面对x 轴的惯性矩44233210131300001995.0)5315(108522108526163062121)22(2122)2(121m mm h b b h I xd =+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=+'++'=δδδδ 对于Q345钢，Mpa 79.13232303][][===στ故0max 2*m ax δτxd I S Q =][236.5110006.02001995.0003322.010232.36963τ<=⨯⨯⨯⨯⨯=MPa 故选用Q345钢为安全。

经过校核和比较，选Q345钢比较合适。

（3）主梁稳定性的计算i. 整体稳定性问题由于10625.1800/1300/0<==b h ；65375.24800/19500/0<==b L ，故可以不考虑整体失稳问题。

ii. 局部稳定性问题由于3.2136/1280/00==δh ，由于240/16000<<δh ，需设置纵向加筋一根，布置在距上盖板325mm 处。

（4）梁的挠度的计算梁的最大挠度f 为额定载荷在主梁距A 端8.46m 处产生的挠度：()()[]2223345.196)5.19(224x x L LEI x Fx x L Lx x EI q f xx ----++-=其中x=8.46m()()()[]7001743126.2646.85.1946.85.19009186.01025.19646.85.1946.81035.3246.85.1946.85.19246.8009186.010*******.022211433411<==---⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=L f mm f 故符合要求。