10020t—22.5m桥式起重机箱型主梁的结构和焊接工艺设计及WCAPP系统浅析.doc

1、 摘 要本文以许用应力法为准则，通过严谨的计算完成了100/20t22.5m桥式起重机箱型主梁的结构设计和焊接工艺设计，并初步分析、设计了桥式起重机箱型主梁的WCAPP系统的总体结构。主梁的结构设计部分，主要是通过对载荷和内力的计算分析，确定主梁的基本尺寸长宽高=22500mm700mm1600mm，再根据基本尺寸得到几何特性，最后来验算主的梁强度和刚度。计算主梁的稳定性，只需设置横向加筋，大筋板15块，小筋板30块。同时也对焊缝进行设计计算，最终确定腹板与盖板的四条纵向焊缝焊角尺寸为K=8mm,筋板与腹板和盖板的焊角尺寸为K1=5mm。主梁的焊接工艺设计完成了从下料到焊接的一系列工序，采用数

2、控等离子切割下料，先装“门”形再装下盖板的边装边焊方法，用埋弧焊对腹板和盖板进行拼接，而筋板上的焊接都用半自动CO2气体保护焊。四条纵向焊缝则用自动埋弧焊，采用龙门式双头据焊接同时焊接两条焊缝，选用直径为=4mm的H08MnA焊丝，配用HJ431焊剂，焊接电流480600A，焊接电压3236V。阐述了WCAPP系统的设计思想，WCAPP系统采用C/S模式，设计了系统总体结构各个模块，扩充完善了数据库，使得WCAPP系统更加智能并更好的适应生产。关键词：桥式起重机箱型主梁；结构设计；焊接工艺设计；WCAPPAbstract Using the principe of the allowable

3、stress method, the structure design and the welding process design for the box-main-beam of 100t22.5m overhead crane have been completed you rigorous calculation in this paper, and the overall structure framework of the WCAPP system for the box-main-beam of overhead crane has been preliminary design

4、 .In the part of structure design of main-beam, the load on the main-beam and the internal force have been calculated and analyzed, then designed the basic size of main-beam, identified the L W H=22500mm 700mm 1600mm , The thickness of the cover-plate is g=22mm, and the thickness of the web-plate is

5、 f=10mm. then we can calculate the geometric characteristics of the basic dimensions of the main-beam , and completed checking the strength and stiffness and stability of main-beam. Calculate the main beam stability, simply set transverse reinforcement, the number of large ribs are fifteen and the s

6、mall ribs are thirty. But also on the weld design calculations, Finalize the web-plate and cover-plates four longitudinal seam fillet size is K = 8mm，the ribs and webs and cover fillet size is K1 = 5mm .In the part of welding manufacturing technology design, completed the technology design for serie

7、s of process form blanking to welding, choose the CNC plasma cutting machine to cut. At first we should assembleddoor shape, and then install the under the cover-plate. Select the submerged arc welding for web-plate and cover-plate splicing. In addition, the tendons panel welding selection of CO2 ga

8、s shielded arc welding. Choosing automatic submerged arc welding for four longitudinal weld, Gantry two-head welder while welding two longitudinal welds.Choice of diameter = 4mm H08MnA wire, equipped with flux HJ431, welding current is 480 600A, Welding voltage is 32 36V.Elaborated the WCAPP system

9、design ideas, System uses the C/S mode. And design of the overall structure of the system module, then expansion to improve the database, it makes smarter of the WCAPP system and better adapted to the production .Keywords: box-main-beam of overhead crane; structure design; Welding process design; WC

10、APP目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 桥式起重机及箱型主梁的简介11.2 桥式起重机箱型主梁的结构设计和工艺设计在生产中的重要性11.3 桥式起重机箱型主梁机构和工艺设计的主要内容11.3.1 主梁的结构设计内容11.3.2 主梁的工艺设计内容21.4 WCAPP系统的简介22 桥式起重机箱型主梁的结构设计32.1 主梁结构设计的原则及基本参数32.1.1 箱型主梁结构设计计算的原则32.1.2 主梁结构设计基本参数32.2 主梁在和分析42.2.1 固定载荷计算分析42.2.2 活动载荷计算分析52.2.3 水平惯性载荷62.2.4 载荷组合62.2.5 材料及许用值62

11、.3 主梁的内力分析72.3.1 主梁的支座反力82.3.2 求主梁截面内的剪力和弯矩82.4 主梁的基本尺寸设计132.4.1 确定主梁的高度132.4.2 主梁腹板厚度142.4.3 盖板的尺寸142.4.4 主梁跨端截面尺寸152.5 主梁的刚度验算172.5.1 最大正应力验算172.5.2 最大剪应力验算172.5.3 变截面处符合应力验算172.6 主梁的刚度验算182.7 稳定性计算及加筋设计182.7.1 关于加筋设计的有关规定182.7.2 加筋的设计计算182.7.3 主梁的稳定性验算192.8 钢轨选择及上翼板应力验算212.8.1 钢轨的选择212.8.2 钢轨正应力验

12、算222.8.3 上翼板局部弯曲应力计算232.9 主梁拱度设计242.10 焊缝的设计与计算242.10.1 主梁盖板和腹板的连接焊缝242.10.2 筋板与盖板、腹板的焊缝252.11 主梁制造材料表252.12 本章小结263 桥式起重机主梁的制造工艺273.1 技术分析273.1.1 技术要求273.1.2 工艺分析293.2备料加工工艺293.2.1 原材料和焊接材料的检验及管理293.2.2 结构材料的预处理293.2.3 下料303.2.4 盖板、腹板及横向筋板的拼接333.3 组焊工艺343.3.1 主梁的装配方案343.3.2 主梁的焊接工艺及过程353.3.3 焊后检测38

13、3.4 主梁制造过程中的主要问题分析393.4.1 主梁的水平旁弯393.4.2 主梁扭曲变形392.4.3 主梁盖板变形393.4.4 腹板失稳变形403.5 起重小车轨道焊接423.6 本章小结444 桥式起重机箱型主梁WCAPP系统的浅析444.1 桥式起重机箱型主梁WCAPP系统开发的背景444.2 桥式起重机主梁WCAPP系统的基本要求和主要功能454.3 桥式起重机箱型主梁WCAPP系统总体结构分析464.4 WCAPP系统总体结构设计474.4.1 产品信息模块484.4.2 工艺自动生成模块504.4.3 档案管理模块504.4.4 数据库的设计504.5 WCAPP 软件系统

14、的运行环境524.6 系统工艺推理流程534.7 本章小结565 总 结576 参考文献587 附 件598 外文翻译649 外文原文7110 致 谢79V1 绪论1.1 桥式起重机及箱型主梁的简介桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。能够降低劳动强度并提高生产效率，所以桥式起重机在室内外工矿企业、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，在国民经济重扮演者重要角色。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

15、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。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。箱形双梁桥式起重机是由一个有两根箱形主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架,主梁由上下翼缘板和两侧垂直的腹板构成箱型，箱内通常加有筋板。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。在桥架上运行起重小车,可起吊和水平搬运各类物体,它适用于机械加工和装配车间料场等众多场合。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行1-2。1.2 桥式起重机箱型主梁的结构设计和工艺设计在生产中的重要性主梁的结构设计和工艺设计是主梁生产过程中的重要环节，其真确性和合理性直接关系到起重机的质量和使用寿命以及企业的

16、经济效益。正确合理的结构和工艺设计不仅要达到主梁的各项指标要求，还要尽可能的降低生产成本，减轻制造难度，防止主梁在生产过程中出现变形、裂纹等缺陷，提高主梁的质量，避免安全事故，同时提高生产效率，获取更高利益。总之，结构设计和工艺设计直接关乎着主梁直至起重机的生产和使用，只有合理的结构和工艺设计才能保证起重机使用性和安全性，保证质量同时获得高的经理效益。1.3 桥式起重机箱型主梁机构和工艺设计的主要内容1.3.1 主梁的结构设计内容主梁的结构设计就是要确定主梁的结构形式和基本尺寸，主要包括以下内容： 主梁的载荷分析，包括固定载荷、活动载荷和水平惯性矩； 主梁的应力分析，确定主梁的最危险截面、最大

17、剪力和弯矩； 根据载荷分析和应力分析初步设计主梁的结构和尺寸； 对主梁的强度和刚度进行验算； 加筋设计及主梁的稳定性验算； 焊缝的设计计算； 起重机小车轨道的选择及验算。1.3.2 主梁的工艺设计内容主梁的制造工艺决定着生产的效率和质量，主要内容包括从下料到装配再到焊接等一系列工序： 板材的切割下料工艺； 主梁的装配工艺； 主梁的焊接工艺； 主梁变形控制。1.4 WCAPP系统的简介近几十年以来，计算机在传统的机械制造业中也获得广泛应用，一直在向“信息化带动工业化”努力。自20世纪80年代后期以来，真对焊接工程的需要，国内外开发了许多焊接工程应用软件，计算机辅助焊接工艺规程（Welding C

18、omputer Aided Process Planning ,简称WCAPP)系统是其典型代表之一。人们探索将人工智能、专家系统等技术应用于工艺过程设计的研究中，研制成功了基于知识的创成式CAPP系统或CAPP专家系统。近几年来，开始将人工神经网络、模糊推理以及基于实例的推理等技术用于工艺设计之中，并进行了卓有成效的实践。同时将传统派生法、传统创成法与人工智能结合在一起，综合它们的优点，构造了混合式CAPP系统。WCAPP是以产品数据为核心、工艺设计与管理一体化的制造企业工艺业务信息化平台，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来制定焊接工艺规程，是将企业产品设计数据转换为产品制造数据

19、的一种技术。它能够大大减轻技术人员繁琐的工作，行之有效地做好生产准备和提高管理效率，缩短生产周期，实现了工艺制定与材料及工时定额计算的规范化、标准化和科学化。提高焊接工艺设计水平和设计效率，降低成本并保证质量。迄今为止，CAPP的研究己经历了三十余年，取得了许多重大成果，获得了一定的经济效益，但仍然面临着许多尚未解决的重要问题，其应用的广度和深度与企业的实际需求还相差甚远，还需要不断地开发、扩展和完善3-4。 2 桥式起重机箱型主梁的结构设计2.1 主梁结构设计的原则及基本参数2.1.1 箱型主梁结构设计计算的原则根据起重机设计规范规定，主梁采用许用应力法计算。必须进行强度、稳定性和刚性计算，

20、并满足规定要求，计算式一般不考虑材料塑性的影响。对工作级别为A6 、A7、A8级的主梁，应进行疲劳强度计算，并满足规定要求。许用应力法，即在强度计算中以材料的屈服极限，在稳定性计算中以稳定临界应力，在疲劳强度计算中以疲劳强度极限除以一定的安全系数，分别得到强度、稳定性和疲劳强度的许用应力，构件的计算应力不得超过其相应的许用值1。刚性要求是指结构在载荷作用下产生的变形量，不超过许用许用变形值。许用应力由载荷组合的类别集材料决定。2.1.2 主梁结构设计基本参数结构设计的基本参数是设计主梁结构的根本依据。此次设计的基本参数如下：起重量：Q=100/20 t跨度：L=22.5 m工作级别：A5大车运

21、行速度：V=90 m/min 小车运行速度：V=45 m/min 梁身自重：=0.26 t/m 驱动方式：集中车轮数：4小车自重：G0=17 t驾驶室重：=1.3 t驱动件重：=3 t运行机构：=0.2 t/m材料：Q235起重小车的轮距如图2.1所示，b=3200mm，=1500mm，=1700mm。图 2.1 起重小车轮距Fig. 2.1 the distance between the wheels of crane trolley2.2 主梁在和分析主梁的载荷分析主要是对主梁收到的固定载荷、活动载荷、水平惯性载荷进行计算分析。2.2.1 固定载荷计算分析此类载荷按分布特点可分为固定均布

22、载荷和固定集中载荷。其中均布载荷主要包括主梁自重和桥架运行机构产生的均布载荷；固定集中载荷包括驾驶室重和驱动件重。（1）固定均布载荷主梁自重：=0.269.8=2.548 KN/m 桥架的驱动形式为集中驱动，所以桥架运行机构产生的均布载荷为：=0.29.8=1.96 KN/m所以，主梁承受的总固定均布载荷为：=+=2.548+1.96=4.508 KN/m（2）固定集中载荷驾驶室重：=1.39.8=12.74 KN其作用点距梁的一端的距离为=2.8 m。驱动件重：=39.8=29.4 KN由于桥架的驱动形式为集中驱动，作用于主梁跨中。所以，总固定集中载荷：=+=12.47+29.4=42.14

23、 KN（3） 计算载荷计算载荷就是在设计中直接使用的载荷，设计时要选择与其破坏形式有关的载荷作为依据，主梁的计算载荷按式（2.1）和式（2.2）计算： （2.1） （2.2）起重机大车运行速度为V=90 m/min=1.5 m/s，取冲击系数k=1.1，则计算载荷为：2.2.2 活动载荷计算分析活动载荷就是小车车轮作用在主梁钢轨上的轮压，包括校车自重和起重量两者作用的总和。活动载荷按式（2.3）计算： （2.3）式中，是小车自重，Q为起重量。由起重机工作级别为A5确定动力系数 =1.2，则：小车车轮的轮压如图2.2所示，则：图2.2 小车车轮对主梁的轮压Fig .2.2 the pressur

24、e of the trolley wheels on the main beam 2.2.3 水平惯性载荷主梁的水平均布载荷为：主梁水平集中载荷为：2.2.4 载荷组合不同载荷同时对主梁起作用，称不同载荷的载荷组合。作用在起重机主梁上的各种载荷，并不是同时出现的，在设计时考虑各种载荷出现的几率，按最不利的情况将载荷进行组合，进行计算。按许用应力法进行设计计算时，载荷组合有两种，如表2.1所示5。表2.1 桥式起重机箱型主梁的载荷组合Tab .2.1 the load combination of the box-main-girder of overhead traveling crane载荷

25、种类载荷情况垂直载荷桥架自重小车自重起升载荷水平载荷大车起、制动时的惯性载荷，小车起、制动时的惯性载荷大车运行歪斜时的侧向载荷第类载荷组合是用于进行疲劳强度计算的，但A5级别的起重机金属结构可不进行疲劳计算。第类载荷组合是用于进行静强度计算，即进行强度和稳定计算的，该类组合为小车位于跨度中部满载下降制动，同时大车平稳制动。刚度计算时，不考虑水平惯性载荷。2.2.5 材料及许用值主梁材料选用Q235，查GBT-700-2006-碳素结构钢，得，抗拉强度。（1）许用应力由材料和计算载荷组合决定，对类载荷组合，安全系数n=1.5。则有，拉伸、压缩、弯曲许用应力：剪切许用应力：端面承压许用应力：起重机

26、工作级别为A5，则许用挠度为：垂直方向水平方向（2） 焊缝的许用应力对接焊缝，受拉（压）应力：对接焊缝及角焊缝，受切应力：小结：通过以上计算，确定了主梁受到的各种载荷以及主梁结构设计中需要用到的计算载荷和许用应力值。2.3 主梁的内力分析主梁内力分析，主要就是计算主梁截面上的剪力和弯矩，并确定主梁的最危险截面。主梁受力情况如图2.3所示。图2.3 主梁受力分析图Fig .2.3 the graph of force analysis on the main beam 2.3.1 主梁的支座反力（1） 固定载荷引起的支座反力因为，所以有：（2）活动载荷引起的支座反力因为，式中，x为集中载荷距图中

27、左端支点的距离，所以：2.3.2 求主梁截面内的剪力和弯矩（1） 由固定载荷引起的剪力和弯矩当时所以剪力和弯矩分别为：当时所以剪力和弯矩分别为：当时所以剪力和弯矩分别为：（2） 由活动载荷引起的剪力和弯矩只有活动载荷单独作用时：所以由活动载荷引起的剪力和弯矩分别为：令，得，此时活动载荷的弯矩最大，最大值为：（3） 由固定载荷和活动载荷引起的总剪力和总弯矩1）总剪力当时当时当时2） 总弯矩当时当时当时主梁的内力图如图2.4所示： 图2.4 主梁内力图Fig .2.4 the internal force diagram of main beam (4)确定主梁的最不利载荷位置及绝对最大内力1）绝

28、对最大剪力由剪力公式及剪力图看出，当时，即小车的P1车轮处于左支座上时，主梁截面上的剪力最大，产生剪力的载荷最不利位置，此时绝对最大剪力为：(2) 最大弯矩当时,令，得x=10.9 m，不在该区间内，而且此时关于x的函数M在区间是递增的，所以当m时弯矩M最大，当时，令，得x=11.12 m，在该区间内，所以当m时弯矩M最大，当时，令，得x=10.28 m，不在该区间内，而且此时关于x的函数M在区间是递减的，所以当m时弯矩M最大，（5）求水平惯性载荷所引起的水平弯矩计算水平弯矩时，可以认为桥架是一个超静定钢架结构，从而推出水平弯矩计算式。作为简化计算，水平弯矩按式（2.4）算出： （2.4）即。

29、2.4 主梁的基本尺寸设计主梁的基本尺寸主要包括梁高、梁宽、上下盖板宽度和厚度、腹板高度和厚度等。主梁结构及其截面尺寸如图2.5所示。 图2.5 主梁的结构示意图Fig .2.5 the structure thumbs of the main beam 2.4.1 确定主梁的高度（1） 由强度和刚度条件确定的最小梁高主梁的最小梁高按式（2.5）计算： （2.5）式中，取=0.4；为主梁受到冲击作用的系数，取为1.2；为动力系数，取为1.1；为载荷分项系数，取为1.3；为决定载荷和支撑情况的系数，取为0.167. 则：（2） 主梁的经济高度主梁的经济高度按式（2.6）计算： （2.6）式中，为

30、腹板厚度，初取8mm。则：由于，即主梁的经济高度大于最小高度，故选经济高度为梁高，初选主梁高度为h=1.7 m。2.4.2 主梁腹板厚度根据设计经验1，取两块腹板的厚度为10 mm。2.4.3 盖板的尺寸（1） 为保证箱型主梁有较高的水平刚度和较高的整体稳定性，主梁两块腹板间的间距B0应满足1：由于两腹板间需要焊接筋板，所以B0必须大于施焊所需的最小距离（350400mm）。则：所以取B0=640 mm。主梁翼缘的四条主焊缝全部采用自动焊，按箱型梁外角焊缝的要求，盖板的宽度为：（2）盖板的厚度主梁的材料为Q235钢，盖板厚度应满足：取。2.4.4 主梁跨端截面尺寸主梁跨端的高度应满足：则：取主

31、梁的减高距离应满足：则：取。通过以上计算，确定了主梁的基本尺寸如下：h=1600mm ， B=700mm ， =640mm ， =650mm ， =22mm ， =10mm ， =1556mm ，=756mm ， =800mm ， =2500mm 。由以上主梁的基本尺寸可以计算主梁跨中和跨端的截面集合特性如下：1） 跨中截面的几何特性对y轴和z轴的惯性矩分别为：对y轴和z轴的弯曲截面系数分别为：对z轴的静矩为：2） 跨端截面的几何特性对y轴和z轴的惯性矩分别为：对y轴和z轴的弯曲截面系数分别为：对z轴的静矩为：2.5 主梁的刚度验算由于确定梁的截面时，有许多的近似计算，因此进行强度、刚度验算是

32、绝对必须的。验算全部合格后，再进行下一步的设计工作。2.5.1 最大正应力验算由和产生的在主梁跨中截面内的最大正应力为：因为，所以主梁是安全的。2.5.2 最大剪应力验算主梁的最大剪应力在腹板的中部，主梁支座处截面的最大剪应力为：因为，所以主梁是安全的。2.5.3 变截面处符合应力验算主梁变截面处的复合应力应满足式（2.7）， （2.7）将主梁上的最大正应力和最大剪应力代入上式，即：因为，所以主梁时安全的。通过以上验算，检验了主梁的强度是安全的。2.6 主梁的刚度验算验算主梁在满载小车轮压作用下，跨中产生的最大垂直挠度，可按式（2.8）计算： （2.8）代入数据，得：因为，所以主梁的垂直挠度满

33、足要求。2.7 稳定性计算及加筋设计2.7.1 关于加筋设计的有关规定（1）当时，无局部压应力的梁不设置加筋即可保证腹板的局部稳定性，有局部压应力时须布置横向加筋。（2）当时，则应设置横向加筋，并计算其腹板的局部稳定性。（3）当时，除须设置横向加筋外，并在受压区设置纵向加筋，必要时还要设置短加筋，同时须计算腹板的局部稳定性。2.7.2 加筋的设计计算由于所设计箱型梁的腹板高度与腹板宽度的比值： 即所以箱型梁的腹板须设计横向加筋，由于梁腹板受到的局部压应力较大，所以需要设置短加筋，并进行局部稳定性验算。如图所示：图2.6 加筋设计示意图Fig .2.6 the reinforced design

34、 diagram of main beam （1）横向加筋间距的确定横向加筋间距按式(2.10)计算： (2.10)式中， ，为计算区段间腹板最大的平均剪应力（）为考虑影响的增大系数，可由起重机设计手册表25-35查得。代入相关数据得：，代入式(2.10)： 根据梁跨度与两小车轮间距，取 （2）短加筋板的间距及横向加筋板、短加筋板厚度的确定1)短加筋板的间距： ,为筋板厚度，所以，为了与大筋板协调分布，小筋板间距取为0.5m。2.7.3 主梁的稳定性验算（1）整体稳定性验算根据钢结构设计规范规定，对筋形简支梁，符合下列条件时，不计算梁的整体稳定性：且或 由：且 所以，箱型主梁的整体稳定性满足。

35、（2）腹板局部稳定性验算安置加筋后，对被横向加筋隔开的，上盖板或纵向加筋以下的腹板区间，应进行局部稳定性验算。通常应选支座处（腹板受剪应力较大，弯曲正应力趋于零），跨中处（腹板受正应力最大，剪应力趋近于零）及距支座1/4跨度处（腹板同时受弯曲正应力和剪应力作用）三个部位进行验算。可式（2.11）验算： （2.11） 1）按以下公式计算： 当时： 当时： 当时： 式中，用于腹板受弯计算时的通用高厚比：当梁受压翼缘扭转受到约束时： 当梁受压翼缘扭转未受到约束时： 梁腹板弯曲受压区高度，对双轴对称截面2=由于梁受压翼缘扭转受到约束：所以： 2）按下列公式计算： 当时： 当时： 当时： 式中，用于腹板

36、受剪计算时的通用高厚比当时： 当时：由于，所以： 3）按下列公式计算： 当时： 当时： 当时： 式中，用于腹板受弯计算时的通用高厚比：当0.51.5时： 当1.52时：所以： ， 将以上求得的每个值代入，得：条件满足，所以腹板局部稳定性满足要求4-5。2.8 钢轨选择及上翼板应力验算2.8.1 钢轨的选择起重机小车常用铁路钢轨，大型起重机除采用铁路钢轨外，还采用QU型起重机专用钢轨。选择钢轨时，先算出小车轮的最大计算轮压（考虑动力系数及小车自重），由最大计算轮压即可从相关文献中查得小车直径及钢轨型号，由钢轨型号即可从手册中查得截面尺寸及截面几何性质。通过计算，小车的最大计算轮压为34.25吨，

37、查起重机设计手册表19-7得小车车轮直径D=600mm，轨道型号为QU100(图2.7)。图2.7 轨道截面尺寸Fig .2.7 the Cross-sectional dimension of rail通过轨道型号查表19-10得钢轨截面尺寸及几何性质如表2.2所示。表2.2钢轨截面尺寸及几何特性Tab .2.2 the sectional dimensions and geometric properties of rail 钢轨型号b/mmb1/mmb2/mmh/mmh1/mml/mmI轨/cm4W轨/cm3QU10010010815015040872864.73376.942.8.2

38、钢轨正应力验算钢轨正应力可按式（2.12）进行验算1： （2.12）式中，为钢轨的许用应力。对轻轨，=2300 ；对重轨，=2700 。N为由钢轨传到翼板上的部分轮压由于，所以：查起重机设计手册表26-11可得=0.1478。因此：则：，所以钢轨的正应力满足要求。2.8.3 上翼板局部弯曲应力计算主梁上翼板在计算轮压的作用下，将沿梁的纵向和横向产生局部弯曲正应力。纵向应力：横向应力：式中，、可由起重机设计手册表26-12、表26-13查出，=0.75，=1.087。则：上翼板中除局部弯曲正应力外，还有梁整体弯曲正应力，上翼板应按折算应力计算。式中，为整体垂直弯曲正应力。带入数据，得：所以上翼板

39、局部弯曲应力满足要求。2.9 主梁拱度设计主梁在满载轮压作用下产生变形，使小车的运行轨道产生坡度。坡度过大会增加小车运行阻力，甚至在制动时发生下滑现象，为此须将主梁按一定曲线做出上拱度，跨中上拱度的设计值一般取。上拱度沿梁跨度对称跨中均匀分布，采用二次抛物线上拱，距主梁端部距离为X的任意一点的上拱值按式（2.13）计算4： （2.13）在跨中位置，即处最大上拱度，此时=0.0212 m。2.10 焊缝的设计与计算2.10.1 主梁盖板和腹板的连接焊缝在翼缘焊缝中，存在着正应力和剪应力和局部剪应力。翼缘焊缝承受由翼板传至腹板的剪力，对不开坡口的翼缘焊缝的强度，按式（2.14）计算： （2.14）

40、式中，为所计算截面上的剪力； 为翼板截面对整个截面中性轴的静距； 为整个截面对其中性轴的惯性矩； 为角焊缝计算高度（厚度），可取为（K为焊脚尺寸）。焊脚尺寸，取K=8mm。则：在支座处截面的剪力最大， 所以，因为，所以采用焊脚尺寸为K=8mm的角焊缝合适。轨道不直接压在腹板上，而是通过筋板传递压力时，可不考虑局部剪应力。2.10.2 筋板与盖板、腹板的焊缝在一般情况下，筋板焊缝受力不大，不必进行强度计算。虽然受力不大，但通常都设计成连续焊缝，这样可提高腹板的稳定性。为了避免在受拉翼板上引起应力集中，危害结构强度，筋板和下翼板可不用焊缝焊接，只需与下翼板磨平顶紧，这样还可以提高箱型主梁的抗扭刚度

41、。筋板的角焊缝焊角尺寸,且。所以：，取通过以上计算，确定了翼缘焊缝和筋板焊缝的焊角尺寸。2.11 主梁制造材料表生产主梁所需的材料见表2.3。表2.3 生产主梁所需的材料表Tab .2.3 the material list for production of the main beam 名称数量规格材料上盖板下盖板腹板大筋板变截面处大筋板小筋板11213230长x宽x厚=22500x700x22mm长x宽x厚=22500x700x22mm长x高x厚22500x1556x10mm高x宽x厚=1556x620x10mm高x宽x厚=1134x620x10mm高x宽x厚=520x620x10mmQ2

42、35Q235Q235Q235Q235Q2352.12 本章小结（1） 对主梁载荷和内力的分析，求出最大剪力和最大弯矩位置；（2） 根据刚度条件和经济高度确定主梁的高度h=1600mm；设计出盖板厚度=22mm ，腹板厚度=10mm；（3） 由主梁的基本尺寸及几何特性对主梁的强度、刚度及稳定性进行验算，均符合要求。（4） 根据主梁加筋设计的规定，主梁只需要设置横向加筋，通过计算的到大筋板间距a=1500mm，共15块，小筋板间距a1=500mm，共30块，局部稳定性验算满足要求。（5） 根据所设计的起重机参数，选择小车轨道为QU100。（6） 通过计算，腹板与盖板的四条纵向焊缝焊角尺寸K=8mm

43、，筋板与腹板和盖板的焊脚尺寸K1=5mm。3 桥式起重机主梁的制造工艺桥式起重机箱型主梁的生产过程，需要经过板材的矫正、预处理、下料、组装、焊接、矫正等工序，这对保证产品质量、缩短生产周期、节约原材料等方面均有重要影响。本章将详细地叙述上述工艺过程。箱形主梁示意图如图3.1所示，全长22.5m，外形尺寸：22500mm700mm1600mm，是由Q235钢材焊接而成，焊接性好，几乎所有焊接方法都适用。主梁翼板和腹板的对接焊缝为对接焊缝，主梁腹板和翼板的组合焊缝是组合焊缝是角焊缝。采用边装配边组焊的装焊方法，有效控制焊接变形，减省了来回翻转的工作，保证了箱形主梁的成功焊接。图3.1 箱形主梁示意图Fig.3.1 the schematic diagram of main beam 3.1 技术分析3.1.1 技术要求（1）主梁上拱度Y：主梁应有上拱度，且最大上拱度应控制在跨中L/10的范围内，双梁桥架主梁跨中上拱度（）L（L为主梁跨度），即Y=20.2531.5mm。如图3.2所示：图3.