起重机主梁范文（精选8篇）
起重机主梁 第1篇
关键词：特种设备,起重机,设计
一现状与选型
在我国南方轻工业制造企业及中小型企业非常普遍, 数量非常多。一直以来传统的LD型电动单梁起重机是这些企业中最普遍使用的中小型起重机械, 我国早已标准化的。但随着社会对起重机械技术的不断探索与更新, 我们研究了双轨单主梁葫芦式起重机, 因其制造简单、使用安全可靠、性价比高, 得到了企业的普遍认同。
二结构与制造特点
(1) LD型单轨主梁如图一所示, 为由折弯后的U型板1与两块侧板3及一条工字钢4及腹板加筋板2焊接的LD型单轨主梁的截面。制造过程时U型槽为专用压胎压制成型, 在专用工作台上接长, U型槽与工字钢及侧板焊接起来。侧板有压制边和不压边两种方式, 但却不利于自动焊, 一般均为手工焊接, 易出现咬边、夹渣等现象, 焊接质量不容易控制, 变形量大, 而且主梁两端连接板板组焊时需使用胎具组焊, 影响作业效率。
(2) 双轨单主梁如图二所示, 为由两条工字钢2与上盖板1及上翼加筋板3、腹板加筋板4焊接而成的双轨单主梁截面图。电动葫芦置于两工
字梁之间, 葫芦小车四组车轮悬挂在主梁工字钢两轨道上。因主梁为矩形截面, 制造过程中有利于检测和校正。制造时钢板、工字钢和上盖板均可使用通用设备调校, 在平台上用简单的模具便可以进行准确的定位焊和组焊。上盖板两侧与工字钢的和主焊缝利于自动焊作业, 焊接质量容易保证, 变形小, 作业效率高。
三特点
双轨单主梁起重机与传统的LD型起重机比较除了制造方便, 在使用及安全性上还有如下优点:
(1) 电动葫芦、小车电机及电箱均装置在主梁内, 在室外安装, 雨天时也影响使用。
(2) 电动葫芦的上方紧靠在主梁上盖板的下方, 增加了吊钩的起升高度。
(3) 电动葫芦及小车电机置于主梁中心, 空载时各组小车车轮受力均匀, 不会产生LD型的一侧小车车轮悬空或轮缘爬上轨道面的现象。
(4) 葫芦固定及小车的悬挂结构形式牢固可靠, 少许的歪拉斜吊时, 可防止小车轮轮缘跳上轨道面及在导轨上脱落的现象。
(5) 主梁上包括主焊缝在内的所有焊缝都方便目测检查, 也便于返修施工。
四结论
本文对双轨单主梁起重机进行了研究, 并对单轨与双轨单主梁起重机在结构、制造及使用上进行了比较。相对于单轨起重机, 双轨单主梁起重机具有上述多方面的优点, 应注意因双轨单主梁在使用时水平惯性矩较大, 设计时在主梁弯曲应力不超过许用值的前提下, 主梁应尽量选小型号的工字钢, 同时在为满足稳定性要求焊置加劲肋时要注意腹板及轨道面的焊接变形。经过一段时间的实际应用后, 该结构形式的起重机将会得到广泛的推广和应用。
参考文献
[1]GB/T3811-2008.起重机设计规范.2008.
[2]宫本智.葫芦式起重机.天津:天津科学技术出版社, 2009.
起重机主梁 第2篇
关键词：桥式起重机；主梁变形；拱度检测；矫正治理
中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0053-02
1 概述
山东石横特钢集团有限公司轧钢厂一棒车间是一条全连轧棒材生产线，车间主轧跨有两台20/5t桥式起重机，跨度25m，其中一台起重机位于车间南头，主要用于吊装轧线的减速机设备、设备维修或更换粗轧轧机；另一台起重机位于车间北头，主要用于转运轧机及设备检修。在桥式起重机安全技术检验中，主梁拱度的检测是一项十分重要的内容。《通用桥式起重机技术条件》（JB1036-82）中明确规定：主梁跨中上拱度F=L（0.9-1.4）/1000，且最大拱度应控制在跨度中部的L/10范围内。2010年3月份设备安全技术检验时，发现主轧跨北20/5t起重机主梁上拱度减小，经过实际测量，上拱度低于标准下限值，旁弯变形
严重。
2 主梁变形的原因分析及变形检测
分析出现主梁变形的原因有两个方面：一是这台起重机长期运行在冷床上方及附近，环境温度较高，且受到钢材热辐射，最热的部位约180℃，对主梁下挠有一定的影响；二是在检修轧线粗轧机立轧减速机时，这台起重机负责吊装减速机并完成翻转90°的任务，减速机自重约23t，吊装减速机存在超负荷问题，这也是造成起重机主梁变形的一个原因。利用生产线停机检修的时间，采用拉钢丝法对起重机主梁变形情况进行了测量，主要测量了主梁上拱度及旁弯变形，测量结果如图1和图2所示。
根据测量的结果可知，修复前，南侧主梁上拱度最大值为22mm，最大旁弯为16mm；北侧主梁上拱度最大值为21mm，最大旁弯为16mm，超出标准值下限要求。
3 主梁矫正及加固实施方案
采取什么方法进行矫正，将直接影响到起重机主梁变形的矫正效果、矫正费用、主梁外观质量及起重机的安全使用等。因此，合理正确的矫正方法至关重要，不可忽视。目前，主梁变形的矫正方法有“火焰矫正法”、“预应力法”、“重复施焊法”、“切割法”及“局部切垫法”等。一棒车间20/5t起重机运行环境温度较高，使用较频繁，且负荷大，就目前的使用状况而言，矫正主梁时必须进行加固处理，提高主梁的承载能力，因此选择采用“预应力法”加“重复施焊法”相结合对主梁进行加固矫正处理。
（1）把起重机开到车间最北端，不妨碍车间正常生产的区域，小车开到主梁的一头，将大车、小车停电并固定可靠。在两根主梁中间正下方树立两根立柱，可采用Φ219钢管制作，立柱两头焊接平板，每根立柱用四根钢丝绳和倒链拉紧固定，防止倾倒。用千斤顶将主梁顶升起来，顶升高度为主梁正常上拱度值。顶升时，在主梁下盖板处放置槽钢或厚钢板，使受力均匀，防止应力集中把主梁下盖板顶变形。
（2）在主梁下方全长范围内敷设25#槽钢制作的框架，并焊接牢固。焊接框架时，将两根25#槽钢口对口对焊起来，框架宽度与主梁腹板宽度一致，两根槽钢中间焊接加强筋板，筋板间隔距离为1m，各焊口满焊，焊接成型后呈梯子形状。把制作好的槽钢框架焊接在主梁下盖板上，各焊缝高度不低于槽钢厚度，焊接均匀牢固。测量原主梁下盖板宽度、长度、厚度尺寸，在槽钢框架下方焊接相同尺寸的盖板，全部焊缝满焊，焊缝高度不低于盖板厚度。焊接完成后，用拉钢丝法测量主梁上拱度值，在上拱度不符合要求的部位再均匀焊接一遍，利用冷缩的原理让上拱度趋于平缓，达到要求的标准值。
（3）主梁旁弯的治理方法是在主梁腹板的两侧全长范围内各焊接一根10#槽钢，焊接位置选择在离主梁上盖板距离约500mm处，焊接完后，测量主梁旁弯情况，在旁弯严重的部位再均匀焊接一遍，利用冷缩的原理减轻主梁旁弯变形，同时，也是对主梁进行加固，防止主梁继续旁弯变形。
通过实施以上矫正措施，对主梁进行了矫正修复，修复后，检验测量结果如图3和图4所示：
根据检验测量的结果可知，修复后，南侧主梁上拱度最大值为28mm，最大旁弯为11mm；北侧主梁上拱度最大值为27mm，最大旁弯为8mm，符合标准要求。
4 修复效果及结束语
采用“预应力法”加“重复施焊法”相结合对主梁进行加固矫正处理原理是事先给主梁一个外加的应力，然后，将主梁焊缝用大电流重复施焊，用产生的焊接变形来矫正原变形。如须增加主梁的拱度时，在主梁的下盖板处两条角焊缝重复施焊。由于焊缝冷却收缩，产生的应力使上拱增大。矫正水平旁弯时，在两侧腹板焊接槽钢，凸面处焊缝重复施焊，就可以减小水平旁弯。施焊的电流、重复施焊的长度，要根据矫正的程度而定。避免矫正超过，再反向矫正。
实践证明，这种矫正方法准确有效、变形平滑，又不会带来外观缺陷，而且工艺简单、周期短、费用低，适合于桥式起重机箱形主梁变形的矫正。
桥式起重机主梁变形及修复方法 第3篇
1.1 内应力的作用
对主梁结构来说,在实际制造环节中,其内应力通常是对金属构件产生影响,而强制组装变形将产生内应力,导致在后期使用过程中出现变形问题。同时,在焊接制造过程中,因加工工艺不科学,导致主梁各部分出现不同的内应力,且作用在负载起重机中,产生塑性变形。另外,随着使用程度的逐步推进,残余应力表现出均匀化分布,产生焊接变形,导致主梁变形[1]。
1.2 维修使用不规范
起重机的修理离不开专业人员,若不了解金属结构件自身的加热变形特点,且未提出任何防范变形的举措,便面向主梁直接开展焊接操作,则不可避免地会产生主梁变形问题。制造生产起重机时,通常参照额定起重质量,依据动载荷产生的实际影响来求解强度,几乎不考虑经常性超载等异常因素。因此,在具体的应用过程中,如果起重机的负载高于正常规定,或者在不工作状态下小车落在主梁跨中,则将产生永久变形问题。
1.3 吊装运输不合理
对起重机主梁而言,长大型构件是其基本属性,常规表现是弹性变形显著、刚度低下,在实际制作装配过程中存在内应力,且不容忽视,如果操作不合理,那么便出现变形问题[2]。
1.4 保养措施不到位
起重机若长时间工作在腐蚀及高温状态,则金属材料自身的性能将出现改变,其屈服度不断下降。若温度偏高,将形成温度应力,加大主梁变形的可能。桥式起重机如果长期位于高温状态,则要求针对高温辐射部位配备隔热板。若位于腐蚀环境,要求面向金属结构实施合理的防腐措施,有效控制划痕,全面降低焊缝出现几率。
2 变形修复方法
当确定桥式起重机出现主梁变形问题后,应参照实际情况提出合理的变形防范举措,全面修复。目前,针对主梁变形,相对成熟且最为常用的有三种修复方法[3]。
2.1 重复施焊法
重复施焊法是指面向主梁焊缝通过大电流,进行重复焊接,借助新形成的焊接变形对初始变形进行修复,进而达到修复目标。如果需增加主梁拱度,需要围绕主梁下盖板和腹板自身的两条角焊缝实施重复施焊操作,由于焊缝冷却出现收缩,且经由应力作用逐步提升上拱;如果需降低水平旁弯,应面向凸面板和上下盖板自身的两条角焊缝实施重复施焊操作,以此来控制水平旁弯。同时,参照矫正程度科学设立施焊电流,不允许超出标准,在此基础上实施反向矫正。通过实践总结得出,该修复方法具有众所优势,精准、客观、美观、高效,通常被应用于主梁修复问题上,不仅经济,而且可行[4]。
2.2 预应力法
预应力法即主梁下挠修复,主要是在主梁下盖板边角配置固定支座,通过预应力给予钢丝绳一定的张拉作用,经由弯矩作用,使得主梁上拱渐渐恢复。当荷载作用于主梁后,工作压力的实际方向和钢筋预应力恰好相反,与工作压力应力相互抵消,进而加大主梁负载。
现阶段,工程人员愈发重视预应力法,并在实践活动中得到广泛应用,此种方法具有较多优点:其一,进行修复处理后,对应的上拱值不仅可靠,而且真实,依据运用变化可全面调整;其二,进行修复处理后,其主梁强度得到提升,且刚度也逐步改善;其三,修复工艺较为简单,有利于实践操作,既经济,又高效。同时,此种方法也存在不足,应用条件具有一定的约束性,主要应用于拱度下挠修的情形中,进行修复处理后,其整体美感存在不足。总而言之,对于起重机,一旦出现主梁变形问题,通常选择预应力法的情形有:长时间运转的起重机;主梁刚性低下、承载能力与标准存在差距的起重机;满负载状态较多的起重机;工作环境较为恶劣的起重机[5]。
2.3 火焰矫正法
火焰矫正法是指面向主梁局部进行加热处理,使金属结构的某些部位不断发生塑性变形,待彻底冷却后,通过剩余收缩应力达到矫正目的,应用这一方法时,通常应考虑下述问题:
1)当温度处在700~800℃的范围时,需调整加热温度。一般钢板会出现桃红色,进而规避加热温度不合理问题的出现。在该状态时,金属的实际屈服极限近似为0,主要是热碳钢状态,对应矫正效果较为理想。
2)为控制腹板波浪度,要求把隔板调整为加热点。由于主梁中会出现危险截面,因此,我们应最大限度地远离加热点。进行矫正加热处理后,需强化烤点应用,加大危险截面自身的负荷应力,如若不然,将引发矫正变形不规范这一问题。另外,不允许反复加热某一位置,这除会降低矫正效果外,还可能危及金属内部的金相组织。
3)实现变形修复后,要求加固主梁。由于进行矫正处理后,主梁中产生一定的应力,同时,因长期使用,将增加疲劳度,产生刚性不达标的问题。如果不实施加固处理,不仅会降低矫正效果,而且可能提升变形程度。总之,该修复方法较为灵活,应用效果优良,且施工工艺简单、合理,但在具体的修复工序中,对主梁修复部位进行支撑后,将会提高技术指标,增加施工难度,完成修复任务后,需围绕主梁通过槽钢实施加固处理,否则,将出现塑性变形。正常条件下,需依照实际情况,灵活应用这一修复方法。
3 结语
大规模生产的逐步拓展与科学技术的提升,促进了桥式起重机的实际应用。经由长期探索总结发现:即便桥式起重机自身的主梁变形会对生产活动产生严重后果,但只要明确变形的引发根源,同时,采取有效措施进行修复,认真检测,科学维修,便可降低事故出现几率,减少消耗,提升完好率,从而增加企业的综合效益。
摘要：通过对桥式起重机主梁变形原因的分析,采取了有效的修复措施。通过对桥式起重机主梁认真检测、科学维修,便降低了事故出现几率,减少了消耗,增加了企业的综合效益。
关键词：桥式起重机,主梁变形,修复方法
参考文献
[1]叶斌.桥式起重机主梁变形原因与修复方法[J].科技致富向导,2016(5):124.
[2]马壮.浅析桥式起重机主梁下挠原因及修复方法[J].时代报告(学术版),2015(2):329.
[3]李芳,周刚.桥式起重机金属结构变形的原因分析及处理[J].科技风,2015(4):202.
[4]俞楚勇.浅析桥式起重机主梁变形修复技术[J].中国高新技术企业,2015(18):104-105.
单梁起重机主梁抽头的工艺改进 第4篇
关键词：单梁起重机主梁抽头,制造工艺,板材利用率
0 引言
国内制造业资源消耗巨大, 有限的资源已经难以支撑传统制造业粗放型的增长方式, 尤其是起重机的制造。目前我国起重机行业快速低端发展形成的产能过剩逐渐体现, 虽然厂家众多, 但是规模小、研发能力不足、不具核心技术, 可以说是没有市场竞争力。与国际先进国家相比, 无论是钢材能源消耗还是创新、设计及制造水平均存在较大的差距。
起重机制造钢材消耗量占整机自重的70%以上, 而占据数量份额60%以上的起重机为单梁。所以说, 提高板材利用率 (单梁起重机主梁抽头的工艺改进) 具有较大的研究价值和实际意义。
1 现状
主梁是单梁起重机钢结构的主要组成部分, 有U型槽、斜盖板、工字钢、筋板和抽头组成。
抽头与主梁U型槽连接, 因为抽头的形状不规则, 传统方式是采用短一点的U型槽根据角度切割、焊接。由于切割掉三角形按照边线对焊后, 形状如图1上部分所示, U型槽一端会凸起一部分, 为了保证主梁U型槽的平整, 需要再次割掉一个三角板 (图1、图2) 。最终的形状为图1下部分所示。一个单梁有2个抽头, 每个抽头为U型对称, 需要切割4次小三角板, 在切割4次大三角板, 三角板完全浪费。整个过程费工、费料, 完全靠划线进行手工作业, 质量不能有效的得到控制, 严重影响整个起重机主梁的制作进度, 进而影响交货周期。
2 改进
机械行业持续低迷, 尤其是起重机行业, 在激烈的市场竞争中要保证自己的优势就必须有自己的特色, 提高生产效率、提高板材的利用率。因此单梁起重机主梁抽头的改进势在必行。
因主梁抽头的形状不规则, 并且规格型号不一致, 所以很难达到量产的目的, 把所需要的抽头按照钣金件展开得出的形状如图所示的内部4变形。各边延伸成为一个矩形, 常规备料为矩形, 每个抽头割去4次, 形成4个三角板费料。换个角度思考, 按照所需形状的斜边延伸, 最终成为一个梯形, 上下对称错开放置, 最终形成图4的状态。根据需要定制所需宽度的带钢, 开平后按照梯形切割, 通过冷压设备成型后, 只需要割去底部两个小三角板即可使用。每种规格预存一定量的的备件, 需要时直接拿来使用。当库存量少到一定的程度马上再制作一批补上。不会因为抽头影响整根主梁的生产进度。
3 成果
主梁U型槽和斜盖板的制造工艺的改变以及轴头的改进, 让单梁起重机的制作流程比原来的要缩短至少1倍。原来交货期在7-1天。改变制作工艺后可以保证3-4天交货。
虽然在制作抽头过程中需要割去图3中梯形底部两个小的三角板, 但是整体下来材料利用率比原来的制作方式方式提高了很多。一个单梁起重机有两个抽头部分。每台起重机节省割掉的4快大三角板约20Kg。公司每月生产单梁桥式起重机1000台, 则每年节约钢材20x1000x12=240000Kg=240t。按照3000元一吨计算的话每年仅仅节约材料费用为72万。
4 结论
本文介绍仅仅是改变制作工艺、改变下料形状就能做到省工、省料。公司现在单梁起重机的材料利用率达到96%以上, 逐步达到合理的使用状态。但是还有一定的进步的空间。也为业内制造提供了新的思路和方法。
参考文献
门式起重机主梁行车阻力问题的研究 第5篇
门式起重机是通用机械的一个重要分支, 作为减轻装卸工人劳动强度, 改善工人操作条件, 提高装卸作业生产能力的大型起重和装卸设备, 广泛应用于露天料场、仓库码头、车站、建筑工地等场所。随着经济的发展, 它不仅在国民经济中占有重要的位置, 而且在社会生产和生活领域的应用也不断扩大。
主梁是门式起重机的主要受力构件, 在载荷的作用下, 会产生下挠变形, 小车轨道出现一定的坡度, 使小车由主梁跨中向两端运行时产生爬坡阻力, 可能引起电机过载或出现不同程度的啃轨现象, 严重影响起重机正常工作, 甚至导致事故发生。目前, 行业内解决此类问题的方法是设计制造起重机时, 使主梁有一定几何形状的上拱。实际上, 这样的上拱曲线也是不太合理的, 因为小车运行到支腿附近时同样要克服相当大的坡度阻力, 而且, 工作一段时间之后, 上拱度也会慢慢变形减小, 甚至消失。本文试图利用支腿高度的变化来补偿主梁下挠变形产生的影响, 并结合有限元分析软件ANSYS进行仿真计算, 取得了预期效果。
2门式起重机主要性能参数
本文分析的起重机结构为双梁箱型结构, 小车轨道采用I40b工字钢。该机的主要结构参数如下:跨度38m, 起升高度20m, 起升速度 (空载) , 大车速度0～1.0m/min, 小车速度0～5m/min, 起重量100t, 钢材Q235A。门机整体结构示意图如图1所示。支腿是由角钢组成的钢架结构, 由于本论文研究的是38米大跨度门式起重机, 故采用一侧是刚性支腿, 另一侧是柔性支腿。这种结构对于轨道的安装误差以及可能发生的地面沉陷、制造时起重机跨度偏差都能较好的适应。
3基于ANSYS门式起重机主梁强度和刚度有限元分析
有限元分析的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题, 然后再求解。它的基本思想是将要分析的结构离散化, 即分离成有限个依靠节点相互连接的单元, 然后施加边界条件和载荷进行综合求解。因为实际问题被较简单的问题所代替, 所以计算结果与实际情况存在一定的误差, 误差的大小很大程度上取决于模型简化的合理性。由于大多数实际问题难以得到准确解, 而有限元分析不仅计算精度高, 而且能适用于各种复杂形状, 因而成为了行之有效的工程分析手段。
针对小车运行中主梁下挠变形产生爬坡阻力的影响, 现试图利用支腿高度的变化来补偿解决。下面先做一些说明:该门式起重机结构对称, 根据其结构形式及载荷特点, 选其中一根主梁进行分析;主梁金属结构部分主要是由钢板焊接而成的, 为了准确模拟门机的实际结构, 建模时采用SHELL63单元模拟, 并进行自由网格划分;课题研究的目的在于提出一种解决方案, 所以只选其中一种危险工况进行研究, 即静载试验工况, 门机大车静止, 小车位于主梁跨中, 缓慢起吊重物, 待重物提升一定高度且静止后, 主要校核其强度和刚度, 并分别提取最大静位移、最大静应力等计算数据, 且通过静力分析验证模型的可靠性并为后续的动态分析和优化计算提供数据依据。
3.1 门式起重机支腿结构改变前后刚度、强度对比分析
在应用有限元单元法对结构进行分析时, 首先要在保证准确性的条件下, 确定我们要关注的细节部位和研究的特定区域, 以便合理的简化实际金属结构。并在简化基础之上, 建立满足有限元分析要求的几何模型。在处理许多复杂结构时, 这种简化是非常重要的。所以, 在建立门式起重机结构的几何模型时, 要在保证模型和实际结构一致, 从而使几何模型可以反映起重机主梁的力学特性条件下, 对实际的结构作一些必要的简化:
(1) 忽略主梁上的一些附属结构, 如护栏等, 把主梁吊点位置所受载荷等价为其表面的均布载荷并施加在主梁上。
(2) 在起重机工作过程中, 钢结构在弹性范围内工作, 力和变形属于线性关系, 振动属于线性振动。
(3) 小车简化为一个集中质量。
3.2 门式起重机支腿结构改变前后抗倾覆稳定性计算分析
抗倾覆稳定性是指起重机在自重和外载荷的作用下抵抗翻到的能力, 是起重机设计的基本要求之一。起重机的稳定性包括载重稳定性和自重稳定性。下面验证空载时门式起重机沿轨道方向起动、制动的载重稳定性和自重稳定性。
门式起重机支腿结构改变前:空载时起重机沿轨道方向起动、制动的载重稳定性系数undefined,
其中:G1——起重机桥架自重载荷 (N) ;
G2——运行小车自重载荷 (N) ;
P0——工作状态下, 作用在桥架与小车上的最大风力 (N/m2) ;
P1——起重机运行起、制动时引起的桥架水平惯性力 (N) ;
P2——起重机运行起、制动时引起的小车水平惯性力 (N) ;
B——大车轨距 (m) ;
h1——起重机桥架与运行小车挡风面积形心高度 (m) ;
h2——起重机桥架重心高度 (m) ;
h3——运行小车重心高度 (m) 。
满足稳定性要求;
自重稳定性系数undefined
其中:G1——起重机桥架自重载荷 (N) ;
G2——运行小车自重载荷 (N) ;
P0——工作状态下, 作用在桥架与小车上的最大风力 (N/m2) ;
h1——起重机桥架与运行小车挡风面积形心高度 (m) 。
满足稳定性要求。
门式起重机支腿结构改变后:空载时起重机沿轨道方向起动、制动的载重稳定性系数undefined, 满足稳定性要求;自重稳定性系数undefined, 满足稳定性要求。
因此, 改进后起重机仍满足稳定性要求。
3.3 门式起重机支腿结构改变后小车受力分析
门式起重机主梁右端抬高, 则主梁中间位置相应升高0.25m, 减去主梁变位值, 小车在跨中位置时高出主梁左端0.219m。由于主梁变位值相对与主梁长度很小, 仍可以将其看成直线, 小车受力如图2所示。这种改进抵消了部分阻力, 而且处于下坡状态, 使小车顺利通过且不会引起电机过载。
4支腿变高度的实现
采用改变支腿高度的方案可以有效的解决门式起重机主梁在生产制造、装配以及使用过程中主梁下挠变形所引起的小车行车阻力增大问题。由仿真分析结果可知, 在采用改变支腿高度的方案后主梁上任意节点因抬高支腿而引起的垂直位移变化量远大于载荷变形量。小车在行进过程中可根据小车前进方向相应抬高或者降低一端支腿的高度。随着机电液一体化的发展, 此结构和控制方案是很容易实现的。在设计制造门式起重机时, 在一端支腿上安装特殊设计制造的液压曲臂式升降平台, 采用折叠式二节工作臂, 此结构简单紧凑, 操作方便, 安全可靠, 工作效率高。当小车向跨中移动时, 主梁举升机构一端开始慢慢升高, 待小车移动到跨中时, 主梁举升机构一端达到指定高度, 等小车通过跨中时, 主梁举升机构开始慢慢回落, 小车运行到主梁另一端, 主梁举升机构端回落到原点, 完成一次工作。本论文中只讨论了支腿变高度的实现方案, 具体结构方案目前正在设计之中, 虽然方案会增加起重机的设计制造成本, 但从使用角度来说, 此方案可以大大节省用户的使用成本, 安全性和工作效率最优。
5结语
利用有限元分析软件ANSYS对100t门式起重机主梁结构进行强度和刚度分析, 并进行稳定性计算, 可知改进后起重机仍满足强度、刚度、稳定性要求, 而且抵消了部分运行阻力, 使小车处于下坡状态, 顺利通过且不会引起电机过载, 很好地解决了主梁结构下挠变形产生阻力增大的问题。
另外, 还可以制作一系列不同高度的支腿, 这样可以根据施工环境的需要选用不同的支腿组合成不同的起重机, 给企业也节约了不少成本。
参考文献
[1]张敏, 陈鸿雁, 袁胜雁.大跨度大起重量龙门起重机主梁变位值探讨[J].港口装卸, 2006, (6) :12-13.
[2]刘伟, 高维成, 于广滨.ANSYS12.0[M].北京:电子工业出版社, 2010.
[3]孙彦锋.基于ANSYS门式起重机应力分析[J].机械研究与应用, 2009, 15 (2) :15-21.
[4]Saeed Moaveni.Finite Element Analysis Theory and Ap-plication with ANSYS (3nd Edition) :1.
[5]庞延波.双梁桁架式龙门起重机主梁优化设计及模态分析[D].成都:西南交通大学, 2007.
[6]西南交通大学起重运输机械教研室.龙门起重机[M].北京:铁道出版社, 1978.
起重机主梁 第6篇
关键词：桥式起重机,箱型主梁,焊接,CAPP,数据库
0引言
桥式起重机是大型机械制造企业中一种重要的物流设备, 其技术状况直接影响着企业的物流效率, 从而影响企业的经济效益。高质量的工艺设计成为桥式起重机主梁制造的关键技术, 一方面它是设计和制造的接口, 决定了最终的制造质量;另一方面, 工艺设计数据是指导企业进行物资采购、生产计划调度、组织生产和成本核算等的重要依据。
箱型桥式起重机主梁由上、下盖板, 大、小隔板, 筋板和腹板组成。传统的起重机主梁制造工艺设计由人工完成, 该法逐渐凸现出一系列不足, 例如:工艺设计工作量大、效率低、周期长, 存在大量的重复劳动;工艺设计质量取决于工艺人员的技术水平和工作经验;工艺方法因人而异, 不便于将工艺专家的经验和知识集中起来加以充分地利用, 难以实现工艺设计的继承性、标准化和最优化, 难以实现工艺文件的计算机统一管理和维护;工艺信息不能与其他部门或企业的计算机信息系统实现资料信息共享等等。而经历了30多年的发展, 计算机辅助制造工艺设计/规划 (CAPP, Computer Aided Process Planning) 研究已取得很多成果, CAPP系统已走向应用。本文通过对现行的制造工艺技术、工艺设计需求进行分析和总结, 开发出一套起重机主梁焊接CAPP系统软件。
1箱型桥式起重机主梁焊接CAPP系统的需求分析
1.1 主梁制造工艺要求
本工艺规程为起重量5 t～100 t桥式起重机主梁的通用工艺规程, 是根据“85”贯标生产图纸和通用桥式起重机技术条件“GB/T14405-93标准”结合“5 t～100 t通用桥式起重机金属结构工艺规程”而编制的。要求其主梁上、下盖板和腹板对接焊缝的内在质量应不低于国标GB3323-82规定的二级焊缝或GB1152-81规定的一级焊缝要求, 焊缝形式与尺寸应符合GB985-80及GB986-80的规定。
1.2 主梁制造工艺设计内容
主梁简要装配的焊接过程是:以上盖板放在平台上为基准装配焊接大、小隔板, 再装配腹板成Π型梁, 然后将Π型梁放躺, 焊接里皮焊缝;待下盖板拼接后放在平台上, 再将Π型梁吊放在下盖板上, 调整尺寸达到工艺要求后, 将下盖板点定焊在Π型梁上;然后焊接主梁翼缘四条焊缝, 最后将一台起重机的两根主梁放在台架上, 按技术要求进行修理校验。
1.3 主梁制造工艺设计要求和流程
工艺设计基本流程为:首先由工艺部门对设计图进行工艺审查, 然后由工艺设计人员编制工艺路线、工艺规程和有关工艺文件。主梁制造工艺文件至少包括施工图纸、制造工艺过程卡、焊接工艺卡、材料消耗定额等。其中:①施工图纸是产品制造的依据, 反映了产品设计结构及制造和验收的技术要求;②制造工艺过程卡列出各道工序的名称和技术要求;③焊接工艺卡包括产品焊缝分布示意图、焊接规程、质量检验要求;④材料定额控制用料规格、材质及数量;⑤质量流转检验记录卡实行主要受压元件一件一卡。
1.4 主梁焊接CAPP系统的基本要求
主梁焊接CAPP系统的基本要求是:①完全人性化设计, 程序采用人机对话, 无需专业人士指导, 其输入量小, 自动化程度高, 便于操作且易于推广, 可以高效率、高质量地完成主梁的制造工艺设计;②其CAPP程序界面友好, 符合Windows的使用风格和习惯, 符合工艺设计人员的工作习惯;③系统采用基于数据库的程序结构, 可以为工艺设计提供强大的数据资源支持;④采用开放数据库的结构形式, 可以不断更新、完善和维护数据库内容;⑤具有一定的质量管理功能, 实现工艺标准化;⑥具有工艺设计管理和汇总功能、工艺设计流程管理功能等;⑦将数据库中各表的数据组织成企业所需的工艺报表, 具有强大的报表打印功能;⑧供系统管理模块实现权限管理、数据库管理和生产管理, 保障数据库的安全等;⑨具有帮助系统, 能提供详尽的系统帮助文件, 用户可以利用此文件熟悉系统的操作。
2箱型主梁焊接CAPP系统总体结构设计
箱型主梁焊接CAPP系统包括3部分:工艺设计、系统管理和资源库管理。该系统的总体结构见图1。工艺设计部分包括选择主梁结构件类别、输入特性参数、完成各种工艺设计、生成工艺卡和清单、进行报表打印等工作。系统管理和资源库管理为工艺设计提供支持。从层次上, CAPP系统分为3个层次:最外层为输入和输出层, 包括信息输入模块和工艺文件及工艺报表制定输出模块;中间层为工艺设计和管理层, 采用模块化设计方法建立了各种工艺设计模块、系统管理模块、数据库管理模块等;最底层为数据库层, 应用SQL Server 2000技术, 建立了盖板腹板拼接焊接工艺数据库、主梁组装及成品梁拱度值参数库等多个数据库, 并使用了PowerDesigner数据建模工具, 还采用了ADO数据存取技术, 实现了与后端SQL Server2000数据库表的连接, 为CAPP系统的运行提供数据和资源信息的支撑。系统通过用户界面, 运用功能级对象的属性、方法、事件来实现具体的功能。
3箱型主梁焊接CAPP系统功能及其应用
3.1 主梁焊接CAPP软件系统的功能
根据系统的需求分析和总体结构设计, 采用Delphi 7.0编程, 开发了主梁焊接CAPP软件系统, 即QZJCAPP。QZJCAPP系统的数据库采用SQLServer2000, 计算机操作系统为Windows2000/XP, 工艺设计报表采用Delphi 7.0提供的报表制作工具, 打印程序采用Microsoft Office, CAPP软件采用Windows操作风格。图2为主梁结构件类别输入界面, 展示了程序主界面风格。在屏幕的顶端为窗口名称栏, 显示当前输入窗口的名称, CAPP系统设计有主梁盖板和腹板拼接工艺卡、主梁半成品组装和焊接工艺卡、箱型主梁整体组装焊接工艺卡等输入窗口。图2中的命令菜单栏包含了与当前窗口有关的所有操作命令, 而快捷工具栏提供了当前操作界面的常用命令, 用鼠标直接选择快捷工具栏中的命令图标, 便可以方便地启动该命令。
图2中的树形区域与命令菜单栏一一对应, 可以方便用户直观地了解系统的整体结构, 并快速打开相应的界面, 而工艺设计区为设计输入和对话操作区域, 不同的操作窗口, 其输入对话栏的内容有所不同。图3是盖板、腹板拼接埋弧焊中单面焊双面成型的焊剂-铜垫法工艺设计界面, 其工艺设计区包括铜垫板设计信息、焊接工艺参数信息、关联数据库、示意图等几个小区域。其中示意图出示了铜垫板的形状, 在左侧的下拉列表框中用户选择不同的焊件厚度, 则铜垫板的槽宽、槽深和曲率半径会分别显示在相应的文本框中。在焊剂-铜垫法焊接工艺参数表中, 用户只要搜索要找的焊件厚度, 就可查询出相关的工艺参数。
3.2 主梁焊接CAPP系统的应用
工艺设计时首先选择主梁结构件类别, 然后根据程序的提示逐个完成各类结构件的工艺设计, 包括盖板工艺、腹板工艺、Π型梁里皮焊接工艺和组装下盖板工艺等。最后根据需要生成报表并打印输出。
该系统开放的数据资源库为工艺设计提供了强有力的支持。用户不仅可以在现有的数据库资源中查询, 也可动态地添加新数据资源, 如图3所示。用户只需单击“显示工艺参数”按钮, DBGrid控件便与SQLServer2000数据库进行连接, 将查询到的数据显示在DBGrid控件中。其中数据导航控件DBNavigator的主要作用是对数据记录进行编辑、删除、浏览和刷新。单击“→”或“←”可向前或向后浏览查询;单击“-”可删除DBGrid控件中箭头所指处的相应数据和数据库中关联的数据;单击“+”可在DBGrid控件中添加数据, 添加的数据也被动态地加到了SQLServer2000数据库中, 方便下次查询时应用。
将查询的工艺结果通过报表模块以工艺文件的形式输出到屏幕上, 系统输出的焊接工艺卡按照标准工艺卡绘制, 制作中使用Delphi 7.0提供的报表制作工具。最终通过打印模块打印工艺文件的图样形式, 供生产现场使用。
4结论
(1) 开发出的主梁焊接CAPP软件系统采用Windows操作风格, 用户可以根据程序的提示, 遵循默认或自定的流程完成所有的工艺设计, 最后将各个工艺卡生成报表并打印输出。
(2) 该系统开放的数据资源库为工艺设计提供了强有力的支持。使用Delphi开发后台为SQLServer数据库的应用系统, 其数据访问方式灵活、简单而高效, 其数据的一致性和可维护性使其具有较高的安全性, 提高了工艺设计的文字输入速度、工艺设计效率和质量, 有利于实现工艺设计的标准化、规范化、专家化。
(3) 该系统可加快工艺设计速度和效率、提高工艺设计质量和继承性;缓解工艺设计任务繁重, 但又缺少富有经验的工艺设计人员之间的矛盾;实现工艺文件计算机统一管理和维护, 为工艺设计标准化和最优化, 以及为制造工艺信息融入企业信息化建设创造了条件。
参考文献
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[4]童彦刚, 杨再贵, 侯廷红, 等.焊接工艺智能数据库系统的设计与实现[J].焊管, 2004 (6) :31-34.
起重机主梁 第7篇
起重机按照结构类型通常可以划分为箱型梁、桁架梁和型钢梁。它有着十分复杂的设计计算和校核过程, 一般为变型设计, 且主要采用cad绘图软件。目前, 设计人员需要在起重机的重复设计方面花费大量的时间, 导致其无法及时、有效地研发新产品。对此情况, 我们需要深入研究起重机主梁的快速设计方法。
1 构建主梁模型库
构建主梁模型库是快速设计主梁的重要基础。具体包括以下内容。
1.1 构建主梁参数化模型
应结合参数化设计方法设计产品, 构建零件的参数化模型。参数化模型是指在零件的草图和特征上标记参数名, 因设计人员的不同, 会产生差异化的选择结果。参数化模型不仅能记录几何信息, 包括设计参数、限制条件等, 还能保留图形的拓扑结构。如果产品的结构相同, 但尺寸不同, 那么就可应用同一个参数化模型描述其几何形状。如果因改变了产品的某些定形、定位参数, 而导致产品的局部形状变化, 则系统可以根据原有的设计图, 在原有的限制条件不受影响的基础上, 自动生成新的图形, 促使参数化设计得以实现。在本文中, 我们应用了三维机械设计自动化软件, 利用本软件可以有效构建三维参数化模型。在具体的设计中, 零部件具有的性质特征有: (1) 表达了设计意图。我们用设计意图指代模型被修改后的表现方案, 也可以将其作为实际工作的设计要求。在设计过程中, 设计人员的设计意图将会决定是否采用书面方法构建模型。 (2) 具有参数化性。在软件中, 我们记录了用于创建特征的尺寸和约束关系, 并保存在模型中。这样就可以将设计人员的设计意图通过模型有效体现出来, 并可实现模型的快速修改。
1.2 编制主梁XML表格
在零部件模型构建完毕后, 开始编制XML表格。该表格可帮助参数存储和计算得以实现。在编制过程中, 需要保证XML表格中包含全部的参数、计算过程、注解和校核计算等, 只有这样, 才可实现存储参数、快速计算和查询等功能。在XML表格中, 零部件的特征参数和装配参数均会受到设计计算和校核的影响。因此, 需要明确规范的编制过程。
2 主梁设计计算
目前, 箱型主梁的应用最为广泛。因此, 本文以箱型主梁为例进行分析和阐述。
2.1 确定主梁高度
在确定梁高时, 需要充分了解机械的总体设计要求和梁的刚性、经济性要求, 在满足以上要求的基础上, 计算合理梁高, 以最大限度地降低梁的质量。梁的最大高度要满足机械总体布置的要求, 最小高度要符合静挠度控制的刚性要求, 且体现在机械的总体设计中。如果机械的总体设计中没有给出梁的高度, 那么就不需要限制梁的高度。通常情况下, 梁的截面积是固定的, 此时, 如果梁的高度较高, 则可减少翼缘的质量, 增加腹板的质量;如果梁的高度较低, 则可增加翼缘的质量, 降低腹板的质量。假设梁的总质量为:
如果梁高和腹板高没有较大的差异, 则可得出腹板的质量, 进而计算出梁单位长度的总质量:
此时得出的梁高为:
2.2 确定腹板高度
腹板的高度要比梁高低, 且符合钢板规格, 通常将腹板的高度设定为10 cm的倍数。腹板的质量可占到梁总质量的50%.如果增加了腹板的厚度, 虽然不会对梁截面的惯性产生较大的影响, 但会明显增加梁的耗材量。此外, 在梁内, 腹板有着较小的承受弯矩, 但其只需承担剪力, 而梁中通常不存在较大的剪力。因此, 需要尽量降低腹板的高度, 以减轻梁的质量。通常情况下, 梁的快速设计需要符合抗剪强度和局部稳定性的要求。对此, 可利用以下公式。
工字型梁:
式 (1) (2) (3) (4) (5) 中:G——梁的总质量;
Ge——翼缘重量;
Gf——腹板重量;
y——刚才的容量;
W——由梁的最大弯矩算得
所需的截面抗弯模量;
h——梁高;
∂——腹板高度;
φ——构造系数。
2.3 主梁有限元分析
在机械产品的有限元分析中, 我们通常会应用solidworks simulation, 因为它可以较为方便地建模、快速分析, 并可计算出精确的结果。我们在该软件中构建了参数化模型, 以此分析主梁有限元。在实践过程中, 主梁需要承担较大的工作载荷, 且主梁的跨度较大。因此, 除了要保证主梁的强度满足要求之外, 还需保证其稳定性较好、刚度满足要求。
3 结束语
综上所述, 在起重机设计中应用快速设计方法, 可减少设计人员的工作量, 有利于他们开展新产品的研发工作。
摘要：主梁是起重机设计中的重要组成部分。它起着支撑各种载荷的作用, 是主要的受力部件。目前, 快速设计被应用到了起重机的主梁中。通过实践研究表明, 这种设计方法具有多种优势。在快速设计中, 需要结合具体的实际情况选择科学的方法, 以提升设计质量。
关键词：起重机,主梁,腹板,快速设计
参考文献
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[3]袁国明, 李红旗.关于知识工程的发展综述[J].计算技术与自动化, 2011, 2 (03) :99-101.
起重机主梁 第8篇
1 桥式起重机的疲劳破坏特性
桥式起重机主梁等构件是典型的焊接结构, 焊接结构的裂纹源一般产生于焊缝处, 即焊趾、焊缝交叉点、焊缝起弧处等。桥式起重机疲劳裂纹多出现在主梁跨中和端部, 表明疲劳强度与应力幅值有密切关系。焊接箱形梁主要有两种破坏形式:跨中受拉翼缘焊缝疲劳破坏和跨中加强板下端焊缝疲劳破坏。
有学者曾经指出, 如大隔板位于集中加载点附近, 则大隔板处焊缝易出现疲劳破坏;如大隔板离加载点较远, 则易于出现翼缘焊缝的裂纹。实际的起重机小车总要移动, 轮压位置两种情况并存, 因而两种破坏型式均有可能出现。还提出, 如果限制箱形梁腹板的长宽比, 减少腹板的变形, 可减少疲劳裂纹。但它又与大隔板的间距有关, 间距大则腹板易于变形, 易于出现翼缘焊缝疲劳破坏。
残余应力对结构疲劳强度的影响取决于残余应力的分布状态。桥式起重机焊接箱形结构在焊缝附近的腹板和翼缘板都存在高达屈服点的拉伸残余应力, 而在腹板和翼缘板的中间存在压缩残余应力。文献[3]通过试验证明了焊接残余应力的分布规律, 并指出影响箱形梁疲劳强度的主要因素是纵向焊缝的残余应力, 同时上盖板中部残余应力降低了它的屈曲强度, 也是造成箱形梁桥架下挠的主要原因之一。
焊接缺陷对疲劳强度的影响取决于缺陷的种类、尺寸、方向和位置等, 在工作载荷和焊缝缺陷的共同作用下, 桥式起重机结构易在焊缝附近开裂并逐渐扩展, 出现开裂的时间和扩展速度均取决于焊接缺陷的程度:当缺陷率为2%时, 疲劳强度将降低1 5%;当缺陷率为5%时, 疲劳强度将降低35%;当焊缝咬边深度小于2mm时, 对疲劳强度的影响不大;当焊缝咬边深度大于2mm时, 疲劳强度最小时只有致密焊缝接头的40%。
2 桥式起重机桥架疲劳寿命分析
疲劳累积损伤计算是变幅载荷下的有限寿命设计的核心问题, 到现在为止, 先后提出的疲劳累积损伤理论已有几十种之多, 但真正在工程中得到较好应用的有Corten-Dolan损伤理论和修正Miner法则有较高的计算精度[4], 计算方法比双线性理论简单, 因此在工程中得到广泛应用。当缺乏相应的试验数据时, 一般采用修正Miner法则进行寿命估算。变幅载荷作用下的疲劳寿命估算一般包括三个步骤: (1) 确定疲劳载荷谱。 (2) 选定合适的疲劳损伤法则。 (3) 进行寿命估算。桥式起重机焊接结构的疲劳强度主要却决于危险点的应力幅值, 本文通过现场试验和有限元计算得到危险部位的载荷谱, 采用修正Miner法则对其进行累积损伤疲劳寿命的估算。
所以从上述表格中可以看出: (1) 主梁上、下翼缘板及主、副腹板母材的疲劳强度有足够的裕量, 具有持久疲劳寿命。 (2) 主、副腹板与端梁之间焊缝的最大剪应力远小于其疲劳极限, 具有持久疲劳寿命。 (3) 两侧主梁主腹板与下翼缘板跨中焊缝应力较大, 该处载荷谱中最大应力接近于其疲劳极限。司机室侧主梁该处焊缝的疲劳寿命为187.6年, 导电侧主梁该处焊缝的疲劳寿命为164.5年。按现在的工况工作, 该处焊缝具有持久疲劳寿命。
3 主梁结构维护及保证其安全运行的对策措施
两侧主梁下翼缘板与跨中加强板靠近主腹板端焊缝、两侧主梁主腹板与跨中加强板下端焊缝的疲劳寿命较短, 除此之外主梁其余部分具有足够长的疲劳寿命。如果下翼缘板与跨中加强板靠近主腹板端焊缝、主腹板与跨中加强板下端焊缝的疲劳裂纹不扩展到主腹板、下翼缘板母材, 则对起重机安全运行没有影响;一旦焊缝疲劳裂纹扩展到主腹板、下翼缘板母材, 则会影响起重机的安全运行。因此, 及时发现焊缝中的疲劳裂纹并防止其向母材扩展是问题的关键所在。考虑到该机已工作16余年, 建议采取以下措施。
(1) 加强对起重机桥架的点检工作。定时检查下翼缘板与跨中加强板靠近主腹板端焊缝、主腹板与跨中加强板下端焊缝, 及时发现早期疲劳裂纹。
(2) 根据计算, 两侧主梁主腹板与下翼缘板跨中焊缝具有持久疲劳寿命, 考虑到焊缝存在初始缺陷, 应定时检查此处焊缝, 及时发现早期疲劳裂纹。
(3) 每年对下翼缘板与跨中加强板焊缝、主腹板与跨中加强板焊缝和主腹板与下翼缘板跨中焊缝进行一次探伤检查。
(4) 如果发现早期裂纹 (裂纹深度小于2mm, 裂纹长度小于30mm) , 可在裂纹扩展方向两端各钻一个12~15的孔, 既可阻止裂纹扩展, 又释放了焊缝中的残余应力。同时加强对该处裂纹扩展的监检。
(5) 如果裂纹已较深较长, 则用电弧气刨将该段焊缝金属熔化吹掉, 形成坡口 (针对主腹板与跨中加强板之间焊缝、下翼缘板与跨中加强板之间焊缝、主腹板与下翼缘板跨中焊缝) , 然后再补焊。焊后用锥形砂轮打磨焊趾, 磨去焊缝表面0.5mm深一层, 以减小焊缝的应力集中。
参考文献
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[2]张轶蔚.桥式起重机主梁随机疲劳载荷的计算机仿真[J].起重运输机械, 2007, 4.
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