造船用门式起重机主梁设计说明书.docx

机械结构实践课程设计说明书

姓名宛敏超
学号1310321
学院机械与能源工程
专业机械电子工程

前言

本次机械结构实践课程中，我的任务是造船用设计门式起重机的主梁结构。由于起重机总体尺寸以及总体重量相当之大，而且它需要承受大的载荷作用，因此需要在满足其强度、刚度等条件的前提下，尽量减小其重量，以节约成本。
本设计说明书中主要包括设计依据的数据，主梁的金属材料选取，主梁截面以及尺寸的选取，主梁载荷计算，主梁内力计算，主梁强度、刚度、稳定性验算，加劲肋的设置，主梁翼缘板与腹板的连接等内容。
由于在大型起重机的设计上缺乏经验，设计说明书中可能存在不妥之处，恳请读者批评指正。

目录
前言
TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc375517833"一、给定数据 PAGEREF_Toc375517833\h1
HYPERLINK\l"_Toc375517834"二、主梁设计计算 PAGEREF_Toc375517834\h1
HYPERLINK\l"_Toc375517835"1.金属材料选择 PAGEREF_Toc375517835\h2
HYPERLINK\l"_Toc375517836"2.主梁几何尺寸和几何特性 PAGEREF_Toc375517836\h2
HYPERLINK\l"_Toc375517837"3.主梁载荷计算 PAGEREF_Toc375517837\h5
HYPERLINK\l"_Toc375517838"4.主梁内力计算 PAGEREF_Toc375517838\h10
HYPERLINK\l"_Toc375517839"5.主梁强度、刚度、稳定性验算 PAGEREF_Toc375517839\h16
HYPERLINK\l"_Toc375517840"6.主梁翼缘板和腹板的连接 PAGEREF_Toc375517840\h25
HYPERLINK\l"_Toc375517841"参考文献 PAGEREF_Toc375517841\h28

机械结构实践课程设计
PAGE\*MERGEFORMAT28

一、给定数据
起重量：300t；
起升高度：50m；
跨度：100m；
悬臂长度：30m；
支腿轴距：20m；
额定起升速度：4.5m/min；
运行速度：大车=36m/min，小车=33m/min；
工作级别：。
造船用门式起重机各结构的质量：
主梁：=450t；刚性支腿：=200t；柔性支腿：=200t；下横梁：=100t；小车：=150t；吊具：=7t；司机室：=3t；行走机构：=150t；电气集中质量：=20t。
二、主梁设计计算
造船用门式起重机金属结构可以做成箱型实腹结构，也可以做成桁架结构。虽然桁架式结构质量较轻，但是它存在制造工作量大、维修保养不便等缺点，箱型金属结构的门式起重机得到了广泛应用。本设计中采用箱型实腹金属结构,做成单梁结构。
1.金属材料选择
由于造船用门式起重机的载重量大、跨度大，为了减轻结自
重，同时提高结构的承载能力，选择高强度结构一般选用Q345或高强度船用钢板DH32。Q345因环境温度不同，分为B、C、D、E等级别，其屈服强度因板厚而异，但是其中等厚度板常存在夹渣、夹层等缺陷。因此此设计中选用高强度船用钢板DH32（GB712-88）（中国船级社标注为ZCD32），这种材料的屈服强度为315N/mm2,抗拉强度为460590N/mm2，其对应的焊条牌号为：①手工焊E5015；②埋弧自动焊H10Mn2G（焊丝）+HT331（焊剂）。
2.主梁几何尺寸和几何特性
主梁采用组合梁的形式，此设计中选择箱形截面，它由腹板和翼缘板组成，其截面如图1所示。
主梁几何尺寸

图1主梁截面

造船用门式起重机的主梁高度由静、动刚度条件来确定。通
常，梁高取为

将带入上式，得，取

对于腹板，按经验公式决定板厚：

将数据带入上式，可得

式（2）算出的板厚偏大，设计中取

箱形梁翼缘板的宽度（两腹板间距）按照整体稳定和水平刚度要求确定，取为，带入数据得，取，则翼缘板的总宽度为：，带入数据，得

受压翼缘板的厚度按照局部稳定条件确定：

代入数据，得，取。
因此，翼缘板间距

代入数据，得。
主梁几何特性
截面面积：

静矩：

惯性矩：

抗弯截面系数：

3.主梁载荷计算
①主梁单位长度重量

所以，主梁单位长度重量为

式中，——起升冲击系数，，取。
所以，。
移动载荷(小车轮压)
单主梁小车有两个垂直车轮轮压，即

考虑到动力效应以轮压的形式作