《焊接结构》课程设计指导书

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1、《焊接结构课程设计》指导书桥式起重机焊接箱形梁的设计校核及工艺文件的制作开课单位：机电工程系材型教研室开课对象：材料成型与控制工程专业（本科）华夏学院2010．937本课程设计以简化的桥式起重机主梁为研究对象，要求设计、计算一根焊接箱形梁，对其进行强度刚度校核并画出该梁的图纸，最后制定该梁的焊接工艺文件。指导书内容分为如下四个部分：第一部分桥式起重机焊接箱形梁的设计校核1设计箱形梁的结构形式与尺寸按起重机设计手册的要求，根据给定条件和任务书设计箱形梁的结构形式与尺寸。1.1给定条件箱形梁设计给定条件见表1-1，具体条件见任务书。表1-1箱形梁设计给定条件吊车形式吊钩桥式起重机使用

2、温度室温材料Q235或16Mn工作类型中级载荷组合II类跨距15、20、25、30m额定载荷100、200、300、400KN大车运行机构类型分别驱动1.2箱形梁的构造和主要尺寸的确定1.2.1箱形梁结构尺寸的确定箱形梁结构尺寸示意图见图1-1：梁的腹板中部为矩形，两端做成梯形。37梯形的高度C=(1/5~1/10)L。主梁跨度中部的高度H一般按照跨度L的大小取如下值:当L<17m时，H=L/17当1723m时，H=L/20主梁在端梁连接处的高度H0=(0.4~0.6)H，当跨度较大而起重量较小时，H0取较小值，否则取

3、较大值。两腹板内壁的间距b不能太小，一般规定:b≥H/3，b≥L/50，同时满足b>350mm上下盖板的宽度：B=b+2(d+10)mm(手工焊)B=b+2(d+20)mm(自动焊)两腹板的厚度，上下盖板的厚度的取值与起重量有关，设计时可按表1-2推荐的数值选用:37表1-2箱形主梁腹板和盖板厚度的荐用值(mm)起重量Q(tf)5，810(12.5)15(16)2030(32)50腹板厚d666，8盖板厚d18，1010，1212，1416~22注：表中所列板厚较大值用于跨度较大者。1.2.2主梁加劲板的设置为了保证主梁腹板受压区的局部稳定性，通常用加劲板和加劲条来加固腹板，方式

4、如下：（1）在箱形截面梁整个高度上设置横向加劲板。一般当h/d>70时，便需要在主梁腹板内布置一些垂直的横向大加劲板（见图1-1和图1-2）。当h/d>100时，横向加劲板之间的距离不应大于2h或3m；当h/d≤100时，不应大于2.5h；端梁处两块加劲板的距离a≈h；而在跨中a=（1.5~2）h，且a≯2.2m。若腹板仅仅只用横向劲板加固时，其宽度取为两腹板间距b。若梁宽较大，横向加劲板中部可开孔，但应保证bj≥(h/30+40)mm。加劲板厚度不应小于bj/15（见图1-2）。（2）设置短横向加劲板37对于正规箱形结构桥式起重机，除设置横向加劲板外，在箱形截面腹板受压区域设置

5、短横向加劲板（见图1-2），其高度h1≥0.3h，或h1≥0.4a1，如果腹板上有纵向加劲条，则短横向加劲板应与纵向加劲条相连，短横向加劲板的间距a1≤(40~50)d。（3）设置纵向加劲条在跨度较大的桥式和龙门起重机中，梁的高度比较大，这时除设置横向加劲板外，常常在腹板的受压区域设置纵向加劲条。当h/d≤160(对于低碳钢)或h/d≤(135~145)(对于低合金钢)时不必加固.当160＜h/d≤240(对于低碳钢)或(135~145)＜h/d≤220(对于低合金钢)时，在离受压翼缘板（即上盖板）(0.2~0.25)h处设置一条纵向加劲条或角钢。当小加劲板和纵向加劲条同时存在时

6、，可以适当减小加劲板的高度，并使纵向加劲条焊在小加劲板的下边（见图1-2）。如果梁高很大，必须用第二根纵向加劲条来加固腹板时，则第一根纵向加劲条离受压边缘距离为(0.15~0.20)h，第二根离受压边缘距离为(0.35~0.40)h。1.2.3主梁最大上拱度fs的确定规定梁跨度中央的最大上拱度fs=L/1000。主梁跨度中任意点的上拱度值y用下式计算：式中：L——主梁跨度；x——距离梁端点的距离。2梁的校核2.1梁的静载强度校核首先进行受力分析，画出切力图和弯矩图，找出危险截面危险点，对危险点进行强度校核。2.1.1许用应力材料的许用应力是材料的极限应力σj除以安全系数n，即[σ

7、]=σj/n对于塑性材料极限应力应取材料的屈服极限σs；对于脆性材料极限应力应取材料的强度极限σb。在进行I、II类强度计算时，材料的极限应力σj应采用材料的屈服极限σs。Q235和16Mn的机械性能分别见表1-3和表1-4。相应II、III类载荷组合情况下的强度计算安全系数见表1-5。II类载荷组合情况时钢材的许用应力见表1-6。37表1-3Q235的机械性能材料名称组别棒钢直径或厚度型钢和异型钢厚度钢板厚度σs（MPa）σb（MPa）Q2351组≤40mm≤15mm4~20m