CN103482473A

CN103482473A - 一种改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法及结构

Info

Publication number: CN103482473A
Application number: CN201310489819.4A
Authority: CN
Inventors: 李新华; 李立君
Original assignee: Central South University of Forestry and Technology
Current assignee: Central South University of Forestry and Technology
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: CN103482473B

Abstract

本发明公开了一种改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法及结构，采用主梁的顶面为平直面，主梁的下面为内凹形的箱梁结构，并通过主梁的下面内凹形的结构分散主梁在承受负荷时，将竖直向下的重力分解成径向力跟切向力，以此降低垂向的受力，从而减小所产生的弯矩；同时为了防止因切向力产生水平分力对大车轮与轨道的外向挤压力，在主梁的下方设有一根拉杆，拉杆分别连接到主梁的两端，以此抵抗负荷所产生的水平分力对大车轨道的影响。

Description

一种改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法及结构

技术领域

本发明涉及一种改善桥式起重机受力状况的方法及结构，尤其是指一种改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法及结构，主要用于制作桥式起重机的主梁。

背景技术

起重机械在现代化生产过程中的应用非常广泛,是不可或缺的场内运输设备。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。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。桥式起重机主梁是起重机的主要大型复杂构件，其承载能力决定起升重量，所以主梁的设计好与坏直接关系到整个桥式起重机的性能好与坏。目前现有的桥式起重机主梁基本采用平直梁结构和许用应力法设计，所采取的结构多为箱式结构，整个主梁由上、下盖板和两侧的垂直腹板组合形成一种箱体式结构，小车钢轨布置在上盖板的中心线上，其中各钢板之间通过焊接连接起来；为了保证小车平稳行走，一般主梁的顶面都是采用平直梁结构，主梁的下面，一般都是采用“︺”形结构（即倒锥台结构），之所以采用这种结构主要是从越往梁的中间所承受的弯矩越大来考虑的。但实际应用中发现这种结构存在受力分布状况不理想，自重过大等问题，导致产品“笨、大、粗"，以致运行能耗大。这不符合我国的节能减排的产业发展政策，因此仍有必要对此加以改进。

通过检索发现有关于桥式起重机主梁方面的专利和论文，主要有以下几个：

1、专利号为200710035163.3，名称为“桥式起重机主梁制造工艺”，该专利公开了一种桥式起重机主梁制造工艺,准备、焊接、配绳布绳、张拉,其焊接工序为:将张拉器箱体与增设的张拉器过渡箱体焊成整件,并焊在主梁下盖板的一端,再将绳头连接铰支座与增设的连接铰支座过渡箱体焊成整件,并焊在主梁下盖板的另一端。本发明所述的配绳工序中绳头处理采用锡基巴氏合金将绳头浇铸固定在绳头浇铸口方锥形的内腔中。

2、专利号为201020562652.1，名称为“一种新型电动葫芦桥式起重机主梁”，该专利公开了一种新型电动葫芦桥式起重机主梁,涉及电动葫芦桥式起重机上装置,主要包括上盖板、腹板和下盖板,所述腹板设置在上盖板和下盖板之间,将上盖板和下盖板连成一体呈箱式结构,所述腹板和下盖板的连接处设置用作导轨的厚板,所述的厚板是焊接在下盖板上,在所述腹板的中间还设置角钢。在下盖板和腹板的连接处设置Q345厚板做导轨,不仅增加了耐磨度,提高了主梁的寿命,而且最大限度的提高主梁截面惯性矩Ix、Iy。

3、专利号为200910196093.9，名称为“桥式起重机主梁上拱度测量值的修正方法”，该专利公开了一种桥式起重机主梁上拱度测量值的修正方法,该方法包括:步骤一,以起重机跨度为横坐标,上拱度标高为纵坐标建立坐标系;步骤二,在起重机横梁上设置测量点;步骤三,测量ab段测量盲区的水平距离,从e点取相同的水平距离至d点,测量d点的标高,然后通过计算确定主梁的上拱度值;步骤四,通过测量点b至e,绘制出主梁的曲线图,建立起拱度测量值与跨度之间的函数关系y=f(x),然后计算出ab段y值和起重机的真实拱度值y1;步骤五,将小车开至另一侧端梁进行测量,参照步骤四计算得到拱度值y2。步骤六、将拱度值y1、y2平均加权,得主梁上拱度修正值。

4、专利号为CN87211624，名称为“桥式起重机拱形桥架”，该专利公开了一种拱形的桥式类型起重机桥架，该桥架特别适用于大型、大跨距的桥式类型起重机。该桥架采用了拱形梁和付梁与承载主梁配合，并且在其相互之间的连接杆件上设有长度调节机构，解决了已有技术中仅采用水平承载主梁，不能承受很大的弯距、自重大、承载能力小，复拱不便的矛盾。该桥架的承载主梁中间段与两头分割，该中间段具有上下伸缩微调的功能、大大扩展了起重机的工作范围和适用场合。

6、作者程贤福在《华东交通大学学报》2004年第4期发表的一篇名为“桥式起重机箱形主梁的优化设计”的论文，该论文从优化桥式起重机箱形主梁结构方面进行了一些探讨，提出了桥式起重机箱形主梁的优化设计方法，以重量为设计目标，以强度、刚度和稳定性为主要约束条件；并结合一具体实例分析。

上述这些专利和论文虽然涉及到桥式起重机主梁，有的的确对主梁的改进提出一些技术方案，但并未从根本上解决主梁自重过重的问题，仍然采用的是平直的箱体式结构；所以进一步有效改善桥式起重机主梁受力方式，进一步减轻主梁自重，尚有待进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于针对目前桥式起重机主梁存在受力分布不合理，主梁自重过重的问题，提供一种能有效改善桥式起重机主梁的受力分布，减轻主梁自重的方法及结构。

为实现本发明的目的，所提出的技术实施方案是一种改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法，采用主梁的顶面为平直面，主梁的下面为内凹弧形的箱梁结构，并通过主梁的下面内凹形的结构分散主梁在承受负荷时，将竖直向下的重力分解成径向力与切向力，以此降低垂向的受力，从而减小所产生的弯矩；同时为了防止因切向力产生水平分力对大车轮与轨道的外向挤压力，在主梁的下方设有一根拉杆，拉杆分别连接到主梁的两端，以此抵抗负荷所产生的水平分力对大车轨道的影响。

进一步地，所述的主梁内凹形箱梁结构是两侧腹板的顶面为平直边，上盖板与两侧腹板的顶面焊接形成主梁顶面；两侧腹板的下边为内凹形边，且下盖板也为内凹形板，下盖板与两侧腹板的下边焊接在一起，形成主梁下面为向内凹形的结构。

进一步地，所述的上盖板与下盖板之间根据上盖板与下盖板之间的距离高度间距排列有支撑隔板，通过支撑隔板提高主梁的整体刚性。

进一步地，所述的支撑隔板为“门”字形结构，支撑隔板的周边分别与上盖板、下盖板以及两侧腹板焊接在一起。

进一步地，所述的支撑筋板在上盖板与下盖板之间是采取非等距分布的，且靠近主梁中心的密度要高于靠近主梁两端的密度。

进一步地，所述的内凹形为内弧线形，内弧线的范围是从主的两端开始到主梁的中心位置对称的弧形。

进一步地，所述的内弧线形的起点是从主梁两端点往中心偏移整个梁长度1/10的位置开始的，内弧线形的起点距主梁两端的端点有一段直线边。

根据上述改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法所提出的桥式起重机主梁，包括上盖板与下盖板，以及两侧腹板；上盖板与下盖板与两侧腹板焊接在一起，且在上盖板与下盖板之间布置有支撑隔板；其特点在于，主梁的顶面为平直面，主梁的下面为内凹形的箱梁结构，形成一种内凹形箱梁结构主梁；并在主梁的下面的两端之间连接有拉杆。

进一步地，所述的主梁内凹形箱梁结构是两侧腹板的顶面为平直边，上盖板与两侧腹板的顶面焊接形成主梁顶面；两侧腹板的下边为内凹形边，且下盖板也为内凹形板，下盖板与两侧腹板的下边焊接在一起，形成主梁下面为内凹形的结构。

进一步地，所述的主梁下面为向内凹形是为内弧线形，内弧线的范围是从主梁的两端开始到主梁的中心位置对称的弧形。

本发明的优点在于：将主梁的上下平行布置结构改为上平下弧结构的弧弦梁，将桥式起重机主梁的平直梁改成弧弦梁，与平直梁相比，弧弦梁把受到的竖直向下的力，分解成弧的径向力与切向力，但切向力会产生水平分力，这个分力会增加大车轮与轨道的外向挤压力，为了解决这个问题，在梁的下方设计一根拉杆，这样就可以抵消挤压力，从而保证受力平衡。这种弧弦结构梁很大的改善了其应力分布状况，因而可以承受更大的载荷。

附图说明

图1是本发明主梁主视图；

图2是主梁的俯视图；

图3是图1中的A-A剖视放大图；

图4是F向的放大图。

图中1.上盖板，2.隔板，3.下盖板（弧形板），4.拉杆（弦），5.腹板，6. 腹板。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。

实施例一

附图1－3给出了本发明的一个具体实施例，通过附图可以看出，本发明涉及一种改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法，采用主梁的顶面为平直面，主梁的下面为内凹形的箱梁结构，并通过主梁的下面内凹形的结构分散主梁在承受负荷时，将竖直向下的重力分解成径向力跟切向力，以此降低垂向的受力，从而减小所产生的弯矩；同时为了防止因切向力产生水平分力对大车轮与轨道的外向挤压力，在主梁的下方设有一根拉杆，拉杆分别连接到主梁的两端，以此抵抗负荷所产生的水平分力对大车轨道的影响。

进一步地，所述的支撑隔板在上盖板与下盖板之间是采取非等距分布的，且靠近主梁中心的密度要高于靠近主梁两端的密度。

进一步地，所述的内凹形为内弧线形，内弧线的范围是从主梁两端的端头开始到主梁的中心位置对称的弧形。

根据上述改善改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法所提出的桥式起重机主梁，包括上盖板1与下盖板2，以及两侧腹板3；上盖板1与下盖板2与两侧腹板3焊接在一起，且在上盖板1与下盖板2之间布置有支撑隔板4；其特点在于，主梁的顶面5为平直面，主梁的下面6为内凹形的箱梁结构，形成一种内凹形箱梁结构主梁；并在主梁的下面6的两端之间连接有拉杆7。

进一步地，所述的主梁内凹形箱梁结构是两侧腹板3的顶面为平直边，上盖板1与两侧腹板3的顶面焊接形成主梁顶面5；两侧腹板3的下边为内凹形边，且下盖板2也为内凹形板，下盖板2与两侧腹板3的下边焊接在一起，形成主梁下面为向内凹形的结构。

进一步地，所述的上盖板1与下盖板2之间根据上盖板1与下盖板2之间的距离高度间距排列有支撑隔板4，通过支撑隔板4提高主梁的整体刚性。

进一步地，所述的支撑隔板4为“门”字形结构，支撑隔板4的周边分别与上盖板1、下盖板3以及两侧腹板3焊接在一起。

进一步地，所述的支撑隔板4在上盖板与下盖板之间是采取非等距分布的，且靠近主梁中心的密度要高于靠近主梁两端的密度。

进一步地，所述的主梁下面6为向内凹形是为内弧线形，内弧线的范围是从主梁两端的端头开始到主梁的中心位置对称的弧形，形成一种弧形梁。

进一步地，所述的弧形梁可以是圆弧也可以是一般的平滑曲线。

进一步地，所述的拉杆可以是圆钢也可以是平直的钢板；拉杆可以焊接在下盖板也可以焊接在左右腹板。

进一步地，所述的内弧线形为二次曲线，曲率半径为整个梁宽度的1-3倍，弧高为主梁高度的1/3-1/2。

本发明将主梁的上下平行布置结构改为上平下弧结构的弧弦梁，采用弧弦梁是一种新型结构梁，将桥式起重机主梁的平直梁改成弧弦梁，与平直梁相比，弧弦梁把受到的竖直向下的力，分解成弧的径向力与切向力，其应力分布状况有较大的改变；一部分弯曲应力被转变成弧板的压应力和弦杆的拉应力，从而改善了主梁的受力状况，可以减轻主梁自重，与平直梁比能节约20%左右的材料，有较大的经济和应用价值。但切向力会产生水平分力，这个分力会增加大车轮与轨道的外向挤压力，为了解决这个问题，在梁的下方设计一根拉杆，这样就可以抵消挤压力，从而保证受力平衡。这种弧弦结构梁很大的改善了其应力分布状况，因而可以承受更大的载荷。

Claims

1.一种改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法，其特征在于，采用主梁的顶面为平直面，主梁的下面为内凹形的箱梁结构，并通过主梁的下面内凹弧形的结构分散主梁在承受负荷时，将竖直向下的重力分解成径向力跟切向力，以此降低垂向的受力，从而减小所产生的弯矩；同时为了防止因切向力产生水平分力对大车轮与轨道的外向挤压力，在主梁的下方设有一根拉杆，拉杆分别连接到主梁的两端，以此抵抗负荷所产生的水平分力对大车轨道的影响。

2.根据权利要求1所述的改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法，其特征在于，所述的主梁内凹形箱梁结构是两侧腹板的顶面为平直面，上盖板与两侧腹板的顶面焊接形成主梁顶面；两侧腹板的下边为内凹形边，且下盖板也为内凹形板，下盖板与两侧腹板的下边焊接在一起，形成主梁下面为向内凹弧形的结构。

3.根据权利要求2所述的改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法，其特征在于，所述的上盖板与下盖板之间根据上盖板与下盖板之间的距离高度间距排列有支撑隔板，通过支撑隔板提高主梁的整体刚性。

4.根据权利要求3所述的改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法，其特征在于，所述的支撑隔板为“门”字形结构，支撑隔板的外边分别与上盖板、下盖板以及两侧腹板焊接在一起。

5.根据权利要求4所述的改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法，其特征在于，所述的支撑隔板在上盖板与下盖板之间是采取非等距分布的，且靠近主梁中心的密度要高于靠近主梁两端的密度。

6.根据权利要求5所述的改善桥式起重机主梁的受力分布状况方法，其特征在于，所述的内凹形为内弧线形，内弧线的范围是从主梁两端的端头开始到主梁的中心位置对称的弧形；所述的内弧线形的起点是从主梁两端点往中心偏移整个梁长度1/10的位置开始的，内弧线形的起点距主梁两端的端点有一段直线边。

7.一种根据权利要求1所述改善桥式起重机主梁受力分布状况方法的桥式起重机主梁，包括上盖板与下盖板，以及两侧腹板；上盖板与下盖板与两侧腹板焊接在一起，且在上盖板与下盖板之间布置有支撑隔板；其特征在于，主梁的顶面为平直面，主梁的下面为内凹形的箱梁结构，形成一种内凹形箱梁结构主梁；并在主梁的下面的两端之间连接有拉杆。

8.根据权利要求7所述的桥式起重机主梁，其特征在于，所述的主梁内凹形箱梁结构是两侧腹板的顶面为平直面，上盖板与两侧腹板的顶面焊接形成主梁顶面；两侧腹板的下边为内凹形边，且下盖板也为内凹弧形板，下盖板与两侧腹板的下边焊接在一起，形成主梁下面为向内凹弧形的结构。

9.根据权利要求8所述的桥式起重机主梁，其特征在于，所述的上盖板与下盖板之间根据上盖板与下盖板之间的距离高度间距排列有支撑隔板，通过支撑隔板提高主梁的整体刚性。

10.根据权利要求9所述的桥式起重机主梁，其特征在于，所述的主梁下面为向内凹形是为内弧线形，内弧线的范围是从主梁两端的端头开始到主梁的中心位置对称的弧形。