CN108178064B - 一种起重机桁架式承重梁 - Google Patents

一种起重机桁架式承重梁 Download PDF

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Abstract

一种起重机桁架式承重梁,涉及起重机承重梁结构,设有下前横梁杆、下后横梁杆、上前横梁杆和上后横梁杆,下前横梁杆和上前横梁杆之间以及下后横梁杆和上后横梁杆之间各设有至少五根上下支撑杆;由中央部至两端上下支撑杆间的距离逐渐变大;上前横梁杆中央部位与下前横梁杆的两端间以及上后横梁杆中央部位与下后横梁杆的两端间分别设有V字形斜撑V字形斜撑端部与相邻横梁杆间的设有斜梁支撑杆;前横梁杆与后横梁杆间设有前后连杆。本发明具有质量小,便于生产、安装,耗材少、成本低等优点。

Description

一种起重机桁架式承重梁
技术领域
本发明涉及起重机承重梁结构,详细讲是一种质量小,便于生产、安装,耗材少、成本低,安全系数高的起重机桁架式承重梁。
背景技术
我们知道,桥式起重机是置于车间、仓库和料场上空吊运物料的设备,广泛用于各个工程领域。对于矿山用桥式起重机这类承载量非常大的起重装置,其承重梁主要为板式箱体结构,如图1所示,板式箱体承重梁由大型钢板焊接形成箱体面,并在箱体面内部截面横置加强钢板;板式箱体承重梁横置于两个承重梁支架上,形成起重机支架。这种结构的起重机承重梁具有较高的强度和刚度,但是往往质量过大,在生产、安装时势必会因此而增加施工难度,耗材多、成本高。在两板交接之间经常会因为截面突变而产生应力集中,导致局部安全系数过低,因此可能发生局部失效破坏,造成经济损失甚至人员伤亡。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足,提供一种质量小,便于生产、安装,耗材少、成本低,安全系数高的起重机桁架式承重梁。
本发明另一目的是提供一种内部空间大,方便建立人行通道或加装其他附件。
本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是:
一种起重机桁架式承重梁,其特征在于在两个承重梁支架上部固定设有下前横梁杆和下后横梁杆,下前横梁杆和下后横梁杆上方设有左右水平设置的相互平行的上前横梁杆和上后横梁杆,下前横梁杆和上前横梁杆之间设有至少五根前上下支撑杆,其中一根前上下支撑杆设置在下前横梁杆和上前横梁杆中央部位、两根前上下支撑杆分别设置在下前横梁杆和上前横梁杆的两端部,其余前上下支撑杆对称设置在中央部位的前上下支撑杆的两侧,由下前横梁杆和上前横梁杆的中央部位至两端间、相邻两个前上下支撑杆间的距离逐渐变大;
下后横梁杆和上后横梁杆之间设有至少五根后上下支撑杆,其中一根后上下支撑杆设置在下后横梁杆和上后横梁杆中央部位、两根后上下支撑杆分别设置在下后横梁杆和上后横梁杆的两端部,其余后上下支撑杆对称设置在中央部位的后上下支撑杆的两侧,由下后横梁杆和上后横梁杆的中央部位至两端间、相邻两个前上下支撑杆间的距离逐渐变大;
上前横梁杆中央部位与下前横梁杆的两端间以及上后横梁杆中央部位与下后横梁杆的两端间分别设有呈倒V字形设置的前V字形斜撑和后V字形斜撑,前V字形斜撑与前上下支撑杆相交处固定连接,后V字形斜撑与后上下支撑杆相交处固定连接;
自中央部位的前上下支撑杆向左右两侧分别计数,第奇数个前上下支撑杆与前V字形斜撑相交处为前斜撑点,前斜撑点和与其相邻的两根前上下支撑杆与下前横梁杆和上前横梁杆间的相交处分别设有斜梁支撑杆;
自中央部位的后上下支撑杆向左右两侧分别计数,第奇数个后上下支撑杆与后V字形斜撑相交处为后斜撑点,后斜撑点和与其相邻的两根后上下支撑杆与下后横梁杆和上后横梁杆间的相交处分别设有斜梁支撑杆;
前上下支撑杆和下前横梁杆相交处设有与后上下支撑杆和下后横梁杆相交处连接的下前后连杆,前上下支撑杆和上前横梁杆相交处设有与后上下支撑杆和上后横梁杆相交处连接的上前后连杆。
本发明进一步改进,所述的下前横梁杆和下后横梁杆呈V字形,下前横梁杆距上前横梁杆的距离和下后横梁杆距上后横梁杆的距离其中L为承重梁(上前横梁杆或上后横梁杆)的长度,F为承重梁正中间(最大承)受力,x为距承重梁正中间的距离,σ为上前横梁杆和上后横梁杆的内应力,s为上前横梁杆和上后横梁杆的截面面积。下前横梁杆的中央部位距上前横梁杆距离最大,下前横梁杆的两端距上前横梁杆的距离最小;下后横梁杆的中央部位距上后横梁杆距离最大,下后横梁杆的两端距上后横梁杆的距离最小。
本发明进一步改进,所述的与中间的上下支撑杆相邻的左右两个上下支撑杆为第1个上下支撑杆,依次向左右两侧分别计数为第2个上下支撑杆至第i个上下支撑杆;第1个上下支撑杆距中间的上下支撑杆的距离x1=a,第2个上下支撑杆距中间的上下支撑杆的距离第3个至第i个上下支撑杆距中间的上下支撑杆的距离
本发明中一根前上下支撑杆的正后方设有一根与之对应的后上下支撑杆。
本发明中以下前横梁杆和下后横梁杆中央部位的下前后连杆为第1个下前后连杆向左右两侧分别计数,第奇数个下前后连杆的后端与第偶数个下前后连杆的前端间设有底面加强杆。
本发明中以上前横梁杆和上后横梁杆中央部位的上前后连杆为第1个上前后连杆向左右两侧分别计数,第奇数个上前后连杆的前端与第偶数个上前后连杆的后端间设有顶面加强杆。
本发明的起重机桁架式承重梁以桁架形式为基础,呈倒V字形设置的前V字形斜撑和后V字形斜撑,大大提高了承重梁的刚度;下前横梁杆、上前横梁杆和前上下支撑杆、斜梁支撑杆以及下后横梁杆、上后横梁杆和后上下支撑杆、斜梁支撑杆构成若干个三角形构成,承重梁稳定性高。当承重梁中点作用有力的时候,承重梁梁中点截面的弯矩是最大的,本发明呈倒V字形设置的前V字形斜撑和后V字形斜撑使承重梁成为由中部向两端横截面逐渐变小的变截面结构,提高了承重梁中点处的惯性矩以减小应力。本发明具有质量小,便于生产、安装,耗材少、成本低,安全系数高等优点。且本发明具有内部空间大,方便建立人行通道或加装其他辅助用具、附件等。
附图说明
图1为工业中常见的箱型承重梁及其内部结构的示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为图2的俯视图。
图4为本发明的另一种结构示意图。
图5为图4去除承重梁支架后的立体结构示意图。
具体实施方式
如图1-3所示的起重机桁架式承重梁,设有左右两个承重梁支架4,在两个承重梁支架4上部固定设有左右水平设置的相互平行的下前横梁杆和下后横梁杆5,下前横梁杆和下后横梁杆5上方设有左右水平设置的相互平行的上前横梁杆8和上后横梁杆1;下前横梁杆、下后横梁杆5、上后横梁杆1和上前横梁杆8组成横跨两个承重梁支架上侧的横梁,横梁的横截面呈矩形,下前横梁杆、下后横梁杆5、上后横梁杆1和上前横梁杆分布在矩形截面的四角处。下前横梁杆和上前横梁杆之间设有至少五根竖直设置的、上下两端分别与上前横梁杆和下前横梁杆(相交)固定连接的前上下支撑杆,其中一根前上下支撑杆设置在下前横梁杆和上前横梁杆中部、两根前上下支撑杆分别设置在下前横梁杆和上前横梁杆的两端部,其余前上下支撑杆对称设置在中央部位的前上下支撑杆的两侧,由下前横梁杆和上前横梁杆8的中央部位至(左右)两端间、相邻两个前上下支撑杆间的距离逐渐变大;下后横梁杆5和上后横梁杆1之间设有至少五根竖直设置的、上下两端分别与上后横梁杆和下后横梁杆(相交)固定连接的后上下支撑杆2,其中一根后上下支撑杆2设置在下后横梁杆和上后横梁杆中央部位、两根后上下支撑杆分别设置在下后横梁杆和上后横梁杆的两端部,其余后上下支撑杆对称设置在中央部位的后上下支撑杆2的两侧,由下后横梁杆和上后横梁杆的中间至左右两端间的相邻两个前上下支撑杆间的距离逐渐变大;上前横梁杆中央部位与下前横梁杆的两端间以及上后横梁杆中央部位与下后横梁杆的两端间分别设有呈倒V字形设置的前V字形斜撑和后V字形斜撑6,前V字形斜撑与前上下支撑杆相交处固定连接,后V字形斜撑6与后上下支撑杆相交处固定连接;自中央部位的前上下支撑杆向左右两侧分别计数,与中央部位的前上下支撑杆相邻的两个前上下支撑杆为第1个前上下支撑杆,第奇数(1、3、5、……)个前上下支撑杆与前V字形斜撑相交处为前斜撑点,前斜撑点和与其相邻的两根前上下支撑杆与下前横梁杆和上前横梁杆间的相交处间分别设有斜梁支撑杆;自中央部位的后上下支撑杆向左右两侧分别计数,第奇数(1、3、5、……)个后上下支撑杆与后V字形斜撑相交处为后斜撑点,后斜撑点和与其相邻的两根后上下支撑杆与下后横梁杆和上后横梁杆间的相交处分别设有斜梁支撑杆3;前上下支撑杆和下前横梁杆相交处设有前后方向设置的、与后上下支撑杆和下后横梁杆相交处连接的下前后连杆,前上下支撑杆和上前横梁杆相交处设有前后方向设置的、与后上下支撑杆和上后横梁杆1相交处连接的上前后连杆10。本发明中一根前上下支撑杆的正后方设有一根与之对应的后上下支撑杆。本发明中以下前横梁杆和下后横梁杆中央部位的下前后连杆为第1个下前后连杆向左右两侧分别计数;与第1个下前后连杆相邻的两根下前后连杆为第2个,第奇数个下前后连杆的后端(与下后横梁杆相交处)与第偶数个下前后连杆的前端(与下前横梁杆相交处)间设有底面加强杆7。上述结构的起重机桁架式承重梁为等截面承重梁。
本发明中以上前横梁杆和上后横梁杆中央部位的上前后连杆为第1个上前后连杆向左右两侧分别计数;与第1个上前后连杆相邻的两根上前后连杆为第2个上前后连杆,第奇数个上前后连杆的前端(与上前横梁杆相交处)与第偶数个上前后连杆的后端(与上后横梁杆相交处)间设有顶面加强杆9。
本发明进一步改进,如图4、5所示,所述的下前横梁杆和下后横梁杆5呈V字形,下前横梁杆距上前横梁杆的距离和下后横梁杆距上后横梁杆的距离其中L为承重梁(上前横梁杆或上后横梁杆)的长度,F为承重梁正中间(最大承)受力,x为距承重梁正中间的距离,σ为上前横梁杆和上后横梁杆的内应力,s为上前横梁杆和上后横梁杆的截面面积。
下前横梁杆的中央部位距上前横梁杆距离最大,下前横梁杆的两端距上前横梁杆的距离最小;下后横梁杆的中央部位距上后横梁杆距离最大,下后横梁杆的两端距上后横梁杆的距离最小。其他结构与上述相同。其原理为:重梁总长L,正中间受一力F,则两端支点的支承力为在距正中间对称平面x距离处的截面上会受到弯矩,该弯矩等于支承力乘支点到该截面的距离假设将梁截开,上前和下前横梁的截面上设有内力F`,其大小等于上前横梁内应力σ乘上前横梁的截面面积s,上前横梁内力为挤压应力,下前横梁内力为拉伸应力,这时会产生一个力矩与弯矩平衡;这个力矩等于上前横梁内力σs乘截面高度h,即σsh。由力矩与弯矩相等可列等式算出截面高度,即根据这个公式算出变截面的各个截面高度。
根据上述公式可以求出上下支撑杆的高度h,取承重梁中的一段四边形单元结构;在这个单元里两边(前或后)上下支撑杆的接头刚度都为W,因上前横梁杆内力σs的作用变形转角都为的情况下,设需要在其中插入上下支撑杆的数量为n。单根上下支撑杆受到的扭矩等于接头刚度W乘转角插入n个上下支撑杆后其扭矩为与上前横梁内力产生的力矩σsh平衡。据此列等式并代入h后,可以求解根据这个公式算出需要插入的上下支撑杆的数量;已知此公式后,可以算出不同位置的上下支撑杆的密度的比值。
本发明进一步改进,与中间的上下支撑杆相邻的左右两个上下支撑杆为第1个上下支撑杆,依次向左右两侧分别计数为第2个上下支撑杆至第i个上下支撑杆;第1个上下支撑杆距中间的上下支撑杆的距离x1=a,根据算出第2个上下支撑杆距中间的上下支撑杆的距离计算第3个及以后第i上下支撑杆距中间的上下支撑杆的距离
上述的上下支撑杆为前上下支撑杆或后上下支撑杆。
本发明的起重机桁架式承重梁以桁架形式为基础,呈倒V字形设置的前V字形斜撑和后V字形斜撑,大大提高了承重梁的刚度;下前横梁杆、上前横梁杆和前上下支撑杆、斜梁支撑杆以及下后横梁杆、上后横梁杆和后上下支撑杆、斜梁支撑杆构成若干个三角形构成,承重梁稳定性高。当承重梁中点作用有力的时候,承重梁中点截面的弯矩是最大的,本发明下前横梁杆和下后横梁杆呈V字形,使承重梁成为由中部向两端横截面逐渐变小的变截面结构,即为变截面承重梁,提高了承重梁中点处的惯性矩以减小应力。本发明具有质量小,便于生产、安装,耗材少、成本低,安全系数高等优点。
将箱型梁与本发明的图1、2、3中所示的等截面承重梁和本发明的图4、5中所示的变截面承重梁的静态特性和动态特性进行的对比,详见表1、表2。
表1:在同样的边界条件下的静态特性对比
表2:在同样的边界条件下的动态特性对比
从表1可以看出等截面桁架梁和变截面桁架梁分别相对于箱体梁最大变形量下降了8.53%和6.49%,最大应力分别下降了82.98%和80.66%,而质量分别下降了26.85%和31.19%。变截面相对于等截面桁架梁在轻量化上更具优势。从表2中可以看出,模态共振频率也有改变,具体所需要根据激振频率来评定。

Claims (6)

1.一种起重机桁架式承重梁,其特征在于在两个承重梁支架上部固定设有下前横梁杆和下后横梁杆,下前横梁杆和下后横梁杆上方设有左右水平设置的相互平行的上前横梁杆和上后横梁杆,下前横梁杆和上前横梁杆之间设有至少五根前上下支撑杆,其中一根前上下支撑杆设置在下前横梁杆和上前横梁杆中央部位、两根前上下支撑杆分别设置在下前横梁杆和上前横梁杆的两端部,其余前上下支撑杆对称设置在中央部位的前上下支撑杆的两侧,由下前横梁杆和上前横梁杆的中央部位至两端间、相邻两个前上下支撑杆间的距离逐渐变大;
下后横梁杆和上后横梁杆之间设有至少五根后上下支撑杆,其中一根后上下支撑杆设置在下后横梁杆和上后横梁杆中央部位、两根后上下支撑杆分别设置在下后横梁杆和上后横梁杆的两端部,其余后上下支撑杆对称设置在中央部位的后上下支撑杆的两侧,由下后横梁杆和上后横梁杆的中央部位至两端间、相邻两个前上下支撑杆间的距离逐渐变大;
上前横梁杆中央部位与下前横梁杆的两端间以及上后横梁杆中央部位与下后横梁杆的两端间分别设有呈倒V字形设置的前V字形斜撑和后V字形斜撑,前V字形斜撑与前上下支撑杆相交处固定连接,后V字形斜撑与后上下支撑杆相交处固定连接;
自中央部位的前上下支撑杆向左右两侧分别计数,第奇数个前上下支撑杆与前V字形斜撑相交处为前斜撑点,前斜撑点和与其相邻的两根前上下支撑杆与下前横梁杆和上前横梁杆间的相交处分别设有斜梁支撑杆;
自中央部位的后上下支撑杆向左右两侧分别计数,第奇数个后上下支撑杆与后V字形斜撑相交处为后斜撑点,后斜撑点和与其相邻的两根后上下支撑杆与下后横梁杆和上后横梁杆间的相交处分别设有斜梁支撑杆;
前上下支撑杆和下前横梁杆相交处设有与后上下支撑杆和下后横梁杆相交处连接的下前后连杆,前上下支撑杆和上前横梁杆相交处设有与后上下支撑杆和上后横梁杆相交处连接的上前后连杆。
2.根据权利要求1所述的起重机桁架式承重梁,其特征在于所述的下前横梁杆和下后横梁杆呈V字形,下前横梁杆距上前横梁杆的距离和下后横梁杆距上后横梁杆的距离其中L为承重梁的长度,F为承重梁正中间最大承受力,
x为距承重梁正中间的距离,σ为上前横梁杆和上后横梁杆的内应力,s为上前横梁杆和上后横梁杆的截面面积,承重梁为上前横梁杆或上后横梁杆。
3.根据权利要求2所述的起重机桁架式承重梁,其特征在于与中间的上下支撑杆相邻的左右两个上下支撑杆为第1个上下支撑杆,依次向左右两侧分别计数为第2个上下支撑杆至第i个上下支撑杆;第1个上下支撑杆距中间的上下支撑杆的距离x1=a,第2个上下支撑杆距中间的上下支撑杆的距离第3个至第i个上下支撑杆距中间的上下支撑杆的距离
4.根据权利要求1或2或3所述的起重机桁架式承重梁,其特征在于一根前上下支撑杆的正后方设有一根与之对应的后上下支撑杆。
5.根据权利要求1或2或3所述的起重机桁架式承重梁,其特征在于以下前横梁杆和下后横梁杆中央部位的下前后连杆为第1个下前后连杆向左右两侧分别计数,第奇数个下前后连杆的后端与第偶数个下前后连杆的前端间设有底面加强杆。
6.根据权利要求1或2或3所述的起重机桁架式承重梁,其特征在于以上前横梁杆和上后横梁杆中央部位的上前后连杆为第1个上前后连杆向左右两侧分别计数,第奇数个上前后连杆的前端与第偶数个上前后连杆的后端间设有顶面加强杆。
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