一種改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法及結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法及結構，采用主梁的頂面為平直面，主梁的下面為內凹形的箱梁結構，并通過主梁的下面內凹形的結構分散主梁在承受負荷時，將豎直向下的重力分解成徑向力跟切向力，以此降低垂向的受力，從而減小所產生的彎矩；同時為了防止因切向力產生水平分力對大車輪與軌道的外向擠壓力，在主梁的下方設有一根拉桿，拉桿分別連接到主梁的兩端，以此抵抗負荷所產生的水平分力對大車軌道的影響。
【專利說明】一種改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法及結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種改善橋式起重機受力狀況的方法及結構，尤其是指一種改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法及結構，主要用于制作橋式起重機的主梁。
【背景技術】
[0002]起重機械在現代化生產過程中的應用非常廣泛，是不可或缺的場內運輸設備。橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。它是使用范圍最廣、數量最多的一種起重機械。橋式起重機主梁是起重機的主要大型復雜構件，其承載能力決定起升重量，所以主梁的設計好與壞直接關系到整個橋式起重機的性能好與壞。目前現有的橋式起重機主梁基本采用平直梁結構和許用應力法設計，所采取的結構多為箱式結構，整個主梁由上、下蓋板和兩側的垂直腹板組合形成一種箱體式結構，小車鋼軌布置在上蓋板的中心線上，其中各鋼板之間通過焊接連接起來；為了保證小車平穩行走，一般主梁的頂面都是采用平直梁結構，主梁的下面，一般都是采用“吣”形結構(即倒錐臺結構)，之所以采用這種結構主要是從越往梁的中間所承受的彎矩越大來考慮的。但實際應用中發現這種結構存在受力分布狀況不理想，自重過大等問題，導致產品“笨、大、粗"，以致運行能耗大。這不符合我國的節能減排的產業發展政策，因此仍有必要對此加以改進。
[0003]通過檢索發現有關于橋式起重機主梁方面的專利和論文，主要有以下幾個:
1、專利號為200710035163.3，名稱為“橋式起重機主梁制造工藝”，該專利公開了一種橋式起重機主梁制造工藝，準備、焊接、配繩布繩、張拉，其焊接工序為:將張拉器箱體與增設的張拉器過渡箱體焊成整件，并焊在主梁下蓋板的一端，再將繩頭連接鉸支座與增設的連接鉸支座過渡箱體焊成整件，并焊在主梁下蓋板的另一端。本發明所述的配繩工序中繩頭處理采用錫基巴氏合金將繩頭澆鑄固定在繩頭澆鑄口方錐形的內腔中。
[0004]2、專利號為201020562652.1，名稱為“一種新型電動葫蘆橋式起重機主梁”，該專利公開了一種新型電動葫蘆橋式起重機主梁，涉及電動葫蘆橋式起重機上裝置，主要包括上蓋板、腹板和下蓋板，所述腹板設置在上蓋板和下蓋板之間，將上蓋板和下蓋板連成一體呈箱式結構，所述腹板和下蓋板的連接處設置用作導軌的厚板，所述的厚板是焊接在下蓋板上，在所述腹板的中間還設置角鋼。在下蓋板和腹板的連接處設置Q345厚板做導軌，不僅增加了耐磨度，提高了主梁的壽命，而且最大限度的提高主梁截面慣性矩Ix、Iy。
[0005]3、專利號為200910196093.9，名稱為“橋式起重機主梁上拱度測量值的修正方法”，該專利公開了一種橋式起重機主梁上拱度測量值的修正方法，該方法包括:步驟一，以起重機跨度為橫坐標，上拱度標高為縱坐標建立坐標系；步驟二，在起重機橫梁上設置測量點；步驟三，測量ab段測量盲區的水平距離，從e點取相同的水平距離至d點，測量d點的標高，然后通過計算確定主梁的上拱度值；步驟四，通過測量點b至e，繪制出主梁的曲線圖，建立起拱度測量值與跨度之間的函數關系y=f(x)，然后計算出ab段y值和起重機的真實拱度值yl;步驟五，將小車開至另一側端梁進行測量，參照步驟四計算得到拱度值y2。步驟六、將拱度值yl、y2平均加權，得主梁上拱度修正值。
[0006]4、專利號為CN87211624，名稱為“橋式起重機拱形橋架”，該專利公開了一種拱形的橋式類型起重機橋架，該橋架特別適用于大型、大跨距的橋式類型起重機。該橋架采用了拱形梁和付梁與承載主梁配合，并且在其相互之間的連接桿件上設有長度調節機構，解決了已有技術中僅采用水平承載主梁，不能承受很大的彎距、自重大、承載能力小，復拱不便的矛盾。該橋架的承載主梁中間段與兩頭分割，該中間段具有上下伸縮微調的功能、大大擴展了起重機的工作范圍和適用場合。
[0007]6、作者程賢福在《華東交通大學學報》2004年第4期發表的一篇名為“橋式起重機箱形主梁的優化設計”的論文，該論文從優化橋式起重機箱形主梁結構方面進行了一些探討，提出了橋式起重機箱形主梁的優化設計方法，以重量為設計目標，以強度、剛度和穩定性為主要約束條件；并結合一具體實例分析。
上述這些專利和論文雖然涉及到橋式起重機主梁，有的的確對主梁的改進提出一些技術方案，但并未從根本上解決主梁自重過重的問題，仍然采用的是平直的箱體式結構；所以進一步有效改善橋式起重機主梁受力方式，進一步減輕主梁自重，尚有待進一步研究。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于針對目前橋式起重機主梁存在受力分布不合理，主梁自重過重的問題，提供一種能有效改善橋式起重機主梁的受力分布，減輕主梁自重的方法及結構。
[0009]為實現本發明的目的，所提出的技術實施方案是一種改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法，采用主梁的頂面為平直面，主梁的下面為內凹弧形的箱梁結構，并通過主梁的下面內凹形的結構分散主梁在承受負荷時，將豎直向下的重力分解成徑向力與切向力，以此降低垂向的受力，從而減小所產生的彎矩；同時為了防止因切向力產生水平分力對大車輪與軌道的外向擠壓力，在主梁的下方設有一根拉桿，拉桿分別連接到主梁的兩端，以此抵抗負荷所產生的水平分力對大車軌道的影響。
[0010]進一步地，所述的主梁內凹形箱梁結構是兩側腹板的頂面為平直邊，上蓋板與兩側腹板的頂面焊接形成主梁頂面；兩側腹板的下邊為內凹形邊，且下蓋板也為內凹形板，下蓋板與兩側腹板的下邊焊接在一起，形成主梁下面為向內凹形的結構。
[0011]進一步地，所述的上蓋板與下蓋板之間根據上蓋板與下蓋板之間的距離高度間距排列有支撐隔板，通過支撐隔板提高主梁的整體剛性。
[0012]進一步地，所述的支撐隔板為“門”字形結構，支撐隔板的周邊分別與上蓋板、下蓋板以及兩側腹板焊接在一起。
[0013]進一步地，所述的支撐筋板在上蓋板與下蓋板之間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兩端的密度。
[0014]進一步地，所述的內凹形為內弧線形，內弧線的范圍是從主的兩端開始到主梁的中心位置對稱的弧形。
[0015]進一步地，所述的內弧線形的起點是從主梁兩端點往中心偏移整個梁長度1/10的位置開始的，內弧線形的起點距主梁兩端的端點有一段直線邊。
[0016]根據上述改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法所提出的橋式起重機主梁，包括上蓋板與下蓋板，以及兩側腹板；上蓋板與下蓋板與兩側腹板焊接在一起，且在上蓋板與下蓋板之間布置有支撐隔板；其特點在于，主梁的頂面為平直面，主梁的下面為內凹形的箱梁結構，形成一種內凹形箱梁結構主梁；并在主梁的下面的兩端之間連接有拉桿。
[0017]進一步地，所述的主梁內凹形箱梁結構是兩側腹板的頂面為平直邊，上蓋板與兩側腹板的頂面焊接形成主梁頂面；兩側腹板的下邊為內凹形邊，且下蓋板也為內凹形板，下蓋板與兩側腹板的下邊焊接在一起，形成主梁下面為內凹形的結構。
[0018]進一步地，所述的上蓋板與下蓋板之間根據上蓋板與下蓋板之間的距離高度間距排列有支撐隔板，通過支撐隔板提高主梁的整體剛性。
[0019]進一步地，所述的支撐隔板為“門”字形結構，支撐隔板的周邊分別與上蓋板、下蓋板以及兩側腹板焊接在一起。
[0020]進一步地，所述的支撐筋板在上蓋板與下蓋板之間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兩端的密度。
[0021]進一步地，所述的主梁下面為向內凹形是為內弧線形，內弧線的范圍是從主梁的兩端開始到主梁的中心位置對稱的弧形。
[0022]進一步地，所述的內弧線形的起點是從主梁兩端點往中心偏移整個梁長度1/10的位置開始的，內弧線形的起點距主梁兩端的端點有一段直線邊。
[0023]本發明的優點在于:將主梁的上下平行布置結構改為上平下弧結構的弧弦梁，將橋式起重機主梁的平直梁改成弧弦梁，與平直梁相比，弧弦梁把受到的豎直向下的力，分解成弧的徑向力與切向力，但切向力會產生水平分力，這個分力會增加大車輪與軌道的外向擠壓力，為了解決這個問題，在梁的下方設計一根拉桿，這樣就可以抵消擠壓力，從而保證受力平衡。這種弧弦結構梁很大的改善了其應力分布狀況，因而可以承受更大的載荷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明主梁主視圖；
圖2是主梁的俯視圖；
圖3是圖1中的A-A剖視放大圖；
圖4是F向的放大圖。
[0025]圖中1.上蓋板，2.隔板，3.下蓋板(弧形板)，4.拉桿(弦)，5.腹板，6.腹板。【具體實施方式】
[0026]下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步的描述。
[0027]實施例一
附圖1 一 3給出了本發明的一個具體實施例，通過附圖可以看出，本發明涉及一種改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法，采用主梁的頂面為平直面，主梁的下面為內凹形的箱梁結構，并通過主梁的下面內凹形的結構分散主梁在承受負荷時，將豎直向下的重力分解成徑向力跟切向力，以此降低垂向的受力，從而減小所產生的彎矩；同時為了防止因切向力產生水平分力對大車輪與軌道的外向擠壓力，在主梁的下方設有一根拉桿，拉桿分別連接到主梁的兩端，以此抵抗負荷所產生的水平分力對大車軌道的影響。
[0028]進一步地，所述的主梁內凹形箱梁結構是兩側腹板的頂面為平直邊，上蓋板與兩側腹板的頂面焊接形成主梁頂面；兩側腹板的下邊為內凹形邊，且下蓋板也為內凹形板，下蓋板與兩側腹板的下邊焊接在一起，形成主梁下面為向內凹形的結構。
[0029]進一步地，所述的上蓋板與下蓋板之間根據上蓋板與下蓋板之間的距離高度間距排列有支撐隔板，通過支撐隔板提高主梁的整體剛性。
[0030]進一步地，所述的支撐隔板為“門”字形結構，支撐隔板的周邊分別與上蓋板、下蓋板以及兩側腹板焊接在一起。
[0031]進一步地，所述的支撐隔板在上蓋板與下蓋板之間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兩端的密度。
[0032]進一步地，所述的內凹形為內弧線形，內弧線的范圍是從主梁兩端的端頭開始到主梁的中心位置對稱的弧形。
[0033]進一步地，所述的內弧線形的起點是從主梁兩端點往中心偏移整個梁長度1/10的位置開始的，內弧線形的起點距主梁兩端的端點有一段直線邊。
[0034]根據上述改善改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法所提出的橋式起重機主梁，包括上蓋板I與下蓋板2，以及兩側腹板3 ;上蓋板I與下蓋板2與兩側腹板3焊接在一起，且在上蓋板I與下蓋板2之間布置有支撐隔板4 ;其特點在于，主梁的頂面5為平直面，主梁的下面6為內凹形的箱梁結構，形成一種內凹形箱梁結構主梁；并在主梁的下面6的兩端之間連接有拉桿7。
[0035]進一步地，所述的主梁內凹形箱梁結構是兩側腹板3的頂面為平直邊，上蓋板I與兩側腹板3的頂面焊接形成主梁頂面5 ;兩側腹板3的下邊為內凹形邊，且下蓋板2也為內凹形板，下蓋板2與兩側腹板3的下邊焊接在一起，形成主梁下面為向內凹形的結構。
[0036]進一步地，所述的上蓋板I與下蓋板2之間根據上蓋板I與下蓋板2之間的距離高度間距排列有支撐隔板4，通過支撐隔板4提高主梁的整體剛性。
[0037]進一步地，所述的支撐隔板4為“門”字形結構，支撐隔板4的周邊分別與上蓋板
1、下蓋板3以及兩側腹板3焊接在一起。
[0038]進一步地，所述的支撐隔板4在上蓋板與下蓋板之間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兩端的密度。
[0039]進一步地，所述的主梁下面6為向內凹形是為內弧線形，內弧線的范圍是從主梁兩端的端頭開始到主梁的中心位置對稱的弧形，形成一種弧形梁。
[0040]進一步地，所述的弧形梁可以是圓弧也可以是一般的平滑曲線。
[0041]進一步地，所述的拉桿可以是圓鋼也可以是平直的鋼板；拉桿可以焊接在下蓋板也可以焊接在左右腹板。
[0042]進一步地，所述的內弧線形的起點是從主梁兩端點往中心偏移整個梁長度1/10的位置開始的，內弧線形的起點距主梁兩端的端點有一段直線邊。
[0043]進一步地，所述的內弧線形為二次曲線，曲率半徑為整個梁寬度的1-3倍，弧高為主梁高度的1/3-1/2。
[0044]本發明將主梁的上下平行布置結構改為上平下弧結構的弧弦梁，采用弧弦梁是一種新型結構梁，將橋式起重機主梁的平直梁改成弧弦梁，與平直梁相比，弧弦梁把受到的豎直向下的力，分解成弧的徑向力與切向力，其應力分布狀況有較大的改變；一部分彎曲應力被轉變成弧板的壓應力和弦桿的拉應力，從而改善了主梁的受力狀況，可以減輕主梁自重，與平直梁比能節約20%左右的材料，有較大的經濟和應用價值。但切向力會產生水平分力，這個分力會增加大車輪與軌道的外向擠壓力，為了解決這個問題，在梁的下方設計一根拉桿，這樣就可以抵消擠壓力，從而保證受力平衡。這種弧弦結構梁很大的改善了其應力分布狀況，因而可以承受更大的載荷。
【權利要求】
1.一種改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法，其特征在于，采用主梁的頂面為平直面，主梁的下面為內凹形的箱梁結構，并通過主梁的下面內凹弧形的結構分散主梁在承受負荷時，將豎直向下的重力分解成徑向力跟切向力，以此降低垂向的受力，從而減小所產生的彎矩；同時為了防止因切向力產生水平分力對大車輪與軌道的外向擠壓力，在主梁的下方設有一根拉桿，拉桿分別連接到主梁的兩端，以此抵抗負荷所產生的水平分力對大車軌道的影響。
2.根據權利要求1所述的改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法，其特征在于，所述的主梁內凹形箱梁結構是兩側腹板的頂面為平直面，上蓋板與兩側腹板的頂面焊接形成主梁頂面；兩側腹板的下邊為內凹形邊，且下蓋板也為內凹形板，下蓋板與兩側腹板的下邊焊接在一起，形成主梁下面為向內凹弧形的結構。
3.根據權利要求2所述的改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法，其特征在于，所述的上蓋板與下蓋板之間根據上蓋板與下蓋板之間的距離高度間距排列有支撐隔板，通過支撐隔板提高主梁的整體剛性。
4.根據權利要求3所述的改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法，其特征在于，所述的支撐隔板為“門”字形結構，支撐隔板的外邊分別與上蓋板、下蓋板以及兩側腹板焊接在一起。
5.根據權利要求4所述的改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法，其特征在于，所述的支撐隔板在上蓋板與下蓋板之間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兩端的密度。
6.根據權利要求5所述的改善橋式起重機主梁的受力分布狀況方法，其特征在于，所述的內凹形為內弧線形，內弧線的范圍是從主梁兩端的端頭開始到主梁的中心位置對稱的弧形；所述的內弧線形的起點是從主梁兩端點往中心偏移整個梁長度1/10的位置開始的，內弧線形的起點距主梁兩端的端點有一段直線邊。
7.一種根據權利要求1所述改善橋式起重機主梁受力分布狀況方法的橋式起重機主梁，包括上蓋板與下蓋板，以及兩側腹板；上蓋板與下蓋板與兩側腹板焊接在一起，且在上蓋板與下蓋板之間布置有支撐隔板；其特征在于，主梁的頂面為平直面，主梁的下面為內凹形的箱梁結構，形成一種內凹形箱梁結構主梁；并在主梁的下面的兩端之間連接有拉桿。
8.根據權利要求7所述的橋式起重機主梁，其特征在于，所述的主梁內凹形箱梁結構是兩側腹板的頂面為平直面，上蓋板與兩側腹板的頂面焊接形成主梁頂面；兩側腹板的下邊為內凹形邊，且下蓋板也為內凹弧形板，下蓋板與兩側腹板的下邊焊接在一起，形成主梁下面為向內凹弧形的結構。
9.根據權利要求8所述的橋式起重機主梁，其特征在于，所述的上蓋板與下蓋板之間根據上蓋板與下蓋板之間的距離高度間距排列有支撐隔板，通過支撐隔板提高主梁的整體剛性。
10.根據權利要求9所述的橋式起重機主梁，其特征在于，所述的主梁下面為向內凹形是為內弧線形，內弧線的范圍是從主梁兩端的端頭開始到主梁的中心位置對稱的弧形。
【文檔編號】B66C6/00GK103482473SQ201310489819
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】李新華, 李立君 申請人:中南林業科技大學