一种新型桥式起重机主梁制造技术

本发明专利技术公开了一种新型桥式起重机主梁，包括上翼缘板，下翼缘板，腹板，小腹板，其特征在于：第一桁架杆通过第三节点板与小腹板焊接相连，第一桁架杆与第三桁架杆通过第一节点板共同连接于下翼缘板，第二桁架杆通过第二节点板与腹板、下翼缘板、上翼缘板焊接相连，在腹板外侧间隔一定距离布置第二横向筋板，在腹板内侧布置第一纵向角钢，上翼缘板和下翼缘板截面中央位置分别布置第二纵向角钢、第三纵向角钢，小腹板外侧同样焊接第一横向筋板和纵向筋板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种桥式起重机主梁，特别是一种具有钢板与桁架杆混合结构的轻量化主梁。
技术介绍
现在的通用桥式起重机主梁沿袭了前苏联20世纪中后期专利技术的箱型主梁，该主梁主要结构为：上翼缘板、下翼缘板、主腹板、副腹板、横向筋、纵向筋。该梁在设计时主要依靠经验设计，设计中采用的安全裕度过大，造成设计的主梁自重较大，制造和运行成本高，材料的性能没有充分利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统主梁的起重量越大，主梁腹板越高、越厚，横截面处副腹板重量占比越大；跨度越大，主梁腹板长度越大，横截面处副腹板重量占比也越大的技术问题，提供一种新型桥式起重机主梁，由板件、桁架杆混合搭配组成的桥式起重机轻量化主梁结构形式，减轻桥式起重机主梁自重。本专利技术提供了一种新型桥式起重机主梁，包括上翼缘板，下翼缘板，腹板，小腹板，其特征在于：第一桁架杆通过第三节点板与小腹板焊接相连，第一桁架杆与第三桁架杆通过第一节点板共同连接于下翼缘板，第二桁架杆通过第二节点板与腹板、下翼缘板、上翼缘板焊接相连，在腹板外侧间隔一定距离布置第二横向筋板，在腹板内侧布置第一纵向角钢，上翼缘板和下翼缘板截面中央位置分别布置第二纵向角钢、第三纵向角钢，小腹板外侧同样焊接第一横向筋板和纵向筋板。优选的：所述的第一桁架杆、第三桁架杆采用折线形桁架结构。代替了桥式起重机传统主梁副腹板中间钢板。优选的：所述第一桁架杆、第三桁架杆夹角为45度，节间数目对称于主梁中央，以桁架杆形心线作为轴线，杆件轴线汇集于节点中心。优选的：所述第二桁架杆斜置在主梁空间内，连接上翼缘板、腹板和下翼缘板。优选的：所述第二桁架杆长度由第三桁架杆长度、腹板和小腹板间距确定，三者满足勾股定理。有益效果：本专利技术用桁架代替传统主梁横截面处的副腹板，所以桥式起重机起重量越大，跨度越大，新型主梁的减重效果越明显。附图说明图1是本专利技术中主梁正视图。图2是本专利技术中主梁中间桁架杆布置图。图3是本专利技术中主梁端部剖视图(图1中A-A向)。图4是本专利技术中主梁斜桁架布置图(图1中B-B向)。图5是本专利技术主腹板拓扑优化结果。图6是本专利技术副腹板拓扑优化结果。图7是本专利技术新型主梁有限元模型。附图标识：1.端梁连接板、2.第一横向筋板、3.第二横向筋板、4.第一纵向角钢、5.上翼缘板、6.下翼缘板、7.第一节点板、8.第一桁架杆、9.第二纵向角钢、10.第三纵向角钢、11.腹板、12.小腹板、13.第二桁架杆、14.第二横向筋板、15.第二节点板、16.第三节点板、17.第三桁架杆、18.纵向筋板。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。一、优化结构如图1、2、3、4所示，主梁中间第一桁架杆8通过第三节点板16与小腹板12相连，通过第一节点板7与下翼缘板6相连，保证了上翼缘板5受力能够传导到桁架杆与下翼缘板6。第一桁架杆8与第三桁架杆17通过第一节点板7连接，防止了桁架杆、长板直接焊接产生的板件弯曲而造成的受力不均。斜置的第二桁架杆13通过第二节点板15与腹板11、下翼缘板6、上翼缘板5相连，保证了新型主梁的上翼缘板的稳定性。在腹板11外侧间隔一定距离焊接第二横向筋板14，在腹板11内侧焊接第三纵向角钢4，保证腹板11局部稳定性。在上翼缘板5和下翼缘板6截面中央位置分别焊接第二纵向角钢9、第三纵向角钢10，保证上、下翼缘板的稳定性。在小腹板12外侧同样焊接第一横向筋板2和纵向筋板18，保证小腹板的稳定性。二、优化结构分析1主梁腹板拓扑优化根据传统桥式起重机偏轨主梁腹板横截面建立有限元模型，并按照简支梁约束条件对主梁模型两端进行约束，按照偏轨主梁最危险工况——考虑运行冲击系数和起升动载系数，小车位于主梁跨中位置时对主梁进行加载。采用变密度法对主梁主、副腹板进行拓扑优化，以主梁的柔度函数作为目标函数，以主梁主、副腹板体积为约束条件，选择省去体积的31％。主腹板拓扑优化结果如图5所示，副腹板拓扑优化结果如图6所示，标记为1的区域是应该保留的结构。从主、副腹板拓扑优化结果图中可以看出，当对主梁主、副腹板同时进行拓扑优化时，主梁主腹板仍保持板壳结构不变，副腹板则在省去材料后以交叉式结构为主。2新型主梁结构设计根据主、副腹板拓扑优化结果进行新型桥式起重机主梁设计。主腹板仍保持板壳结构，副腹板采用交叉式的桁架结构，鉴于交叉式的桁架结构在焊接等工艺方面不如折线形桁架结构，在设计时用折线形桁架结构代替交叉式桁架结构，并在初步设计基础上对主梁进行尺寸优化，根据最终优化结果对主梁进行设计。为了保证新型主梁腹板局部稳定性，在新型主梁腹板11外侧间隔一定距离设置第二横向筋板14，腹板内侧设置第一纵向角钢4；为了保证上翼缘板局部稳定性，增加第三纵向角钢10，并通过第二节点板15的焊接，将斜置的第二桁架13连接上翼缘板和腹板；为了保证下翼缘板局部稳定性，在下翼缘板中央焊接第二纵向角钢9。主梁端部采用板壳形式，如图3所示，由上翼缘板5，下翼缘板6，腹板11，小腹板12，第一纵向角钢4、第三纵向角钢10和纵向筋板18焊接组成，同时增加与端梁连接板1的厚度至24cm，以保证主梁、端梁连接可靠性。根据设计的新型主梁图纸建立有限元模型，有限元模型如图7所示，按照简支梁进行约束，按照小车位于主梁跨中、左极限、右极限三种典型工况分别进行加载，有限元分析结果如表1所示，表1有限元分析结果根据有限元分析结果，该新型主梁在最危险的工况——小车位于跨中位置时的应力为194.595MPa，位移为16.278mm，根据《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)中的规定，Q345B材料的许用应力为227.7MPa，按照中等定位精度设计，垂直下挠22mm，该新型主梁均符合规定，同时屈曲系数最小为3.44，远大于理论值1，证明该形式桥式起重机主梁稳定可靠。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型桥式起重机主梁，包括上翼缘板（5），下翼缘板（6），腹板（11），小腹板（12），其特征在于：第一桁架杆（8）通过第三节点板（16）与小腹板（12）焊接相连，第一桁架杆（8）与第三桁架杆（17）通过第一节点板（7）共同连接于下翼缘板（6），第二桁架杆（13）通过第二节点板（15）与腹板（11）、下翼缘板（6）、上翼缘板（5）焊接相连，在腹板（11）外侧间隔一定距离布置第二横向筋板（14），在腹板（11）内侧布置第一纵向角钢（4），上翼缘板（5）和下翼缘板（6）截面中央位置分别布置第二纵向角钢（9）、第三纵向角钢（10），小腹板（12）外侧同样焊接第一横向筋板（2）和纵向筋板（18）。

【技术特征摘要】
1.一种新型桥式起重机主梁，包括上翼缘板（5），下翼缘板（6），腹板（11），小腹板（12），其特征在于：第一桁架杆（8）通过第三节点板（16）与小腹板（12）焊接相连，第一桁架杆（8）与第三桁架杆（17）通过第一节点板（7）共同连接于下翼缘板（6），第二桁架杆（13）通过第二节点板（15）与腹板（11）、下翼缘板（6）、上翼缘板（5）焊接相连，在腹板（11）外侧间隔一定距离布置第二横向筋板（14），在腹板（11）内侧布置第一纵向角钢（4），上翼缘板（5）和下翼缘板（6）截面中央位置分别布置第二纵向角钢（9）、第三纵向角钢（10），小腹板（12）外侧同样焊接第一横向筋板（2）和纵向筋板（18）。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹旭阳，李佐斌，魏兴，徐金帅，许滨，
申请(专利权)人：大连理工大学，大连益利亚工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21