扁担梁设计2

扁担梁

1.1扁担梁：

1.2扁担梁可能出现的3种受力情况图

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1.2.1力的大小 : F1=F2=100t Q=100t/cos35°=122t , P1=100*tg35°=70t，N=101.5 t，P2=17.6 t 1.3、Ф299，厚20，长6000的无缝钢管的相关参数

〔1〕、面积：A=π*〔Ф29.9/2〕2-π*〔Ф25.9/2〕2=175.212cm2 〔2〕、惯性矩；Iy=Iz=〔π/64)*(29.94-25.94)=17135.9526cm4 (3)、抗弯截面惯性模量：W=〔π*D3/32)*(1-d4/D4)=Iy/〔Ф29.9/2〕=1146.217cm3

式中D-钢管外经，d－钢管径

〔4〕、惯性半径：i=(Iy/A)-2=9.9cm 1.4、相关钢材的参数

A3：σs= 240MPa=2449Kg/cm2 [σ]= [σ]p=1400Kg/cm2 [τ]=950Kg/cm2

16Mn: σs= 295MPa=3010Kg/cm2

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[σ]=[σ]p=σs/1.7= 1770Kg/cm2[τ]=σs/nt=1170Kg/cm2 1.5、 Ф299管应力验算：

以下计算全部考虑考虑1.2的动载系数 1.5.1根据扁担受力图1计算应力和挠度： （1） 轴向压力P= P1 =70 t

（2） Ф299管轴向压应力：σP=1.2*70吨/A=478.8Kg/cm2

〔3〕、Ф299管弯曲应力：σ1=M/W=328.24Kg/cm2

〔4〕、Ф299管偏心轴向压应力：轴向压应力+弯曲应力=807.04Kg/cm2〈[σ]=σs/N=1400Kg/cm2符合要求

(5)、Ф299管弯曲变形最大挠度：fmax=ML2 〔9EI*3-2〕/=2mm〈L/1000=6,符合要求

1.5.2根据扁担受力图2计算应力和挠度： (1)、 轴向压力= P1- P2=70 t-17.6 t=52.4 t； Ф299管子轴向压应力：σ

(2)、 弯矩： M=1.2*〔P1*4.5+ P2*23〕=863760Kg.cm 〔3〕、Ф299管子弯曲应力：σ1=M/W=753.57Kg/cm2

〔4〕、 Ф299管子偏心轴向压应力：轴向压应力+弯曲应力=1112.5Kg/cm2〈[σ]=1400Kg/cm2=σs/N，符合要求

(5)、Ф299管弯曲变形最大挠度：fmax=ML2 /〔9EI*3-2〕=2.1mm〈L/1000=6,符合要求

〔6〕、Ф299管子的剪力Ft为：Ft=F1-F2=0

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1.5.3根据扁担受力图3计算

〔1〕轴向压力= P1+P2=70 t+17.6 t=87.6t； Ф299管子轴向压应力：σ2

(2)、弯矩： M=1.2*〔P2*23-P1*4.5 〕=107760Kg.cm 〔3〕、Ф299管子弯曲应力：σ1=M/W=94.Kg/cm2

〔4〕、偏心轴向压应力：轴向压应力+弯曲应力=694Kg/cm2〈[σ]=1400Kg/cm2，符合要求 〔5〕、Ф299管弯曲变形最大挠度：

fmax=ML2 /〔9EI*1.73205〕=1.mm〈L/1000=6,符合要求 〔6〕、Ф299管子的剪力Ft为：Ft=F1-F2=0 1.6压杆稳定性验算

管子尺寸： Ф299，厚20，长L=6000 〔1〕.长细比λ=μ*L/=1*600/9.9=60.6 式中：λ:长细比 μ:长度系数，查得μ=1

〔2〕、用欧拉公式验算压杆稳定性： λ1=(π2E/σp)-2≈100 式中：E:弹性模量

因〔1〕中λ=60.6〈λ1=100，不适应欧拉公式计算。 〔3〕、用直线法验算压杆稳定性： σ1j=a-bλ

式中：σ1j为临界压应力，

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查的A3钢：a=304MN/M2，B=1.12MN/M2，σs=235MN/M2 λ2=(a-σs)/b=〔304-235〕/1.12=61.6

因〔1〕中λ=60.6〈λ2=61.6，故该压杆属小柔度压杆，可不专门验算压杆稳定性，按轴向压缩强度问题计算及可。 〔4〕、按折减系数法验算压杆稳定性；

λ=60.6〈λ2=61.6，按一般轴向压缩强度问题计算及可，从保守出法仍按折减系数法进展进一步压杆稳定性验算。 折减系数法：σ＝P/ψA〈[σ]

该扁担还受弯曲应力，梁稳定性验算为：σ＝M/W+P/ψA<【σ】 M——弯矩Kg*cm W——抗弯断面系数cm3 P——杆所承受的正压力Kg ψ——稳定系数 A——截面积cm2 根λ=60.6据查的稳定系数ψ=0.842

扁担受力图1的工况：σ＝M/W+P/ψA=328.24+478.7/0.842 896.7Kg/cm2<【σ】=1400Kg/cm2符合要求 扁担受力图2的工况：σ＝M/W+P/ψA=753.57+358.8/0.842 1179.7Kg/cm2<【σ】=1400Kg/cm2符合要求 扁担受力图3的工况：σ＝M/W+P/ψA=94+600/0.842 806Kg/cm2<【σ】=1400Kg/cm2符合要求 1.6吊耳验算 吊耳钢材：16Mn 吊耳处的剪应力验算：

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(1)、扁担梁图1-1断面

τ1-1=1.2*F1/[〔27-9.5〕*12+3*8]=495Kg/cm2 〈[τ]=1170Kg/cm2，符合要求

扁担梁图2-2断面:

τ2-2=1.2*F1/[〔27-13〕*12+3*8]=625Kg/cm2 〈[τ]=1170Kg/cm2，符合要求

扁担梁图3-3断面:

τ3-3=1.2*F1/[〔27-13〕*12/2+3*8]=1111Kg/cm2 〈[τ]=1170Kg/cm2，符合要求

1.6.2、因吊板最小厚度80mm,断面80厚处的吊板的拉应力最大，在扁担梁图4-4断面的拉应力:

σ2=1.2*Q/30*8=500Kg/cm2<[σ]=1770Kg/cm2符合要求 吊耳的最大挤压应力：

σP=1.2*Q/9.5*12=1284Kg/cm2<[σ]p=1770Kg/cm2 符合要求

1.7、根据以上计算，200吨级，总长6.6米扁担梁能够满足吊装要求。其他比6.6米短的200吨级扁担梁，因受力情况比6.6米扁担梁好，就不再重复计算 1.8、扁担梁使用要求：

该扁担梁上部钢丝绳的夹角按700 ，扁担梁下部钢丝绳夹角按200验算的。

〔1〕、使用时扁担梁上部钢丝绳的夹角不大于600，，扁担梁下部钢丝

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绳夹角不大于100，

〔2〕、扁担梁的长短，可更换中间管子。扁担梁最长总长度小于6600。 1.9卸扣选用110吨2只；140吨2只，型号 TBX140-3 1/2 1.20、该扁担梁上联接法兰和连接螺栓的验算： 联接法兰钢材：16Mn,连接螺栓钢材：优质碳素钢 连接螺栓的验算：法兰上均部8只Ф20的螺栓 连接螺栓拉应力验算：

〔1〕、在扁担受力图2工况，扁担受弯矩最大，不考虑压力P1和P2的因素，由弯矩产生的变形〔暂不考虑压力P1和P2的因素〕，扁担下方受拉，上方受压。 螺栓受的最大拉力为：

Fmax=M*Lmax/∑Li2=863760*16.65/(8*16.652)=6485Kg 〔2〕考虑压力P1和P2的因素，扁担上、下方都受压。 压力： P=P1-P2=52400Kg，

〔3〕，同时考虑〔1〕、〔2〕，在法兰接合面处，在扁担下方的受力情况：

4*Fmax-〔P1-P2〕/2=-13491.8Kg

受力方向与压力 P=P1-P2一样，P>4*Fmax,故扁担下方法兰接触面仍受压，连接螺栓不受预紧力以外的拉力；且接合面不会出现间隙。 式中：4*Fmax 为在扁担下方4只克制弯矩的受拉螺栓对法兰的反作用力。

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连接螺栓剪应力验算：：

因：F1-F2=0，故法兰垂直方向只受到管子的重力，在未考虑磨擦力的情况，连接螺栓剪应力效核： 管子的重量取为1000Kg，

τ=1000/16*3.14*〔2/2〕2=20Kg/cm2<[τ]=240MPa/4=612Kg/cm2,符合要求

联接法兰的挤压应力：

因联接法兰的截面面积和抗弯截面惯性模量都比Ф299管子大，故不再重复计算法兰的挤压应力。联接法兰的挤压应力符合要求。 1.21焊缝：

焊缝才用角缝和对接焊缝，焊缝高度约为0.7*连接处的最薄厚度。 局部焊缝焊接前需先按规定打坡口。 焊缝计算略

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