起重机械试卷及答案1

一、 填空

1、 设计金属结构时基本要求为：首先符合整机设计要求，其次具备足够的承载能力，还应具有足够的静态刚性和动态刚性。 2、 根据计算中安全系数处理方法的不同，结构的计算方法分为许用应力法和极限状态法两种。

3、 影响钢材疲劳强度的因素较多，包括钢材标号、连接接头形式、结构特征、应力变化幅度ρ以及载荷重复次数N等。 4、 含碳量增加，钢材的屈服点和抗拉强度就会提高、硬度也上升，伸长率、冲击韧性会减小。同时，钢材的疲劳强度、冷弯

性能和抗腐蚀性能也将明显降低。

5、 材质Q235C 的含义为屈服强度为235N/mm2，C级镇静钢。 6、 焊接Q235钢等低碳钢时，手工电弧焊应选用E43型焊条。

二、如下图所示：计算塔式起重机塔身斜腹杆焊缝长度，采用三面围焊。许用应力[?t]?120MPa

h

解：所需焊缝面积为

Af?所需焊缝总长度为:

N[?t]h?138?101203?1150mm2, 取hf?8mm。

?端部焊缝长度为75 mm，

肢背焊缝长度lf和肢尖焊缝长度lf为:

'\lf?Af0.7hf?11500.7?8?205.4mm

lf?0.7?lf?0.3?\'?l?lf?0.7??205.4?75??91.25mm，取97mm ?0.3??205.4?75??39.1mm , 取45mm

f根据上述各焊缝长度并考虑制造要求，即可确定节点板的形状和尺寸。

三、有一结构如图所示，采用M18普通螺栓（Q235）连接，螺栓布置如图所示， F=130KN，M=10 KN.m,验算螺栓强度。

解： （1）、计算螺栓最小拉力

假设构件绕形心转动，计算螺栓所受最小拉力

Nmin?Nn?My12?yi?130?10123?（15010?1026?1502?902?30）?2?2??1071N

Nmin?0说明连接下部受压，构件绕底排螺栓转动，对底排螺栓取矩，按照单纯受力矩作用来计算。

（2）、计算最大螺栓拉力：

Nmax?

M'y1?yi2

M'?M?N?y1 1

Nmax?(M?N?y1)?y1'?y2i'?（300(10?1026?130?1023?150)?3002?240?18022?120?60）?22?22348.5N

?N??ll??d04?????llA0????ll（3）、计算M18普通螺栓的许用承载力：

2

l????135MPa从相关手册中查的螺纹的有效面积为192.5mm 从表3-6查得

l

?N??192.5?135求得

ll?25988N （3）、结论：

Nmax?[Nl]l符合使用要求。

四、 焊接工字形截面简支梁（下图）跨度15m在距支座5m处各有一个梁，次梁传来的集中载荷为F＝200kN（设计值）, 梁自重的设

计值为2.4kN/m，钢材为Q235B，试验算其抗弯强度、抗剪强度和整体稳定性。[?]?170N/mm2，[?]?100N/mm2

解：梁跨中最大弯矩为： M?200?5?梁支座处最大剪力为： Q?200?18?2.4?152?1068KN.M

12?2.4?15?218kN

2梁的截面特性： A?2?24?1.4?1.0?120?187.2cm

Ix?2?24?1.4?60.7?

21.0?120123?391600cm4

Iy?2?

1.4?24123?3226cm4

3 S?24?1.4?60.7?60?1.0?30?3840cm

Wx?

39160061.4Mx?6378cm1068?10063783

梁的正应力计算： ??Wx??16.74kN/cm2 ?167.4N/mm2＜[?]?170N/mm2

梁的剪应力计算： ??QSItw?218?3840391600?1.0?2.14kN/cm2?21.4N/mm2＜[?]?100N/mm2

考虑到次梁作为侧向支承点、故首先要计算是否有必要按整体稳定的公式进行验算，受压翼缘的自由长度l1（支承点间最大距离）为5m，梁翼缘宽度为b1为240mm l1/b1＝500/24＝20.8＞16，故必须按公式验算此梁的整体稳定。 因为悬臂梁为双轴对称工字型等截面梁k=1，m=0.5；

跨中两个侧向支撑，载荷作用在上翼缘，查表4-5得：?b?1.2

2

?b??b=0.26

4320?y2(AhWX)[k(2m?1)?21?(?yt4.4h)]2235?s

??M?bWx?641?[?]?257.5

整体不稳定

五、柱长L=10m,等截面；材料为Q235A；轴向压力N=1500KN；柱的支承为两端铰支,截面形式及主要尺寸如图所示，验算其稳定性。（[36b：

2

A＝68.11cm，Ix?12700cm，ix?13.6cm，Iy?497cm44，iy?2.7cm，z0?2.37cm[?]?170N/mm2，

[?]?120]。缀板宽为60mm）

（1）截面几何特性计算：

A?2?68.11?136.22cm2?13622mm42

Ix?2?12700cm4?25400cm?254000000mm4

ix?IXA?25400000013622?73.37

?136.6mm

?x?10000136.6Iy2???340??2??6811????4970000??4036158002??????mm4

iy?IyA?40361580013622?172.1mm

172.1（2）换算长细比：

?y?10000?58.1

单肢的截面积A1=6811mm

12

iy?27mm l1?760mm

l1iy1760?602722?1???26 （取缀板间的净距离）

?hy??y??1?58.1?2622?63.6

（3）整体刚度计算

?hy?63.6???max??120

?x?73.37???max??120

（4）整体稳定性验算

由?x?73.37，查表得?＝0.771 ?max?N?A?1.5?1060.771?13622?142.7N/mm2

?

max?????170N/mm，符合使用要求。

23

六、某汽车式起重机臂架的基本截面如下图所示。已知最不利的内力组合为N1=160KN；Mx=80KN.m；My=50KN.m；计算长度lox=7.8m，loy=12.4m；材料为Q345,计算该基本臂的整体稳定性是否满足要求。[?]?240MPa 解：因为臂架为箱形截面，抗扭性较强，?w?1，弯矩影响系数Cmy?1， 且MCHxMWxox?0,Moy?0，固可用下式计算 ： (1)??NA???1?1N0.9NEx?Hx?1?1N0.9NEy?CHyMWyHy?Cmy?[?]

公式中:

A?2ho??2?bt?2?36.8?0.5?2?30?0.6?73cm11211222

Ix?2??ho3t?1?h032?2A0????2??0.5?36.8?2?30?0.6?18.7?16740cm2?12?224Iy?2?tb3??1?b3?2?Af?e???2??0.6?30?2?36.8?0.5?14.752?12?216740038Wy?

2?10700cm4Iy?2bWx?Ix?2h?2??881cm3?2?1070030?713cm3

ix?IxA?1674073?15.1cm ?x?l0xix?78015.1?51.7

iy?IyA?1070073?12.1cm ?y?l0yiy?124012.1?102.5

由?y?102.5查表 5-3，得??0.441

?2NEy?EA2?y??2?2.1?10102.524?73?1440KN NEx??2EA2?x??2?2.1?1051.724?73?5661KN

修正系数?:

4

???0.9NE?N0.9NE??[?sA(1??)?N]0.9?1440?160

0.9?1440?0.441[35??73(1?0.441)?160]?1.907由于臂架的弯矩主要由横向吊重引起，故:

CHx?1?0.2NNEx?1?0.2?1605661?0.994

CHy?1?0.2代入式(1)后求出稳定应力

NNEy?1?0.2?1601440?0.978

??160?1073?10123?0.441?1.907?1?611605661?0.9?0.994?80?10881?1036?1?1601440?0.9?0.978?50?10713?103

?26.06?93.2?78.2?197.46MPa?[?]?240MPaN?160?103??A0.441?7300?50?[?]?240MPa

固该构件的整体稳定性满足要求。

5

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