Разработка металлоконструкции мостового крана

Содержание

Введение

1. Расчет моста крана

1.1 Выбор основных размеров

1.2 Построение линий влияния силовых факторов главной балки

1.3 Определение расчетных нагрузок для главной балки

1.4 Определение силовых факторов, действующих на главную балку

1.5 Расчет главной балки

1.5.1 Проверка жесткости главной балки

1.5.2 Размещение диафрагм жесткости и проверка местной устойчивости

1.6 Определение нагрузок для концевой балки

Список использованных источников

Введение

Мостовым краном называется грузоподъемная машина, передвигающаяся по рельсам на некотором расстоянии от земли (пола) и обеспечивающая перемещение груза в трех взаимно перпендикулярных направлениях (рисунок 1). Мостовые краны являются одним из наиболее распространенных средств механизации различных производств, погрузочно-разгрузочных и складских работ. Перемещаясь по путям, расположенным над землей, они не занимают полезной площади цеха или склада, обеспечивая в тоже время обслуживание практически любой их точки.

Рисунок 1 - мостовой кран

Мосты мостовых кранов весьма разнообразны по своим возможным конструктивным формам. Они могут быть листовыми и решетчатыми, двухбалочными и однобалочными. Наибольшее распространение в настоящее время получили двухбалочные мосты листовой конструкции с коробчатыми главными и концевыми балками, которые обладают рядом преимуществ.

Коробчатая конструкция поддается механизации изготовления, обладает хорошим сопротивлением усталости, меньшей общей высотой моста и возможностью применения на концевой балке выкатных колес.

Решетчатая конструкция обладает наименьшей массой, наименьшей высотой от головки подкранового рельса до рельса на мосту и хорошей горизонтальной жесткостью. Ее недостатки: большая трудоемкость изготовления, более низкое сопротивление усталости и невозможность применения на концевых балках выкатных колес. В настоящее время мостов такой конструкции изготовляют мало.

В связи с широким применением мостов указанной конструкции, тему данного проекта можно считать актуальной.

1. Расчет моста крана

Мост крана состоит из двух пространственно жестких балок, соединенных по концам пролета с концевыми балками, в которых установлены ходовые колеса. Крановая тележка перемещается пo рельсам, уложенным по верхним поясам коробчатых балок. Принятая схема металлоконструкции моста приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема моста крана

Расчет моста крана выполнен в табличной форме.

В таблице 1 представлены исходные данные проекта, которые вносятся в таблицу из задания на курсовую работу.

1.1 Выбор основных размеров

Выбор основных размеров моста крана представлен в таблице 2. В этой таблице на основе принятых конструктивных справочных рекомендаций выбираются основные размеры главной балки моста крана. Высоту балки назначают в зависимости от размера пролета по соотношению:

(1)

Высоту опорного сечения балки рекомендуется принимать в пределах:

(2)

Длину скоса рекомендуется принимать в пределах:

(3)

В таблице 2 приведены значения указанных параметров балки в соответствии с формулами (1; 2; 3). В нижней строке указанной таблицы выбраны значения Н; h_оп; С, которые фигурируют в дальнейших расчетах.

Ширина площадок, как со стороны механизма передвижения, так и со стороны троллеев принята равной В_пл=1 м. Силы веса элементов конструкции (по аналогии с силами веса выполненных конструкций) а также координаты точек приложения этих сил указаны в таблице 3. В этой таблице указаны: вес полумоста, G_пм; вес механизма передвижения, Р_мех; вес рабочих площадок, вес грузовой тележки и координаты точек приложения указанных сил. Вес полумоста определяется по графику (рис. III.2.3., стр. 430), [1]. Вес грузовой тележки определяется с помощью таблицы IV.2.5., стр. 32 [2]. Расчетная схема главной балки показана на рисунке 3.

Расчет металлоконструкции моста мостового крана

Таблица 1 - Исходные данные для расчета.

г/п, Р, т	Колея крана, L, м	Колея гр. тел., K, м	База крана, A, м	База грузовой тележки, AТ, м	Группа режима	Скорость подъема, м/с	Скорость передви - жения крана, м/с (м/мин)	Материал м/к, сталь марки
16	16,5	2	4,8	1,8	А5	0,32	1,333 (80)	10ХСНД

Таблица 3 - Весовые характеристики элементов конструкции и высота подъема.

Вес Gпм полумоста, кН	Вес кабины, РК, кН	Вес механизма предвижения, Рмех, кН	Расстояние каб. от опоры, в, м	Расстояние мех. пер. от опоры, а, м	Вес рабочих площадок, кН	Высота подъема, НП, м	Вес грузовой тележки G3, кН
40	15	10	2	1,5	30	18	37

Рисунок 3 - Расчетная схема главной балки моста крана при действии вертикальных нагрузок

1.2 Построение линий влияния силовых факторов главной балки

Расчетные значения силовых факторов главной балки (изгибающих моментов и поперечных сил) определяются с помощью линий влияния, так как среди действующих нагрузок на главную балку есть подвижная нагрузка от давления колес грузовой тележки крана.

Линии влияния представлены на рисунке 4. Ординаты линий влияния (Л. В.) следующие.

- Ш₁ - ордината под сосредоточенной силой от веса механизма передвижения крана;

- Ш₂, Ш₃ - ординаты под подвижными сосредоточенными нагрузками от давления колес грузовой тележки;

- Ш₄ - ордината под сосредоточенной силой от веса кабины машиниста;

- Ш₅ - ордината под сосредоточенной силой от веса механизма передвижения крана.

Построение Л.В. выполнено по следующим правилам.

Л.В. Q₂ (линия влияния в сечении 2, рисунок 4).

Л.В. строим статическим способом. Ставим на балку сосредоточенный груз Р =1, обозначаем расстояние этого груза от опоры А через «х» и определяем поперечную силу в сечении 2 для двух случаев расположения силы Р = 1 в пролете.

0 ? х ? L/4 (сила Р = 1 находится слева от сечения 2)

Поперечную силу определяем через опорную реакцию V_B

Q₂ = V_B = - (x/L), Q₂|_x=0 = 0, Q₂|_x=L/4 = - (4/16) = - 0,25;

L/4 ? х ? L (сила Р = 1 находится справа от сечения 2)

Поперечную силу определяем через опорную реакцию V_А

Q₂ = V_А = (L-x)/L, Q₂|_x=L = 0, Q₂|_x=L/4 = (16-4/16) = 0,75.

Аналогично построены и другие Л.В. поперечных сил на рисунке 4 и на основе этих уравнений определены ординаты Л.В. поперечных сил в таблице 13.

Построим Л.В. изгибающего момента в сечении 2 также статическим способом.

0 ? х ? L/4 (сила Р = 1 находится слева от сечения 2)

Изгибающий момент определяем через опорную реакцию V_B

М₂ = V_B·(3L/4) = (x/L)·(3L/4) = 3x/4, M₂|_x=0 = 0, M₂|_x=L/4 = 3·4/4 = 3;

L/4 ? х ? L (сила Р = 1 находится справа от сечения 2)

Изгибающий момент определяем через опорную реакцию V_А

M₂ = V_А·(L/4) = ((L-x)/L)·(L/4), M₂|_x=L = 0, M₂|_x=L/4 = 0,75·4 = 3.

Аналогично построены и другие Л.В. поперечных сил на рисунке 4 и на основе этих уравнений определены ординаты Л.В. изгибающих моментов в таблице 13.

Рисунок 4 - Линии влияния перезывающих сил (Q₀-Q₃) и изгибающих моментов

(М₁-М₄) в сечениях главной балки

Определение сечения главной балки

Таблица 4 - Исходные данные.

L, м	a, м	P, кН	H, м	B, м	дп, м	дст, м	n
28	8,25	160	1,1	0,33	0,01	0,008	6

Таблица 5 - Геометрические характеристики сечения и ориентировочные значения изгибающего его момента М и нормальных напряжений у.

Ix, м4	Wx, м3	M, Н·м	у, МПа	Wy, м3
0,00386	0,007	660000	94,3	0,004

Момент инерции площади поперечного сечения определяется по формуле:

Рисунок 5 - Сечение балки

Момент сопротивления сечения определяется по формуле:

Изгибающий момент опреляется по формуле:

Напряжения определяются по формуле:

Таблица 6 - Определение периода Т собственных колебаний массы, эквивалентной заданной силе, и определение времени затухания Тзат собственных колебаний.

Т, с	Тзат, с
0,14	1,48

Таблица 7 - Определение геометрических характеристик опорного сечения главной балки.

Iоп. Х, м4	Sx, м3
0,0036	0,00102

Таблица 8 - Площадь сечения балки.

Площадь сечения F, ограниченная осями, проходящими через середину стенок и поясов опорного сечения, м2	0,449

Таблица 9 - Определение динамического коэффициента шм нагрузки на металлоконструкцию моста крана.

Наименование величин, обозначение, ед изм.	Формула	Значение
Коэффициент жесткости моста, см, Н/м		16498205
Коэффициент жесткости каната, ск, Н/м		4786667
Удлиннение каната от веса груза, лст, м		0,033
Прогиб моcта от веса груза, уст, м		0,00474
Масса моста и масса тележки, приведенные к середине пролета крана, mм, т		7,7
Динамический коэффициент нагрузки шм на металлоконструкцию		1,42

Таблица 10 - Расчетные значения коэффициентов.

Коэффициент перегрузки для соб. веса металлоконструкции, n1	Коэффициент перегрузки для веса оборудования, n2	Коэффициент перегрузки для веса груза, n4	Коэффициент толчков, kт	Коэффициент динамичности для груза, шII
1,1	1,1	1,15	1,2	1,42

1.3 Определение расчетных нагрузок для главной (пролетной) балки

В практике краностроения находят применение два метода расчета металлических конструкций: расчет по методу предельных состояний и по методу допускаемых напряжений. Данная конструкция рассчитывается по методу предельных состояний.

Конструкции рассчитываются на прочность и устойчивость от действия максимальных нагрузок рабочего состояния (II случай), а при необходимости также по максимальным нагрузкам нерабочего состояния (III случай) и по случаям особых нагрузок, технологические нагрузки могут относиться как ко II, так и к III случаям нагружения. Расчет на сопротивление усталости носит поверочный характер и производится после расчета прочности и устойчивости от максимальных нагрузок, когда в проекте приняты все конструктивные исполнения узлов и соединений; он ведется по нормальным нагрузкам рабочего состояния (I случай) от многократного действия переменных нагрузок, возникающих в течение всего срока службы крана.

Для кранов режима работы 6К - 8К этот расчет, а не расчет по II случаю, часто является определяющим. Для кранов режима работы 4К, 5К необходимость расчета на сопротивление усталости для отдельных групп кранов следует устанавливать практическими расчетами. Для кранов режима работы 1К - 3К расчет их металлических конструкций на сопротивление усталости не требуется.

Расчет по методу предельных состояний базируется на статистическом изучении действительной нагруженности конструкций в условиях эксплуатации и статистическом изучении однородности материала, понятия коэффициента запаса он не использует.

Наиболее общими являются следующие сочетания нагрузок:

а) кран неподвижен (работает только подъемный механизм), производится подъем (отрыв) груза от основания или торможение его при спуске;

б) кран с грузом находится в движении (передвижение крана, тележки, изменение вылета, вращение), причем происходит торможение или разгон одного из механизмов.

Для I и II случаев нагружения эти сочетания будут однотипными: в первом случае - сочетания Iа и Ib, а во втором случае - сочетания IIа и IIb.

Данная конструкция рассчитывается по второму случаю нагружения при сочетании внешних воздействий IIа и IIb.

Для металлических конструкций кранов должны удовлетворяться два предельных состояния: 1) по потере несущей способности элементов конструкций, по прочности или потере устойчивости при наибольших нагрузках (II и III случаи нагружения) или многократных (различной величины) нагрузках - I случая нагружения за расчетный срок службы крана; 2) по непригодности к нормальной эксплуатации вследствие недопустимых упругих деформаций или колебаний, которые влияют на работу крана и обслуживающего персонала.

Значения коэффициентов перегрузки для отдельных нагрузок следующие для веса металлической конструкции n₁ = 1,05 - 1,1; для веса оборудования n₂ = n₃ = 1,1 -1,3; для веса груза коэффициент перегрузки n₄ зависит от назначения крана, его грузоподъемности (для малых грузов он больше, для больших - меньше) и режима работы (для легких режимов он меньше, для тяжелых -- больше), его значения колеблются в пределах 1,1 - 1,5 (таблица. 1.59 в [1] стр. 166), а в особых случаях (например, при подъеме электромагнитом стального проката со сплошного металлического основания) - до 1,8; коэффициенты толчков k_т и динамические коэффициенты ш вводятся в расчет без дополнительных коэффициентов перегрузки.

Нагрузки, действующие на главную балку моста крана, определяются в таблице 11 на основе исходных величин таблицы 3.

Вес металлической конструкции главной балки с рабочей площадкой G_пм определяется по формуле:

, (4)

где n₁ - коэффициент перегрузки для собственного веса металлоконструкции, принимаем его в соответствии с указанным выше n₁ = 1,1.

Постоянная распределенная нагрузка q для главной балки со стороны механизма передвижения определяется по формуле:

(5)

Вес механизма передвижения крана, вес кабины, давление колес грузовой тележки от ее собственного веса, давление поднимаемого груза на колеса тележки определяются в таблице 11 по аналогичным формулам с помощью коэффициентов перегрузки из таблицы 10 и номинальных значений указанных нагрузок из таблицы 3.

Подвижная нагрузка от ходового колеса тележки N₁ = N₂ (рисунок 3) для комбинации нагрузок IIa определяется по формуле:

, (6)

где ш_II - динамический коэффициент, который определяется в таблице 8 на основе данных, характеризующих жесткость конструкции главной балки моста крана.

Подвижная нагрузка от ходового колеса тележки N₁ = N₂ (рисунок 3) для комбинации нагрузок IIb определяется по формуле:

(7)

Горизонтальная инерционная нагрузка при числе приводных колес, составляющих половину от общего числа ходовых колес, принимается равной 0,1 от вертикальных сил веса движущихся масс. Эти силы показаны на расчетных схемах (рисунки 3 и 7). Поэтому изгибающие моменты, действующие на главную балку в горизонтальной плоскости, получены в таблице 13 путем умножения изгибающих моментов в вертикальной плоскости на 0,1.

Скручивающий момент от подвижной инерционной нагрузки определяется по формуле:

Скручивающий момент от распределенной горизонтальной инерционной нагрузки определяется по формуле:

Скручивающий момент от сосредоточенных горизонтальных инерционных нагрузок определяется по формуле:

Расчетный скручивающий момент от всех горизонтальных нагрузок:

(8)

По этой формуле вычислен скручивающий момент в таблице 14.

Определение нагрузок

Таблица 11 - Расчетные нагрузки моста крана при расчете по методу предельных состояний.

Вид нагрузки	Случаи нагружения
	II
	Комбинации нагрузок	Нагрузки для таблицы 13
	IIa	IIb	Обозначение, ед изм.	IIa	IIb
Вес металлической конструкции главной балки с рабочей площадкой, кН	44	52,8	q, кН/м	2,67	3,2
Вес механизма передвижения крана, кН	11	13,2	Рмех, кН	11	13,2
Вес кабины, кН	16,5	19,8	Рк, кН	16,5	19,8
Давление колес гр. тел. от ее соб. Веса, кН	10,18	12,22	N1 = N2, кН	85,68	102,82
Давление поднимаемого груза на колеса тележки, кН	75,5	90,6

Таблица 12 - Определение прогиба моста от нормативной подвижной нагрузки.

Изгибающий момент в середине пролета от нормативной подвижной нагрузки, кН·м	Прогиб моста в середине пролета, см	Нормативное значение прогиба, см
340	2	2,4

1.4 Определение силовых факторов, действующих на главную балку

Максимальный изгибающий момент М_изг, действующий в середине пролета, и максимальную поперечную силу Р, действующую в опорном сечении, определяем по линиям влияния (рисунок 4). Рассмотрим четыре сечения. Расчеты сведены в таблицу 13.

Рассмотрение линий влияния начнем с перерезывающих сил. Для перерезывающих сил ограничимся тремя сечениями: 0; 1 и 2. Для определения максимальной перерезывающей силы от подвижной нагрузки ставим тележку одним колесом над максимальным значением ординаты линии влияния. На рисунке 4 расчетному положению грузовой тележки соответствуют значения Л.В - ш₂ и ш₃

При определении перерезывающей силы от равномерно распределенной нагрузки принимаем q необходимо эту нагрузку умножить на алгебраическое значение соответствующей площади Л.В.

Аналогичные действия выполняются в таблице 13 и при определении изгибающих моментов.

1.5 Расчет главной балки

Подбор сечения.

При подборе сечения главной балки крана с раздельным приводом следует уделять основное внимание созданию повышенной жесткости балки, так как краны с раздельным приводом хорошо работают только при жестких конструкциях.

Сечение балки было спроектировано на основе конструктивных справочных требований (см. рисунок 5). В таблице 5 были вычислены ориентировочные максимальные напряжения в этой балке.

После определения расчетных значений силовых факторов в таблице 13 можно определить окончательно расчетные значения всех напряжений нормальных, касательных и приведенных напряжений. Все это выполнено в таблице 14. В этой же таблице приведены и все расчетные формулы. Обозначения параметров, входящих в расчетные формулы таблицы 14, следующие:

М_расч - суммарный расчетный изгибающий момент от действия вертикальных расчетных нагрузок (постоянных и подвижных);

Р_расч - суммарная расчетная поперечная сила (реакция) от действия вертикальных расчетных нагрузок;

М_{кр.расч} - суммарный расчетный крутящий момент от действия вертикальных расчетных нагрузок (постоянных и подвижных);

М_стат - суммарный изгибающий момент от действия вертикальных сил давления колес тележек, определенный без поправочных коэффициентов;

I_x, W_x - момент инерции и момент сопротивления сечения балки в середине пролета относительно горизонтальной оси Х - Х;

I_оп.х, W_оп.х - то же для опорного сечения;

S_x - статический момент полусечения;

W_у - момент сопротивления сечения балки относительно вертикальной оси У -У;

д_ст - толщина стенки балки;

F - площадь прямоугольника, ограниченная осями, проходящими через середины толщины стенок и поясных листов на опоре;

у_в, ф_в - нормальные и касательные напряжения при действии вертикальных нагрузок;

у_г - нормальные напряжения при действии горизонтальных нагрузок.

1.5.1 Проверка жесткости главной балки

Допускаемый прогиб балки f_доп в середине пролета от действия только статически приложенной подвижной нагрузки (с учетом веса тележки) не должен превышать величины f_доп = L/700.

По Л.В., построенной для середины пролета (сечение 4) определим величину наибольшего изгибающего момента в середине пролета от тележки с грузом. Все вычисления по указанным формулам выполнены в таблице 12.

Определение сечения концевой балки

Таблица 15 - Исходные данные (см. расчетную схему, рисунок 7).

А, м	К, м	D, кН	H, м	B, м	дп, м	дст, м	Nтг, кН	Dт, кН
4,8	2	191,64	0,715	0,3	0,01	0,006	18,85	178,46

Таблица 16 - Геометрические характеристики сечения и значения изгибающего момента М и нормальных напряжений у.

Ix, м4	Wx, м3	M, Н·м	у, МПа	Wy, м3
0,0063	0,018	255220	14,15	0,000197

Момент инерции площади поперечного сечения определяется по формуле:

Рисунок 6 - Сечение балки

Момент сопротивления сечения определяется по формуле:

Изгибающий момент опреляется по формуле:

Силы D и Nтг определяются по формулам:

,

Таблица 17 - Определение силовых факторов концевой балки.

Сила	Значение
HA, кН	18,85
HВ, кН	18,85
VA, кН	182,3
VB, кН	187,8
Мвтр, кН·м	255,23
Мвр, кН·м	262,92
Мг, кН·м	26,39
Qвр, кН	187,8
ф, МПа	25,5

Таблица 18 - Выводы по результатам проектирования главной балки моста крана.

Тип нормируемых параметров, ед. изм.	Расчетное значение параметра	Сечение с расчетным значением параметра	Предельное значение нормируемого параметра	% использования по надежности
Нормальные напряжения, МПа	255,8	№ 4 по рисунку 4	360	7
Касательные напряжения, МПа	38,9	№ 0 по рисунку 4	210	18,5
Максимальный прогиб от подвижной нагрузки, см	2	№ 4 по рисунку 4	2,4	83
Время затухания собственных колебаний моста, с	1,48	-	10	14,8

Решающим расчетом данной конструкции является расчет на жесткость, так как процент использования по надежности самый высокий 83%, по сравнению с другими нормируемыми параметрами.

Таблица 19 - Выводы по результатам проектирования концевой балки моста крана.

Тип нормируемых параметров, ед. изм.	Расчетное значение параметра	Сечение с расчетным значением параметра	Предельное значение нормируемого параметра	% использования по надежности
Приведенные напряжения, МПа	14,15	Под силой D по рисунку 7	360	3,9

Процент использования прочности материала в концевой балке составил 3,9. Это указывает на надежность конструкции концевой балки.

1.5.2 Размещение диафрагм жесткости и проверка местной устойчивости

Проверка местной устойчивости элементов балок производится для вертикальных стенок и сжатых поясов. Потеря устойчивости вертикальной стенки возможна под действием следующих факторов:

1) касательных напряжений от изгиба;

2) нормальных (сжимающих) напряжений от изгиба;

3) нормальных (сжимающих) напряжений от нагрузки, приложенной к верхней кромке стенки;

4) нормальных (сжимающих) напряжений от изгиба и осевого сжатия (балки рамных и других конструкций).

Первые два фактора могут действовать как раздельно, так и совместно; третий действует всегда совместно с одним или с обоими первыми. Что бы проверить местную устойчивость стенки необходимо сначала расставить ребра жесткости, исходя из конструктивных рекомендаций, а затем для расчетных отсеков вычислить критические напряжения и сравнить их с расчетными напряжениями.

Стенку можно не проверять на устойчивость, если условная гибкость стенки л₀ не превышает значения 3,2 в балках с односторонними поясными швами, при отсутствии местного напряжения.

, (9)

где h_ст - высота стенки;

R_p - расчетное сопротивление материала стенки, согласно таблицы 1.5.11 [1];

E - модуль упругости материала стенки;

Предельное расстояние между поперечными основными ребрами жесткости «а» не должно в стальных конструкциях превышать:

при л₀ > 3,2 - тогда шаг а ? 2h₀;

при л₀ ? 3,2 - тогда шаг а ? 2,5h₀.

Поперечные ребра следует устанавливать также в местах приложения к верхнему поясу больших неподвижных сосредоточенных грузов.

В главной балке имеется три характерных отсека, на которые она делится основными вертикальными ребрами жесткости (диафрагмами).

Отсек на опоре отличается тем, что в нем действуют максимальные касательные напряжения от поперечной силы, а нормальные напряжения равны нулю, так как на опоре изгибающий момент равен нулю.

Отсек в середине пролета отличается тем, что в нем действуют максимальные нормальные напряжения, а касательные напряжения равны нулю.

И отсек в средней четверти пролета (сечение 2 по рисунку 4), который отличается тем, что в нем действуют одновременно и касательные и нормальные напряжения, хотя и те и другие не принимают максимальных значений.

Для отсека на опоре критические напряжения определяются по формуле:

(10)

где “а” и “b” - большая и меньшая стороны прямоугольника соответственно;

д - толщина стенки.

ф_кр по формуле (10) в таблице 20 вычислено для опорного отсека в графе 9, для сечения 2 (см. рисунок 4) - в графе 10.

Условие обеспечения местной устойчивости при расчете по методу предельных состояний:

, (11)

где напряжение ф определяется с учетом коэффициентов перегрузки.

В среднем отсеке критическое напряжение определяется по формуле:

(12)

у_кр - по формуле (12) в таблице 20 вычислено в графе 8.

В том отсеке, где действуют и касательные и нормальные напряжения, для обеспечения устойчивости должно выполняться условие:

(13)

Левая часть формулы (13) вычислена в таблице 20 в графе 11.

Кроме вертикальных ребер жесткости для обеспечения местной устойчивости стенок могут потребоваться продольные ребра жесткости. Если

, (14)

то продольные ребра не требуются. Левая часть формулы (14) вычислена в таблице 20 в графе 5, а правая часть - в графе 6.

Если

, (15)

то требуется одно продольное ребро жесткости. Правая часть формулы (15) вычислена в таблице 20 в графе 7.

Если

, (16)

то требуется 2 продольных ребра жесткости.

Как видно из графы 5, 6 и 7 таблицы 20, для данной балки требуется установка одного продольного ребра жесткости по условию 15.

В нижней строке таблицы 20 показаны расчетные значения параметров, по которым решается вопрос о постановке дополнительных, коротких, ребер жесткости, исходя из требований устойчивости стенки балки. Как видно из граф 8-11 таблицы 20, для данной балки, по требованиям обеспечения устойчивости стенки от нормальных и касательных напряжений, не требуется установка дополнительных коротких ребер жесткости.

В рассматриваемой конструкции балки подтележечный рельс устанавливается посередине верхнего пояса главной балки. В таких конструкциях короткие ребра жесткости выполняют еще одну функцию - они являются дополнительными опорами для рельса подтележечного пути.

В таблице 21 выполнены необходимые расчеты для решения вопроса об установке коротких ребер жесткости для обеспечения прочности рельса пути крановой тележки. Рельс рассматривается как неразрезная балка, изгибающий момент в которой М_р определяется по формуле:

, (17)

где N₁ - давление колеса тележки (см таблицу 11);

l - расстояние между опорами рельса, т.е. между диафрагмами (ребрами жесткости).

Прочность рельса обеспечивается, если выполняется условие:

(18)

После несложных преобразований из формул (17) и (18) можно получить формулу для определения расстояния между диафрагмами, которое необходимо для обеспечения условия (18):

 (19)

Таблица 20 - Проверка местной устойчивости элементов главной балки.

Толщина стенки д, мм	Высота стенки на опоре h0, мм	Высота стенки h0, мм	Шаг основных ребер жесткости, мм	h0/д			укр по формуле (12), МПа
1	2	3	4	5	6	7	8
8	695	1080	2080	135	152,75	229	345,7
Расчетное значение нормируемого параметра	225,8

Продолжение таблицы 20

фкр по формуле (10) на опоре, МПа	фкр по формуле (10) в сечении 2, МПа	Левая часть формулы (13)
9	10	11
80,3	40,44	0,88
38,9		0,9

Таблица 21 - Расчет подтележечного рельса.

Тип рельса	Wxmin, см3	[уp], МПа	l,по формуле(19), мм
1	2	3	4
Р24	91,02	270	1720

Итак, план решения этой задачи следующий:

- по таблице III.6.1., стр. 522 [1] выбираем подтележечный рельс, исходя из давления N₁ на колесо тележки;

- по таблице V.2.57., стр. 325 [2] определяем W_x^min для выбранного рельса;

- по формуле (19) определяем требования к расстоянию между опорами рельса, то есть между ребрами жесткости балки;

- если это расстояние меньше шага основных (высоких) диафрагм (см. графу 4 таблицы 21), то необходима установка дополнительных (коротких) ребер жесткости.

Все вычисления по указанному плану выполнены в таблице 21. Как видно из графы 4 этой таблицы, для обеспечения условия прочности рельса, необходимо установить между высокими ребрами жесткости одно дополнительное короткое ребро жесткости.

1.6 Определение нагрузок для концевой балки

В вертикальной плоскости. Опорное давление главной балки со стороны кабины рассматривается при положении тележки с грузом на ближайшем расстоянии от рассматриваемой концевой балки.

Все расчеты по определению сечения концевой балки выполнены в таблицах 15,16,17. Расчетная схема концевой балки показана на рисунке 7, сечение балки - на рисунке 6.

Здесь же рядом с таблицами указаны все расчетные формулы.

Список использованных источников

1. Справочник по кранам, Т1 /Под ред. М.М. Гохберга. Л.: Машиностроение, 1988. 535 с.

2. Справочник по кранам, Т2 /Под ред. М.М. Гохберга. Л.: Машиностроение, 1988. 559 с.