Проектування стріли козлового крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

1. Вихідні данні

2. Описання козлового крана

3. Навантаження діючі на металоконструкції і їх з'єднання

4. Підготовка вихідної інформації для розрахунку на ЕВМ

5. Розрахунок на ЕВМ і обробка інформації

6. Підбір перерізів елементів ферми

7. Визначення довжини зварних швів

8. Конструювання зварних з'єднань

Список використаної літератури

1. Вихідні данні

Вантажопідйомність крана Q=40 т

Висота підйому вантажу Нв =30 м

Довжина ферми Lф= 30 м

Маса фермиQф=16,8 т

Маса кранового візка Qв=1,6 т

База візка Lв=2 м

Прототип крана СКК - 12

2. Описання козлового крана

Козлові крани (рисунок 1.1) відрізняються від мостових тим, що їхній міст установлений на дві високі вертикальні ферми (“козли”), що спираються ходовими колесами на рейки, які покладені на одному рівні - рівні підлоги або на різних - одна ферма на естакаді або на рівні прогонової споруди, вони призначені в основному для вантажно-розвантажувальних і монтажних робіт на відкритих площадках, а також для спеціальних робіт - обслуговування гідротехнічних споруд, складання суден і ін.

Рисунок 1.1 - Схема козлового крану

Крани бувають безконсольними одно - і двоконсольними та можуть перекривати залізничні колії, автомобільні проїзди і площадки складів [8]. Козлові крани загального призначення широко використовуються на залізничному транспорті при навантаженні і вивантаженні контейнерів, штучних і насипних вантажів, лісових і інших будівельних матеріалів.

Козлові крани загального призначення випускають вантажопідйомністю т; спеціальні крани до т. Прогин кранів доходить до 140 м, висота підйому - до 80м; швидкість руху візка - до 10 м/с.

Усі типи козлових кранів можна класифікувати за характером вантажопідйомних органів, конструкції кранової будови, способом пересування вантажних візків, методу монтажу і демонтажу. За типом обпирання моста крани можуть бути з обома жорсткими або з однією жорсткою та іншою гнучкою опорами.

3. Навантаження діючі на металоконструкції і їх з'єднання

При проектуванні стаціонарних конструкцій необхідно виконувати вимоги [6], згідно з якими всі навантаження розділяють на постійні і тимчасові. До постійних відноситься маса споруд, а до тимчасових - тривалі (вага устаткування, температурні впливи); короткочасні (навантаження підйомно- транспортного устаткування, снігові і вітрові навантаження, монтажні навантаження) і особливі навантаження (сейсмічні, вибухові і т.д.).

Усі навантаження розділяють також на нормативні і розрахункові. Нормативні навантаження і їхні сполучення встановлюються нормами на проектування у вигляді числових значень або розрахункових формул. Розрахункові навантаження приймаються рівними відповідним нормативним навантаженням, помноженим на коефіцієнт надійності за навантаженням , що враховує можливість перевищення нормативного навантаження.

4. Підготовка вихідної інформації для розрахунку на ЕВМ

Визначим значення тимчасової загрузки:

де -вагавантажа;

- коефіцієнт перевантаження вантажу, що піднімається, ( );

- коефіцієнт перевантаження устаткування, розташованого на контрукції ( );

- динамічний коефіцієнт ( ).

Визначаємо значення постійної загрузки:

де - маса ферми

-коефіцієнт надійності загрузки

n - кількість вузлів в вантажному поясі

Визначення зусиль в елементах головних ферм від постійного навантаження

загальна кількість вузлів ферми - 35;

загальна кількість стрижнів ферми - 64;

кількість жорсткостей - 2;

кількість навантажень -1.

35 64 2 1

Вводимо координати вузлів ферми:

0. 0 ;1,5. 0; 3. 0; 4,5.0; 6.0; 7,5.0; 9.0; 10,5.0; 12.0;13,5.0; 15.0;16,5.0; 18.0;19,5.0; 21.0; 22,5.0; 24.0; 25,5.0; 27.0; 28,5.0; 30.0;

30-3, 27-3 ,24-3 ,21-3, 18-3, 15-3, 12-3, 9-3, 6-3, 3-3, 0-3, -0,5.0,5; 0,5.0,5;30;0,5;

Уводимо твердості елементів ферми й опорних стрижнів:

1 1000000

Записуємо список стрижнів ферми:

1-2 1 2-3 1 3-4 1 4-5 1 5-6 1 6-7 1 7-8 1 8-9 1 9-10 1 10-11 1 11-12 1 12-13 1 13-14 1 14-15 1 15-16 1 16-17 1 17-18 1 18-19 1 19-20 1 20-21 1 21-22 1 22-23 1 23-24 1 24-25 1 25-26 1 26-27 1 27-28 1 28-29 1 29-30 1 30-31 1 31-32 1 32-1;

Визначаємо зусилля в елементах ферми від рухомого навантаження:

загальна кількість вузлів ферми - 25;

загальна кількість стрижнів ферми - 64;

кількість вузлів вантажного пояса - 21.

Далі вводимо координати вузлів ферми:

0. 0 ;1,5. 0; 3. 0; 4,5.0; 6.0; 7,5.0; 9.0; 10,5.0; 12.0;13,5.0; 15.0;16,5.0; 18.0;19,5.0; 21.0; 22,5.0; 24.0; 25,5.0; 27.0; 28,5.0; 30.0;

30-3, 27-3 ,24-3 ,21-3, 18-3, 15-3, 12-3, 9-3, 6-3, 3-3, 0-3, -0,5.0,5; 0,5.0,5;30;0,5;

5. Розрахунок на ЕВМ і обробка інформації

№ ст.	Nпост кН	NвркН	N+кН	N-кН	NmaxкН NminкН
		+	-
1	2	3	4	5	6	7
1-2	0	0	0	0	0	Nmax= 83,16 Nmin=-925,03
2-3	-83,16	0	-257,78	-83,16	-339,94
3-4	-83,16	0	-257,78	-83,16	-339,94
4-5	-147,84	0	-456,07	-147,84	-295,68
5-6	-147,84	0	-456,07	-147,84	-295,68
6-7	-194,04	0	-594,88	-194,04	-788,92
7-8	-194,04	0	-594,88	-194,04	-788,92
8-9	-221,76	0	-674,20	-221,76	-895,96
9-10	-221,76	0	-674,20	-221,76	-895,96
10-11	-231	0	-694,03	-231	-925,03
11-12	-231	0	-694,03	-231	-925,03
12-13	-221,76	0	-674,20	-221,76	-895,96
13-14	-221,76	0	-674,20	-221,76	-895,96
14-15	-194,04	0	-594,88	-194,04	-788,92
15-16	-194,04	0	-594,88	-194,04	-788,92
16-17	-147,84	0	-456,07	-147,84	-295,68
17-18	-147,84	0	-456,07	-147,84	-295,68
18-19	-83,16	0	-257,78	-83,16	-339,94
19-20	-83,16	0	-257,78	-83,16	-339,94
20-21	0	0	0	0	0
Елементи нижньго пояса	Nmin=43,89 Nmax=920,24
22-23	43,89	136,33	0	180,22	43,89
23-24	117,81	364,36	0	482,17	117,81
24-25	173,25	523,91	0	697,16	173,25
25-26	210,21	641,97	0	852,18	210,21
26-27	228,69	691,55	0	920,24	228,69
27-28	228,69	691,55	0	920,24	228,69
28-29	210,21	641,97	0	852,18	210,21
29-30	173,25	523,91	0	697,16	173,25
30-31	117,81	364,36	0	482,17	117,81
31-32	43,89	136,33	0	180,22	43,89
Стойки
32-1	87,78	136,33	0	224,11	87,78	Nmax=272,65 Nmin=-148,72
3-31	-9,24	0	-148,42	-9,24	-148,42
5-30	-9,24	0	-148,42	-9,24	-148,42
7-29	-9,24	0	-148,42	-9,24	-148,42
9-28	-9,24	0	-148,42	-9,24	-148,42
11-27	-9,24	0	-148,42	-9,24	-148,42
13-26	-9,24	0	-148,42	-9,24	-148,42
15-25	-9,24	0	-148,42	-9,24	-148,42
17-24	-9,24	0	-148,42	-9,24	-148,42
19-23	-9,24	0	-148,42	-9,24	-148,42
21-22	0	272,65	0		0
Розкоси
2-32	-98,141	0	-304,84	-98,141	-402,98	Nmax=367,02 Nmin=-402,98
2-31	-87,81	288,21	-8,31	376,02	79,5
4-31	-77,47	22,17	-271,58	55,3	-194,11
4-30	67,149	254,95	-38,80	322,09	28,34
6-30	-56,818	55,42	-238,33	-1,39	-295,14
6-29	46,48	221,70	-72,05	268,18	-25,57
8-29	-36,157	88,68	-205,07	52,53	-214,22
8-28	25,82	188,44	-105,31	214,26	-79,49
10-28	-15,49	121,93	-171,82	106,44	-187,31
10-27	5,165	155,93	-138,56	160,35	-133,39
12-27	-5,165	155,93	-138,56	160,35	-133,39
12-26	-15,49	121,93	-171,82	106,44	-187,31
14-26	25,82	188,44	-105,31	214,26	-79,49
14-25	-36,157	88,68	-205,07	52,53	-214,22
16-25	46,48	221,70	-72,05	268,18	-25,57
16-24	-56,818	55,42	-238,33	-1,39	-295,14
18-24	67,149	254,95	-38,80	322,09	28,34
18-23	-77,47	22,17	-271,58	55,3	-194,11
20-23	-87,81	288,21	-8,31	376,02	79,5
20-22	-98,141	0	-304,84	-98,141	-402,98

6. Побудова ліній впливу в елементах ферми

Визначати зусилля в елементах ферм можна і без машини за лініями впливу, побудованими “вручну”. Для порівняння результатів машинного розрахунку для декількох найбільш характерних стержнів побудуємо лінії впливу “вручну”.

Побудуємо лінію впливу для

Побудуємо лінію впливу для стержня 8-9. Зусилля в цьому стержні визначається за допомогою моментної точки 28.

Розглянемо ліву частину

Розглянемо праву частину

Побудуємо лінію впливу для стержня 18-23. Зусилля в цьому стержні визначається способом проекцій на вісь .

Розглянемо ліву частину

Розглянемо праву частину

Побудуємо лінію впливу для стержня 13-26. Зусилля в цьому стержні визначається методом вирізання вузлів.

Вантаж в вузлі

Вантаж поза вузла

Побудуємо лінію впливу для стержня 26-25. Зусилля в цьому стержні визначається за допомогою моментної точки 12.

Розглянемо ліву частину

Розглянемо праву частину

7. Підбір перерізів елементів ферми

Перерізи елементів ферм підбираються із умови стійкості при розтязі,

,

по потрібній площі

Де - максимальне значення напруження, яке виникає в елементі ферми від дії основного сполучення навантажень;

- максимальне значення поздовжньої розтягувальної сили, що розтягує, від дії основного сполучення навантажень;

- розрахунковий опір матеріалу.



=0,7 - коефіцієнт умови роботи

Для стиснених стержнів підбирають із умови стійкості,

Де - стискаючі розрахункові напруження від дії основного сполучення навантажень ;

- розрахункова стискаюча поздовжня сила від дії основного сполучення навантажень;

- коефіцієнт, що залежить від розрахункової гнучкості стержня і матеріалу;

Тоді умова стійкості прийме вид,

Розрахункова гнучкість стержня:

Де - розрахункова довжина стержня, яка визначається за формулою

- геометрична довжина елемента між центрами вузлів;

- коефіцієнт, що враховує закріплення кінців стержня;

- мінімальний радіус інерції перерізу.

Площа поперечного перерізу:

Крім умови стійкості і міцності повинно бути видерано умову по збуреженні граничної гнучкості:

Де - гранична гнучкість

Підбираємо поперечний переріз верхнього пояса.

Максимальне розтягаюче зусилля виникає у стержні 2-3 (Nmax=341,9кН). Мінімальне стискаюче зусилля виникає в стержні 8-9 (Nmin=-498,3кН).

Підберемо переріз стиснутого стержня. Для цього задамося коефіцієнтом й обчислимо площу поперечного перерізу пояса,

За сортаментом ДСТ 8509-93 обираємо номер кутника. Цій площі відповідає кутник із площею поперечного перерізу і радіусом інерції .

Визначаємо розрахункову гнучкість стержня в площині ферми,

.

Визначаємо коефіцієнт, значення не відрізняється від табличного. Можна вважати, що переріз стержня верхнього пояса підібрано. Але необхідно підставити значення в умову стійкості.

.

Приймаємо кутик . При цьому розрахункова гнучкість стержня ( ) не перевищує граничну гнучкість .

Розрахунок на розтягнення

Підбираємо поперечний переріз нижньогопояса.

Максимальне розтягаюче зусилля виникає у стержні 26-27 (Nmax Nmax=920.24кН). Мінімальне стискаюче зусилля виникає в стержні 22-23 (Nmin =43.89кН).

Підберемо переріз стиснутого стержня. Для цього задамося коефіцієнтом й обчислимо площу поперечного перерізу пояса,

За сортаментом ДСТ 8509-93 обираємо номер кутника. Цій площі відповідає кутник із площею поперечного перерізу і радіусом інерції .

Визначаємо розрахункову гнучкість стержня в площині ферми,



Визначаємо коефіцієнт, значення не відрізняється від табличного. Можна вважати, що переріз стержня верхнього пояса підібрано. Але необхідно підставити значення в умову стійкості.

.

Приймаємо кутик . При цьому розрахункова гнучкість стержня ( ) не перевищує граничну гнучкість .

Розрахунок на розтягнення

козловий кран навантаження ферма

Підбираємо поперечний переріз стійок.

Максимальне розтягаюче зусилля виникає у стержні 32-1 (Nmax =224.11кН). Мінімальне стискаюче зусилля виникає в стержні 3-31 (Nmin =148.72кН).

Підберемо переріз стиснутого стержня. Для цього задамося коефіцієнтом й обчислимо площу поперечного перерізу пояса,

За сортаментом ДСТ 8509-93 обираємо номер кутника. Цій площі відповідає кутник із площею поперечного перерізу і радіусом інерції .

Визначаємо розрахункову гнучкість стержня в площині ферми,



.

Перевіримо одержаний переріз на повздовжній згин,

.

Визначаємо коефіцієнт, значення не відрізняється від табличного. Можна вважати, що переріз стержня верхнього пояса підібрано. Але необхідно підставити значення в умову стійкості.

.

Приймаємо кутик . При цьому розрахункова гнучкість стержня ( ) не перевищує граничну гнучкість .

Розрахунок на розтягнення

Підбираємо поперечний переріз розкосів.

Максимальне розтягаюче зусилля виникає у стержні 2-31 (Nmax =376.02кН). Максимальне стискаюче зусилля виникає в стержні 2-32 (Nmin =-402.98кН).

Підберемо переріз розтягнутого стержня. Для цього обчислимо площу поперечного перерізу пояса,

.

За сортаментом ДСТ 8509-93 обираємо номер кутника. Цій площі відповідає кутник із площею поперечного перерізу і радіусом інерції .

За формулою визначаємо розрахункову гнучкість стержня в площині ферми,

.

Перевіримо одержаний переріз на повздовжній згин,

.

Визначаємо коефіцієнт, значення не відрізняється від табличного. Можна вважати, що переріз стержня верхнього пояса підібрано. Але необхідно підставити значення в умову стійкості.

Приймаємо кутик . При цьому розрахункова гнучкість стержня ( ) не перевищує граничну гнучкість .

Розрахунок на розтягнення

8. Визначення довжини зварних швів

Розрахунок довжини шва визначається з умови міцності металу шва при зрізі:

де - дотичне напруження у шві;

- сила, що діє на зварне з'єднання;

- розрахунковий опір зрізу металу шва;

- коефіцієнт умов роботи ;

- площа зрізу шва, яка визначається за формулою,

Де - сумарна довжина швів зварного з'єднання;

- катет шва;

- коефіцієнт, який враховує технологію процесу зварювання (для ручного дугового зварювання ).

Визначення довжини шва зварного з'єднання.

Для того, щоб напруження в обох швах були однаковими, довжини і повинні перебувати у співвідношенні,

Де - ширина полиці кутика;

- відстань від центральної осі до обушка кутника;

- реакція у шві біля обушка;

- реакція у шві біля пера;

- довжина зварного шва біля пера; - довжина зварного шва біля обушка.

Знаючи загальну довжину шва , визначаємо довжину шва біля обушка:

і довжину шва біля пера,

Визначаємо довжину зварного шва, що з'єднує кутики верхнього пояса ( ). Максимальне стискуюче зусилля в стержнях верхнього пояса . Товщину фасонки і висоту катета шва приймаємо рівною товщині пера кутика . Загальну довжину шва визначаємо за формулою,

.

Розподіл довжин швів між пером і обушком,

.

Звідси . Підставляючи це значення у вираз, одержимо:

.

Звідси:

і .

Остаточні довжини швів нижнього пояса дорівнюють

.

Визначаємо довжину зварного шва, що з'єднує кутики нижнього пояса ( ). Максимальне розтягуюче зусилля в стержнях нижнього пояса . Товщину фасонки і висоту катета шва приймаємо рівною товщині пера кутика . Загальну довжину шва визначаємо за формулою,

.

Розподіл довжин швів між пером і обушком,

.

Звідси . Підставляючи це значення у вираз, одержимо,

.

Звідси:

і .

Остаточні довжини швів нижнього пояса дорівнюють

.

Визначаємо довжину зварного шва, що з'єднує кутики розкосів (). Максимальне стискуюче зусилля в стержнях розкосів. Товщину фасонки і висоту катета шва приймаємо рівною товщині пера кутика . Загальну довжину шва визначаємо за формулою,

.

Розподіл довжин швів між пером і обушком,

.

Звідси . Підставляючи це значення у вираз, одержимо:

.

Звідси:

і .

Остаточні довжини швів нижнього пояса дорівнюють

.

Визначаємо довжину зварного шва, що з'єднує кутики стійок і підвісок (). Максимальне розтягуюче зусилля в стержнях стійок пояса . Товщину фасонки і висоту катета шва приймаємо рівною товщині пера кутика . Загальну довжину шва визначаємо за формулою,

.

Розподіл довжин швів між пером і обушком,

.

Звідси . Підставляючи це значення у вираз, одержимо:

.

Звідси:

і .

Остаточні довжини швів нижнього пояса дорівнюють

.



9. Перевірка Фасонок на міцність в вузлі 8

У вузлі розглянемо суму проекцій максимальних зусиль на вісь :

Далі розглянемо суму проекцій мінімальних зусиль:

Список використаної літератури

1. доц. О.М.Кобзєва, стар.викл. О.Г.Красюк - методичні вказівки для студентів спеціальності БКМ, «Розрахунок металоконструкцій кранів», Харків: УкрДАЗТ.

Размещено на Allbest.ru