Розрахунок консольного поворотного крана і розрахунок кріплення колони до фундаменту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Метою курсового проекту є розрахунок консольного поворотного крана і розрахунок кріплення колони до фундаменту.

Кран складається з наступних основних частин: стаціонарної колони, поворотною колони.

Кран може обслуговувати площа кільця між двома колами, радіуси яких рівні максимального і мінімального вильотів стріли.

Подібні крани знаходять застосування для вантажно розвантажувальних робіт на будівельних майданчиках і т.д.

Зміна вильоту стріли проводиться рухом тельфера по стрілі крана.

Основні технічні характеристики крана:

Вантажопідйомність Q = 20 кН;

Висота підіймання вантажу Н = 3,2 м;

Виліт стріли L = 3,2 м;

Кут повороту 360 град.



Металоконструкція

Визначення основних розмірів

Вихідні дані для розрахунку:

довжина вильоту стріли - L = 3200 м;

вантажопідйомність - Q = 2000 Н.

Вибирають перетин стріли коробчатого типу з відношенням висоти перетину до ширини як 1: 2.

Висота перетину стріли:

мм.

Приймаю h = 410 мм.

Ширина перерізу стріли

мм.

Приймають стандартну смугу з шириною.

Товщина стінки: мм.

Товщина верхнього пояса:

мм.

Приймають товщину верхнього пояса мм.

Рухома навантаження від колеса:

,



KQ - коефіцієнт навантаження. Для режиму роботи 5М KQ=1,4.

Kq - коефіцієнт нерівномірності. для vпер<60 м/мин Kq=1,1.

Н.

Товщина нижнього пояса:

, де ;

.

Приймаємо товщину рівної .

Подальші розрахунки проводять по еквівалентному перетину.

Висота еквівалентного перерізу:

мм.

Приймаю hэкв=330 мм.



Ширина нижнього перетину зроблена більше ніж ширина верхнього, для розміщення коліс електроталі. Відстань між стінками прийнято стандартним, що дозволяє виконувати діафрагми без обрізки по довжині. Діафрагми до верхнього розтягнутого пояса не приварюють. Звис верхнього пояса над стінкою забезпечує зручність зварювання.

Координати центра ваги перерізу стріли:

.

Момент інерції перерізу стріли:

.

Высота колонны:

Hкол=H+800-300=3200+800-300=3700 мм.

Діаметр нерухомою колони:

Dкол=0.63 мм.

Приймають діаметр нерухомою колони Dкол=299 мм.

Товщина стінки колони:кол=20 мм.

Момент інерції нерухомої колони:

кол= мм4

Перевірка статичної прогину

Зобразити епюру згинальних моментів:



Розрахункова довжина стріли (з конструкції):

мм.

Відстань між підшипниками:

.

Приймаю .

Діаметр рухомий колони:мм.

Товщина стінки рухомий колони: мм.

Момент інерції рухомої колони:

мм4

Статичний прогин стріли:

МПа - модуль пружності для сталі.

Допустимий статичний прогин:

Статичний прогин не перевищує допустимий.

Визначення ваги металоконструкції

Вага стріли:

.

Координаты центра тяжести стрелы:

.

Вага рухомий колони

Gрух. кол=2.5*10-4Dпк*пк*Hпк=2.5*10-4*351*20*1100=1931 H.



Вага нерухомою колони:

Gкол=2.5*10-4Dкол*кол*Hкол=2.5*10-4*299*20*3700=5980 H.

Перевірка часу загасання коливань

Наведена маса:

;

.

Жорсткість системи:

Н/м.

Період власних коливань:

с.

Логарифмічний декремент загасання:

.

Начальна амплитуда:



.

Час загасання коливань:

Перевірка міцності

Допустиме нормальне напруження:

.

Допустиме дотичне напруження, в тому числі і для зварних швів:

Розрахунок в даному випадку доцільно починати з рухомою колони, так як в небезпечному січі-ванні рухомий колони діє найбільший момент у вертикальній площині.

Момент інерції в небезпечному перерізі рухомий колони:

.

Момент опору вигину:



Напруга вигину:

Умова виконується.

Перевірка стійкості нерухомої колони

Зобразити розрахункову схему:



Визначити осьову силу, що діє на нерухому колону:

Н.

Визначити значення критичної осьової сили з умови забезпечення стійкості:

де МПа - модуль пружності для сталі;

мм4- осьової момент інерції перетину нерухомою колони;

Hкол=3200 мм - висота нерухомою колони;

- коефіцієнт приведення довжини для закладення (нерухому колону розглядають як закладення).

Н.

Умова стійкості нерухомої колони виконано, так як осьова сила, що діє на нерухому колону, не перевищує величину критичної осьової сили.

Опорні вузли

Опори поворотних кранів забезпечують можливість повороту крана і сприймають навантаженням-ки, створювані поворотною частиною крана і вантажем, що підіймається.

Визначають навантаження на опорні вузли.

Вертикальне навантаження:

Н.

Горизонтальна навантаження:

Н.

Верхня опора

У верхній опорі використовують самоустановлювальний сферичний дворядний радіальний підшипник для сприйняття горизонтальних зусиль і завзятий підшипник в зборі зі сферич-ської шайбою для сприйняття вертикального навантаження.

Підшипники кочення розраховують по статичній вантажопідйомності: наполегливі - по вертикальному навантаженні, радіальні - по горизонтальній.

Підбір кулькового радіального сферичного дворядного підшипника:

приймають коефіцієнт запасу .

Необхідна статична радіальна вантажопідйомність:

Н.

За каталогом вибирають підшипник 1312, у якого ; d=60 мм; D=130 мм.

Підбір кулькового наполегливої одинарного підшипника:

приймають коефіцієнт запасу .

Необхідна статична вантажопідйомність:



Н.

За каталогом вибирають підшипник 8206, у якого ; d=30 мм; D=52 мм.

Нижня опора

Нижню опору виконують у вигляді роликів, які котяться по механічно обробленої по-поверхні нерухомої колони. При використанні для повороту крана механічного приводу, розташованого поблизу опорного вузла застосовують чотири ролика, розміщені через 90о.

Найбільше навантаження, що діє на один ролик:

Н.

колона кран стріла напруження

Розрахунок роликів по контактним напруженням

Робоча поверхня роликів має бочкоподібні форму, що забезпечує сприятливий навантаження ролика в зоні контакту.

Матеріал роликів - Сталь 75.

Попередній діаметр роликів:

мм.

приймаю D=100 мм.

Радіус кривизни утворює бочкообразной поверхні ролика приймають:

мм.

m=0.113 - коефіцієнт, що залежить від ставлення r/D (для r/D=1,2).

- коефіцієнт, що враховує матеріал ролика (сталь).

- коефіцієнт еквівалентності.

За один оборот крана ролик совершает n1 оборотов:

,

де D1 - діаметр нерухомою колони в місці контакту з роликом.

фундамент

Для сприйняття навантажень, що діють на кран, передачі цих навантажень на грунт і забезпечення необхідної стійкості крана застосовують фундамент з бетону.

Верхнє підставу фундаменту, щоб уникнути викришування його країв становить a = 1200 мм.

Глибина закладення фундаменту становить h = 1200 мм.

Фундамент виконують з квадратної підошвою.

Розрахунок болтів кріплення до фундаменту

Определяют вес крана:

Н - вага механізму підйому з вантажем;

Н- вес поворотной части металлоконструкции;

Н - вага нерухомою колони;

Визначають координати центрів ваги рухомих частин крана щодо осі обертання:

мм - координата центра ваги механізму підйому з вантажем;

мм - координата центра ваги поворотної частини металоконструкції;

Выбирают болты класса прочности 4.6.

т = 240 МПа - межа плинності;

S= 2.5 - коефіцієнт запасу;

[р]= т/S = 96 МПа.

Нормальна сила, що діє на стик:

FN = Gпов.ч + Gкол+ Gмех.под. = 2688 + 5870 + 2600 = 11158 H.

Перекидний момент в стику:

Нмм.

Умова нерозкриття стику:

.

=0.75 - коефіцієнт основного навантаження, для стику металу бетоном.

Діаметр стику.: D= 800 мм.

Площа стику:

мм2.

Момент опору стику:

мм3.

Приймають кількість болтів z = 6.

Приймають коефіцієнт запасу по нерозкриття стику k = 1.3.

Сила затягування одного болта (з умови нерозкриття стику):



,

Н.

Умова міцності болта:

,

уi - відстань від нейтральної осі до деякого iтого болта;

Уmax б - то ж для найбільш віддаленого болта, що знаходиться на інформації, що розкривається стороні стику.

Розглянемо найбільш небезпечне становище стріли крана, при якому буде найменшим відповід-носіння (Див. Схему нижче):

R = 350 мм - радіус, по якому розташовані болти.

При такому положенні стріли два болта мають максимальну відстань до осі x: y1=ymaxб=R, а для інших чотирьох болтів відстань y=R*sin300=0,5*R тоді

.

Н.

Для кріплення крана до фундаменту приймають болт М30 класу міцності 4.6.

Для обраного болта d1 = 26.211.

Площа поперечного перерізу болта:

мм2.

МПа - Не перевищує допустиму напругу розтягування ([р]=96 МПа), отже болти підходять за умовою міцності.

Перевірка міцності бетонної основи на зминання

Максимальна напруга на стику:

.

Напруга від сили затяжки:



МПа.

Напруга від нормальної сили:

МПа.

Напруга від згинального моменту:

МПа.

МПа.

Напруга, що допускається зминання для бетону:МПа.

Бетонна основа досить міцне, так як максимальна напруга на стику не перевищує допустиме напруження зминання для бетону.

Перевірка фундаменту на перекидання

Верхня Підставу фундаменту.

Кожна зі сторін t верхнього перетину підстави фундаменту, на якому лежить плита, щоб уникнути викришування його країв звичайно приймається на 200-400 мм більше, ніж кожна з відповідних сторін s фундаментної плити:

h= s + 2(200…400)

Діаметер нижньої металевої плити D=800мм.

T=800+2*200=1200

Середня густина бетону g=200 кг/м3

m=1,2*1,2*1*2*2000=3456 кг/м3

Мінімальна вага фундаменту оприділяєся із умови

=1,5…1,7 коефіцієнт тертя

=1,6 коефіцієнт запасу

1,6*(5296+3456)>1,6*8516

Размещено на Allbest.ru