Проектирование металлической конструкции мостового крана
Проектирование конфигурации концевой и пролетной коробчатых балок мостового крана общего назначения с пролетом 22,5 м, грузоподъемностью 12,5 тонн, с рельсом, расположенным по оси верхнего пояса. Прочностные расчеты сварных швов и металлоконструкции.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 15.04.2018 |
Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Пояснительная записка к курсовому проекту
по теме: "Проектирование металлической конструкции мостового крана"
Оглавление
- Введение
- 1. Исходные данные
- 2. Конструкционные материалы
- 2.1 Выбор материала конструкции
- 2.2 Сварочные материалы
- 3. Расчётные случаи нагружения. Нормативные и расчётные нагрузки, их комбинации
- 3.1 Расчётные нагрузки
- 3.1.1 Нагрузки от веса моста
- 3.1.2 Нагрузки от веса кабины и механизмов передвижения
- 3.1.3 Нагрузки от веса груза и тележки
- 3.2 Расчётные схемы приложения вертикальных нагрузок
- 4. Определение оптимальных размеров поперечного сечения пролётной балки
- 4.1 Расчет размеров в средней части пролета из условия обеспечения прочности
- 4.2 Расчет размеров в средней части пролета из условия обеспечения статической жесткости
- 4.3 Определение размеров поперечного сечения пролетной балки
- 5. Компоновочная схема моста
- 5.1 Балки
- 5.2 Компонование механизма передвижения крана
- 5.3 Сопряжение пролетных балок с концевыми
- 5.4 Расчет силы перекоса моста
- 5.5 Расчет надбуксовой части концевой балки
- 6. Размещение рёбер жёсткости
- 7. Строительный подъём пролётных балок
- 8. Прочность пролётной балки при её общем изгибе в двух плоскостях
- 9. Сварной шов, соединяющий накладку с концевой балкой
- 10. Сварной шов, соединяющий пояс со стенкой
- Заключение
- Список используемой литературы
Введение
В данной курсовой работе требуется рассчитать и спроектировать металлоконструкцию крана мостового типа.
Мостовой кран рассчитывается по многим критериям: он должен быть достаточно жёстким, прочным, устойчивым. При этом немаловажно спроектировать таким образом, чтобы уменьшить общую массу конструкции, максимально облегчить технологический процесс изготовления и монтажа, а также рассмотреть экономическую целесообразность.
Я выбрала относительно недорогой по себестоимости кран, который, может использоваться как при пониженных температурах, так и при повышенных.
Наиболее употребительной для изготовления несущих металлоконструкций используются преимущественно стали спокойной плавки Ст. 3 сп 5, у них низкая стоимость по сравнению с низкоуглеродистыми сталями.
1. Исходные данные
В соответствии с заданием возьмем мост крана грузоподъемностью 12.5 т с коробчатыми сплошностенчатыми балками, с рельсом, расположенным по оси верхнего пояса (рис. 1).
Рис. 1. Металлоконструкция кранового моста
Кран эксплуатируется при температуре выше минус 20°С, пролет крана - 22,5 м, скорость передвижения крана - 90 м/мин, скорость подъема - 10 м/мин, группа классификации (режима) работы крана - А 6.
В нашем случае принимаем колею тележки LТ=1,6 м, базу BТ=1,6 м. Вес тележки определим по соотношению GТ=(0,25…0,35)GГ, т. е.
GТ = 0,287·12,5·9,81 = 35 кН.
2. Конструкционные материалы
2.1 Выбор материала конструкции
Учитывая, что проектируемый кран будет эксплуатироваться при температуре выше минус 20°С, в качестве материала для основных несущих элементов в соответствии с данными табл. 1.1 [1, с. 8] принимаем малоуглеродистую сталь Ст.3сп 5 по ГОСТ 380-94.
При расчетах следует принимать следующие физические характеристики стали:
- модуль упругости Е=2,06·105, МПа;
- модуль сдвига G=0,78·105, МПа;
- коэффициент поперечной деформации (Пуассона) ;
- коэффициент линейного расширения б=0,12·10-4, °С-1.
Расчетное сопротивление материала при растяжении, сжатии и изгибе
Ry=RyП / гm,
где RyП=255 МПа - нормальное сопротивление, принимаемое равным пределу текучести;
гm=1,05 - коэффициент надежности по материалу.
Таким образом, Ry= 255/1,05 = 243 МПа.
Расчетное сопротивление при сдвиге (срезе)
RS = 0,58RyП / гm = 0,58255/1,05 = 141 МПа.
2.2 Сварочные материалы
Для расчётной температуры до минус 20°С выбираем электрод Э 42А марки УОНИ-13/45 с маркой флюса АНЦ-1 и маркой сварочной проволоки СВ-08ГА.
Расчетные сопротивления стыковых сварных швов при растяжении, сжатии, изгибе Rwy=Ry=243 МПа (см. табл. 1.3 [1, с. 12]).
Расчетные сопротивления стыковых сварных швов при сдвиге Rws=Rs=141 МПа (см. табл. 1.5 [1, с. 14]).
Расчетные сопротивления металла углового шва при срезе Rwf=(0,55RwИП)/г =0,55410/1,25 = 180 МПа (см. табл. 1.5 и 1.7 [1, с. 14, 15]), где RwИП = 410 МПа - нормативное сопротивление материала шва; г=1,25 - коэффициент надежности.
3. Расчётные случаи нагружения. Нормативные и расчётные нагрузки, их комбинации
3.1 Расчётные нагрузки
При определении прочности металлоконструкций расчетные нагрузки рассматриваются при комбинации II А, при этом тележка находится в середине пролета моста и производится подъем груза.
3.1.1 Нагрузки от веса моста
Для заданных параметров пролета крана при выбранной общей схеме его исполнения и принятом материале по графикам рис. 4.1 [1, с. 20] находится в качестве первого приближения нормативный вес моста GМК=275 кН. Расчетный вес полумоста (см. табл. 3.1 [1, с. 19]):
.
а расчетный погонный вес полумоста (без веса кабины и приводов механизма передвижения)
.
3.1.2 Нагрузки от веса кабины и механизмов передвижения
Нормативный вес кабины (закрытой, с электрооборудованием и кондиционером) принимаем GКН=16 кН. Расчетный вес кабины GК=GКНгК=161,2=19,2 кН.
Кабина располагается таким образом, чтобы между задней стенкой и осью подкранового рельса было не менее 1000 мм. Принимаем расстояние от середины кабины до подкранового рельса а 2=2,5 м.
Для нахождения веса привода механизма передвижения моста крана воспользуемся усреднёнными данными. Нормативный вес каждого привода крана грузоподъемностью 12,5 т составляет примерно 6 кН. Тогда расчетный вес одного привода
GПР=GПРНг=61,2=7,2 кН,
где г - коэффициент надежности по нагрузке (см. 4.1.2 [1, с. 21]).
3.1.3 Нагрузки от веса груза и тележки
Нормативный вес груза рассматриваемого крана
GН=QНg= 12,59,81=123 кН.
Расчетный вес груза
,
где =1,1 - коэффициент динамичности по графику 4.2. [1, с. 23]для асинхронного двигателя с фазным ротором;
гQ=1,3 - коэффициент надежности по нагрузке для веса груза (см. табл. 4.2 [1, с. 24]).
Ориентировочно нормативный вес тележки принимается по ИСО 4301/1-А 4 в зависимости от режимной группы А 4 (см. стр. 23) - GТН = 70 кН.
Расчетный вес тележки:
GТ= GТНг=701,2=84 кН,
где г=1,2 - коэффициент надежности по нагрузке.
Расчетные усилия на ходовые колеса от веса груза и тележки для рассматриваемого крана с достаточной точностью можно принять одинаковыми:
.
3.2 Расчётные схемы приложения вертикальных нагрузок
Наибольший изгибающий момент от подвижной нагрузки возникает в сечении, смещенном от середины пролета на расстояние ВТ/4(ВТ - база тележки), при расположении тележки соответствующим колесом над указанным сечением, т. е. это сечение отстоит от опорыВ на каком-то расстоянии (рис. 2):
Z0= 0,5(L-b1) = 0,5(22,5-0,8)=11 м,
где b1 - половина базы тележки.
Наибольший момент от подвижной нагрузки
.
Здесь DR=2D - равнодействующая усилий колес на пролетную балку.
В этом же сечении балки изгибающие моменты от распределенной нагрузки qПМ:
.
и от неподвижных сосредоточенных нагрузок GПР и GК (вес приводов и кабины)
.
Здесь а 1=1,2 м и а 2=2,5 м по рис 2.
Суммарный расчетный изгибающий момент:
.
Рис. 2. Вертикальные нагрузки и эпюры изгибающих моментов пролетной балки
4. Определение оптимальных размеров поперечного сечения пролётной балки
4.1 Расчет размеров в средней части пролета из условия обеспечения прочности
Схема расчетного поперечного сечения двояко-симметричной балки с рельсом по оси пояса приведена на рис. 3.
Рис. 3. Поперечное сечение балки
Расчет проводим по первому предельному состоянию (потеря несущей способности) при действии нагрузок комбинации II А (см. табл.3.1 [1, с. 19]).
Необходимая величина момента сопротивления балки при изгибе в вертикальной плоскости
,
где г0=г1г2г3 - коэффициент неполноты расчета. г1=0,90; г2=0,95; г3=0,90 (см. табл. 5.1, 5.2 и 5.3 [1, с. 33,34]).
Подставляя в формулу численные значения параметров и коэффициентов, имеем:
.
Оптимальная по условию минимума веса толщина стенки балки (если принять Hh) при обеспечении ее прочности
,
где H - высота стенки.
Это равенство не позволяет однозначно определить толщину стенки, так как в нем неизвестны H и дС. Реальная высота балки у существующих мостовых кранов колеблется в пределах 1,0…1,8 м. Определим толщину стенки при различной ее высоте по формуле (4.1) для НС 1=1,0 м, НС 2=1,2 м, НС 3=1,4 м, НС 4=1,6м, НС 5=1,8 м. Результаты расчета введем в табл. 4.1.
4.2 Расчет размеров в средней части пролета из условия обеспечения статической жесткости
Минимальный момент инерции балки при обеспечении нормальной величины статического прогиба моста (см. табл. 5.6 и формулу (5.8) [1, с. 37]) при нормативных подвижных нагрузках
=4,210-3м 4
Здесь [fСТАТ]=1/800 - относительный статический прогиб моста;
;
DRH=(GН+GТ)/2 =(84+123)/2=103,5кН - нормативная подвижная нагрузка; E=2.06105 МПа - модуль упругости материала.
Толщина стенки:
,
где - высота балки.
Придавая высоте балки различные значения, получим соответствующие величины толщины стенки. Результаты, как и в предыдущем случае, введем в табл. 4.1.
4.3 Определение размеров поперечного сечения пролетной балки
Для наглядности и удобства пользования данными табл. 4.1 построим графики зависимости высоты стенки балки от ее толщины - рис. 4, из которых видно, что определяющим является условие обеспечения жесткости конструкции, а не ее прочности.
Так, например, при высоте стенки 1 м ее оптимальная толщина по условию прочности составляет лишь 12,4 мм, а по условию жесткости 36,7 мм.
Таблица 4.1. Толщина стенки при различной ее высоте
Толщина стенки |
Высота стенки, м |
|||||
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
||
По условию прочностидС, м |
0,0124 |
0,0086 |
0,0063 |
0,0048 |
0,0038 |
|
По условию жесткости дСf, м |
0,0367 |
0,0212 |
0,0134 |
0,009 |
0,0063 |
Рис. 4. Кривые зависимости высоты балки H от толщины стенки
Высота балки мостовых кранов обычно составляет 1/16…1/18 пролета, значит, для проектируемого крана с пролетом L=22,5 м H=(1,6…1.4) м.
Примем высоту стенки H=1,4 м, по таблице оптимальная толщина стенки составляет дС=0,007 м. Ширину пояса для обеспечения жесткости балки в горизонтальной плоскости рекомендуется принимать
и .
Тогда:
.
ПринимаемВ=0,45 м. Толщину пояса определяем по формуле:
.
Обычно толщину пояса принимают:
П=(1…3)дС,
в связи с чем дП=дС=0,007 м.
Данное сечение пролетной балки имеет момент инерции
.
Превышение J=0,00677 м4 по отношению к требуемому моменту инерции Jx=0,00612 м4 говорит о том, что балка с выбранными параметрами немного жестче требуемой.
Расстояние между стенками b?60дП=600,007=0,42 м. Полученные расчетные размеры поперечного сечения балки указаны на рис. 5.
Рис. 5. Расчетное сечение балки в середине пролета
Рассчитаем геометрические характеристики данного сечения:
момент инерции в вертикальной плоскости
.
момент инерции в горизонтальной плоскости:
.
момент сопротивления в вертикальной плоскости:
.
момент сопротивления в горизонтальной плоскости:
.
5. Компоновочная схема моста
Компоновка моста крана определяется в значительной степени компоновкой узлов сопряжения пролетных балок с концевыми и конструкцией ходовой части крана. Краны грузоподъемностью до 50 т устанавливают на четырех ходовых колесах, из которых два являются приводными. Соединение пролетных балок с концевыми осуществляют в стык как балок одинаковой высоты.
5.1 Балки
Концевые балки для крана грузоподъемностью 12,5 т проектируются, как и пролетные, коробчатого сечения с толщиной стенок и поясов дСК= дПК=0,007 м. Высоту балки примем Н 1=. Привод механизма передвижения крана принимается по данным табл. 7.1 [1, с. 53]: электродвигатель МТВ 211-6, редуктор Ц 2-300, тормоз ТТ-200, диаметр колеса DК=630 мм. Ширина концевой балки определяется расстоянием между серединами корпусов (букс) подшипников ходовых колес - 2С (см. рис. 7.5 и табл. 7.1 [1, с. 53, 54]). Полученное сечение балки показано на рис. 6.
Рис. 6. Среднее сечение концевой балки
5.2 Компонование механизма передвижения крана
Для компоновки механизма передвижения крана устанавливаются ходовые колеса с буксами между стенками концевой балки с совмещением нижней кромки буксы с нижним поясом балки (рис. 7).
Рис. 7. Компоновка сопряжения пролетной балки с концевой и привода механизма передвижения крана
Передняя кромка буксы определила конец концевой балки. Таким образом, установлено положение ходового колеса относительно балки. Вал ходового колеса соединяется с выходным валом редуктора Ц 2-300 посредством промежуточного вала длиной примерно 1000 мм. Далее входной вал редуктора соединяется с валом двигателя МТВ 211-6 зубчатой муфтой типа I. Тормозной шкив с тормозом ТТ-200 устанавливаем на втором входном валу редуктора.
Оставляя небольшой проход (300…500 мм) между двигателем и стенками пролетной балки, получаем положение пролетной балки относительно концевой. Расстояние от оси ходового колеса до оси подтележечного рельса оказалось равным 1350 мм, а база крана ВК=4300 мм. Последняя, с целью недопущения заклинивания крана на путях, должна быть не менее 1/6 пролета крана.
Отсюда минимально допускаемая величина базы,
.
т. е. условие отсутствия заклинивания крана выполняется.
5.3 Сопряжение пролетных балок с концевыми
Соединение балок осуществляется с помощью накладок 1, 2, 3 (рис. 8). Эти привариваемые накладки не только обеспечивают неизменность положения балок относительно друг друга, но и являются компенсаторами допусков присоединительных размеров.
При стыковке балок, чтобы выдержать необходимый размер пролета LК=22500 мм, между пролетной и концевой балками предусматривается гарантируемый зазор Д, за счет которого регулируется положение пролетной балки относительно концевой.
Длина пролетной балки определяется из следующих условий. Горячекатаные стальные листы по ГОСТ 199903-74 при толщине д=7 мм и ширине В=1400 мм выпускаются длиной до 12000 мм.
Для пролета крана 22500 мм стенка пролетной балки составляется из четырех листов длиной около 225003=7500 мм.
Задавшись зазором Д=10 мм (рис. 8), определяют номинальную длину балки:
Lx=LН-2a-2Д=22500-2•146-2•10=22188 мм,
где a=146 мм - половина ширины пояса концевой балки.
Листы, составляющие стенку пролетной балки, нарезаются по длине с предельными отклонениями ±, что для заготовок длиной 8500 мм равно ±6 мм. Таким образом, длина пролетной балки Lx=22188±18 мм.
Минимальный зазор при указанном допуске
,
а максимальный
.
Расположение накладок 1, 2, 3 и сварных швов см. на рис. 8.
Рис. 8. Стыковка пролетной балки с концевой
5.4 Расчет силы перекоса моста
Сила перекоса моста определяется для случая движения крана при расположении тележки у одной из концевых балок (комбинация II B).
Величина силы перекоса:
,
где WMAX и WMIN - силы сопротивления движению соответственно на более и менее нагруженных сторонах крана; мСЦ - коэффициент сцепления (коэффициент трения скольжения) приводных колес с рельсами; для работы в помещении мСЦ=0,2; для работы на открытом воздухе мСЦ=0,12; - давление на менее нагруженные приводные колеса крана.
Полное статическое сопротивление передвижению крана:
WСТАТ=WТР+WУ,
где Wтр сопротивление сил трения; Wу сопротивление от уклона путей. проектирование балка мостовой кран
Сопротивление сил трения, приведенных к ободу ходового колеса:
,
где- вес привода; - вес тележки;- вес моста;- вес груза;
f коэффициент трения в подшипниках колес; коэффициент трения качения колес по рельсу; KР = 2,5 - коэффициент учитывающий сопротивление трению реборд; d диаметр посадки подшипника на вал ходового колеса.
.
.
Сопротивление от уклона пути:
Wу = (Gт+Gг+ GПР+GМ),
где = 0,002 уклон рельсового пути.
Wу = 0,002(84+123+7,2+275)•103=978,4 Н.
Wмах= 5022+978,4=6000,4Н.
Wmin= 3808+978,4=4786,4 Н.
Рпер = 6000,4-4786,4=1214 Н.
Расчетная схема нагружения показана на рис. 9.
Рис. 9. Схема нагружения моста силой перекоса (а) и эпюра изгибающих моментов (б)
5.5 Расчет надбуксовой части концевой балки
Надбуксовая часть концевой балки представляет собой открытое тонкостенное сечение, подверженное интенсивным изгибающим и скручивающим нагрузкам, и является одним из самых слабых элементов конструкции. Поэтому для обеспечения работоспособности требуется проведение строгого расчета.
Расчетные нагрузки определяются для комбинации II B при расположении тележки с грузом у концевой балки:
V - вертикальная нагрузка на колесо от веса моста, тележки и груза; W - реакция от силы перекоса крана, равная Рпер.
Обозначим площади элементов:
F1=b1S1; F2=hS2; F3=b3S3.
F1=0,292•0,007 = 0,002044 м 2; F2=0,826•0,007 = 0,005782 м 2;
F3=0,02•0,007 = 0,00014 м 2;
Рис. 10. Расчетная схема надбуксовой части концевой балки четырехколесного крана
Полагая толщину пластин малой по сравнению с их длиной, получим приблизительные геометрические характеристики сечения:
- координату центра тяжести сечения (т. О) относительно середины высоты стенки,
;
- моменты инерции сечения при изгибе,
,
10,1•10-4 м 4;
2,45•10-4 м 4;
- момент инерции при кручении,
0,355•10-4 м 4;
- координату центра изгиба в горизонтальной плоскости (т. ),
0,73 м
Нормальные напряжения от чистого изгиба в двух плоскостях для точки а:
,
где Wxaи Way - моменты сопротивления при изгибе для точки а:
;
2•10-4 м 3; 17,5•10-4 м 3.
Вертикальная нагрузка на колесо от веса тележки, груза и моста:
кН.
120,6 МПа.
Касательные напряжения среза от действия поперечных сил и чистого кручения можно определять без учета напряжения поперечного среза от силы W, учитывая только усилия от вертикальной нагрузки и кручения:
50,6 МПа.
Проверка прочности производится по приведенным напряжениям в месте перехода от прямолинейной к закругленной части нижнего листа по формуле:
,
где kШ - коэффициент формы шва, который учитывается только при расчетах на выносливость; при тавровом соединении двухсторонним швом kШ=1, при тавровом соединении односторонним швом kШ=1,4. Значения коэффициентов концентрации kR, kф, kQ, kr приведены на рис. 7.9 [1, с. 58].
С учетом коэффициентов концентрации:
- радиальное напряжение, отрывающее шов от стенки;
- тангенциальное напряжение вдоль шва;
- касательные напряжения.
МПа.
МПа.
Мпа.
.
.
175,3?186,99, следовательно, условие прочности для над буксовой части концевой балки обеспечено, и можно не предпринимать меры для ее усиления.
6. Размещение рёбер жёсткости
Гибкость стенки пролетной балки в ее средней части
.
Здесь h идС - высота и толщина стенки соответственно.
Обычно при 160?SС?265 для малоуглеродистой стали устанавливают поперечные и одно продольное ребро жесткости. Поперечные ребра (диафрагмы) выполняются из листового проката. Ширину выступающей части ребра (рис. 11) определяют по условию:
.
Принимается ширина bР= 90 мм. Толщина ребра из условия обеспечения его устойчивости: Р=bР/15=90/15= 6 мм.
Момент инерции ребра относительно плоскости стенки должен быть
[Jp]? 3?h?дc3 = 3•1,386•0,0073 = 1,43•10-6 м 4, фактический же с учетом двух частей стенки шириной 20дС= 20•7 = 140 мм по обе стороны от ребра
.
Рис. 11. Установка большой диафрагмы
JР=1,4510-6> [JР]=0,4310-6 м 4, условие выполняется.
Шаг поперечных ребер для обеспечения прочности рельса должен быть:
,
где минимальный момент сопротивления рельса;
Rуп=350 МПа - нормативное сопротивление материала рельса; D=87 кН - давление колеса тележки; гР=0,4 - коэффициент условий работы рельса.
В соответствии с этими условиями при ширине поверхности катания колеса (диаметром DК=630 мм) В 1=100 мм (табл.7.2 [1, с. 54]) устанавливается рельс с шириной головки bР = В 1-15 мм = 100-15 = 85 мм. Этому размеру соответствует рельс Р 43, минимальный момент сопротивления которого = 208,3 см 3.
При этих параметрах шаг поперечных ребер:
.
Принимаем конструктивно шаг диафрагм lБ=3lМ=31300=3900 мм.
Проверка прочности поперечного ребра по условию работы его верхней кромки на сжатие делается по формуле:
,
где SРС=0,6В - длина линии контакта рельса и пояса над ребром; В=0,114м - ширина подошвы рельса Р 43.
Тогда SРС=0,60,114=0,068 м, D=87 кН;
R=243 МПа - расчетное сопротивление материала при сжатии;
- расчетная зона распределения давления колеса по ребру;
- момент инерции пояса; JРС =148910-8 м 4 - момент инерции рельса; m0=m1m2m3=0,9·1,0·0,95=0,855 - коэффициент условий работы.
Тогда.
Таким образом, напряжение сжатия:
, что намного меньше допустимого напряжения .
Проверку прочности верхнего пояса между диафрагмами необходимо проводить в силу того, что он испытывает напряжения от местного изгиба, деформируясь совместно с рельсом.
Величины местных напряжений:
вдоль оси балки:
; (6.1)
поперек оси балки:
. (6.2)
В этих выражениях l=1,3 м - расстояние между диафрагмами; дП=0,007 м - толщина пояса; м - коэффициент Пуассона;
JР= 14,8910-6 м 4- момент инерции рельса; b=0,42 м - размер "в свету" между стенками балки.
.
Подставив числовые значения параметров в формулы (6.1) и (6.2), имеем:
.
.
Прочность пояса с учетом напряжений х общего изгиба балки проверяется по приведенным напряжениям для плоского напряженного состояния:
?Ryг0. (6.3)
Подставим в это уравнение параметры, полученные выше:
.
Расчетное сопротивление материала:
Rг0=243·0,9·0,95·0,9=186,99 МПа>151,6 МПа, следовательно, прочность верхнего пояса обеспечена.
Местная устойчивость стенок при действии нормальных напряжений обеспечивается установкой диафрагм. Проверка производится по условию:
,
где- критическое напряжение, при котором происходит потеря устойчивости.
Подставив значения толщины дС и высоты стенки h в середине пролета, имеем:.
Отношение нормальных напряжений к критическим:
, что говорит о достаточной устойчивости стенок.
Продольное ребро жесткости.
При жесткости 160 ? S ? 265, как указывалось в начале раздела, рекомендуется ставить одно продольное ребро. В нашем случае
, следовательно, необходимо установить продольное ребро жесткости.
.
Принимаем .
Требуемое значение момента инерции продольного ребра относительно плоскости стенки определяются в соответствии с отношением:
.
При определении момента инерции диафрагмы в расчет должна включаться часть стенки.
Необходимый момент инерции продольного ребра
.
Принимаем продольное ребро жесткости - уголок равнополочный 30x30x3 ГОСТ 8509-93.
Рис. 12. Выполнение продольного ребра жёсткости из проката
Момент инерции продольного сечения ребра относительно кромки
.
7. Строительный подъём пролётных балок
Поскольку пролет рассчитываемого крана более 17 м, пролетным балкам необходимо придать строительный подъем, который должен быть
,
где fВ - прогиб пролетной балки от веса тележки с грузом; fq - прогиб пролетной балки от действия веса моста; L - пролет крана.
Прогиб:
. (7.1)
Здесь J1x= м 4 - момент инерции балки при изгибе в вертикальной плоскости; - погонный вес полумоста; Е=2.1105 МПа.
Подставив численные значения параметров в формулу (7.1), будем иметь
.
Прогиб балки от веса тележки с грузом:
,
где DR=174 кН - нагрузка на балку от веса груза и тележки;
гдеВТ=1,6 м - база тележки.
Необходимый строительный подъем f0=0,023+0,043/2=0,0445 м, и поскольку 0,0445>25,5/800, окончательно принимаемf0=0,0445 м.
При составлении вертикальных стенок из четырех листов (было принято выше) длиной z?8,5 м строительный подъем в стыках:
м.
Скос при схеме раскроя по рис. 7.22:
.
Рис. 7.22. Образование строительного подъема
8. Прочность пролётной балки при её общем изгибе в двух плоскостях
Проверку прочности балки в средней части пролёта производим при действии нагрузок комбинации I.1.Б.
где, - изгибающий момент в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
- момент сопротивления балки при изгибе в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
R=243 МПа - расчетное сопротивление материала;
m0=0,855 - коэффициент условий работы.
Схема приложения горизонтальных нагрузок приведена на рис. 13.
Рис. 13. Схема приложения горизонтальных нагрузок
Горизонтальные инерционные нагрузки рассчитываются по формуле:
,
где jk=0,1 м/с 2 - ускорение крана при пуске механизма;
g=9,81 м/с 2 - ускорение силы земного притяжения; GiВ - расчетные силы веса изделий, создающих инерционные нагрузки.
При горизонтальные инерционные нагрузки будут равны:
от распределенной нагрузки ;
от веса кабины ;
от привода передвижения ;
от веса груза и тележки .
Суммарный горизонтальный момент в среднем сечении пролета определим по выражениям:
.
;
где ВК =4,3 м - база крана; J1y=м 4 - момент инерции пролетной балки в горизонтальной плоскости; J2y - момент инерции концевой балки в горизонтальной плоскости,
,
LТ- база тележки.
Подставляя численные значения параметров в формулы, получим:
;
.
Отсюда определим напряжения в балке:
165 МПа,
что не превышает сопротивления материала m0R=0,855243=208 МПа.
9. Сварной шов, соединяющий накладку с концевой балкой
Узел сопряжения пролетной балки с концевой приведен на рис. 8.
Проверяем прочность вертикального шва по формуле:
,
,
=193кН.
- максимальное значение поперечной силы при крайнем предельном положении тележки со стороны кабины; L, a1, ВТ, а 2- размеры по рис. 2; в - коэффициент, зависящий от типа сварки;
lШ - расчетная длина шва, равная его геометрической длине без удвоенной толщины шва;
Rwf=180 МПа - расчетное сопротивление для углового шва;
m0=0,855 - коэффициент неполноты расчета.
Принимаем толщину монтажной накладки равной толщине стенки пролетной балки:
.
Сварное соединение монтажной накладки и стенки концевой балки - Т 6 ГОСТ 5264-80.
Принимаем толщину сварного шва равной толщине монтажной накладки.
Усиление сварного шва не учитываем при расчете - оно идет в запас прочности.
.
Расстояние от верхней кромки монтажной накладки до нижней кромки верхнего пояса концевой балки принимаем:
.
Высота монтажной накладки:
Расчетная длина сварного шва:
.
Принимаем для однопроходной автоматической сварки.
Проверяем прочность вертикального сварного шва:
.
Прочность шва обеспечена.
10. Сварной шов, соединяющий пояс со стенкой
При действии вертикальных сил на балку последние сгибаются в вертикальной плоскости, и между полкой и стенками возникают горизонтальные сдвигающие усилия, которые воспринимаются сварными швами. Прочность сварного шва, соединяющего пояс со стенкой, проверяем по формуле:
,
где, - наибольшая поперечная сила в рассматриваемом сечении;
- статический момент брутто пояса балки относительно её общей нейтральной оси;
JБР= 6,6·10-3 МПа - момент инерции брутто сечения балки.
Принимаем для однопроходной автоматической сварки..
;
Rwf=180 МПа - расчетное сопротивление шва;
m0=0,855 - коэффициент неполноты расчета.
Проверяем прочность сварного шва, соединяющего пояс со стенкой:
.
.
Прочность шва обеспечена.
Заключение
В конструкторской части проекта была рассчитана конфигурация концевой и пролётной сплошностенчатых коробчатых балок мостового крана общего назначения с пролётом 22,5 м, грузоподъёмностью 12,5 т, с рельсом, расположенным по оси верхнего пояса. Сделаны расчёты на прочность конструкции в целом, а также сварных швов, поперечных и продольных диафрагм.
Металлоконструкция обеспечивает с достаточным запасом жёсткость, прочность, выносливость. Она проста в изготовлении, так как все элементы балок изготовлены из проката одной марки стали одной толщины. Устойчивость конструкции обеспечена применением малых и больших диафрагм, расположенных на значительном расстоянии. Был рассчитан строительный подъём, который необходим для кранов с таким пролётом.
Был выбран относительно недорогой по себестоимости кран, который может использоваться как при пониженных температурах, так и при повышенных, за счет установки закрытой кабины с электрооборудованием и кондиционером.
Пролетные и концевые балки соединяются между собой с помощью привариваемых накладок. Соединения в кране сварные, так как они куда менее трудоемки, чем клепанные.
Двигатель выбран асинхронный с фазным ротором, т.к. он более простой и экономичный.
Список используемой литературы
1. Расчёт и проектирование металлических конструкций мостовых кранов: Учебное пособие / В.Е. Дусье, Ю.В. Наварский, В.П. Жегульский. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 133 с. 2.
2. Курсовое проектирование грузоподъемных машин: Учеб. Пособие для студентов машиностр. Спец. Вузов / С.А. Казак, В.Е. Дусье, Е.С. Кузнецов и др.; По ред. С.А. Казака. - М.: Высш. Шк., 1989. -319 с.: ил. ISBN 5-06-000143-1
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор материала конструкции мостового крана. Определение изгибающего момента от вертикальных нагрузок и оптимальных размеров в средней части пролета. Компонование механизма передвижения крана. Расчет прочности пролетной балки при её общем изгибе.
курсовая работа [736,3 K], добавлен 06.10.2012Технические характеристики мостового крана. Определение нагрузок, действующих на главные балки, размеров поясного листа и расчетных усилий. Подбор сечения, вычисление его геометрических характеристик. Размещение диафрагм жесткости. Расчет сварных швов.
контрольная работа [121,6 K], добавлен 10.06.2014Характеристика моста двухбалочного мостового крана, состоящего из двух жестких балок. Произведение основных расчетов металлоконструкции моста: определение нагрузки, веса, нагрузки, силы. Анализ основных геометрических параметров поперечного сечения.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 03.04.2012Разработка и расчет тележки мостового крана, а именно основных параметров составных частей и механизмов крана: механизма подъема груза, механизма передвижения тележки, а также металлоконструкции тележки. Описание конструкции тележки мостового крана.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 04.05.2019Выбор электродвигателя, каната и тормоза. Параметры металлоконструкции крана. Проверка статического прогиба и вес металлоконструкции. Напряжение сжатия в стенке барабана. Номинальный момент на выходном валу. Момент инерции сечения трубы колонны и стрелы.
контрольная работа [182,2 K], добавлен 14.01.2011Расчеты подвижных нагрузок, которые передаются на подкрановый путь через колеса электрического мостового крана в одноэтажных промышленных зданиях. Большие сосредоточенные силы давления к вертикальным поясам, вызывающие напряжения местного сжатия.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 22.06.2009Силовой расчет, компоновка сечений вспомогательной и главной балок, проверка их прочности, устойчивости и деформативности. Определение поясных швов, опорных частей и узлов сопряжения конструкций. Проектирование оголовка и базы центрально-сжатой колонны.
курсовая работа [382,3 K], добавлен 03.11.2010Разработка схемы балочной клетки металлоконструкции жилого дома. Определение параметров плоского и ребристого стального настила. Оценка количества сварных швов и узлов сопряжения на секцию балок настила. Проектирование главной балки и несущей колонны.
курсовая работа [442,6 K], добавлен 11.07.2014Эскизное проектирование. Статический расчет поперечной рамы. Расчет каркаса на ПЭВМ. Расчет безраскосной фермы. Расчет фундамента Привязка колонн к разбивочным осям. Параметры мостового крана. Сбор нагрузок на колонну. Расчет надкрановой части колоны.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 13.11.2008Параметры и характеристика крана мостового электрического, общий вид и кинематическая схема. Порядок монтажа механической части крана, последовательность наладочных работ, окончательная проверка и испытание. Смета на шефмонтаж (на ремонт оборудования).
контрольная работа [976,7 K], добавлен 16.02.2012