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 г01г2г3 - 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 дПС=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; J1y4 - 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 06.10.2012

  • Технические 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 10.06.2014

  • Характеристика 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 03.04.2012

  • Разработка 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 04.05.2019

  • Выбор 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 14.01.2011

  • Расчеты 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 22.06.2009

  • Силовой 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 03.11.2010

  • Разработка 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 11.07.2014

  • Эскизное 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 13.11.2008

  • Параметры 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

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.