Міст крана, навантаження і їх сполучення. Перевірка балки на динамічну твердість. Розрахунок звареного з'єднання пояса зі стінкою. Визначення зусиль від навантажень, що діють у вертикальній площині ферми. Вибір перерізів елементів головної ферми.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

1. РОЗРАХУНОК МЕТАЛОКОНСТРУКЦІЇ КРАНА

1.1 Вихідні дані

Міст крана складається з двох балок 1 (рис.1.1), двох кінцевих балок 5, площадки 6 для обслуговування механізму пересування, площадки 3 для обслуговування струмопідвіду до вантажного візка 4. На головних балках укладаються підвізкові рейки 2.

Рисунок 1.1 - Схема мостового крана

1.2 Навантаження і їх сполучення

Розрахунок балки проводится відповідно методу напруг, що допускаються. Згідно цього методу навантаження поділяються на основні і додаткові.

До основних навантажень відносять постійні ( власна вага балки, вага площадки, механізму пересування, кабіни та ін.). Додаткові навантаження - це динамічні навантаження, що виникають при пуску - гальмуванні мосту.

Розрахунок балки проводиться для двох сполучень навантажень. Сполучення I (кран нерухомий, різкий підйом вантажу) включає:

Сполучення II (кран пересувається, різке гальмування)

У наведених вираженнях: GБ - вага балки і площадки обслуговування; GT - вага вантажного візка; - коефіцієнт, який враховує поштовхи, що виникають через нерівність шляху при пересуванні крана; q, Р - відповідно динамічні навантаження від маси балки і маси візка з вантажем.

Визначення коефіцієнта зв'язано з параметрами механізму підйому. Орієнтовно значення можна призначити в залежності від режиму роботи: при важкому режимі роботи =1,4.

Коефіцієнт К вибирається в залежності від швидкості пересування крана : при v=70 м/хв, К=1,1.

1.3 Визначення навантажень і місць їх прикладання

Постійні навантаження від власної ваги балки і площадки обслуговування приймаються рівномірно розподіленими по довжині балки :

кН/см; (1.1)

Значення GБ приймається за графіком (1, рис.52, с.134) у залежності від прольоту і вантажопідйомності.

Рухоме навантаження Р визначається з умови, що вага візка з вантажем рівномірно розподілена на всі чотири ходові колеса:

кН (1.2)

Динамічні горизонтальні навантаження від маси балки і площадки розподілені рівномірно по прольоту і прикладені до центру ваги перетину балки:

кН/м•с (1.3)

де g = 9,81 м/с2 - прискорення сили ваги

Швидкість пересування v встановлено згідно завдання, а час гальмування t розраховувався у розділі 3.

Динамічні горизонтальні навантаження Р від маси візка з вантажем передаються на головну балку в місці контакту ходового колеса з головкою рейки

кН; (1.4)

Сили Р можна перенести до центру ваги перетину балки (рис.5.2); тоді сили Р, перекреслені один раз, створюють додатковий обертовий момент, який необхідно враховувати при розрахунку балки.

1.4 Вибір марки сталі і напруг, що допускаються

Для виготовлення головних балок застосовуються маловуглецеві сталі звичайної якості за ГОСТ 380-71 і низьколеговані сталі за ГОСТ 19281-73 і ГОСТ 19282-73.

Застосування тієї чи іншої марки сталі обумовлено головним чином температурою зовнішнього повітря, при якій експлуатується кран.

Вибираємо сталь В Ст3 пс 6, тому що кран експлуатується при температурі нижче -200С.

Напруги, що допускаються, для першого і другого сполучень навантажень:

кН/см2;

кН/см2;

1. де т =25 кН/см2- границя текучості для сталі В Ст3 пс 6 n1, n2 коефіцієнти запасу міцності, вибираються в залежності від режиму роботи: при важкому режимі - n1=1,7, n2=1,4. (2, с.39)

1.5 Вибір поперечного перерізу балки

Головна балка (рис.1.2) містить у собі два вертикальних листи 1 (стінки), верхній поясний лист 2 і нижній поясний лист 6.

Для додання просторової твердісті у середину балки вварюються великі діафрагми 3; для місцевої стійкості верхнього поясу приварюються малі діафрагми 4, а для стійкості стінок - поперечні ребра жорсткості 5.



Рисунок 1.2 - Переріз головної балки

З умови міцності висота балки визначається по формулі:

см; (1.5)

де WХ - момент опору перетину балки щодо нейтральної вісі х-х;

С - товщина стінки. Товщина стінки дорівнює 8 мм.

Осьовий момент опору знаходиться відповідно вираження:

см3; (1.6)

де Mq max , MР max - відповідно максимальні згинальні моменти від постійних і рухомих навантажень.

Величина Mq max визначається по формулі:

кНсм; (1.7)

Рухоме навантаження визначається з урахуванням коефіцієнта :

кН; (1.8)

Максимальний згинальний момент від цього навантаження буде під лівим колесом, що відстоїть від лівої опори на відстані 0,5L - 0,25a (рис.4.3);

кНсм; (1.9)

Ширина балки В може бути прийнята:

см, (1.10)

приймемо В=35 см;



Рисунок 1.3 - Епюри згинального моменту й поперечних сил головної балки для першого та другого сполучення навантажень

Товщина поясних листів П вибирається з умови місцевої стійкості:

см; (1.11)

Після вибору геометричних розмірів поперечного перерізу балки визначається фактичне значення WX

 см3; (1.12)

де IХ - момент інерції поперечного перерізу балки відносно нейтральної вісі х-х.

При симетричному перетині, коли товщина верхнього і нижнього поясу однакова.

(1.13)

см4

де IП - момент інерції поясу відносно вісі х1-х1:

см4;

FП- площа пояса:

см2;

IC - момент інерції стінки відносно вісі х-х:

см4

h і bП визначаються по рис.1.2; bП=В+21,5=38, де 15 - відстань необхідна для зручності зварювання в мм.

Напруги в крайніх волокнах на рівні точки А (рис.1.2) буде:

; (1.14)



Перевірку перетину на дію основних і додаткових навантажень (друге сполучення навантажень) виконуємо по формулі:

(1.15)

де Мq - згинальний момент від постійних навантажень:

кНсм

Згинальний момент від рухомого навантаження:

кНсм;

- згинальні моменти від динамічних навантажень q і p, що діють на балку в горизонтальній площині;

Wy - момент опору перетину балки щодо вісі в:

см3;

Де Iy - момент інерції поперечного перерізу балки щодо нейтральної вісі y-y, визначається аналогічно IХ:

см4;

cм4 ;

см4;

см2;

У горизонтальній площині (рис.1.1) міст представляє статично невизначену раму. У практичних розрахунках вплив закладення головних балок у кінцевих можна врахувати зменшенням для них на 20 % згинаючого моменту, розглядаючи при цьому балку як шарнірно обперту на двох опорах.

Для другого сполучення навантажень гальмування приймаємо різким і величину прискорення вважаємо в два рази більшою середньої. Коефіцієнт поштовхів для горизонтальних навантажень не враховується, тобто k=1:

кНсм; (1.16)

кНсм; (1.17)

Дотичні напруження в перетині 1-1 у місці переходу стінки в пояс (точка Б, рис.1.2)

= 1 + 2 = 0.13 + 0,015 = 0.145 МПа; (1.18)

де 1 - дотичного напруження від поперечної сили QР (рис.1.3,г);

2 - дотичного напруження від крутіння балки.

Напруга 1 визначається по формулі:

МПа; (1.19)

де QP - поперечна сила в перетині I-I балки від рухомого навантаження, коли ліве колесо візка стоїть над цим перетином;

 кН;

SП - статичний момент поясу щодо вісі х-х;

cм3

Напруга 2 визначається по формулі:

МПа; (1.20)

де МК - момент, що крутить, від сили Р;

Нcм

hР - висота підвізкової рейки для Р 18 hp=90.0мм;

В0, Н0 - ширина і висота балки по вісях, що проходить через середини листів стінок і поясів (мал.1.2).

Приведені напруги будуть визначені:

; (1.21)

де - нормальна напруга в місці переходу стінки в пояс визначаємо по формулі:

з підстановкою:

cм3;

cм3;

МПа;

Крім перетину I-I, балку необхідно перевірити на міцність в опорному перетині, де головна балка стикується з кінцевою; висота балки тут Н:

Н=0,6Н=0,6105=63 cм

Ліве колесо візка знаходиться на відстані d=H від лівої опори (перетин II-II на мал.8). Положення візка обране не випадково. Далі при розгляді стійкості пластини опорного відсіку це положення нами буде використано.

Єпюри поперечних сил від рухомого навант...