Расчет балки мостового крана 2

Фрагмент Балка основная.dwg

моменты сх 2.dwg

Фрагмент Балка опорная.dwg

Чертеж .dwg

Фрагмент Балка мелкая.dwg

Фрагмент т.dwg

моменты сх 1.dwg

моменты сх 3.dwg

Титульник.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс»
Расчет балки мостового крана

Строймех КР ПЗ.docx

Расчет пролетной балки двухбалочного мостового крана2
1 Исходные данные для проектирования:2
2 Предварительный расчет2
Проверочные расчеты8
1 Проверка прочности балки при ее общем изгибе8
3 Проверка прочности верхнего пояса11
4 Проверка местной устойчивости стенок балки12
5 Проверка прочности опорного сечения балки13
6 Расчет сварного соединения14
7 Проверка жесткости моста15
Расчет пролетной балки двухбалочного мостового крана
1 Исходные данные для проектирования:
Кран мостовой двухбалочный грузоподъемностью Q = 70 т; пролет крана L = 23 м; база крана Вк =44 м; скорость движения крана vк = 60 м мин; группа режима работы крана - 4К.
Тележка четырехколесная база тележки Вт = 14 м; колея тележки Lт = 14 м; вес крюковой подвески механизма подъема Gкр.п = 36 кН.
Приведенная к грузу среднепусковая сила двигателя механизма подъема Р = 1120 кН; приведенная к грузу масса вращающихся частей механизма подъема m1 = 3050 т.
2 Предварительный расчет
Принимаем малоуглеродистую сталь ВСт3сп5 по ГОСТ 380-71* (сталь С255 по ГОСТ 27772-88). Рекомендуемые ВНИИПТМАШ расчетные сопротивления стали берем из таблицы 4:
R = 210 МПа; Rср = 130 МПа.
Сварные соединения конструкции осуществляем автоматической или полуавтоматической сваркой элементов в заводских условиях с применением электродной проволоки Св-08А по ГОСТ 2246-70 под слоем флюса. Значения расчетного сопротивления для угловых швов берем из таблицы 5: Rусв = 150 МПа.
Нормативные нагрузки
Интенсивность нормативной распределенной нагрузки на балку на этом этапе определяем с применением формул:
Принимаем вес приводного узла передвижения крана Gпр.н = 8 кН; вес кабины Gк.н = 10 кН; вес тележки Gт.н = 980720.6 = 202 кН. Давление колес тележки на пролетную балку от номинального собственного веса тележки Д1т.н = Д2т.н = 2024 = 505 кН; от веса номинального груза Д1Q.н = Д2Q.н= (709807)4 = 171.6 кН.
Расчетные нагрузки для комбинации I.1.А
Коэффициенты перегрузок для отдельных видов нагрузки: для металлоконструкций kq = 11; для сосредоточенных сил от оборудования kG = 12; для веса поднимаемого груза значение kQ берем из таблицы 7: kQ = 11.
Коэффициент динамичности при работе механизма подъема груза Q находим по графикам представленным на рисунке 1.
следовательно пользуемся графиком 1.
Определяем величину .
Соответствующее значение коэффициента Q = 102.
Окончательные значения расчетных нагрузок для комбинации 1 2 следующие:
Наименование нагрузки
Расчетное значение нагрузки
Интенсивность распределенной нагрузки
q = 117.54 = 8.29 кНм
Давление колес тележки
Д1=Д2= Д = 50.511 + 11102171.6 = 248.08 кН
Определение максимальных изгибающих моментов в балке
и подбор сечения балки в пролетной части
Сечение в котором возникает Мmax расположено при движении тележки слева направо на расстоянии равном половине расстояния от левого колеса тележки до точки приложения равнодействующих сил Д1 и Д2 от середины пролета. Расчетная схема балки приведена на рисунке 1.1. Расстояние от опоры до кабины можно принять одинаковым для всех кранов и равным 24 м.
Реакция на левой опоре в соответствии с рисунком 1.1 равна:
При движении тележки справа налево максимальный момент возникает в сечении К2. Расчетная схема балки и расположение тележки показаны на рисунке 1.2.
Реакция на правой опоре в соответствии с рисунком 1.2 равна:
Коэффициент неполноты расчета m0 = m1 m2 m3 находим в зависимости от значений mi:
m1 = 09 (таблица 1); m2 = 1 (таблица 2); m3 = 085 (таблица 3).
Определяем требуемый момент сопротивления сечения балки в пролете
Требуемый момент инерции сечения по условию минимальной статической жесткости определяем по формуле (17) коэффициент жесткости – по формуле (6).
Задаемся толщиной стенки которая из технологических соображений должна быть более 0004 м и для кранов работающих в агрессивных средах более 0008 м. Принимаем с = 0008 м.
Определяем высоту стенки из условия минимума веса при обеспечении прочности балки по формулам (15) и (16) а из условия обеспечения ее заданной жесткости по формулам (18) и (19).
Гибкость стенок по рекомендациям ВНИИПТМАШ назначают в пределах с = 100 300 (с = hc c).
Принимаем hc = 18 м. Назначаем толщину полки п = (1 3) с п = 001 м. Ширину полки определяем по формуле (20)
Принимаем bп = 07 м. Схема поперечного сечения балки в пролетной части показана на рисунке 1.3.
Определяем геометрические характеристики выбранного сечения:
Wy = Iy 03 = 12.710-3 м 3;
A = 0.0121.4+(0.01*0.8)*2+0.01*0.7 =
Задаемся размерами поперечного сечения балки в опорной части исходя из компоновки опорного узла. Используя опыт проектирования увеличим толщину стенки в опорной части с = 001 м толщину нижнего пояса (гнутого листа) примем пн = 0012 м. Высота балки определяется при компоновке опорного узла сопряжения продольной и концевой балок. Принятое сечение показано на рисунке 1.4.
Геометрические характеристики опорного сечения следующие:
А=0.0121.4+(0.01*0.8)*2+0.01*0.7=00398 м 2;
Sxоп = 07 *001 * 0494 + 2*001*0484*0.316 = 6.510-3 м 3.
Ixоп = 2·[001· 08312 + 08· 001· 0334] + 14· 0012· 0322 +
+ 07· 001· 0462+07· 001312 = 0.015·10-3 м4.
Уточняем исходные данные: определяем погонную интенсивность распределенной нагрузки по формуле (2) и величину расчетного изгибающего момента по схеме представленной на рисунке 1.1.
Найденный момент отличается от первоначального значения на величину (3257.246-3061.044)100 3257.24*100 = 6% в сторону уменьшения то есть идет в запас прочности. Следовательно корректировку размеров поперечного сечения можно не проводить.
1 Проверка прочности балки при ее общем изгибе
Прочность балки при ее общем изгибе в двух плоскостях проверяем на действие нагрузок комбинации I.1.Б для чего определяем величины нагрузок входящих в это сочетание.
Предварительно находим значения коэффициентов толчков расчетных вертикальных нагрузок: т т1 т2 по формулам (3) (4) (5). Для нахождения парциальной частоты колебаний пролетной балки (формула 5) вычисляем значения приведенной массы балки и тележки а также действительную жесткость пролетной балки которую определяем из формулы 17 подставив в нее найденный момент инерции поперечного сечения балки Ix (стр.27).
Значения коэффициента «а» находим по графикам представленным на рисунке 2 в зависимости от скорости движения крана и величины м: а = 005. Коэффициент вычисляем по формуле (4):
= (Bк + LT) 2Bк = (44 + 1.4) 244 = 0.659.
При нахождении значения т уменьшаем на 50% значение
Т1 = 10345; Т2 = 1017.
Значения вертикальных нагрузок будут равны:
q = 6.85*1.069 = 7.323 кНм;
Gк = 12*1.069 = 12.828 кН;
Gпр = 9.6*1.069= 10.262 кН;
Д1 = Д2 = 253.274 кН.
Определяем значение расчетного изгибающего момента по схеме (рисунок 1.1):
Горизонтальные инерционные нагрузки при движении крана определяются по формуле (7) в которой сомножитель :
qг = .85*.0102= 007 кНм;
Gк.г = 0010212 = 0.122 кН;
Gпр.г = 001029.6 = 0.1 кН;
Д1г = Д2г = 0010211(55.55 + 192.5) = 2.53 кН;
Изгибающий момент в сечении «К1» от действия горизонтальных нагрузок (расчетная схема по рисунку 4) определяется по формулам (9) и (10). Чтобы воспользоваться этими формулами зададимся размерами торцевой балки (рисунок 1.5). Геометрические характеристики сечения торцевой балки следующие:
А = 200120350 + 200105 = 00184 м;
По формуле (10) находим значение S:
Изгибающий момент в сечении К1 от действия горизонтальных сил равен:
Проверку прочности балки в пролетном сечении определяем по формуле (21) m0 = 091095 = 0765:
Прочность средней части балки при изгибе в двух плоскостях обеспечена.
Размещение ребер жесткости проводим в соответствии с рекомендациями приведенными в пункте 1.6:
- ставим только основные и дополнительные поперечные ребра жесткости. Так как ширина bп = 600 = 60п = 6010 продольное ребро можно не устанавливать;
- ширину выступающей части ребра определяем по формуле = 1800 30 + 40 = 100 мм; толщина ребра должна быть не менее для обеспечения его устойчивости. Принимаем окончательно р = 8 мм bр = 100 мм.
Момент инерции сечения ребра относительно плоскости стенки равен:
Проверку прочности ребра по условию работы верхней кромки на сжатие проводим по формуле (22). Принимаем рельс крановый КР-100 расчетное сопротивление материала рельса Ry.р = 290 МПа.
Геометрические характеристики сечения рельса следующие: площадь сечения А = 11332 см2; ширина подошвы рельса b1 = 150 мм; ширина оголовка рельса b2=100 мм; высота рельса hр=150 мм; расстояние от подошвы рельса до центра тяжести сечения zц = 76 мм; момент инерции относительно собственной центральной оси x равен Ix = 286473 см 4.
Определяем длину линии контакта рельса и пояса над ребром
sрс = 06b1 = 06015 = 009 м.
Величину z входящую в формулу (22) определяем по выражению (23) в котором Iп = 06001312 = 00510-6 м 4.
Условие прочности (22) выполняется так как m0R = 09*1*085*
*210 = 16025 МПа больше напряжений сж = 44.22 МПа. Прочность верхней кромки обеспечена.
Шаг основных поперечных ребер «а» в опорной части балки должен быть не более hc = 16 м в пролетной части – не более 2hc. Шаг дополнительных поперечных ребер определяем по формуле (24):
Принимаем шаг ребер в пролетной части балки а1 = 1000 мм.
Расстановку основных и дополнительных ребер смотри на рисунке (1.6).
3 Проверка прочности верхнего пояса
Проверку прочности верхнего пояса с учетом действия местных напряжений проверяем по формулам (25) (28).
по таблицам 9 10 11 принимаем:
k1 = 0166; k2 = 0239; k3 = 0208.
Условие прочности имеет вид: .
3.6 091085210 = 16025 МПа.
Прочность верхнего пояса обеспечена.
4 Проверка местной устойчивости стенок балки
Местную устойчивость стенок балки коробчатого сечения проверяем для средней части пролета балки. При расположении рельса по оси пояса и подкреплением стенок только поперечными ребрами проверку проводят по формуле (30)
В средней части пролета касательные напряжения 0 следовательно получаем условие: 0.
Значение 0 определяем по формуле (31):
Коэффициент К0 находим из таблицы 12 в зависимости от величины определяемой по формуле (33):
Местная устойчивость обеспечена.
5 Проверка прочности опорного сечения балки
Опорное сечение проверяем на действие нагрузок комбинации I.2.Б. Вертикальные и горизонтальные нагрузки этой комбинации совпадают со значениями нагрузок комбинации I.1.Б вычисленные ранее в пункте 2.1:
Д1г = Д2г = 2.53 кН;
Сечение проверяем в месте изменения размеров поперечного сечения балки при z = 05 м. от левой опоры когда тележка находится в крайнем положении слева.
) Действие вертикальной нагрузки:
Расчетная схема приведена на рисунке 15.
Мzв = 579.4*1 = 579.4кНм.
) Действие горизонтальной нагрузки:
Величину изгибающего момента в расчетном сечении определяем по формуле (11) а входящие в нее величины соответственно по формулам: Кq КД Кр s1 – формулы (13); Рпер – формула (8).
Если пренебречь влиянием кручения в опорном сечении то условие прочности будет иметь вид:
При вычислении коэффициента m0 принимаем m3 = 085 то есть m0 = 091085 = 0765.
5.26 0765210 = 16065 МПа.
Прочность сечения в опорной части балки обеспечена.
6 Расчет сварного соединения
Проверяем прочность сварного шва соединяющего пояс со стенкой. Условие прочности имеет следующий вид:
Прочность сварного шва обеспечена.
7 Проверка жесткости моста
Статическую жесткость моста в вертикальной плоскости оценивают по статическому прогибу пролетных балок в середине пролета при действии нагрузок комбинации Ш.В (таблица 6) по формуле (35): где fq - прогиб балки от нормативной распределенной вертикальной нагрузки от собственного веса балки (формула 36).
fb - прогиб пролетной балки от действия подвижной нагрузки. При четырехколесной тележке он определяется по формуле (37).
Предельный относительный прогиб моста принимаемый в соответствии с ОСТ24.090.72-83 по таблице 8 равен = 1600. Абсолютная величина допускаемого прогиба балки равна 23600 = 0038м. Таким образом получаем следующее выражение:
061 + 0021 = 00271 0038 м.
Статическая жесткость моста обеспечена.
Проверку динамической жесткости моста проводим по времени затухания колебаний порожнего крана (формула 38).
Значение м найдено при проверке прочности балки на изгиб в пункте 2.1. Время затухания колебаний при найденном периоде колебаний = 540021 3 = 5 с 12 с.
При пролетах мостов более 17м пролетным балкам рекомендуется придавать строительный подъем f0 (м) закон изменения ординаты строительного подъема по пролету принимают в виде синусоиды
Из технологических соображений линию строительного подъема выполняют за счет раскроя листов в виде трапеций. Скос в сечении с координатой z равен k (z) = f (z) hc z
k1=0.006*1.82=0.0054
k2=0.02-0.005*1.8(2+4.36)=0.02-0.0014=0.0186
Соколов С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. – Санкт-Петербург: Издательство «Политехника» 2005. – 423 с.
Казак С.А. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. – М.: Издательство «Высшая школа» 1989. – 319 с.
Живейнов Н.Н. Карасев Г.Н. Цвей И.Ю. Строительная механика и металлические конструкции строительных и дорожных машин. – М.: Издательство «Машиностроение» 1988. – 279 с.