Расчет металлоконструкции мостового крана г/п 5 т

Иман.dwg

Техническая характеристика тележки 1. Грузоподъемность
т. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 2. Высота подъема груза
м. . . . . . . . . . . . . . . . . .15 3. Режим работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . С 4. Продолжительность включения. . . . . . . . . ПВ=40% 5. Скорость
мс: подъема груза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0
5 передвижения тележки. . . . . . . . . . . . . .0
6. Электродвигатель механизма: подъема груза: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . . . МТН 312-6 мощность
кВт. . . . . . . . . . . . . . . . .15 частота вращения
обмин. . . . . . .950 передвижения тележки: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . .4АС80АА4У3 мощность
кВт. . . . . . . . . . . . . . . . .1
обмин. . . . . . .1360 7. Редуктор механизма: подъема груза: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . Ц2-500-I-4М передаточное число. . . . . . . . . . .50
передвижения тележки: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ВКУ-500М передаточное число. . . . . . . . . . . . .28 8. Тормоз механизма подъема груза: тип. . . . . . . . . . . дисково-колодочный сдвоенный с диаметром диска 400 мм тормозной момент
Нм. . . . . .500-1300 передвижения тележки: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ТКГ-160 тормозной момент
Нм. . . . . . . . . . 98 10. Канат 12-Г-В-С-О-Н-1960 ГОСТ 2688-80 11.тележки
кг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2204
Схема навивки каната механизма подъема
Тележка Чертеж общего вида
* Размеры для справок
Электродвигатель МТН 312-6
Тормоз дисковоколодочный электрический сдвоенный
Муфта зубчатая I-1000-50-1-40-1-2У2 ГОСТ 5006-83
Муфта зубчатая I-1000-40-1-60-2-2У2 ГОСТ 5006-83
Электродвигатель 4АС80АА4У3
Муфта зубчатая I-1000-19-1-40-2-2У2 ГОСТ 5006-83
Тормоз колодочный электро-гидравлический ТКГ-160 ОСТ 24.290.08-82
Редуктор Ц2-500-I-4М ГОСТ 20758-75
Подвеска крюковая ОСТ 24.191.08-81
Муфта зубчатая II-4000-65-1-45-1-2У2 ГОСТ 5006-83
Колесо крановое в угловых буксах ОСТ 24.090.09-75
Блоки канатные сдвоенные
Механизм передвижения крана
Кран мостовой Чертеж общего вида
Кабина с электроаппаратурой
Уровень головки рельса
Техническая характеристика 1. Грузоподъемность
м. . . . . . . . . . . . . . . . . .15 3. Режим работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Средний 4. Продолжительность включения. . . . . . . . . ПВ=40% 5. Скорость
передвижения крана. . . . . . . . . . . . . . . .1
обмин. . . . . . .950 передвижения тележки: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . . .4АС80А4У3 мощность
обмин. . . . . . 1360 передвижения крана: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . . .4АС100L6У3 мощность
кВт. . . . . . . . . . . . . . . . .2
обмин. . . . . . .920 7. Редуктор механизма: подъема груза: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . Ц2-500-I-4М передаточное число. . . . . . . . . . .50
передвижения тележки: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ВКУ-500М передаточное число. . . . . . . . . . . . .28 передвижения крана: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ВКУ-610М передаточное число. . . . . . . . . . . . .25 8. Тормоз механизма подъема груза: тип. . . . . . . . . . . дисково-колодочный сдвоенный с диаметром диска 400 мм тормозной момент
Нм. . . . . . . . . . 98 передвижения крана: тип. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ТКГ-160 тормозной момент
Нм. . . . . . . . . . 98
ГОСТ 5264-80*-Т1- 7
ГОСТ 5264-80*-Т3- 7
Неуказанные сварные соединения выполнить сплошным швом 5 ГОСТ 5264-80* по всему контуру сопрягаемых элементов. 2. Электрод Э42А ГОСТ 9466-75*. 3. Отверстия ø20 выполнить после сварки. Острые кромки притупить. 4. Неуказанные допуски ±1
5. * Размеры для сравок.
Главная балка Сборочный чертеж
Плита нижняя 18000х400х10
Плита верхняя 20330х400х10
Плита наклонная 467х400х10
Диафрагма малая 660х364х8
Диафрагма большая 780х364х8
Уголок 40х5х170 ГОСТ 8509-72
Уголок 40х5х280 ГОСТ 8509-72

РПЗ.docx

II.Расчет металлоконструкции мостового крана2
)Выбор геометрических параметров узлов конструкции3
)Нагрузки действующие на конструкцию9
)Определение расчётных нагрузок.15
III.Расчет соединений конструкции24
)Проверка на прочность болтового соединения24
)Расчёт сварных швов25
Основное назначение мостового крана–это погрузо-разгрузочные монтажные работы работы связанные с обслуживанием технологических процессов в различных отраслях промышленности. Область применения мостовых кранов также включает работу с сыпучими грузами на горно-обогатительных комбинатах загрузку плавильных печей и транспортировку ковшей с расплавленным металлом.Мостовой кранможет применяться какна открытых эстакадах так и в закрытых производственных помещениях на различных складах а такжев опасных зонах(сейсмоопасные пожаро- и взрывоопасные агрессивные и области с повышенной влажностью).
II.Расчет металлоконструкции мостового крана
Грузоподъемность Q=5 т
Высота подъема Н=12 м
База грузовой тележки Вт=2880мм
Скорость передвижения крана Vкр= 018мс
Скорость подъема Vп=03 мс
Вес тележки с грузом
Давление ходовых колес тележкиD1т=D2т=70000 Н.
Режим работы крана – средний.
Конструкция сварная коробчатая.
Материал конструкции сталь 09Г2С-12 ГОСТ 19282-73.
Допускаемые напряжения для элементов металлоконструкции:
нормальные[]=157Мпа касательные[] =127 Мпа
Выбор основных геометрических параметров конструкции.
Для двухбалочного мостового крана принимаем:
-высоту главной балки Н=900 мм;
-высоту опорного сечения балки hоп=500 мм;
-длину откоса d=650 мм;
-высоту ограждения площадки обслуживания hог=750 мм;
-ширину площадок Впл=1000 мм;
-базу крана Бкр=2500 мм.
)Выбор геометрических параметров узлов конструкции
Сечение главной балки в пролёте
Рис.1. Сечение главной балки в пролёте.
Для главной (пролётной) балки коробчатого сечения (рис. 1) принимаем толщину стенки ст=8 мм.
Ширину поясов выбираем из условия обеспечения горизонтальной жёсткости В=500 мм.
Принимаем толщину горизонтальных листов п=8 мм.
Расстояние между стенками в свету В’=369 мм.
Площадь сечения главной балки в пролёте:
-площадь всего сечения F=19744 мм2;
Момент инерции относительно оси Х-Х:
Момент сопротивления относительно оси Х-Х:
Момент инерции относительно оси Y-Y:
Момент сопротивления относительно оси Y-Y:
Опорное сечение главной балки
Рис.2. Опорное сечение главной балки.
Площадь опорного сечения (рис. 2) главной балки:
где hоп=055H=495 мм.
Статический момент полусечения относительно оси Х-Х:
Площадь ограниченная осями проходящими через середины толщин стенок и поясов опорного сечения:
b.для концевой балки
Геометрические размеры основного сечения концевой балки (рис. 3):
Рис.3. Сечение концевой балки.
Момент инерции сечения относительно оси Х-Х:
)Нагрузки действующие на конструкцию
Конструкция в процессе эксплуатации находится под воздействием внешних нагрузок и опорных реакций. Сочетание этих силовых факторов вызывает появление внутренних усилий в сечениях элементов конструкции. Для систематизации этих факторов существуют следующие расчетные случаинагружения:
I расчетный случай — нормальные нагрузки рабочего состояния. В этот комплекс входят данные о собственном весе конструкции весах поднимаемых грузов значениях инерционных нагрузок усилиях перекоса технологических нагрузках а также число циклов работы крана и структура характерных технологических циклов его работы. Нагрузки от ветрового давления в этом расчетном случае не учитываются. При расчете по СРПС значения коэффициентов надежности по всем нагрузкам принимаются как уг = 1.
расчетный случай — максимальные нагрузки рабочего состояния. Он используется для расчета по предельным состояниям второй группы. В данном расчетном случае фигурируют весовые нагрузки включая номинальную грузоподъемность максимальные инерционные нагрузки максимальные нагрузки от давления ветра в рабочем состоянии а также данные о наиболее неблагоприятных положениях тележки на мосту или вылетах и углах установки стрелы направлениях действия ветрового давления и т. п.
й расчетный случай — максимальные нагрузки нерабочего состояния. Он также используется для расчета по предельным состояниям второй группы но при наиболее неблагоприятных нагрузках нерабочего состояния. К этому случаю относятся нагрузки от собственного веса крана от ветра нерабочего состояния (ураганного) сейсмические нагрузки аварийные монтажные особые нагрузки возникающие при аварии на технологическом оборудовании расположенном в зоне обслуживания крана и пр. Все эти нагрузки также вводятся с соответствующими коэффициентами перегрузки.
На конструкцию машины в процессе эксплуатации одновременно действуют несколько различных нагрузок изменяющихся по величине и возникающих в различных комбинациях:
а — кран неподвижен производится подъем груза с основания или торможение опускающегося груза;
b — разгон или торможение механизма передвижения крана; остальные механизмы не работают или обеспечивают движение с постоянной скоростью;
с — разгон или торможение механизма передвижения тележки; остальные механизмы не работают или обеспечивают движение с постоянной скоростью.
Расчетная информация об эксплуатационных силовых воздействиях на конструкцию сводится в таблицу нагрузок (табл. 2.1.2).
Большое значение имеет надежность конструкции. Значения коэффициентов надежности по собственному весу машины составляют
Меньшие значения принимаются для расчета конструкций типовых машин большие — для предварительных расчетов при проектировании изделий оригинальной конструкции и с параметрами существенно отличающимися от известных аналогов. После компоновки основных узлов машины и уточнения собственного веса в окончательных расчетах значение коэффициента надежности может быть уточнено.
Вес груза во всех расчетах принимается как
Q — номинальная грузоподъемность крана.
Значения коэффициентов надежности по весу груза у (см. табл. 2.1.2) зависят от грузоподъемности крана и для крюковых кранов выбираются по табл. 2.2.1 [1].
На современных кранах как правило устанавливаются ограничители грузоподъемности или грузового момента. Однако при достаточно больших скоростях подъема которые характерны для кранов относящихся к группам А6- А8 ограничитель сработает только после того как груз будет оторван от основания. Таким образом кран не может работать с недопустимым грузом но несущая конструкция не защищена от перегрузки. Поэтому наличие ограничителя не является достаточным основанием для снижения значений коэффициентов надежности по весу груза. Ограничитель грузоподъемности также не является защитой от динамических нагрузок.
Динамические нагрузки возникают в такие периоды работы когда скорость движения масс крана иили груза изменяется по абсолютному значению или направлению. Наибольшие нагрузки возникают в периоды неустановившегося движения механизмов т. е. при пусках и торможениях. Значения динамических нагрузок существенно зависят от способа управления приводами. При управлении с помощью кулачковых контроллеров которое часто встречается на старых кранах динамические нагрузки могут быть весьма высоки и в значительной степени зависят от квалификации оператора [1]. Современные приводы с системами управления на базе частотных преобразователей обеспечивают процессы разгонаторможения механизмов с заданными значениями ускорений. При этом тормоза накладываются после того как механизм практически остановился. Эти различия должны быть учтены при определении динамических нагрузок.
Для расчета динамических нагрузок используют жесткие или упругие динамические модели. В жестких моделях все элементы конструкции предполагаются абсолютно жесткими а время приложения (развития) нагрузки обусловлено временем разгона соответствующего механизма. В некоторых случаях учитывается удлинение каната. Жесткие модели используются в проектировочных расчетах т. е. когда не известны фактические сечения элементов конструкции а также в тех случаях когда податливость конструкции мало влияет на значения динамических нагрузок.
Упругие модели представляют кран в виде системы состоящей из сосредоточенных масс соединенных упругими связями которые моделируют упругие свойства канатов и элементов несущей конструкции [1]. Эти модели сложнее но позволяют более точно описать процесс динамическогонагружения конструкции. В большинстве практических расчетов для определения максимальных нагрузок достаточно применения одномассовой динамической модели. Использование упругих многомассовых моделей необходимо для определения динамических нагрузок в кранах с весьма податливой конструкцией и канатной системой как например башенных или на податливом основании как плавучие краны.
В процессе работы механизма подъема груза динамические нагрузки появляются при разгоне и торможении груза как вертикальные инерционные силы приложенные к грузу. Поэтому обычно они рассматриваются как динамические добавки к весу груза. Наибольшие динамические усилия появляются при отрыве груза от основание и при торможении его на спуск. Причем во втором случае в кранах с контакторной системой управления разброс нагрузок получается значительно больше из-за неточностей регулировки тормозов задержки их срабатывания переменности коэффициентов трения между шкивом и обкладкой и т. д. В зависимости от типа конструкции и места приложения нагрузки от веса груза при работе механизма подъема могут возникать как вертикальные так и горизонтальные колебания конструкции [1].
Вертикальные динамические нагрузки обычно учитываются в расчете с помощью динамического коэффициента (см. табл. 2.1.2) [1]
Fmax— максимальное усилие приложенное к конструкции в точке подвеса груза
=05(2 -1) + 1 - динамический коэффициент для I расчетного случая.
Теоретическое определение динамического коэффициента возможно только по упругой динамической модели или с помощью рекомендаций построенных на результатах анализа таких моделей и экспериментальных данных. Из анализа одномассовой динамической модели получается:
где V — скорость подъема (спуска) груза (мс);
-15 — поправочный коэффициент;
- масса груза и грузозахватного приспособления;
ms и cs =Ggys— приведенные к точке подвеса груза масса конструкции с тележкой (кг) и коэффициент жесткости конструкции (Нм) соответственно;
ys — перемещение (м) точки подвеса груза (точка А) при статическом приложении веса груза Gq (Н).
)Определение расчётных нагрузок.
В качестве постоянных нагрузок приняты веса отдельных узлов крана:
главной балки: Gгл.б.=20000 Н
фермы ограждения Gог.=5600 Н
площадки с настилом Gпл.=7000 Н
механизма передвижения Gмп.=15000 Н
кабины управления Pк.=11000 Н
вес площадки с электрооборудованием =9025 Н
Рис.4.Схема вертикальных нагрузок на главную балку
Вт= 14 м - база тележки
l2 = - расстояние от оси колеса крана до колеса грузовой тележки.
Наибольший изгибающий момент в пролетной балке действует под колесом грузовой тележки.
Кран неподвижен производится подъем груза с земли с полной скоростью. Постоянная распределенная нагрузка на главную балку
Gгл.б. — вес главной балки с рельсом;
Gпл - вес площадки со стороны механизма передвижения;
Постоянные сосредоточенные нагрузки на главную балку:
а)от веса кабины - Рк
б)от веса электрооборудования- Gэл =Р
Расчетные напряжения в главной балке:
Происходит передвижение крана с грузом с последующим резким торможением моста.
oНагрузки в вертикальной плоскости.
Постоянная распределенная нагрузка для главной балки
Кm = 11 - коэффициент толчков зависящий от скорости передвижения крана.
Схема вертикальных нагрузок на пролетную балку аналогична.
РеакцияRаизгибающий момент Мmax напряжение max подсчитываются аналогично формулам которые использованы в первом случае.
oНагрузки в горизонтальной плоскости.
Распределенная горизонтальная инерционная нагрузка
Сосредоточенная горизонтальная инерционная нагрузка:
б)от веса электрооборудования
Величины параметров l l1 l2b1 и b2 аналогичны величинам в предыдущем пункте.
Рис.5. Схема горизонтальных инерционных нагрузок на главную балку.
Наибольший изгибающий момент в главной балке от горизонтальных нагрузок под колесом:
Наибольшее напряжение в главной балке:
Суммарные нормальные напряжения в главной балке от вертикальных и горизонтальных нагрузок:
Грузоподъемная сила крана Q = 147000 Н
Вес главной балки с рельсом Gб = 200000 Н
Вес тележки грузовой Gт = 39240 Н
Вес площадки со стороны механизма передвижения Gпл = 9025 Н.
При расчете концевой балки рассматривается случай: кран неподвижен происходит передвижение тележки с грузом с последующим торможением.
Концевая балка в вертикальной плоскости изгибается под действием опорного давления главных балок при крайнем положении тележки с грузом.
В горизонтальной плоскости концевая балка изгибается от действия инерционных сил приложенных к колесам тележки при торможении тележки с грузом.
Прочность концевой балки проверяется формулой:
Мbmax М2max – максимальные изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях концевой балки
Wxmin Wy – моменты сопротивления сечения концевой балки в вертикальной (минимальной) и горизонтальной плоскостях.
Рис. 6. Схема нагрузок на концевую балку.
К = 14 м - колея тележки
Ак = 36 м -база крана
oНагрузки в вертикальной плоскости концевой балки
Распределенная нагрузка от собственного веса концевой балки:
Gбк= 10000 Н — вес концевой балки.
Наибольший изгибающий момент в концевой балке от вертикальных нагрузок находится посередине балки:
Наибольшее напряжение в концевой балке от вертикальных нагрузок:
oНагрузки в горизонтальной плоскости концевой балки
Рис. 7. Схема горизонтальных нагрузок на концевую балку.
Наибольший изгибающий момент в концевой балке от горизонтальных нагрузок:
Наибольшее напряжение в концевой балке от горизонтальных нагрузок
Суммарные нормальные напряжения в концевой балке от вертикальных и горизонтальных нагрузок:
III.Расчет соединений конструкции
)Проверка на прочность болтового соединения
Проверяем болт диаметром 10 мм на срез и смятие.
Нагрузка с учетом всех действующих масс F=52Кн.
Болт является прочным и на срез и на смятие.
)Расчёт сварных швов
Приварка поясов к стенкам осуществляется сплошными швами на автомате под флюсом АН-348А электродной проволокой СВ-08А.
Зададим размеры сварного шва и проверим его на прочность:
Условие прочности сварного шва:
-напряжение в шве от действующей нагрузки
-напряжение от момента
-допускаемое напряжение для сварного шва.
A -площадь поперечного сечения сварного шва
W- осевой момент сопротивлениясечения сварного шва.
-момент инерции площади поперечного сечения сварного шва относительно осиX.
-момент инерции площади поперечного сечения по наружному контуру шва.
-момент инерции площади поперечного сечения балки.
Прочность сварного шва обеспечена.
)Соколов С. А.: Металлические конструкции подъемно-транспортных машин: Учебное пособие. – Спб.: Политехника 2005. – 423 с.: ил.
)Вершинский А. В. Гохберг М. М. Семенов В. П. Строительная механика и мк. Л. Машиностроение 1984.
)Справочник по кранам. Т. 1. (под ред. М. М. Гохберга).
)Справочник по кранам. Т. 2. (под ред. М. М. Гохберга).