Главная ферма мостового крана второго варианта

YaShA RPZposledniy.docx

Министерство высшего и среднего специального образования Российской Федерации
Московский ордена Ленина ордена Октябрьской Революции и ордена
Трудового Красного Знамени
Государственный Технический Университет имени Н.Э. БАУМАНА
ФАКУЛЬТЕТ МТ (Машиностроительные технологии)
КАФЕДРА МТ7 (Технология и оборудование сварочного производства)
Пояснительная записка
Студент: ( Мироханиён.Ё.Ё.) Группа: МТ7-81
(фамилия инициалы) (индекс)
(фамилия инициалы) (число месяц)
TOC o "1-3" h z u 1. Задание на проектирование. PAGEREF _Toc356745824 h 4
Описание конструкции и условий работы мостового крана. PAGEREF _Toc356745825 h 6
1. Основные конструктивные элементы и их назначение. PAGEREF _Toc356745826 h 6
2. Нагрузки действующие на элементы крана в процессе эксплуатации. PAGEREF _Toc356745827 h 7
3. Возможные предельные состояния элементов. PAGEREF _Toc356745828 h 8
Определение усилий в элементах главной фермы. PAGEREF _Toc356745829 h 8
1. Построение линий влияния. PAGEREF _Toc356745830 h 8
1.1. Панель верхнего пояса. PAGEREF _Toc356745831 h 8
1.2. Панель нижнего пояса. PAGEREF _Toc356745832 h 10
1.3. Раскос. PAGEREF _Toc356745833 h 10
1.4. Стойки. PAGEREF _Toc356745834 h 11
2. Определение усилий в стержнях от распределенной и сосредоточенной нагрузки. PAGEREF _Toc356745835 h 11
3. Определение максимальных и минимальных усилий от всех нагрузок. PAGEREF _Toc356745836 h 15
4. Результаты расчетов на ЭВМ усилий во всех стержнях фермы. PAGEREF _Toc356745837 h 16
Проверочные расчеты элементов ферм 1–го варианта. PAGEREF _Toc356745839 h 19
1. Определение расчетного сопротивления при статических нагрузках. PAGEREF _Toc356745840 h 19
1.1. Проверочный расчет на статическую прочность. PAGEREF _Toc356745841 h 19
1.2. Рассчитаем изгибающие моменты действующие на стержни верхнего пояса. PAGEREF _Toc356745842 h 20
1.3. Проверочный расчет на устойчивость. PAGEREF _Toc356745843 h 22
2. Подбор сечения стойки. PAGEREF _Toc356745844 h 24
2.1. Первоначальный подбор сечения стойки. PAGEREF _Toc356745845 h 24
2.2. Проверка стойки на устойчивость. PAGEREF _Toc356745846 h 25
3. Подбор сечения для раскосов главной фермы. PAGEREF _Toc356745847 h 26
3.1. Первоначальный подбор сечения раскосов. PAGEREF _Toc356745848 h 26
3.2. Проверка раскоса на устойчивость. PAGEREF _Toc356745849 h 27
4. Подбор сечения для нижнего пояса главной фермы PAGEREF _Toc356745850 h 28
5. Расчет концевой балки. PAGEREF _Toc356745851 h 29
5.1. Расчет действующих изгибающих моментов в сечении PAGEREF _Toc356745852 h 29
5.2. Проверка прочности сечения концевой балки для 1-го варианта. PAGEREF _Toc356745853 h 30
5.3. Проверка прочности сечения концевой балки для 2-го варианта. PAGEREF _Toc356745854 h 31
Проверочные расчеты элементов ферм 2–го варианта. PAGEREF _Toc356745855 h 32
1. Определение расчетного сопротивления при статических нагрузках. PAGEREF _Toc356745856 h 32
1.1. Проверочный расчет на статическую прочность. PAGEREF _Toc356745857 h 32
1.2. Рассчитаем изгибающие моменты действующие на стержни верхнего пояса. PAGEREF _Toc356745858 h 33
1.3. Проверочный расчет на устойчивость. PAGEREF _Toc356745859 h 35
2. Подбор сечения стойки. PAGEREF _Toc356745860 h 37
2.1. Первоначальный подбор сечения стойки. PAGEREF _Toc356745861 h 37
2.2. Проверка стойки на устойчивость. PAGEREF _Toc356745862 h 38
3. Подбор сечения для раскосов главной фермы. PAGEREF _Toc356745863 h 38
3.1. Первоначальный подбор сечения раскосов. PAGEREF _Toc356745864 h 38
3.2. Проверка раскоса на устойчивость. PAGEREF _Toc356745865 h 40
4. Подбор сечения для нижнего пояса главной фермы PAGEREF _Toc356745866 h 41
Расчет сварных соединений элементов фермы первого варианта. PAGEREF _Toc356745867 h 42
1. Крепление главной фермы к концевой балке (крепление концевого листа). PAGEREF _Toc356745868 h 42
2. Присоединения нижнего пояса к концевой балке. PAGEREF _Toc356745869 h 43
3. Присоединения верхнего пояса к концевому листу. PAGEREF _Toc356745870 h 43
4. Расчет сварных швов крепящих раскосы к косынкам. PAGEREF _Toc356745871 h 44
5. Расчет сварных швов крепящих стойку к косынке. PAGEREF _Toc356745872 h 46
6. Расчет сварного шва крепящего косынку с двумя раскосами к верхнему поясу. PAGEREF _Toc356745873 h 46
Расчет сварных соединений элементов фермы второго варианта. PAGEREF _Toc356745874 h 47
1. Крепление главной фермы к концевой балке (крепление концевого листа). PAGEREF _Toc356745875 h 47
2. Присоединения нижнего пояса к концевой балке. PAGEREF _Toc356745876 h 48
3. Присоединения верхнего пояса к концевому листу PAGEREF _Toc356745877 h 49
4. Расчет сварных швов крепящих раскосы к косынкам. PAGEREF _Toc356745878 h 49
5. Расчет сварных швов крепящих стойку к косынке. PAGEREF _Toc356745879 h 50
6. Расчет сварного шва крепящего косынку с двумя раскосами к верхнему поясу. PAGEREF _Toc356745880 h 51
Расчет массы главных ферм I – го и II – го варианта. PAGEREF _Toc356745881 h 52
1. Главная ферма I – го варианта. PAGEREF _Toc356745882 h 52
1.1. Верхний пояс. PAGEREF _Toc356745883 h 52
1.2. Нижний пояс. PAGEREF _Toc356745884 h 52
1.3. Раскосы. PAGEREF _Toc356745885 h 52
1.4. Стойки. PAGEREF _Toc356745886 h 52
1.5. Общая масса главной фермы. PAGEREF _Toc356745887 h 52
2. Главная ферма II – го варианта. PAGEREF _Toc356745888 h 52
2.1. Верхний пояс. PAGEREF _Toc356745889 h 52
2.2. Нижний пояс. PAGEREF _Toc356745890 h 52
2.3. Раскосы. PAGEREF _Toc356745891 h 53
2.4. Стойки. PAGEREF _Toc356745892 h 53
2.5. Общая масса главной фермы. PAGEREF _Toc356745893 h 53
3. Сравнение масс главных ферм I – го и II – го варианта. PAGEREF _Toc356745894 h 53
Приспособление для сборки и сварки верхнего пояса второго варианта. PAGEREF _Toc356745895 h 54
1. Расчет массы косынок. PAGEREF _Toc356745896 h 54
2. Выбор прижимов. PAGEREF _Toc356745897 h 55
3. Описание работы механизма. PAGEREF _Toc356745898 h 56
Список используемой литературы. PAGEREF _Toc356745899 h 57
Задание на проектирование.
Целью данного курсового проекта является анализ двух вариантов изготовления сварных пространственных узлов главной и горизонтальной фермы мостового крана. Первый вариант рассчитан и спроектирован исходя из условия удобства сборки и сварки. Второй исходя из условия минимизации концентрации напряжений в сварных швах пространственных узлов.
Описание конструкции и условий работы мостового крана.
1. Основные конструктивные элементы и их назначение.
Мостовые краны применяют в цехах ремонтных предприятий и производственных цехах предприятий строительной индустрии.
Конструкции специальных мостовых кранов весьма разнообразны. Эти краны могут быть поступательно перемещающимися по крановым рельсам или вращающимися вокруг вертикальной оси. К вращающимся кранам относятся хордовые радиальные и поворотные.
Поступательно перемещающиеся мостовые краны часто снабжают крюками скобами либо специальными грузозахватными устройствами (магнитами грейферами механическими клещами). Механизмы мостового крана обеспечивают три движения: подъем груза передвижение тележки и передвижение моста. Мостовые краны снабжены тележками предназначенными для подъема и перемещение груза вдоль пролета. Тележки могут перемещаться по рельсам закрепленные на верхних или нижних поясах мостов.
Тележки перемещающиеся по верхним и нижним поясам балок мостов могут быть снабжены поворотными стрелами опорно-поворотными устройствами и поворотными частями вращающимися вокруг вертикальных осей. На поворотных осях расположены стрелы снабженные грузозахватными устройствами.
Мост крана состоит из двух пролётных балок соединённых с концевыми балками. Балки коробчатого сечения выполнены из двух вертикальных стенок верхнего и нижнего горизонтального поясов. На верхнем поясе пролётной балки закреплён подтележечный рельс на концах которого установлены упоры для ограничения крайних положений тележки. Для обеспечения прямоугольной формы сечения и устойчивости вертикальных стенок внутри пролётной балки привариваются диафрагмы.
Механизмы передвижения с цилиндрическими колёсами выполнены по различным схемам: с центральным приводом от одного двигателя с тормозом и редуктором на два колеса с раздельным приводом на каждое колесо а также с фланцевым двигателем и навесным редуктором. Наряду с цилиндрическими колёсами применяются колёса конической формы. Приводные конические колёса механизмов при центральном приводе установлены вершиной конуса в наружную сторону. У механизмов с раздельным приводом конические колёса устанавливают вершиной конуса в наружную сторону а неприводные— во внутреннюю. Такая схема называется «обратным конусом». Такая установка колёс центрирует кран на рельсовых путях и не вызывает его перекосов при прохождении искривлённых участков рельсовых путей.
Грузовая тележка состоит из рамы на которой из унифицированных узлов собраны механизмы подъёма груза и передвижения тележки. Рама выполнена из опирающихся на ходовые колёса двух продольных балок соединённых поперечными балками и покрытых сверху листом настила. На тележке предусмотрены ограничители высоты подъёма крюковой обоймы линейка для выключателей её крайних положений на мосту крана буфера и перила ограждения.
2. Нагрузки действующие на элементы крана в процессе эксплуатации.
Все элементы мостового крана (металлоконструкция канаты тележка а также подкрановые пути) находятся в нагруженном состоянии под действием собственного веса веса механизмов и поднимаемого груза. При подъеме и опускании а также при перемещение груза возникают дополнительные нагрузки от действующих сил инерции. Все нагрузки на элементы мостового крана можно разделить на статические и динамические. Статическая нагрузка создается весом поднятого груза и весом самого крана в состояния покоя. Динамическая нагрузка возникает в процессе разгона и торможения крановых механизмов.
Действующие нагрузки вызывают в элементах крана различные напряжения (растяжение сжатие изгиб кручение и их комбинации). Напряжения зависят от действующей нагрузки и могут быть постоянными (при действии статической нагрузки) или переменными (при действии динамической нагрузки). Напряжения вызывают деформации элементов крана изменяя их первоначальное состояние. Деформации могут быть упругими или пластическими. Упругие деформации исчезают при снятии нагрузки т.е. крановая деталь после снятия нагрузки принимает свое первоначальное состояние. Пластические деформации приводят к необратимым изменениям элементов крана и служат причинами нарушения работоспособности крановых механизмов. Поэтому все элементы крана должны испытывать при работе только упругие деформации а наличие пластических деформаций приводящих к необратимым изменениям крановых деталей недопустимо.
Допустимые нагрузки и воздействия на мостовые краны указаны в СНиП 2.01.07-85* [7].
3. Возможные предельные состояния элементов.
Различают три вида предельных состояний:
– состояние по несущей способности (прочности устойчивости и выносливости) при достижении которого конструкция теряет способность сопротивляться внешним воздействиям или в ней возникают такие остаточные изменения при которых она перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям;
– состояние по развитию чрезмерных деформаций от статических или динамических нагрузок при достижении которого в конструкции сохраняющей прочность и устойчивость появляются обратимые деформации или колебания вследствие чего конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям;
– состояние по образованию и раскрытию трещин при достижении которого в конструкции сохраняющей прочность и устойчивость появляются и раскрываются крупные трещины что исключает возможность дальнейшей эксплуатации конструкции (например вследствие потери водонепроницаемости в связи с опасностью коррозии из-за повреждения антикоррозийного покрытия и т. п.).
Определение усилий в элементах главной фермы.
1. Построение линий влияния.
1.1. Панель верхнего пояса.
Определение опорных реакций.
Составим уравнение моментов относительно точки В:
QUOTE X=L; RA=0; где – единичная сила (Е.С.);
– координата положения Е.С.
– реакция в точке А;
Составим уравнение моментов относительно точки А:
где – реакция в точке В.
Линия влияния стержня В–8.
Нагрузка справа отбрасываем правую часть.
Составим уравнение моментов:
где – усилие в стержне В–8;
– длина остальных стержней верхнего пояса;
QUOTE W=1.5 м – высота стоек вертикальной фермы.
Нагрузка слева отбрасываем левую часть.
Составим уравнение моментов относительно точки
1.2. Панель нижнего пояса.
Линия влияния стержня Н–4.
где – усилие в стержне Н–4;
Линия влияния стержня Р–7.
где – усилие в стержне Р–8;
Линия влияния стержня С–1.
Составим уравнение проекций сил на вертикальную ось:
где– усилие в стержне С–1;
Линия влияния стержня С–2.
где– усилие в стержне С–2;
2. Определение усилий в стержнях от распределенной и сосредоточенной нагрузки.
Усилие от распределенной нагрузки:
где QUOTE Q=0.29 кН – распределенная нагрузка;
QUOTE AВ5 – площадь ограниченная линией влияния (заштрихованная область).
Все координаты (y1 y7) находятся с помощью метода подобия и берутся с учетом своего знака.
Усилие от сосредоточенной нагрузки:
а) Максимальное усилие:
б) Минимальное усилие:
QUOTE AВ5 –площадь ограниченная линией влияния (заштрихованная область).
QUOTE AВ5 –площадь ограниченная линией влияния (заштрихованная область).
Усилие в остальных стержнях:
Усилие для остальных стержней от нагрузок действующих на главную и горизонтальные фермы найдены с помощью расчетной программы и представлены ниже.
3. Определение максимальных и минимальных усилий от всех нагрузок.
где –максимальное усилие в стержне;
–усилие в стержне от распределенной нагрузки;
–усилие в стержне от распределенной горизонтальной нагрузки;
QUOTE N(DG) –усилие в стержне от горизонтальной инерционной нагрузки;
Горизонтальная ферма.
4. Результаты расчетов на ЭВМ усилий во всех стержнях фермы.
Вариант N20 Мироханиё Сдан 10 32016
L= 22.00 P= 250.00 D= 93.70
L1= .50 W= 1.80 DG= 11.20
L2= 1.50 W1= .80 Q= .44
LT= 2.50 WG= 1.20 QV= .13
N= 16 WK= 2.80 QG= .06
Г Л А В Н А Я Ф Е Р М А ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ
СТЕР- N(Q) N(D)MAX N(D)MIN СТЕР- N(QV) СТЕР- N(QG) N(DG)
ЖЕНЬ KH KH KH ЖЕНЬ KH ЖЕНЬ KH KH
ВЕРХНИЙ ПОЯС ВЕРХН. ПОЯС ПОЯС ГЛАВНОЙ ФЕРМЫ
B 1 .0 .0 .0 B 1 .0 B 1 .0 .0
B 2 -4.9 -177.5 .0 B 2 -1.4 B 2 -1.0 -31.8
B 3 -4.9 -177.5 .0 B 3 -1.4 B 3 -1.0 -31.8
B 4 -10.4 -372.7 .0 B 4 -3.1 B 4 -2.1 -66.8
B 5 -10.4 -372.7 .0 B 5 -3.1 B 5 -2.1 -66.8
B 6 -13.7 -482.7 .0 B 6 -4.0 B 6 -2.8 -86.5
B 7 -13.7 -482.7 .0 B 7 -4.0 B 7 -2.8 -86.5
B 8 -14.8 -507.5 .0 B 8 -4.4 B 8 -3.0 -91.0
НИЖНИЙ ПОЯС НИЖНИЙ ПОЯС ПОЯС ВСПОМ. ФЕРМЫ
H 1 2.5 91.8 .0 H 1 .7 H 1 .3 8.6
H 2 7.9 285.7 .0 H 2 2.3 H 2 1.6 51.2
H 3 12.3 438.3 .0 H 3 3.6 H 3 2.5 78.6
H 4 14.5 505.8 .0 H 4 4.3 H 4 3.0 90.7
РАСКОСЫ РАСКОСЫ РАСКОСЫ
P 1 -4.2 -155.0 .0 P 1 -1.3 P 1 -.7 -22.3
P 2 4.1 158.4 .0 P 2 1.2 P 2 1.0 30.6
P 3 -4.7 -191.3 8.3 P 3 -1.4 P 3 -.8 -28.1
P 4 3.9 174.6 -24.9 P 4 1.1 P 4 .6 25.7
P 5 -3.0 -158.0 41.6 P 5 -.9 P 5 -.5 -23.2
P 6 2.1 141.4 -58.2 P 6 .6 P 6 .4 20.8
P 7 -1.3 -124.7 74.8 P 7 -.4 P 7 -.2 -18.3
P 8 .4 108.1 -91.5 P 8 .1 P 8 .1 15.9
СТОЙКИ СТОЙКИ СТОЙКИ
C 1 -.1 -93.7 .0 C 1 .0 C 1 .0 -11.2
C 2 -.7 -93.7 .0 C 2 -.2 C 2 -.1 -11.2
C 3 -.7 -93.7 .0 C 3 -.2 C 3 -.1 -11.2
Все табличные величины в кН. В – верхний стержень Н – нижний стержень Р – раскос С – стойка.
Проверочные расчеты элементов ферм 1–го варианта.
1. Определение расчетного сопротивления при статических нагрузках.
1.1. Проверочный расчет на статическую прочность.
Максимальное и минимальное усилия в верхнем поясе
Материал: сталь Ст3сп. Расчетное сопротивление:
Допускаемые напряжение на статическое нагружение:
где – коэффициент неполноты расчета.
Допускаемые напряжения на выносливость:
– показатель ассиметрии цикла.
– коэффициент отражает зависимость допускаемых напряжений от показателя ассиметрии цикла.
Для 7–ой группы по СНиП:
– коэффициент зависящий от числа циклов.
Пояс относим к 7 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
Первоначальный подбор площади сечения верхнего пояса будем проводить по допускаемым напряжениям на выносливость:
– для одного швеллера
Выбираем швеллер №22 по ГОСТ 8240-97 с A=267
1.2. Рассчитаем изгибающие моменты действующие на стержни верхнего пояса.
Схема нагружения сечения верхнего пояса:
Сечение верхнего пояса выполнено из 2 швеллеров.
Рассмотрим швеллер №22 по ГОСТ 8240–97:
– площадь сечения швеллера
– момент инерции швеллера относительно оси х
– момент инерции швеллера относительно оси у
– расстояние от центра тяжести до наружной грани стенки
– расстояние между швеллерами
Момент инерции всего сечения относительно оси х:
Момент инерции всего сечения относительно оси у:
1.3. Проверочный расчет на устойчивость.
Работа верхнего пояса на устойчивость соответствует схеме внецентренно сжатой стойки изгибаемой в двух перпендикулярных плоскостях.
Проверка на устойчивость в плоскости действия max изгибающего момента Мх.
Условие устойчивости:
– площадь всего составного сечения.
Проверка на устойчивость в случае совместного действия изгибающих моментов Мх и Му.
Условие устойчивости:
Экстраполируем (таблица 74 СНиП):
После всех проведенных проверок для верхнего пояса окончательно выбираем швеллер №22.
2. Подбор сечения стойки.
2.1. Первоначальный подбор сечения стойки.
где –коэффициент неполноты расчета.
– для одного уголка.
Выбираем равнобокий уголок с профилем №5 по ГОСТ 8509–97:
2.2. Проверка стойки на устойчивость.
Работа стоек на устойчивость соответствует схеме центрально сжатой стойки.
Расстояние между сухарями Lс не должно превышать :
Количество необходимых сухарей
Принимаем количество сухарей равное.
Принимаем расстояние между сухарями:
После всех проведенных проверок для стоек окончательно выбираем два равнобоких уголка с профилем №5.
3. Подбор сечения для раскосов главной фермы.
3.1. Первоначальный подбор сечения раскосов.
Наиболее опасное сочетание нагрузок имеют раскосы 3 и 4.
Максимальное и минимальное усилие в раскосах:
Допускаемое напряжение из условия выносливости для 3–го раскоса:
Раскосы относим к 7 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
Допускаемое напряжение из условия выносливости для 4–го раскоса:
Первоначальный подбор площади сечения раскосов будем проводить по допускаемым напряжениям на выносливость для раскоса Р4.
Определение требуемой площади сечения раскоса Атр:
Выбираем два швеллера с профилем №8 по ГОСТ 8509–97:
Расчет на устойчивость не требуется т.к. раскос Р4 растянут расчет на устойчивость проводим для сжатого раскоса Р3.
3.2. Проверка раскоса на устойчивость.
Проверка на устойчивость раскоса Р3.
Работа раскосов на устойчивость соответствует схеме центрально сжатой стойки.
После всех проведенных проверок для раскосов окончательно выбираем два швеллера номер 8
4. Подбор сечения для нижнего пояса главной фермы
5. Расчет концевой балки.
Ширина горизонтальной фермы
Расстояние между главными фермами
Расстояние от вспомогательной фермы до
точки опоры концевой балки
Распределенная нагрузка:
на вертикальную вспомогательную ферму
Распределенная горизонтальная нагрузка
Вертикальная сила от давления колеса тележки
Горизонтальная инерционная сила
Коэффициенты неполноты расчета металлоконструкций
при расчете концевой балки коробчатого сечения
5.1. Расчет действующих изгибающих моментов в сечении
Расчет момента действующего в вертикальной плоскости.
Нагрузка передаваемая с главной фермы на концевую балку:
Вертикальная нагрузка от вспомогательной фермы:
Расчет момента действующего в горизонтальной плоскости:
5.2. Проверка прочности сечения концевой балки для 1-го варианта.
Концевая балка представляет собой балку коробчатого сечения.
Материал Ст3сп ГОСТ 535–88.
Высота концевой балки
Ширина концевой балки
Толщину стенок и полок концевой балки примем
Расстояние между стенками балки
Момент инерции сечения относительно оси х:
Момент инерции сечения относительно оси у:
Допускаемое напряжение:
Для стали Ст3сп ГОСТ 535–88 расчетное сопротивление:
Коэффициент неполноты расчета для концевой балки т.к. мы не учитываем закручивание балки.
Напряжение в сечении:
Условие прочности выполняется.
5.3. Проверка прочности сечения концевой балки для 2-го варианта.
Проверочные расчеты элементов ферм 2–го варианта.
Пояс относим к 4 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
Перерезывающая сила:
Сечение верхнего пояса выполнено из тавра.
Рассмотрим тавр 25.ОБТ2 по ТУ 14-2-24-72:
– момент инерции относительно оси х;
– момент инерции относительно оси у;
– расстояние от центра тяжести до наружной грани полки;
После всех проведенных проверок для верхнего пояса окончательно выбираем тавр 25.ОБТ2 по ТУ 14-2-24-72.
Пояс относим к 3 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
Выбираем трубу по ГОСТ 8734–75 методом подбора:
После всех проведенных проверок для стоек окончательно выбираем две трубы по ГОСТ 8734-75 с .
Раскосы относим к 3 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
После всех проведенных проверок для стоек окончательно выбираем два трубу по ГОСТ 8734-75 с .
Рассмотрим тавр 15.ОБТ3 по ТУ 14-2-24-72:
После всех проведенных проверок для верхнего пояса окончательно выбираем тавр 15.ОБТ3 по ТУ 14-2-24-72.
Расчет сварных соединений элементов фермы первого варианта.
1. Крепление главной фермы к концевой балке (крепление концевого листа).
Нахлесточное соединения выполняют угловым швом. Швы работают на срез.
Условие прочности сварного соединения:
где – напряжение сварного шва работающего на срез;
– допускаемые напряжения шва работающего на срез;
– длина сварного шва;
– коэффициент учитывающий способ сварки;
– катет сварного шва.
Сварку проводим проволокой марки Св-08 для которой:
– нормативное сопротивление металла угловых швов.
Допускаемые напряжения угловых швов работающих на срез:
2. Присоединения нижнего пояса к концевой балке.
Расчетная нагрузка равна максимальному напряжению в первом стержне нижнего пояса. Швы работают на срез.
4. Расчет сварных швов крепящих раскосы к косынкам.
Расчет сварных швов крепящих раскос №3 к косынке.
Так как раскос состоит из двух уголков то нагрузка на один уголок равна половине максимальной нагрузки на раскос.
Длина флангового шва равна: .
Длина лобового шва: .
Принимаем длины флангового шва: .
Расчет сварных швов крепящих раскос №2 к косынке.
Конструктивно принимаем: .
5. Расчет сварных швов крепящих стойку к косынке.
Так как стойка состоит из двух уголков то нагрузка на один уголок равна половине максимальной нагрузки на стойку:
6. Расчет сварного шва крепящего косынку с двумя раскосами к верхнему поясу.
Расчетная нагрузка равна сумме проекций сил действующих в раскосах №3 и №4 на ось парралельную линии шва. Швы работают на срез.
Расчет сварных соединений элементов фермы второго варианта.
Шов работает на сжатие.
где – напряжения для сварного шва при сжатии;
– допускаемые напряжения для сварного шва при сжатии;
– толщина соединяемых деталей.
Условие выполняется прочность обеспечивается.
Шов работает на растяжение.
Расчет массы главных ферм I – го и II – го варианта.
1. Главная ферма I – го варианта.
где– длина верхнего пояса;
– масса одного погонного метра;
где– длина нижнего пояса;
где– длина первого раскоса швеллера с профилем 8
– длина одного раскоса швеллера с профилем №8;
где– длина одной стойки;
1.5. Общая масса главной фермы.
2. Главная ферма II – го варианта.
где – длина нижнего пояса;
где – длина одного раскоса с профилем - труба;
– длина одного раскоса с профилем - труба;
– масса одного погонного метра где – диаметр трубы;
где– длина одной стойки с профилем - труба;
2.5. Общая масса главной фермы.
3. Сравнение масс главных ферм I – го и II – го варианта.
3. Описание работы механизма.
Описание технологии сборки и сварки главной фермы II – го варианта.
Сборка и сварка главной фермы II – го варианта осуществляется в следу-ющем порядке:
Верхний и нижний пояс косынки раскладываются на опорные поверх-ности приспособлений (поз. 2 и поз. 3);
Трубы (раскосы и стойки) раскладываются на опорные призмы (поз. 5) и закрепляются;
С помощью пневмо цилиндров (поз. 2) верхний пояс прижимается к упорам (поз. 1);
Нижний пояс с помощью горизонтально – вертикального прижима прижимается к опорным поверхностям;
Свариваемые кромки труб и косынок жестко фиксируются вертикаль-ными прижимами.
Производиться сварка.
Убираются все подвижные части приспособлений;
Главная ферма снимается со сборочного стенда.
Прижимное усилие зажимного приспособления рассчитывается из условия:
где -требуемое усилие создаваемое зажимом; -внешнее усилие которое необходимо выдержать чтобы свариваемые детали не были выбиты из зажимного приспособления. ;
-коэффициент запаса по сдвигу;
Требуемое усилие зажима:
При стандартной пневмосети с давлением необходимый диаметр штока:
Принимаем пневмоцилиндр с диаметром 63мм.
Список используемой литературы.
А.С. Куркин. Расчет и проектирование стержневых сварных конструкций. – М.:2007.
Выборнов А.П. Коновалов А.В. Куркин А.С. Проектирование и расчет главной фермы мостового крана.– М.: 2003 23 с.
Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные (ГОСТ 14771-76).
Куркин С.А. Ховов В.М. Рыбачук А.М. Технология механизация и автоматизация производства сварных конструкций.– М.: Машиностроение 1989 328 с.
Николаев Г. А. Винокуров В. А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование. – М.: Высшая школа 1990 446 с.
Строительные нормы и правила. Часть II. Гл. 23. Стальные конструкции (СНиП II-23-81*). – М.: ФГУП ЦПП 2005 90 с.
Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. Раздел 4. Нагрузки от мостовых и подвесных кранов (СНиП 2.01.07-85*).
Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные (ГОСТ 8734-75).
Уголки стальные горячекатаные равнополочные (ГОСТ 8509-93).
Швеллеры стальные горячекатаные (ГОСТ 8240-97)

List3.cdw

Технические требования:
* - размеры для справок
Конструктивные элементы подготавливаемых
кромок свариваемых деталей (ГОСТ 14771-76-С9-УП) (2:1)
Тавр №22.5БТ2 ТУ 14-2-24-72
уголка 5 ГОСТ 8509-93
уголок 5 ГОСТ 8509-97
уголок 7 ГОСТ 8509-97
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Конструктивные элементы сварного шва (2:1)

List4.cdw

Монтажный фланец FNC
Соединительная муфта KSG
Горизонтальный прижим.
Горизонтально-вертикальный прижим.

List4(земля).dwg

Горизонтальный прижим.
Горизонтально-вертикальный прижим.
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Прижим для труб (1:25)

List3.pdf

Тавр №22.5БТ2 ТУ 14-2-24-72
Труба 753 ГОСТ 8732-70
уголок 7 ГОСТ 8509-97
В Труба 603 ГОСТ 8732-70
уголок 5 ГОСТ 8509-97
Конструктивные элементы подготавливаемых
кромок свариваемых деталей (ГОСТ 14771-76-С9-УП) (2:1)
Конструктивные элементы сварного шва (2:1)
Технические требования:
* - размеры для справок
ГОСТ 14771-76-Т1 - 5-УП
ГОСТ 14771-76-Т3- 5-УП
ГОСТ 14771-76-Н1- 5-УП
уголка 5 ГОСТ 8509-93
МГТУ им. Н. Э. Баумана

List4(зем1111ля).pdf

Прижим для труб (1:25)
Горизонтальный прижим.
Горизонтально-вертикальный прижим.
МГТУ им. Н. Э. Баумана

List 2.pdf

швеллера 18П ГОСТ 8240-97
уголка 7 ГОСТ 8509-97
уголок 7 ГОСТ 8509-97
швеллера 16П ГОСТ 8240-97
уголок 5 ГОСТ 8509-97
уголка 5 ГОСТ 8509-97
Конструктивные элементы подготавливаемых
кромок свариваемых деталей (ГОСТ 14771-76-С7-УП)
ГОСТ 14771-76-Т1- 5-УП
ГОСТ 14771-76-Т3- 5-УП
ГОСТ 14771-76-Н1- 5-УП
Конструктивные элементы сварного шва (2:1)
МГТУ им. Н. Э. Баумана

рпз.docx

Министерство высшего и среднего специального образования Российской Федерации
Московский ордена Ленина ордена Октябрьской Революции и ордена
Трудового Красного Знамени
Государственный Технический Университет имени Н.Э. БАУМАНА
ФАКУЛЬТЕТ МТ (Машиностроительные технологии)
КАФЕДРА МТ7 (Технология и оборудование сварочного производства)
Пояснительная записка
Студент: ( Крючков П. А.) Группа: МТ7-81
(фамилия инициалы) (индекс)
(фамилия инициалы) (число месяц)
TOC o "1-3" h z u 1. Задание на проектирование. PAGEREF _Toc356745824 h 4
Описание конструкции и условий работы мостового крана. PAGEREF _Toc356745825 h 6
1. Основные конструктивные элементы и их назначение. PAGEREF _Toc356745826 h 6
2. Нагрузки действующие на элементы крана в процессе эксплуатации. PAGEREF _Toc356745827 h 7
3. Возможные предельные состояния элементов. PAGEREF _Toc356745828 h 7
Определение усилий в элементах главной фермы. PAGEREF _Toc356745829 h 8
1. Построение линий влияния. PAGEREF _Toc356745830 h 8
1.1. Панель верхнего пояса. PAGEREF _Toc356745831 h 8
1.2. Панель нижнего пояса.10
1.3. Раскос. PAGEREF _Toc356745833 h 10
1.4. Стойки. PAGEREF _Toc356745834 h 11
2. Определение усилий в стержнях от распределенной и сосредоточенной нагрузки.11
3. Определение максимальных и минимальных усилий от всех нагрузок. PAGEREF _Toc356745836 h 15
4. Результаты расчетов на ЭВМ усилий во всех стержнях фермы. PAGEREF _Toc356745837 h 16
Проверочные расчеты элементов ферм I-го варианта.17
1. Определение расчетного сопротивления при статических нагрузках.17
1.1. Проверочный расчет на статическую прочность.17
1.2. Рассчитаем изгибающие моменты действующие на стержни верхнего пояса.18
1.3. Проверочный расчет на устойчивость.19
2. Подбор сечения стойки. PAGEREF _Toc356745844 h 22
2.1. Первоначальный подбор сечения стойки. PAGEREF _Toc356745845 h 22
2.2. Проверка стойки на устойчивость. PAGEREF _Toc356745846 h 23
3. Подбор сечения для раскосов главной фермы. PAGEREF _Toc356745847 h 24
3.1. Первоначальный подбор сечения раскосов. PAGEREF _Toc356745848 h 26
3.2. Проверка раскоса на устойчивость. PAGEREF _Toc356745849 h 25
4. Подбор сечения для нижнего пояса главной фермы PAGEREF _Toc356745850 h 27
5. Расчет концевой балки. PAGEREF _Toc356745851 h 28
5.1. Расчет действующих изгибающих моментов в сечении28
5.2. Проверка прочности сечения концевой балки для I-го варианта.29
5.3. Проверка прочности сечения концевой балки для II-го варианта.30
Проверочные расчеты элементов ферм II-го варианта.31
1. Определение расчетного сопротивления при статических нагрузках.31
1.1. Проверочный расчет на статическую прочность.31
1.2. Рассчитаем изгибающие моменты действующие на стержни верхнего пояса.32
1.3. Проверочный расчет на устойчивость.33
2. Подбор сечения стойки.36
2.1. Первоначальный подбор сечения стойки.37
2.2. Проверка стойки на устойчивость.37
3. Подбор сечения для раскосов главной фермы. PAGEREF _Toc356745863 h 38
3.1. Первоначальный подбор сечения раскосов. PAGEREF _Toc356745864 h 38
3.2. Проверка раскоса на устойчивость.39
4. Подбор сечения для нижнего пояса главной фермы PAGEREF _Toc356745866 h 40
Расчет сварных соединений элементов фермы первого варианта. PAGEREF _Toc356745867 h 41
1. Крепление главной фермы к концевой балке (крепление концевого листа). PAGEREF _Toc356745868 h 41
2. Присоединения нижнего пояса к концевой балке. PAGEREF _Toc356745869 h 42
3. Расчет сварных швов крепящих раскосы к косынкам. PAGEREF _Toc356745871 h 43
4. Расчет сварных швов крепящих стойку к косынке. PAGEREF _Toc356745872 h 44
5. Расчет сварного шва крепящего косынку с двумя раскосами к верхнему поясу. PAGEREF _Toc356745873 h 45
Расчет сварных соединений элементов фермы второго варианта. PAGEREF _Toc356745874 h 46
1. Крепление главной фермы к концевой балке (крепление концевого листа). PAGEREF _Toc356745875 h 46
2. Присоединения нижнего пояса к концевой балке. PAGEREF _Toc356745876 h 46
3. Расчет сварных швов крепящих раскосы к косынкам. PAGEREF _Toc356745878 h 47
4. Расчет сварных швов крепящих стойку к косынке.48
5. Расчет сварного шва крепящего косынку с двумя раскосами к верхнему поясу.49
Расчет массы главных ферм I – го и II – го варианта. PAGEREF _Toc356745881 h 50
1. Главная ферма I – го варианта. PAGEREF _Toc356745882 h 50
1.1. Верхний пояс. PAGEREF _Toc356745883 h 50
1.2. Нижний пояс. PAGEREF _Toc356745884 h 50
1.3. Раскосы. PAGEREF _Toc356745885 h 50
1.4. Стойки. PAGEREF _Toc356745886 h 50
1.5. Общая масса главной фермы. PAGEREF _Toc356745887 h 50
2. Главная ферма II – го варианта. PAGEREF _Toc356745888 h 51
2.1. Верхний пояс. PAGEREF _Toc356745889 h 51
2.2. Нижний пояс. PAGEREF _Toc356745890 h 51
2.3. Раскосы. PAGEREF _Toc356745891 h 51
2.4. Стойки. PAGEREF _Toc356745892 h 51
2.5. Общая масса главной фермы. PAGEREF _Toc356745893 h 51
3. Сравнение масс главных ферм I – го и II – го варианта. PAGEREF _Toc356745894 h 52
Стенд для сборки главной фермы II – го варианта.53
1. Описание работы механизма.. PAGEREF _Toc356745898 h 53
2. Принцип работы прижима для стоек и раскосов. PAGEREF _Toc356745898 h 54
3. Расчет горизонтально-вертикального прижима. PAGEREF _Toc356745898 h 55
Список используемой литературы. PAGEREF _Toc356745899 h 56
Задание на проектирование.
Целью данного курсового проекта является анализ двух вариантов изготовления сварных пространственных узлов главной и горизонтальной фермы мостового крана. Первый вариант рассчитан и спроектирован исходя из условия удобства сборки и сварки. Второй исходя из условия минимизации концентрации напряжений в сварных швах пространственных узлов.
Описание конструкции и условий работы мостового крана.
1. Основные конструктивные элементы и их назначение.
Мостовые краны применяют в цехах ремонтных предприятий и производственных цехах предприятий строительной индустрии.
Конструкции специальных мостовых кранов весьма разнообразны. Эти краны могут быть поступательно перемещающимися по крановым рельсам или вращающимися вокруг вертикальной оси. К вращающимся кранам относятся хордовые радиальные и поворотные.
Поступательно перемещающиеся мостовые краны часто снабжают крюками скобами либо специальными грузозахватными устройствами (магнитами грейферами механическими клещами). Механизмы мостового крана обеспечивают три движения: подъем груза передвижение тележки и передвижение моста. Мостовые краны снабжены тележками предназначенными для подъема и перемещение груза вдоль пролета. Тележки могут перемещаться по рельсам закрепленные на верхних или нижних поясах мостов.
Тележки перемещающиеся по верхним и нижним поясам балок мостов могут быть снабжены поворотными стрелами опорно-поворотными устройствами и поворотными частями вращающимися вокруг вертикальных осей. На поворотных осях расположены стрелы снабженные грузозахватными устройствами.
Мост крана состоит из двух пролётных балок соединённых с концевыми балками. Балки коробчатого сечения выполнены из двух вертикальных стенок верхнего и нижнего горизонтального поясов. На верхнем поясе пролётной балки закреплён подтележечный рельс на концах которого установлены упоры для ограничения крайних положений тележки. Для обеспечения прямоугольной формы сечения и устойчивости вертикальных стенок внутри пролётной балки привариваются диафрагмы.
Механизмы передвижения с цилиндрическими колёсами выполнены по различным схемам: с центральным приводом от одного двигателя с тормозом и редуктором на два колеса с раздельным приводом на каждое колесо а также с фланцевым двигателем и навесным редуктором. Наряду с цилиндрическими колёсами применяются колёса конической формы. Приводные конические колёса механизмов при центральном приводе установлены вершиной конуса в наружную сторону. У механизмов с раздельным приводом конические колёса устанавливают вершиной конуса в наружную сторону а неприводные— во внутреннюю. Такая схема называется «обратным конусом». Такая установка колёс центрирует кран на рельсовых путях и не вызывает его перекосов при прохождении искривлённых участков рельсовых путей.
Грузовая тележка состоит из рамы на которой из унифицированных узлов собраны механизмы подъёма груза и передвижения тележки. Рама выполнена из опирающихся на ходовые колёса двух продольных балок соединённых поперечными балками и покрытых сверху листом настила. На тележке предусмотрены ограничители высоты подъёма крюковой обоймы линейка для выключателей её крайних положений на мосту крана буфера и перила ограждения.
2. Нагрузки действующие на элементы крана в процессе эксплуатации.
Все элементы мостового крана (металлоконструкция канаты тележка а также подкрановые пути) находятся в нагруженном состоянии под действием собственного веса веса механизмов и поднимаемого груза. При подъеме и опускании а также при перемещение груза возникают дополнительные нагрузки от действующих сил инерции. Все нагрузки на элементы мостового крана можно разделить на статические и динамические. Статическая нагрузка создается весом поднятого груза и весом самого крана в состояния покоя. Динамическая нагрузка возникает в процессе разгона и торможения крановых механизмов.
Действующие нагрузки вызывают в элементах крана различные напряжения (растяжение сжатие изгиб кручение и их комбинации). Напряжения зависят от действующей нагрузки и могут быть постоянными (при действии статической нагрузки) или переменными (при действии динамической нагрузки). Напряжения вызывают деформации элементов крана изменяя их первоначальное состояние. Деформации могут быть упругими или пластическими. Упругие деформации исчезают при снятии нагрузки т.е. крановая деталь после снятия нагрузки принимает свое первоначальное состояние. Пластические деформации приводят к необратимым изменениям элементов крана и служат причинами нарушения работоспособности крановых механизмов. Поэтому все элементы крана должны испытывать при работе только упругие деформации а наличие пластических деформаций приводящих к необратимым изменениям крановых деталей недопустимо.
Допустимые нагрузки и воздействия на мостовые краны указаны в СНиП 2.01.07-85* [7].
3. Возможные предельные состояния элементов.
Различают три вида предельных состояний:
– состояние по несущей способности (прочности устойчивости и выносливости) при достижении которого конструкция теряет способность сопротивляться внешним воздействиям или в ней возникают такие остаточные изменения при которых она перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям;
– состояние по развитию чрезмерных деформаций от статических или динамических нагрузок при достижении которого в конструкции сохраняющей прочность и устойчивость появляются обратимые деформации или колебания вследствие чего конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям;
– состояние по образованию и раскрытию трещин при достижении которого в конструкции сохраняющей прочность и устойчивость появляются и раскрываются крупные трещины что исключает возможность дальнейшей эксплуатации конструкции (например вследствие потери водонепроницаемости в связи с опасностью коррозии из-за повреждения антикоррозийного покрытия и т. п.).
Определение усилий в элементах главной фермы.
1. Построение линий влияния.
1.1. Панель верхнего пояса.
Определение опорных реакций.
Составим уравнение моментов относительно точки В:
QUOTE X=L; RA=0; где – единичная сила (Е.С.);
– координата положения Е.С.
– реакция в точке А;
Составим уравнение моментов относительно точки А:
где – реакция в точке В.
Линия влияния стержня В–14.
Нагрузка справа отбрасываем правую часть.
Составим уравнение моментов:
где – усилие в стержне В–14;
– длина остальных стержней верхнего пояса;
QUOTE W=1.5 м – высота стоек вертикальной фермы.
Нагрузка слева отбрасываем левую часть.
Составим уравнение моментов относительно точки
1.2. Панель нижнего пояса.
Линия влияния стержня Н–7.
где – усилие в стержне Н–7;
Линия влияния стержня Р–14.
где – усилие в стержне Р–14;
Линия влияния стержня С–1.
Составим уравнение проекций сил на вертикальную ось:
где– усилие в стержне С–1;
Линия влияния стержня С–2.
где– усилие в стержне С–2;
2. Определение усилий в стержнях от распределенной и сосредоточенной нагрузки.
Усилие от распределенной нагрузки:
где QUOTE Q=0.29 кН – распределенная нагрузка;
QUOTE AВ5 – площадь ограниченная линией влияния
Все координаты (y1 y14) находятся с помощью метода подобия и берутся с учетом своего знака.
Усилие от сосредоточенной нагрузки:
а) Максимальное усилие:
б) Минимальное усилие:
QUOTE AВ5 –площадь ограниченная линией влияния.
QUOTE AВ5 –площадь ограниченная линией влияния
QUOTE AВ5 –площадь ограниченная линией влияния (заштрихованная область).
-294640-18605500Усилие в остальных стержнях:
Усилие для остальных стержней от нагрузок действующих на главную и горизонтальные фермы найдены с помощью расчетной программы и представлены ниже.
3.Определение максимальных и минимальных усилий от всех нагрузок.
где –максимальное усилие в стержне;
–усилие в стержне от распределенной нагрузки;
–усилие в стержне от распределенной горизонтальной нагрузки;
QUOTE N(DG) –усилие в стержне от горизонтальной инерционной нагрузки;
Горизонтальная ферма.
4. Результаты расчетов на ЭВМ усилий во всех стержнях фермы.
Проверочные расчеты элементов ферм 1–го варианта.
1. Определение расчетного сопротивления при статических нагрузках.
1.1. Проверочный расчет на статическую прочность.
Максимальное и минимальное усилия в верхнем поясе
Материал: сталь Ст3сп. Расчетное сопротивление:
Допускаемые напряжение на статическое нагружение:
где – коэффициент неполноты расчета.
Допускаемые напряжения на выносливость:
– показатель ассиметрии цикла.
– коэффициент отражает зависимость допускаемых напряжений от показателя ассиметрии цикла.
Для 7–ой группы по СНиП:
– коэффициент зависящий от числа циклов.
Пояс относим к 7 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
Первоначальный подбор площади сечения верхнего пояса будем проводить по допускаемым напряжениям на выносливость:
– для одного швеллера
Выбираем швеллер №18П по ГОСТ 8240-97 с A=2070
1.2. Рассчитаем изгибающие моменты действующие на стержни верхнего пояса.
Схема нагружения сечения верхнего пояса:
Сечение верхнего пояса выполнено из 2 швеллеров.
Рассмотрим швеллер №18П по ГОСТ 8240–97:
– площадь сечения швеллера
– момент инерции швеллера относительно оси х
– момент инерции швеллера относительно оси у
– расстояние от центра тяжести до наружной грани стенки
– расстояние между швеллерами
Момент инерции всего сечения относительно оси х:
Момент инерции всего сечения относительно оси у:
1.3. Проверочный расчет на устойчивость.
Работа верхнего пояса на устойчивость соответствует схеме внецентренно сжатой стойки изгибаемой в двух перпендикулярных плоскостях.
Проверка на устойчивость в плоскости действия max изгибающего момента Мх.
Условие устойчивости:
– площадь всего составного сечения.
Проверка на устойчивость в случае совместного действия изгибающих моментов Мх и Му.
Условие устойчивости:
Экстраполируем (таблица 74 СНиП):
После всех проведенных проверок для верхнего пояса окончательно выбираем швеллер №18П.
2. Подбор сечения стойки.
2.1. Первоначальный подбор сечения стойки.
Максимальное и минимальное усилия в стойке
где –коэффициент неполноты расчета.
– для одного уголка.
Выбираем равнобокий уголок с профилем №5 по ГОСТ 8509–93:
2.2. Проверка стойки на устойчивость.
Работа стоек на устойчивость соответствует схеме центрально сжатой стойки.
Расстояние между сухарями Lс не должно превышать :
Количество необходимых сухарей
Принимаем количество сухарей равное.
Принимаем расстояние между сухарями:
После всех проведенных проверок для стоек окончательно выбираем два равнобоких уголка с профилем №5.
3. Подбор сечения для раскосов главной фермы.
3.1. Первоначальный подбор сечения раскосов.
Наиболее опасное сочетание нагрузок имеют раскосы 3 и 4.
Максимальное и минимальное усилие в раскосах:
Допускаемое напряжение из условия выносливости для 3–го раскоса:
Раскосы относим к 7 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
Допускаемое напряжение из условия выносливости для 4–го раскоса:
Первоначальный подбор площади сечения раскосов будем проводить по допускаемым напряжениям на выносливость для раскоса Р4.
Определение требуемой площади сечения раскоса Атр:
Выбираем два уголка с профилем №7 по ГОСТ 8509–97:
Расчет на устойчивость не требуется т.к. раскос Р4 растянут расчет на устойчивость проводим для сжатого раскоса Р3.
3.2. Проверка раскоса на устойчивость.
Проверка на устойчивость раскоса Р3.
Работа раскосов на устойчивость соответствует схеме центрально сжатой стойки.
После всех проведенных проверок для раскосов окончательно выбираем два швеллера номер 7
4. Подбор сечения для нижнего пояса главной фермы
Максимальное и минимальное усилия в нижнем поясе
Выбираем швеллер №16П по ГОСТ 8240–97:
5. Расчет концевой балки.
Ширина горизонтальной фермы
Расстояние между главными фермами
Расстояние от вспомогательной фермы до
точки опоры концевой балки
Распределенная нагрузка:
на вертикальную вспомогательную ферму
Распределенная горизонтальная нагрузка
Вертикальная сила от давления колеса тележки
Горизонтальная инерционная сила
Коэффициенты неполноты расчета металлоконструкций
при расчете концевой балки коробчатого сечения
5.1. Расчет действующих изгибающих моментов в сечении
Расчет момента действующего в вертикальной плоскости.
Нагрузка передаваемая с главной фермы на концевую балку:
Вертикальная нагрузка от вспомогательной фермы:
Расчет момента действующего в горизонтальной плоскости:
5.2. Проверка прочности сечения концевой балки для 1-го варианта.
Концевая балка представляет собой балку коробчатого сечения.
Материал Ст3сп ГОСТ 535–88.
Высота концевой балки
Ширина концевой балки
Толщину стенок и полок концевой балки примем
Расстояние между стенками балки
Момент инерции сечения относительно оси х:
Момент инерции сечения относительно оси у:
Допускаемое напряжение:
Для стали Ст3сп ГОСТ 535–88 расчетное сопротивление:
Коэффициент неполноты расчета для концевой балки т.к. мы не учитываем закручивание балки.
Напряжение в сечении:
Условие прочности выполняется.
5.3. Проверка прочности сечения концевой балки для 2-го варианта.
Проверочные расчеты элементов ферм 2–го варианта.
Для 4–ой группы по СНиП:
Пояс относим к 4 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
Перерезывающая сила:
Сечение верхнего пояса выполнено из тавра.
Рассмотрим тавр 22.5БТ2 по ТУ 14-2-24-72:
– момент инерции относительно оси х;
– момент инерции относительно оси у;
– расстояние от центра тяжести до наружной грани полки;
1.3. Проверочный расчет для верхнего пояса на устойчивость.
После всех проведенных проверок для верхнего пояса окончательно выбираем тавр 22.5БТ2 по ТУ 14-2-24-72.
Пояс относим к 3 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
Выбираем трубу по ГОСТ 8734–75 методом подбора:
После всех проведенных проверок для стоек окончательно выбираем трубу по ГОСТ 8734-75 с .
Раскосы относим к 3 группе элементов по СНиП тогда расчетное сопротивление:
После всех проведенных проверок для стоек окончательно выбираем два трубу по ГОСТ 8734-75 с
Рассмотрим тавр 13.БТ2 по ТУ 14-2-24-72:
После всех проведенных проверок для верхнего пояса окончательно выбираем тавр 13БТ2 по ТУ 14-2-24-72.
Расчет сварных соединений элементов фермы первого варианта.
1. Крепление главной фермы к концевой балке (крепление концевого листа).
Нахлесточные соединения выполняют угловым швом. Швы работают на срез.
Условие прочности сварного соединения:
где – напряжение сварного шва работающего на срез;
– допускаемые напряжения шва работающего на срез;
– длина сварного шва;
– коэффициент учитывающий способ сварки;
– катет сварного шва.
Сварку проводим проволокой марки Св-08 для которой:
– нормативное сопротивление металла угловых швов.
Допускаемые напряжения угловых швов работающих на срез:
2. Присоединения нижнего пояса к концевой балке.
Расчетная нагрузка равна максимальному напряжению в первом стержне нижнего пояса. Швы работают на срез.
3. Расчет сварных швов крепящих раскосы к косынкам.
Расчет сварных швов крепящих раскос №3 к косынке.
Так как раскос состоит из двух уголков то нагрузка на один уголок равна половине максимальной нагрузки на раскос.
Длина флангового шва равна: .
Длина лобового шва: .
Принимаем длины флангового шва: .
Расчет сварных швов крепящих раскос №2 к косынке.
Конструктивно принимаем: .
4. Расчет сварных швов крепящих стойку к косынке.
Так как стойка состоит из двух уголков то нагрузка на один уголок равна половине максимальной нагрузки на стойку:
5. Расчет сварного шва крепящего косынку с двумя раскосами к верхнему поясу.
Расчетная нагрузка равна сумме проекций сил действующих в раскосах №3 и №4 на ось парралельную линии шва. Швы работают на срез.
Расчет сварных соединений элементов фермы второго варианта.
Нахлесточное соединения выполняют угловым швом. Швы работают на срез.
Шов работает на сжатие.
где – напряжения для сварного шва при сжатии;
– допускаемые напряжения для сварного шва при сжатии;
– толщина соединяемых деталей.
Условие выполняется прочность обеспечивается.
Шов работает на растяжение.
Расчет массы главных ферм I – го и II – го варианта.
1. Главная ферма I – го варианта.
где– длина верхнего пояса;
где– длина нижнего пояса;
где– длина первого раскоса
– длина одного раскоса
где– длина одной стойки;
1.5. Общая масса главной фермы.
2. Главная ферма II – го варианта.
-площадь сечения первого раскоса
2.5. Общая масса главной фермы.
3. Сравнение масс главных ферм I – го и II – го варианта.
Стенд для сборки главной фермы II – го варианта.
1. Описание работы механизма.
Описание технологии сборки и сварки главной фермы II – го варианта.
Сборка и сварка главной фермы II – го варианта осуществляется в следу-ющем порядке:
С помощью крана и трайверсы подаем верхний и нижний пояса на стенд и с помощью упоров №1 обеспечиваем ее положение. Прижимаем прижимами №2.Косынки укладыаются на опорные поверхности приспособлений №4
С помощью горизонтально-вертикальных прижимов и пневмоцилиндров закрепляем верхний и нижний пояса
Трубы (раскосы и стойки) раскладываются на опорные приспособления №4 и закрепляются;
Установка входных и выходных планок их прихватка
Убираются все подвижные части приспособлений
Главная ферма снимается со сборочного стенда
2. Принцип работы прижима для стоек и раскосов.
Использование прижима начинается с установки косынки и сплюснутой части трубы на рабочую горизонтальную площадку с установленной заранее медной подкладкой. В верхнюю камеру пневмоцилиндра подается воздух что приводит к опусканию соединительной площадки с установленными захватывающими крюками что обеспечивает прижим труб и косынок. Крюки с противоположных сторон соединены пружиной растяжения для установки их в рабочее положение. Между крюками фиксирующими с одной стороны конец трубы и косынку находится выступ горизонтальной площадки для расположения на нем входных и выходных планок и последующей их приварки. После окончания сварочных работ в нижнюю камеру пневмоцилиндра подается воздух что приводит к возвращению соединительной площадки в исходное положение. Под рабочей площадкой установлено клиновидное устройство которое позволяет разомкнуть захватывающие крюки и вернуть их в исходное положение. Угол и размеры клина и крюков согласованы таким образом чтобы их взаимное положение позволяло удерживать трубы и косынки и беспрепятственно извлекать их после сварочных работ.
Прижимное усилие захватывающего устройства находим из расчета что концы труб после их прессовки имеют перекос относительно друг друга в 5 градусов что не позволяет нам точно закрепить их. Следовательно устройство должно задавать усилие которое позволяет провернуть один конец трубы относительно другого на 5 градусов.
где момент необходимый для проворота одного конца трубы относительно другого на 5 градусов
момент инерции сечения
G= Мпа- модуль упругости второго рода для стали
=0.087 рад. –угол проворота
Lтр=1720 мм- длина проворачиваемой трубы
Момент создается на участке между двух захватывающих крюков значит прижимная сила находится из расчета
При стандартной пневмосети с давлением необходимый диаметр штока:
Принимаем пневмоцилиндр 1311-140х25-ухл4 с диаметром 160мм. по ГОСТ 15608-81 .
Список используемой литературы.
А.С. Куркин. Расчет и проектирование стержневых сварных конструкций. – М.:2007.
Выборнов А.П. Коновалов А.В. Куркин А.С. Проектирование и расчет главной фермы мостового крана.– М.: 2003 23 с.
Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные (ГОСТ 14771-76).
Куркин С.А. Ховов В.М. Рыбачук А.М. Технология механизация и автоматизация производства сварных конструкций.– М.: Машиностроение 1989 328 с.
Николаев Г. А. Винокуров В. А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование. – М.: Высшая школа 1990 446 с.
Строительные нормы и правила. Часть II. Гл. 23. Стальные конструкции (СНиП II-23-81*). – М.: ФГУП ЦПП 2005 90 с.
Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. Раздел 4. Нагрузки от мостовых и подвесных кранов (СНиП 2.01.07-85*).
Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные (ГОСТ 8734-75).
Уголки стальные горячекатаные равнополочные (ГОСТ 8509-93).
Швеллеры стальные горячекатаные (ГОСТ 8240-97)
ГОСТ 15608-81 Пневмоцилиндры поршневые

List4(зем1111ля).cdw

Горизонтальный прижим.
Горизонтально-вертикальный прижим.
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Прижим для труб (1:25)

11123.cdw

Горизонтальный прижим.
Горизонтально-вертикальный прижим.
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Прижим для труб (1:25)

List1.cdw

Грузоподъемность крана Р=150 кН;
Пролет фермы L=33 м.
Масса верхнего пояса кг
Масса нижнего пояса кг
МГТУ им. Н. Э. Баумана

List4(земля).cdw

Горизонтальный прижим.
Горизонтально-вертикальный прижим.
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Прижим для труб (1:25)

List1.pdf

Грузоподъемность крана Р=150 кН;
Пролет фермы L=33 м.
Масса верхнего пояса кг
Масса нижнего пояса кг
01.7-1875.6 ·100% = 33%
МГТУ им. Н. Э. Баумана

List 2.cdw

Конструктивные элементы подготавливаемых
кромок свариваемых деталей (ГОСТ 14771-76-С7-УП)
швеллера 18П ГОСТ 8240-97
уголка 7 ГОСТ 8509-97
уголка 5 ГОСТ 8509-97
швеллера 16П ГОСТ 8240-97
уголок 5 ГОСТ 8509-97
уголок 7 ГОСТ 8509-97
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Конструктивные элементы сварного шва (2:1)