Металлоконструкция мостового крана

ЭПЮРРРРЫЫ 14к.cdw

Сварочные деформации
Линии влияния опорных реакций
Линии влияния изгибающих моментов
Линии влияния поперечных сил.

Металлоконструкция А1 14 к.cdw

Сварка автоматическая под флюсом по ГОСТ 8713-79 проволока
Св-08А ГОСТ 2246 -70 флюс АН-348А ГОСТ 9087-81
Сварка полуавтоматическая в защитном газе по ГОСТ 14771-76
углекислый газ 8050-85 проволока Св-08Г2С ГОСТ 2246-70
ГОСТ 14771-76-Т1-УП-
КП 15.03.01-4-17-00.00

Спецификация ГЛ БАЛКА1.spw

КП 15.03.01-5-16-0887-01.0
КП 15.03.01-4-17-0887-01.0

курсовикПСК1.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Юго-Западный государственный университет»
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ (ПРОЕКТ)
Студент (слушатель) Юшков А.А. шифр 061311 группа СП-41б
Тема: «Рассчитать и спроектировать металлоконструкцию мостового электрического крана».
Исходные данные (для проектирования для научного исследования):
Содержание пояснительной записки курсовой работы (проекта):
1._Задание на проектирование
2._Анализ конструкции выбор материала подготовка исходных данных
3. Методика определения изгибающих моментов и поперечных сил от действия подвижной нагрузки
4. Расчет изгибающих моментов и поперечных сил методом линий влияния
5. Описание методики проектирования балки
6. Расчет прочности и устойчивости сварной балки
6. Расчет концевой балки
7. Определение деформаций при сварке продольных швов балки
8. Краткая технология изготовления балки
КУРСОВАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ)
по дисциплине «_Проектирование сварных конструкций»
(наименование учебной дисциплины)
на тему: «Рассчитать и спроектировать металлоконструкцию мостового электрического крана».
Специальность (направление подготовки) 15.03.01 Машиностроение
(инициалы фамилия) (подпись дата)
(инициалы фамилия) (подпись дата)
(подпись дата) (инициалы фамилия)
Задание на проектирование 4
Анализ конструкции 5
Расчет и построение линий влияния эпюр .6
1 Методика определения изгибающих моментов и поперечных сил ..6
2 Построение линий влияния и эпюр изгибающих моментов 10
3 Построение линий влияния и эпюр поперечных сил 17
Проектирование сечений балки .22
1 Методика проектирования балки 22 3.2 Нахождение наименьшей высоты балки 29 3.3 Проектирование сечения балки ..30
4 Проверочный расчет поперечного сечения балки 32
5 Обеспечение устойчивости балки 34
6 Расчет на местную устойчивость 35
7 Расчет на прочность сварных соединений .37
Расчет концевой балки ..39
Расчет параметров сварки 42
1 Расчет сварочных деформаций при выполнении поясных швов 42
2 Расчет параметров сварки при приварке ребер жесткости ..47
Технология изготовления балки ..50
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Рассчитать и спроектировать металлоконструкцию мостового электрического крана. Конструкция состоит из 1ой главной балки и 2х концевых балок. Выбрать метод сварки исходя из минимальных остаточных напряжений и деформаций и максимальной производительности труда.
Схема приведена на рисунке 1.
СХЕМА ОДНОБАЛОЧНОГО МОСТА
Рисунок 1 - Схема конструкции
Q=10 кН - грузоподъёмность крана
FL = 1 400 - норма жесткости
G0=20 кН - собственный вес металлоконструкции
GT=2 кН - вес тележки
L0=05 м - расстояние между колёсами тележки
Материал конструкции: В Ст3сп.
Мостовой кран предназначен для транспортировки и перемещения грузов. Конструкция является ответственной. Работает мостовой кран при переменных нагрузках. Нагрузками являются ручные или электрические тельферы ходовые колеса которых перемещаются по нижнему поясу балки.
Материал конструкции сталь ВСтЗсп.
Механические свойства и химический состав представлены в табл.1.
Таблица 1. Свойства и химический состав стали
Сталь (ГОСТ 380-71) относится к группе В. Стали этой группы более дорогостоящие и применяются для ответственных конструкций. Сталь относится к хорошо свариваемым любым способом.
Расчётные допускаемые напряжения для стали ВСтЗсп: []р =16 кНсм2=160МПа;
['] = 065 []р =065 16 =104 (кНсм2)=104МПа.
РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИЙ ВЛИЯНИЯ
1. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ И ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ В БАЛКЕ
Расчетные усилия в балках часто удобно определять методом линий влияния. Этот метод особенно целесообразен при нахождении усилий в балках от движущихся систем грузов которые могут занимать различные положения на изучаемой конструкции например от веса тележек перемещающихся по балкам крана.
Метод линий влияния принят при расчете не только балок но и ферм рамных конструкций и особенно при расчете мостовых крановых и других инженерных сооружений.
Линия влияния выражает зависимость усилия (или деформации) в каком-либо заданном сечении балки или элементе фермы от положения груза на них. В практических расчетах их всегда строят от одного груза равного единице и после этого построения используют для определения усилий (или деформаций) в изучаемом сечении или элементе при любом заданном загружении от нескольких сосредоточенных сил или распределенных нагрузок.
Линии влияния опорной реакции в однопролетной балке с шарнирными опорами. Линия влияния опорной реакции балки выражает зависимость величины реакции от положения груза равного единице на балке.
Обозначим расстояние груза до левой опоры через х пролет балки — через l (Рис 2.1а).
Реакция RA определяется уравнением наклонной прямой
Подобным же образом строится линия влияния реакции В (Рис 2.1б).
Линии влияния изгибающего момента М. Линия влияния изгибающего момента М выражает зависимость величины момента в заданном сечении от положения груза равного единице на балке.
Допустим что груз находиться справа на расстоянии a от опоры (Рис 2.1 в).
При этом изгибающий момент равен
Где RA – опорная реакция на левой опоре
Рис. 2.1. К построению линии влияния опорных реакций и М в разных сечениях балки: цифрами на рис. д-з указаны наибольшие моменты в сечениях 05l; 04l и т. д.
Цифрами на рис. д-з указаны наибольшие моменты в сечениях 05l; 04l и т. д.
Построим линию влияния момента Мa (рис 2.1 в) из условия что
Так как было сделано предположение что груз находиться справа от сечения а то построенная прямая верна лишь на участке l ≥ a.
Допустим что груз находится слева на расстоянии а от опоры. Изгибающий момент целесообразно выразить в этом случае через величину правой опорной реакции
Мa = RB (l — а) = 1 —xl (l — а)
где RB — опорная реакция на правой опоре.
Так как было предположено что груз находится слева от сечения а то построенная прямая верна лишь на участке х ≤ а.
Линия влияния М имеет форму треугольника заштрихованного на рис 2.1в с вершиной в сечении а.
Если линия влияния строится для сечения то вертикальные отрезки откладываемые на опорах равны между собой и равны 1l2. Высота треугольника в этом случае равна 1l4(рис 2.1 г).
Подобным образом линии влияния М строятся для разных сечений балки например: 04 02 1024l и т. д.
Линии влияния поперечной силы Q. Линия влияния поперечной силы Q выражает зависимость величины поперечной силы в заданном сечении а от положения груза равного единице на балке.
Допустим что груз находится справа от сечения а (рис 2.2.а)
Построим эту линию из условия что
Прямая верна на участке х ≥ а .
Допустим что груз находится слева от сечения а. При этом
При при х=l Qa = -1.
Эта линия верна на участке х ≤ а под исследуемым сечением она меняет знак.
Рисунок 2.2. К построению линий влияния поперечных сил Q в балках.
Использование линий влияния для oпределения усилий от системы сосредоточенных сил Р и равномерно распределенной нагрузки q. Построенной линией влияния пользуются для определения усилия в за-данном сечении балки от различной комбинации сосредоточенных и сплошных нагрузок.
Предположим что для сечения на расстоянии а балки построена линия влияния некоторого усилия R имеющая вид показанный на рис 2.3.
Балка нагружена сосредоточенными силами Р1 Р2 Рk. И равномерной нагрузкой q на участке l — а.
Ординаты линии влияния под силами Р1Р2 Рк обозначим соот-ветственно у1 у2 уk.
Пользуясь принципом независимости действия сил находим усилие в сечении
Рисунок 2.3. Определение от P и q на основе построенных линий влияния.
Усилие от равномерной нагрузки найдем заменив сосредоточенную нагрузку бесконечно большим количеством бесконечно малых сосредоточенных сил
где — площадь линии влияния на длине загруженного участка.
R выражает собой продольную силу N поперечную силу Q момент М и т. д. в зависимости от построения линий влияния.
2. ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИЙ ВЛИЯНИЯ И ЭПЮР ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ
Балки нагружены равномерной нагрузкой от собственного веса G0=20 кН и двумя сосредоточенными грузами Р (от веса тележки с грузом) которые могут перемещаться по балкам.
Сосредоточенная нагрузка Р в тоннах (давление 1-го колеса тележки) для однобалочных мостов
где GТ - вес тележки с грузозахватным механизмом.
Рассчитаем распределённую нагрузку q:
где Go - собственный вес главной балки с фермой жесткости;
При расчете балок нагруженных крановыми тележками для определения наибольших изгибающих моментов и поперечных сил необходимо сначала построить линии влияния М и Q для поперечных сечений (01 02l и т. д.) являются наибольшими.
Разобьем условно балку на 10 равных частей. Обозначим расстояние груза до левой опоры через х. Определим опорные реакции балки:
Реакция RA определяется уравнением наклонной прямой :
При x = 01l = 0118 = 18 (м)
при x = 02l = 0218 = 36 (м)
при x = 03l = 0318 = 54 (м)
при x = 04l = 0418 = 72 (м)
при x = 05l = 0518 = 9 (м)
Реакция RB определяется уравнением наклонной прямой:
Линия влияния изгибающего момента М выражает зависимость величины момента в заданном сечении от положения груза равного единице на балке.
Допустим что груз находится справа от сечения α. При этом изгибающий момент:
Построим линию влияния момента Мa из условия что
Мa = RB (l — а) = 1 —xl (l — а).
Так как было сделано предположение что груз находится справа от сечения α то построенная прямая верна на участке l - a.
Так как было предположено что груз находится слева от сечения α то построенная прямая верна на участке l - a.
Таким образом мы получаем линию влияния момента М для сечения a. Подобным образом строим линии влияния М для сечений 05l 04l 03l 02l 01l.
Максимальные ординаты уmax линий влияния для различных сечений х составят:
Определим моменты от веса тележки в каждом из сечений с учетом того что один из сосредоточенных грузов располагается над вершиной линии влияния а второй – на расстоянии L относительно первого. Момент от сосредоточенных сил вычисляется по формуле:
где уi – ордината линии влияния т.е.
Максимальные моменты от веса тележки равны:
при x = 01l = 0118 = 18 (м)
Момент в сечении х от равномерно распределенной нагрузки:
Максимальные моменты от равномерно распределенной нагрузки равны:
Суммарные моменты в сечениях от сосредоточенных сил и равномерной нагрузки:
Суммарные моменты равны:
Результаты расчетов представлены на чертеже «Эпюры линий влияния» (схема нагружения).
3. ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИЙ ВЛИЯНИЯ И ЭПЮР ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ
Линии влияния поперечной силы Q выражают зависимость величины поперечной силы в заданном сечении α от положения груза равного единице на балке.
Допустим что груз находится справа от сечения а
Определим расчетные усилия от сосредоточенных сил в каждом из указанных сечений с учетом того что одна из них располагается над вершиной линии влияния:
Поперечные силы QР равны:
Поперечные силы Q от собственной силы тяжести q:
Поперечные силы Qq равны:
Суммарные значения поперечных сил от сосредоточенных и равномерно распределенных нагрузок:
Суммарные значения поперечных сил равны:
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕЧЕНИЯ БАЛКИ
1. МЕТОДИКА ПРЕКТИРОВАНИЯ БАЛКИ
Балка должна удовлетворять требованию жесткости т. е. ее прогиб от наибольшей нагрузки не должен превышать предельно допускаемого. Обычно в балках предельная величина отношений fmax l (где fmax — стрела прогиба балки) регламентируется нормами. Норма жесткости fmaxl для балок разных назначений различна например в подкрановых балках она должна быть не более 1600 ÷ 1700 в главных балках междуэтажных перекрытий — около 1400 и т. д.
Чтобы удовлетворить требованиям жесткости балка заданной системы при определенном нагружении и заданных допускаемых напряжениях должна иметь высоту не менее некоторой предельной. Эта предельная величина определяется формулой приводимой ниже.
Рисунок 3.1. К расчету сварной балки а) изогнутая ось балки от q;
б) поперечное сечение балки; в) г) влияние сосредоточенной силы вызывающей напряжения .
Рассмотрим какова должна быть предельно наименьшая высота балки свободно лежащей на двух опорах если она нагружена равномерной нагрузкой (рис 3.1 а).
Величина расчетного прогиба:
где EJ — жесткость балки.
Для рассматриваемой балки величина расчетного момента равна:
Подставляя значение М в формулу получим
Величипа изгибающего момента может быть выражена через произведение допускаемого напряжения на момент сопротивления сечения
Если расчетное сечение симметрично относительно горизонтальной оси то
где h — высота балки.
Высота балки вычисленная по формуле является наименьшей при заданных и норме жесткости fl и может быть увеличена если это диктуется соображениями компановки конструкции или экономии металла. Она уменьшается при уменьшении величины . При других нагружениях и системах балок например консольных многоопорных с защемленными концами и т. п. в формуле изменяется лишь численный коэффициент Например при нагружении однопролетной балки с шарнирными опорами сосредоточенной силой Р в середине пролета отношение будет следующим:
При действии моментов в двух плоскостях (вертикальной и горизонтальной) высота балки h определяется с учетом напряжения лишь от момента а ширина балки b — с учетом напряжения от момента . Сумма должна быть . Соотношение между и устанавливается приближенно на основе имеющегося опыта проектирования конструкции или способом последовательного приближения. При этом задаются ожидаемыми отношениями и затем проверяют их правильность повторными расчетами.
Балка должна удовлетворять прочности при условии наименьшего веса. Поперечное сечение должно быть в этих условиях минимальным.
Высота балки может быть найдена по формулам:
для двутаврового профиля:
для коробчатого профиля:
где М — расчетный изгибающий момент балки;
SB — толщина вертикального листа.
При проектировании балок величина SB в формуле неизвестна. Поэтому ее первоначально задают. Для разных строительных конструкций SB обычно изменяется в сравнительно узких пределах: в легких балках колеблется от 5 до 10 мм в тяжелых — от 10 до 18 мм.
Высоты h найденные по формулам построенным с учетом требований достаточной жесткости и прочности при условии наименьшего веса могут оказаться совершенно различными. Из двух высот вычисленных для балки двутаврового профиля по формулам следует принять наибольшую величину но во всяком случае не меньшую чем высоту h вычисленную по формуле.
Далее подбирают размеры поперечного сечения балки с учетом расчетного изгибающего момента М и высоты h.
Рассмотрим процесс подбора сечения двутаврового профиля (рис 3.1 б) . Для этого найдем требуемый момент сопротивления:
и требуемый момент инерции сечения:
Вычислим момент инерции вертикального листа высотой h и толщиной SB:
Принимаем приближенно hB=095h.
Находим требуемый момент инерции двух горизонтальных листов:
В другой форме момент инерции выразится так:
где J0 — момент инерции горизонтального листа относительно
собственной оси который всегда очень мал и приближенно может быть
принят равным нулю;
h1 — расстояние между центрами тяжести горизонтальных
листов которое приближенно можно принять равным
Из уравнения находим требуемую площадь сечения
одного горизонтального листа:
Подобрав размеры поперечного сечения балки определим величины напряжений и таким образом проверим что подобранные размеры удовлетворяют условиям прочности.
Напряжение от изгиба равно:
где J — момент инерции подобранного сечения. Касательное напряжение от поперечной силы будет:
где Q — наибольшая поперечная сила балки;
S — статический момент полуплощади сечения (симметричного) относительно центра тяжести балки (рис. 3.1 г).
Эквивалентные напряжения проверяются обычно в тех случаях когда максимальные значения М и Q совпадают в одном поперечном сечении. Их определяют на уровне верхней кромки вертикального листа:
нормальное напряжение:
касательное напряжение:
где S — статический момент площади - горизонтального пояса относительно центра тяжести сечения балки.
В большинстве случаев эквивалентные напряжения оказываются
меньше вычисленного по формуле.
При всех условиях расчетные напряжения найденные по формуле или вычисленные по формуле не должны превышать 105 .
Сечение считается подобранным рационально если:
Допустим что к верхнему поясу балки прикладывают сосредоточенные перемещающиеся грузы (рис 3.1 в). Это имеет место в крановых подкрановых и мостовых балках. При этом определяют прочность вертикального листа с учетом местного напряжения под грузом:
где: Р — величина сосредоточенного груза;
m — коэффициент равный 15 при тяжелом режиме работы
балки (например в металлургических цехах) и 10 при
легком режиме (например в ремонтных);
z — условная длина на которой сосредоточенный груз распределен в
вертикальном листе (рис 3.1 в);
Здесь — момент инерции горизонтального листа совместно с приваренным к нему рельсом. (если- таковой имеется) относительно оси хт проходящей через них общий центр тяжести О' (рис 3.1г).
Чтобы обеспечить общую устойчивость балки таврового профиля у которой велик по сравнению с следует прибегнуть к одному из двух мероприятий.
Укоротить свободную длину изгибаемого элемента. Например если установлены параллельно две изгибаемых балки 1 и 2 то их следует взаимно соединить связями особенно сжатые пояса. Такие связи ставят в подкрановых балках мостовых кранах и т. п. Момент инерции двух балок соединенных связями во много раз больше момента инерции в горизонтальной плоскости каждой из балок в отдельности.
Снизить величину допускаемых напряжений. Проверку напряжений в изгибаемой балке с учетом требований обеспечения общей устойчивости проводят по формуле.
Рисунок 3.2. К определению расстояния l0 между закреплениями балки в горизонтальной плоскости
где — коэффициент уменьшения допускаемых напряжений в балке с учетом обеспечения ее устойчивости.
В балках двутаврового профиля:
где и — моменты инерции относительно осей х и у;
h — полная высота балки;
— пролет балки или расстояния между закреплениями
препятствующими перемещениям в горизонтальной плоскости.
Если вычисленное значение то его следует принимать равным 085;
если то следует принимать ;
если то следует принимать
2. НАХОЖДЕНИЕ НАИМЕНЬШЕЙ ВЫСОТЫ БАЛКИ
Определив расчетные усилия переходим к нахождению наименьшей высоты балки из условия нормы жесткости fl = 1400 при сосредоточенных нагрузках Р. При определении требуемой высоты следует учесть что по условию прогиб ограничен лишь в отношении нагрузки Р. Так как напряжение от суммарного момента МΣ=9705 кН*м достигает []P то напряжение от момента вызванного сосредоточенными грузами МP=525 кН*м что будет составлять 08[]P. Это напряжение следует брать вместо []P при определении требуемой высоты балки h.
Прогиб балки от двух сосредоточенных сил Р расположенных симметрично в пролете (рис 3.3):
Подставив значение Рa = М получим:
Если выразить М через напряжение 08[]P вызванное сосредоточенными силами и умноженное на момент сопротивления W=2Jh то получим:
откуда требуемая высота балки равна:
h=081618002[1-4387518002]421044595см.
Рисунок 3.3. Определение высоты балки из условия жесткости.
Чтобы определить требуемую высоту балки из условия ее наименьшего сечения нужно задаться толщиной вертикального листа.
Требуемая высота из условия наименьшей массы определяется по формуле:
Так как требуемая высота найденная из условия нормы жесткости больше чем высота найденная из условия наименьшей массы то ее и следует принять в расчет при подборе сечения (рис.3.4).
Таким образом: высота балки h=60см;
толщина вертикального листа SB=06см;
высота вертикального листа hB=095h=57см.
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕЧЕНИЯ БАЛКИ
Требуемый момент инерции поперечного сечения сварной балки коробчатого профиля равен:
где WТР - требуемый момент сопротивления балки.
WTP=970516=60656см3.
JTP=60656602=181968см4.
Момент инерции подобранного вертикального листа размером 570х6 мм равен:
Требуемый момент инерции горизонтальных листов (поясов) равен:
Таким образом требуемое сечение одного пояса балки равно:
где h1=(096 098)h=578(см)
Принимаем толщину горизонтального листа SГ равной 08см.
Сечение горизонтального листа 120х8мм.
Рисунок 3.4. Сечение балки
4. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ БАЛКИ
Определим уточненное значение момента инерции подобранного поперечного сечения балки:
J=925965+253557822=18196397см4.
Наибольшее нормальное напряжение в крайнем волокне балки:
max=9705181963975862=1563кНсм2P.
Расчетное напряжение не превышает допускаемое.
Определим касательное напряжение на уровне центра тяжести балки в опорном ее сечении по формуле:
S - статический момент полуплощади сечения симметричного относительно центра тяжести балки;
Q = 1974 (кН) - наибольшая поперечная сила балки.
S=5355782+12065724=39829см3.
=1974398291819639706=072кНсм2≤'.
Определим эквивалентные напряжения в сечении в котором наибольший изгибающий момент и М=9705(кНсм) и поперечная сила
Вычислим напряжение от момента М:
=970557218196397=152(кНсм2).
Напряжение от поперечной силы:
S1 - статический момент площади сечения горизонтального листа относительно центра тяжести.
S1=5355782=15462см3.
=1164154621819639706=017(кНсм2).
Эквивалентное напряжение определяется по формуле:
экв=1522+30172=152(кНсм2)P.
Расчетное напряжение не превышает допускаемое.
Расчёт на смятие от действия сосредоточенной нагрузки:
z=325389371506=80мм.
см=6150680=019(кНсм2).
5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БАЛКИ
Если балку не закрепить в горизонтальной плоскости то потребуется значительное уменьшение допускаемых напряжений. Поэтому следует предусмотреть закрепления от возможных перемещений верхнего пояса установить горизонтальные связи.
Зададимся расстоянием между закреплениями l0=10аГ=120см (рис.3.2).
Определим функцию α для нахождения коэффициента :
α=8120081258621+586063212083=03.
Пользуясь интерполяцией (см. табл. 9.3 на ст.279 [1]) определяем коэффициент : при α=03 коэффициент =176.
Момент инерции балки относительно вертикальной оси:
Jy=21230812=2034см4.
Находим коэффициент уменьшения допускаемых напряжений в балке с учетом обеспечения ее устойчивости:
φ=1752034181973975861202103=467.
Коэффициент φ>155. это значит что при расчете можно принять φ=1. Устойчивость балки при наличии закреплений на расстоянии l0=120см обеспечена.
6. РАСЧЕТ НА МЕСТНУЮ УСТОЙЧИВОСЬ
При действии распределённой нагрузки если выполняется условие местной устойчивости приведенное ниже то рёбра жёсткости не ставятся
Балка не имеет необходимой местной устойчивости следовательно требуются вертикальные рёбра жёсткости (рисунок 3.5).
Рисунок 3.5. Схема расположения рёбер жёсткости в главной балке
Расстояние между рёбрами жесткости:
Толщина рёбер жёсткости
Проверка местной устойчивости проводится по формуле
где: - действующие значения
0 - критические напряжения.
=750657103=7895(кНсм2).
=44211041-03206572=1125(кНсм2).
где: = 03 – коэффициент Пуассона;
7. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Расчёт поясных швов:
где:Q – максимальная расчётная перерезывающая сила (Q = 1974кН);
S – статический момент инерции пояса относительно центральной оси;
K – катет шва сварного соединения;
J – момент инерции главной балки (J = 18197397см4);
– коэффициент учитывающий глубину проплавления ( = 10 для однопроходной автоматической сварки под флюсом).
Катет верхних и нижних поясных швов примем равным К = 6мм.
В верхних поясных швах действуют касательные напряжения.
S=53557+082=15462см3.
=197415462218196397106=014(кНсм2).
В нижних поясных швах к вычисленным напряжениям добавляются р от сосредоточенной силы Р. Как уже было установлено длина зоны распределения сосредоточенной силы в вертикальном листе z = 8см.
Таким образом местное напряжение в шве (n = 04) при К = 6 мм:
P=04628106=025(кНсм2).
Находим условное результирующее напряжение:
рез=0142+0252=029(кНсм2)≤'.
Катеты швов в местах крепления ребер жесткости к поясам и вертикальному листу принимаются несколько больше катетов поясных швов т.к. ребра жесткости имеют меньшую длину чем вертикальный лист. Принимаем катеты таких швов равными 8мм.
Эти швы не передают рабочих усилий а являются связующими и расчету не подлежат.
Швы приваривающие ребра жесткости к нижнему поясу отсутствуют следовательно не возникают концентраторы напряжений влияющие на прочность растянутого нижнего пояса. Поэтому нет необходимости рассчитывать коэффициент снижения допускаемых напряжений.
РАСЧЁТ КОНЦЕВОЙ БАЛКИ
РВ – сила действующая на концевую балку со стороны главной балки.
РГ – сила возникающая при торможении тележки.
Рис. 4.1 Схема расчета концевой балки
За опорное сечение балки принимаем профиль из 2-х швеллеров №24П (240х90х56) по ГОСТ 8240-97.
Момент инерции относительно оси Х:
Ix = 2 2910 = 5820 (см4).
В месте соединения опорные балки ослаблены отверстиями для болтов d = 23 мм. Учтём величину уменьшения момента инерции сечения вследствие его ослабления:
где m=ρv- масса ослабленной части (ρ=785 гсм3- плотность стали из которой изготовлен швеллер; v - объем ослабленной части).
где t =10мм - высота ослабленной части.
Iосл=137852324132324+12=54(см4).
Момент инерции нетто ослабленных швеллеров равен
Iнетто = Iх – Iосл = 5820 – 54 = 5766(см4).
Момент сопротивления 2 - х швеллеров равен:
Нагрузка равномерно распределяется между ветвями балки. Принимаем что внутренний швеллер воспринимает 23 от полного момента
Мшв=232200=14666 (кНсм2) .
Напряжение от вертикального изгиба в более нагруженном швеллере
Момент инерции балки относительно вертикальной оси составляет
Iу = 2 480 - 54 = 906 (см4);
Iнетто = 09 Iу = 8154(см4).
Мшв=23120=80(кНсм2).
Расчетное напряжение от изгибов в вертикальной и горизонтальной плоскости:
=1086+196=1282кНсм2≤P.
РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ СВАРКИ
1. РАСЧЁТ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПОЯСНЫХ ШВОВ БАЛКИ
При сварке поясных швов балки вследствие неравномерного нагрева возникают остаточные напряжения которые вызывают прогиб балки. Результирующее действие остаточных напряжений можно учесть используя фиктивную усадочную силу Рус. Схема образования прогиба приведена на рисунке 5.4.
Назначаем режимы сварки:
Диаметр электродной проволоки dэ = 3мм (для катета К = 6мм).
Марка электродной проволоки: Св - 08А.
Марка флюса: АН – 348А
По выбранному диаметру электродной проволоки назначаем плотность сварочного тока. J = 675 Амм2 для dэ = 3мм.
где: αн=αp=141(гАч) – коэффициент расплавления и наплавки.
γ=785(гсм3) – плотность электродной проволоки.
Fн – площадь наплавленного металла.
Vсв=141477785018=132(смс).
lэ = 10dэ = 30мм – вылет электрода.
Скорость подачи электродной проволоки:
Vпп=4132018314032=336(смс).
Величина усадочной сил при сварке углового шва определяется по формуле [1]:
Pус=-230000q0+12600+358qVсв;
Sрасч = 05(Sn +Sb) - при сварке угловых соединений;
Sрасч = 05(2Sn +Sb) - при сварке тавровых соединений
В данном случае соединения тавровые.
Sрасч = 05(208 + 06) = 11(см);
q0=1451013211=9993(Джсм2).
Зоны пластических деформаций двух поясных швов перекрывают друг друга расчетная погонная энергия увеличивается на 15%. Так как приваривается две стенки усадочная сила увеличивается вдвое:
Если соединение выполняется двумя тавровыми швами (зоны термического влияния перекрываются) то результирующая усадочная сила:
Рус'=1425865=4732кН.
Усадочная сила приложена с эксцентриситетом и создаёт изгибающий момент М = Pус е .
Рис. 5.1 Сварка нижнего пояса
Рис. 5.2. Порядок сварки поясных швов
Первым выполняется нижний поясной шов. Вторым выполняется верхний поясной шов расположенный по диагонали вертикального листа от первого шва. Третьим выполняется оставшийся нижний поясной шов четвертым – оставшийся верхний поясной шов.
Рис. 5.3. Сварка верхнего пояса
Рис. 5.4. Прогиб балки
Эксцентриситет определяется из расчёта положения центра тяжести сечения:
где: S1S2 – статические моменты площадей относительно оси проходящей по верхней кромке вертикального моста;
(F1+F2) – сумма площадей.
где Е – модуль упругости Е = 21 104 (кНсм2);
I1 – момент инерции сечения:
I1=2Sвhв312+hвSвhв2-е2+Sг3aг12+hгaгSг2+
При сварке швов с оборотной стороны возникает прогиб обратного знака. Сварка ведётся по металлу с растягивающими напряжениями следовательно
Общий прогиб f = 774 – 7 = 074 (см).
2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ СВАРКИ ПРИ
ПРИВАРКЕ РЁБЕР ЖЁСТКОСТИ
Сварка будет производиться полуавтоматической сваркой в среде защитных газов по ГОСТ 14771 – 76.
Диаметр электродной проволоки dэ = 4мм (для катета К = 8мм).
Марка электродной проволоки: Св – 08Г2С.
Марка защитного газа: углекислый газ (СО2) по ГОСТ 8050 – 85.
По выбранному диаметру электродной проволоки назначаем плотность сварочного тока. J = 475 Амм2 для dэ = 4мм.
где: αн – коэффициент расплавления и наплавки.
где: – коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание %.
При сварке в углекислом газе ожидаемую среднюю величину коэффициента потерь можно рассчитать по формуле
=-472+17610-2J-44810-4
=-472+17610-2475-44810-44752=263%.
αн=1351-223001=1315гАч.
Vсв=1315597785032=087(смс).
lэ = 20 25мм – вылет электрода при сварке в CO2.
Vпп=40870321+001263314042=23(смс).
Расход углекислого газа при сварке в СО2:
QГ=10+597-30513=211(лмин).
Рис. 5.5. Сварка ребер жесткости
Шов №1 – сварка поясных швов.
Шов №2 – приварка ребер жесткости.
Шов №3 – сварка швеллеров концевой балки между собой.
Шов №4 – приварка швеллеров выступающих в роли горизонтальных связей.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛКИ
Балка двутаврового сечения состоит из двух поясов вертикальной стенки и ребра жёсткости.
Сборка. На упоры кондуктора укладывается вертикальная стенка и устанавливаются пояса. Посредством портала с помощью вертикальных прижимов стенка прижимается к упорам (основанию портала) а горизонтальных прижимов – пояса к вертикальной стенке. Производится прихватка. Портал перемещается к следующему участку производится прихватка и т.д.
Сварка. Производится сварочным автоматом тракторного типа на стеллаже наклонным электродом или на кантователе «в лодочку».
Установка и прихватка рёбер жесткости. Установка производится по разметке или в кондукторе. Сварка механизированная в среде углекислого газа или ручная дуговая покрытыми электродами.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Николаев Г.А. Куркин С.А. Винокуров С.А. Сварные конструкции. Точность сварных соединений и деформации конструкции. М.: Высшая школа 1971. 760 с.
Николаев Г.А. Куркин С.А. Винокуров С.А. Расчёт проектирование и изготовление сварных конструкций. М.: Высшая школа 1971. 760 с.
Богуславский П.Е. Металлические конструкции грузоподъёмных машин. М.: Машиностроение 1961. 423 с.

СПЕЦИФИКАЦИЯ Мостовой кран1.spw

КП 15.03.01-5-16.00.00-088
КП 15.03.01-3-16-0887-00.0
КП 15.03.01-4-17-0887-00.0
КП 15.03.01-4-17-0887-00.4
Болт М22x15-6gx75 ГОСТ 7796-70
Гайка М22x15-6H ГОСТ 5915-70
КП 15.03.01-4-17-0887-00.6
Шайба A.22.37 ГОСТ 11371-78

Главная балка А1 14к.cdw

Сварка автоматическая под флюсом по ГОСТ 8713-79 проволока
Св-08А ГОСТ 2246 -70 флюс АН-348А ГОСТ 9087-81
Сварка полуавтоматическая в защитном газе по ГОСТ 14771-76
углекислый газ 8050-85 проволока Св-08Г2С ГОСТ 2246-70
ГОСТ 14771-76-Т1-УП-
КП 15.03.01-4-17-01.00