Проектирование двутавровой составной балки однобалочного мостового крана

Glavnaya_balka_mostovogo_krana.dwg

Неуказанные предельные отклонения размеров: охватываемых-
Сварные швы варить электродом Э42А ГОСТ 9466-75
Контроль сварных швов внешним осмотром и имзмерениями
Клеймить: клеймо сварщика и ОТК.
Технические требования

Poyasnitelnaya_zapiska.docx

Пояснительная записка 20 с. 4 рис. 5 источников иллюстрированный материал 1 лист формата А1.
Однобалочный мостовой кран балка мост диафрагма металлоконструкция.
В курсовом проекте представлена разработка составной двутавровой балки однобалочного мостового крана.
Цель проекта – проектирование составной двутавровой балки однобалочного мостового крана.
В процессе работы проведен анализ существующих конструкций мостовых кранов подобрано сечение главной балки и ее размеры материал.
Проведен расчет и разработаны чертеж главной балки мостового крана.
Описание конструкции однобалочного мостового крана 6
Определение параметров сечения балки 7
Расчёт сварных соединений 16
Список использованных источников 19
Электрические мостовые краны широко применяются в одноэтажных промышленных зданиях так как они обеспечивают наиболее быстрое перемещение грузов вдоль и поперек пролетов цеха.
В зависимости от характера работы они могут быть легкого среднего тяжелого и весьма тяжелого режима работы.
Особенность работы кран-балок состоит в том что они воспринимают одновременно вертикальные нагрузки от силы тяжести крана и поднимаемого груза и горизонтальные нагрузки от торможения тележки и самого мостового крана.
Эти подвижные динамические нагрузки передаются на подкрановый путь через колеса крана. Большие сосредоточенные силы давления приложены к вертикальным поясам и вызывают в стенке балки и поясных швах дополнительные напряжения местного растяжения или сжатия.
Расчет подкрановых балок во многом аналогичен расчету обычных балок. Однако подвижная нагрузка вызывающая большие местные напряжения под катками крана воздействие не только вертикальных но и горизонтальных боковых сил динамичность нагрузки и многократность ее приложения приводят к ряду особенностей расчета подкрановых балок.
Описание конструкции однобалочного мостового крана
Мостовой кран представляет собой разновидность подъемного крана имеет конструкцию выполненную в виде опорного или подвесного моста. Несущие элементы мостового крана опираются непосредственно на крановый путь. Мост (несущая балка) перемещается по рельсам уложенным на стенах зданий или на эстакадах вне здания а грузовая тележка перемещается по мосту.
Кран-балка представляет собой конструкцию состоящую из концевых балок (имеют ходовые колеса) пролетной балки и подъемного механизма. Концевые балки обеспечивают передвижение крана по направляющим. Пролетная балка крепится к концевым балкам и обеспечивает перемещение подъемного механизма. Подъёмный механизм перемещается по нижнему поясу балки и обеспечивает перемещение груза в горизонтальной или вертикальной плоскости. Подъемным механизмом может быть ручная или электрическая таль (в зависимости от типа кран-балки). При больших пролетах главная балка усиливается фермами (вертикальными горизонтальными).
Кран-балки используются для выполнения погрузочно-разгрузочных подъемно-транспортных и монтажных работ на складе в промышленном производстве строительстве. Не допускается использование кран-балок для транспортировки людей токсичных и взрывчатых веществ.
Кран-балки могут иметь различное исполнение: общепромышленное пожаробезопасное взрывобезопасное; для холодного умеренного или тропического климата.
Определение параметров сечения балки
Конструирование балки следует начать с определения расчетных усилий М и Q. Сначала необходимо построить линии влияния моментов чтобы знать их максимально возможные значения в разных сечениях балки (рисунок 1).
Ордината линии влияния равна:
Сечение 01L: M1 = 008L = 00824 = 192 м;
Сечение 02L: M2 = 014L = 01424 = 336 м;
Сечение 03L: M3 = 019L = 01924 = 456 м;
Сечение 04L: M4 = 024L = 02424 = 576 м;
Сечение 05L: M5 = 028L = 02824 = 672 м.
Определим моменты от веса тележки в каждом из сечений 01L 02L и т. д. с учетом того что один из сосредоточенных грузов располагается над вершиной линии влияния а второй занимает положение показанное на рисунке 1.
Изгибающие моменты в сечениях при L=24 м и t=22 м:
Определим изгибающие моменты от равномерно распределенной нагрузки.
M5 = 0125ql2 = 014014242 = 11290 кН м.
Вычислим суммарные величины моментов в сечениях от сосредоточенных сил и равномерной нагрузки:
M1 = + 3628 = 5176 кНм;
M2 = + 6450 = 9159 кНм;
M3 = + 8467 = 12143 кНм;
M4 = + 9677 =14321 кНм;
M5 = + 11290 = 16708 кНм.
Таким образом расчетной величиной изгибающего момента для балки является M5 = 16708 кНм = 16708000 кгсм.
Требуемый момент сопротивления балки для этого усилия равен:
Производим построение линии влияния поперечной силы (рисунок 2):
в сечении х = 02 l ордината Q2 = 08 и т. д.
Определим расчетные усилия от сосредоточенных сил в каждом из указанных сечений с учетом того что одна из них располагается над вершиной линии влияния (рисунок 2).
Аналогично в остальных сечениях при L=24 м и t=24 м:
Поперечные силы Q от собственного веса q равны:
Расчетные значения поперечных сил от сосредоточенных и равномерно распределенных нагрузок будут следующими:
Определив расчетные усилия переходим к нахождению требуемой наименьшей высоты балки h из условия нормы жесткости fl = 1500 от сосредоточенных грузов Р. Основное допускаемое напряжение для стали ст.3 сп 5 []р = 16 кГм2 ГОСТ 380-94.
При определении требуемой высоты балки следует учесть что по условию величина прогиба ограничена лишь в отношении нагрузки Р.
Так как от суммарного момента M = 16708 Тм напряжение достигает []р то от момента М= Тм вызванного сосредоточенными грузами напряжение будет составлять []р 16708 = 032·[]р. Эту величину и следует учитывать вместо []р при определении требуемой величины h.
Рисунок 3 – Схема определения h от условий жесткости
Требуемая высота балки из условий жесткости lf = 500 будет равна:
При этом h = 0039l = 00392400 = 936 см.
Чтобы определить требуемую высоту балки из условия ее наименьшего сечения нужно задаться толщиной вертикального листа. Можно воспользоваться рекомендуемым приближенным соотношением:
Принимаем Sв = 25 мм.
Требуемая высота из условия прочности при наименьшем весе составляет:
Принимаем высоту вертикального листа hв равной 120 см а высоту балки h = 125 см (рис. 4 ).
Требуемый момент инерции поперечного сечения сварной балки двутаврового профиля равен:
Момент инерции подобранного вертикального листа 1200×25 мм:
Требуемый момент инерции горизонтальных листов балки (поясов):
Величина момента инерции горизонтальных листов записывается в виде:
где J0 – момент инерции горизонтального листа относительно собственной оси. Этой величиной можно пренебречь вследствие ее малости;
h12 – расстояние от центра пояса до центра тяжести балки h12 = 625 см.
Таким образом требуемое сечение одного пояса балки равно:
Принимаем сечение горизонтального листа 200×25 мм.
Определим уточненное значение момента инерции подобранного поперечного сечения балки:
Наибольшее нормальное напряжение в крайнем волокне балки:
Расчетное напряжение не превышает допускаемое.
Определим касательное напряжение на уровне центра тяжести балки в опорном ее сечении по формуле:
где Q – расчетная поперечная сила равная 15825 кГ;
S – статический момент половины площади сечения относительно центра тяжести балки:
Определим эквивалентные напряжения в сечении в котором имеется наибольший изгибающий момент М = кГсм и Q = кГ.
Эквивалентные напряжения вычисляются на уровне верхней кромки вертикального листа в зоне резкого изменения ширины сечения.
Вычислим в этом волокне балки напряжения от М:
В этом же волокне напряжение от Q:
где S – статический момент площади сечения листа относительно центра тяжести равный 1579 см3.
Эквивалентное напряжение определяется по формуле:
что меньше наибольшего нормального напряжения в крайнем волокне.
Расчёт сварных соединений
Катеты верхних и нижних поясных швов принимаем равными k = 6 мм (рисунок 4). В поясных швах как известно возникают связующие напряжения вследствие совместной деформации швов и основного металла. Эти напряжения при расчете прочности в учет не принимаются.
Рисунок 4 – Подобранный профиль балки
Рабочими напряжениями в поясных швах являются касательные.
В верхних поясных швах действуют касательные напряжения равные:
S – статический момент горизонтального листа относительно центра тяжести сечения.
Несмотря на то что рабочие напряжения незначительны по технологическим соображениям целесообразно принимать k = 6 мм.
В нижних поясных швах к вычисленным напряжениям добавляются р от сосредоточенной силы Р.
Длина зоны распределения сосредоточенной силы:
Таким образом местное напряжение в шве (n = 04) при k = 6 мм равно:
Условное результирующее напряжение:
Допускаемое напряжение в поясных швах определяются из соотношения:
В данной работе определены параметры сечения балки однобалочного мостового крана. Расчётные усилия (наибольшие изгибающие моменты и поперечные силы) определены с помощью построения линий влияния изгибающего момента и поперечной силы.
Подбор сечения осуществлён из условий нормы жёсткости и прочности при условии наименьшего веса.
В ходе проверочного расчёта определено что напряжения возникающие в волокнах балки не превышают допускаемых.
Список используемых источников
Ф.А. Николаев С.А. Куркин В.А. Винокуров «Расчет проектирование и конструирование сварных конструкций» М: Высшая школа 1971;
Справочник по сварке т.3 (под редакцией В.А. Винокурова) М: Машиностроение 1979.
В.И. Анурьев: «Справочник конструктора-машиностроителя». М.: «Машиностроение» 2001 г.
Н.В. Дружинин В.М. Хохов: «Проектирование и расчет сварных конструкций». Москва 1982 г.