Расчет металлоконструкции фермы крана

Курсовой+проект.doc

Выбор материала для металлоконструкции.. 3
Вычисление нагрузок 3
Построение линий влияния для усилий в стержнях фермы . .. .5
Определение наибольшего усилия возникающего в стержнях вертикальной фермы от действия системы сосредоточенных и распределенных нагрузок .. . ..9
Подбор сечений вертикальной фермы нагруженных осевыми силами 11
Расчет на прочность соединений в узлах вертикальной фермы 17
Определение наибольшего усилия возникающего в стержнях горизонтальной фермы от действия ветровых и инерционных нагрузок ..17
Подбор сечений горизонтальной фермы нагруженных осевыми силами 18
Расчет на прочность соединений в узлах горизонтальной фермы ..20
Расчет вспомогательных элементов 20
Список использованных источников ..21
Грузоподъемность крана Q=20 т
Скорость механизма подъема мс (режим 6к)
Скорость механизма передвижения:
- тележки мс (режим 4к)
- крана мс (режим 4к)
Рисунок 1.1 – Верхнее строение козлового крана.
Т.к. L>10 м – одна опора гибкая
Выбор материала для металлоконструкции.
Выбираем 10ХСНД-12 (ГОСТ 19282-73) с поставкой по группе В
Класс стали С 5240 t до -40
Вычисление нагрузок.
Нагрузки при расчетах по первому предельному состоянию представлены в таблице 3.1.
Принимаем следующие коэффициенты нагрузок для отдельных нагрузок ([1] с6)
- для собственного веса металлоконструкции = 105
- для веса оборудования расположенного на конструкции включая тележку
- для веса груза = 125
- для горизонтальных сил инерции = 15
- для ветровой нагрузки по ГОСТ 1451-77 = 11 - для нерабочего состояния крана и = 10 – для рабочего состояния крана.
Значение коэффициентов толчков для козловых кранов принимаем по таблице 2.3 ([1] с 7) в зависимости от скорости передвижения крана.
Принимаем = 10 = 105 (стыки на болтовых накладках)
Значение динамических коэффициентов принимаем по графикам рисунок 2.1.([1] с 8) – для фазного электродвигателя с реостатным пуском при скорости подъема мс принимаем = 115
Нагрузки при расчетах по второму
предельному состоянию.
Собственный вес конструкции крана G с учетом коэффициентов толчков и
Вес оборудования расположенного на конструкции включая тележку с учетом коэффициентов толчков и
Вес груза Q включая грузозахват с учетом динамических коэффициентов и и
Горизонтальные силы инерции масс крюка (разгон и торможение) одного из механизмов
Давление ветра на конструкцию
Определяем вес крана (рисунок 1.2. [2] с 12)
Вес оборудования расположенного на конструкции включая тележку определяем по ([1] таблица 3.1 с 15)
= 82 кН: Ширина колеи = 20 м. База тележки = 25 м
Вес груза включая грузозахват Q = 20 т = 200 кН
Горизонтальная сила инерции вызванная плавным разгоном (торможением) механизма передвижения крана.
= 033 G + - (таблица 26[1] с 10) для козлового крана с одной консолей (с гибкой опорой)
= 82 кН ([1] таблица 3.1 с 15)
= 1 – коэффициент влияния подвеса груза
а – ускорение передвижения крана
для комбинации нагрузок 2b принимаем
= 033*2125 + 82 = 152125 кН
= (152125* + 1*20*)*075 = 2641
Давление ветра на металлоконструкцию с грузом работающую на открытом воздухе:
([1] таблица 2.8 с 13)
= 400*3473 + 300*16 = 203 кН
Построение линий влияния для усилий в стержнях фермы.
- Линии влияния для рассматриваемых стержней фермы представлены на рисунке 4.1.
- Линии влияния опорных реакций строим исходя из условия что над искомой опорой величина коэффициента влияния равна 1 а над другой опорой 0.
-Найдем линию влияния для стержня . Для этого рассмотрим сечение 1-1 проходящее через стержни .
Рассмотрим моментную точку 36:
подвижная нагрузка слева от сечения
подвижная нагрузка справа от сечения
Рассмотрим моментную точку 2:
Рисунок 4.1 – Линии влияния для усилий в стрежнях фермы.
Рассмотрим узел методом вырезания узлов:
- Найдем линию влияния для стержня . Для этого рассмотрим сечение 2-2 проходящее через стержни .
Рассмотрим моментную точку 10:
Рассмотрим моментную точку 26:
- Найдем линию влияния для стержня . Для этого рассмотрим сечение 3-3 проходящее через стержни .
Рассмотрим моментную точку 18:
Рассмотрим моментную точку 20:
Линии влияния для стержней строятся исходя из признаков нулевых стержней : если в узле сходятся два стержня и внешней силы к этому узлу не приложено то усилия в этих стержнях равно нулю а также если в узле сходятся три стержня и оси двух стержней лежат на одной прямой при этом внешней силы в узле нет усилие в третьем стержне равно нулю.
Определение наибольшего усилия возникающего в стержнях вертикальной фермы от действия системы сосредоточенных и распределенных нагрузок.
Для нахождения усилий используя линии влияния умножим каждую из приложенных сил на соответствующее значение ординаты линии влияния в случае распределенной нагрузки умножим величину распределенной нагрузки на общую площадь линии влияния с учетом знака. Полученные произведения необходимо сложить.
Считая что вес тележки и вес груза равномерно распределены по осям тележки то нагрузка от каждого колеса тележки с учетом динамических коэффициентов и коэффициентов толчков для случая нагрузок IIa составит N=989kH. Таким образом на вертикальную металлоконструкцию будет действовать пара сил =989kH расположенные на расстоянии базы тележки т.е. 25м.
Найдем распределенную нагрузку от веса металлоконструкции:
Определим усилия в стержнях для случая нагрузок IIa:
Определим усилия в стержнях для случая нагрузок IIb:
В этом случае нагрузка от каждого колеса тележки составит =895kH
Поскольку нагрузки в случае IIa больше то использовать для дальнейшего расчета будем их значения.
Подбор сечений вертикальной фермы нагруженных осевыми силами.
Необходимая площадь растянутого стержня:
N – усилие в стержне
- коэффициент запаса
- коэффициент учитывающий ответственность рассчитываемого элемент.
- коэффициент учитывающий возможные повреждения конструкции в процессе эксплуатации транспортировки и монтажа.
- коэффициент учитывающий несовершенства расчета связанные с неточным определением внешних сил или расчетных схем.
R – сопротивление материала. Для 10ХСНД-12 из принимаем 335 МПа ([2] с 20)
Необходимая площадь сжатого стержня:
- коэффициент продольного изгиба центрально сжатых элементов
Из ([2] с 59) в зависимости от назначения элемента и характеристики его нагружения соответственно выбираем:
Для стержней = 0.198
Для стержней = 0.315
Для стержней = 0.112.
Минимальный радиус инерции стержня:
- расчетная длина стержня
- допустимое значение гибкости стержня
Расчет параметров для стержня 1-2:
Расчет параметров для стержня 35-36:
Расчет параметров для стержня 2-36:
Расчет параметров для стержня 1-36:
Расчет параметров для стержня 26-27:
Расчет параметров для стержня 10-11:
Расчет параметров для стержня 10-26:
Расчет параметров для стержня 17-18:
Расчет параметров для стержня 18-20:
Расчет параметров для стержней 11-26 10-27 17-20 2-35 18-19:
Имея необходимые расчетные параметры для различных элементов фермы подберем сечение для самого нагруженного элемента фермы и примем это сечение для остальных элементов.
Подберем сечение для верхнего пояса по параметрам полученным для самого нагруженного элемента верхнего пояса – стержня 10-11:
Из выбираем сечение состоящее из двух швеллеров №36П.
На рисунке 6.1 представлен общий вид швеллера.
Рисунок №6.1 – Общий вид швеллера.
Выполним проверку сечения по условию допустимых напряжений возникающих в сечении:
-изгибающий момент возникающий в сечении от действия подвижной нагрузки.
- коэффициент зависящий от отношения величины базы тележки к пролету фермы в нашем случае по принимаем
N – величина подвижной нагрузки N = 98.9kH
d – величина пролета фермы d = 2м
=128 МПа условие выполняется сечение выбрано верно.
Подберем сечение для нижнего пояса по параметрам полученным для самого нагруженного элемента нижнего пояса – стержня 26-27:
Из выбираем сечение состоящее из двух швеллеров №18аП.
=1687 МПа условие выполняется сечение выбрано верно.
Подберем сечение для раскосов по параметрам полученным для самого нагруженного раскоса – стержня 2-36:
Из выбираем сечение состоящее из двух швеллеров №12П.
=1177 МПа условие выполняется сечение выбрано верно.
Подберем сечение для стоек по параметрам полученным для самой нагруженной стойки – стержня 18-19:
Из выбираем сечение состоящее из двух швеллеров №14П.
=1403 МПа условие выполняется сечение выбрано верно.
Расчет на прочность соединений в узлах вертикальной фермы.
Для соединения стержней вертикальной фермы используем соединение сваркой. Расчет площади сварного шва выполняется по формуле:
Q – усилие возникающее в элементе
коэффициент запаса =054
- сопротивление сварного шва на срез =
Узлы фермы соединяются фасонками толщину фасонки выбираем по и принимаем равной .
Рассчитаем параметры сварного шва для верхнего пояса:
S=6621.3 катет сварного шва принимаем h=10мм длина l=662.13мм
Рассчитаем параметры сварного шва для раскоса:
S=1132.7 катет сварного шва принимаем h=5мм длина l=230мм
Рассчитаем параметры сварного шва для стойки:
S=748 катет сварного шва принимаем h=5мм длина l=150мм
Рассчитаем параметры сварного шва для нижнего пояса:
S=64411 катет сварного шва принимаем h=10мм длина l=650мм
Определение наибольшего усилия возникающего в стержнях горизонтальной фермы от действия ветровых и инерционных нагрузок.
Подбор сечений горизонтальной фермы нагруженных осевыми силами.
Подберем сечение для раскосов горизонтальной фермы по параметрам полученным для самого нагруженного раскоса – стержня 2-36:
Из выбираем сечение состоящее из двух швеллеров №10П.
Подберем сечение для стоек горизонтальной фермы по параметрам полученным для самого нагруженной стойки – стержня 1-36:
Из выбираем сечение состоящее из двух швеллеров №5П.
Расчет на прочность соединений в узлах горизонтальной фермы.
Для соединения стержней горизонтальной фермы используем соединение сваркой.
S=4457 катет сварного шва принимаем h=5мм длина l=60мм
S=351 катет сварного шва принимаем h=5мм длина l=60мм
Расчет вспомогательных элементов.
Расчет числа болтов соединяющих ходовой рельс с металлоконструкцией:
n – необходимое число болтов;
N – инерционная нагрузка на рельс;
- число плоскостей среза;
- сопротивление болта на срез по( с.6) принимаем равной 200МПа
Принимаем Болт М10х15х50 ГОСТ 7798-70
Расчет числа болтов соединяющих секции строения:
Принимаем Болт М42х3х80 ГОСТ 7798-70
Список использованных источников.
Отделкин Н.С. Металлические конструкции подъемно – транспортных машин – Н.Новгород: типография ВГАВТ 1998. – 24с.
Саломатников М.Е. Металлические конструкции подъемно – транспортных машин М.Е. Саломатников – Горький: Типография ГИИВТа 1988. – 92 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя том 1 - Москва: Машиностроение 1980. – 728 с.

Спецификация.dwg

Пояснительная записка
Швеллер №5П ГОСТ 8240-72
Швеллер №10П ГОСТ 8240-72
Швеллер №12 ГОСТ 8240-72
Швеллер №14 ГОСТ 8240-72
Швеллер №18а ГОСТ 8240-72
Швеллер №36 ГОСТ 8240-72
Болт М42х3х80 ГОСТ 7798-70
Гайка М10 ГОСТ 5915-70
Гайка М42 ГОСТ 5915-70
Рельс крановый КР-120 ГОСТ 41-21-76
Шайба 42.01.01 ГОСТ 11371-78
Шайба косая 10.02.016 ГОСТ 10906-78
Шайба пружинная ГОСТ 10-02-9 ГОСТ 6402-70
Шайба пружинная 42-08-9 ГОСТ 6402-70

Чертеж.dwg

№ сварного шва ГОСТ Обозначение сварного шва
Технические требования:
Сварные швы варить электродом Э-46 ГОСТ 9466-75
Обеспечить шероховатость поверхностей БЧ -
Всю конструкцию покрыть эмалью ПФ - 115 ГОСТ 6465-63
по строительной механике