• RU
  • icon На проверке: 10
Меню

Расчет пролетной балки моста крана

  • Добавлен: 25.10.2022
  • Размер: 1 MB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Расчет пролетной балки моста крана

Состав проекта

icon
icon Спецификация.jpg
icon 1 лист.cdw
icon 1 лист.dwg
icon 1 лист.bak
icon Пояснительная записка.docx

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon 1 лист.dwg

1 лист.dwg
Технические требования
*Размеры для справок
Материалы для сварочных работ:
для ручной сварки применитьэлектроды типа Э50А
для полуавтоматической сварки - проволка Св08ГА
для автоматической сварки - проволка Св08ГА
Покрытие: грунтовка ГФ-021 красно-коричневая ГОСТ 24129 -
эмаль ПФ-115 желтая ГОСТ 6465 - 2 слоя.
Маркировать по ТУ 18.43-76
Остальные технические требования по ТУ 18.42-76.

icon Пояснительная записка.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИН
ГВУЗ «ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ПРОЕКТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ КРАНА МОСТОВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
использованных источников 3;
ГЛАВНАЯ БАЛКА ОПОРНАЯ ЧАСТЬ ЭТАЖНОЕ ОПИРАНИЕ ПРОЛЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА КОНЦЕВАЯ БАЛКА.
Объект проектирования – мостовой кран общего назначения. Цель работы – закрепление и углубление знаний студентов по расчету и конструированию металлических конструкций грузоподъемных машин общего назначения.
Произведено проектирование главной балки торцевой балки моста крана а также был проведен проверочный расчет на прочность и конструктивная проработка пролетной балки моста.
1 Исходные данные для расчета.6
2 Проектный расчет. Материал конструкции. Расчетные нагрузки7
Собственный вес пролетной части моста.7
Расчетные нагрузки.7
Определение размеров поперечного сечения пролетных балок двухбалочных мостов в средней части пролета.9
Опорная часть пролетной балки.13
3 Проверочный расчет на прочность и конструктивная проработка балок моста16
Средняя часть пролетной балки16
Горизонтальные инерционные нагрузки при движении крана18
Прочность верхнего пояса21
Проверка местной устойчивости стенок21
Опорное сечение пролетной балки22
Строительный подъем пролетных балок26
Список использованной литературы . .27
Работоспособность надежность н безотказность эксплуатации подъемно-транспортного оборудования во многом зависит от точности расчета и качества изготовления их металлических конструкций. В связи с этим крановые металлоконструкции должны отвечать следующим требованиям: обеспечение прочности общей устойчивости отдельных ее элементов статической и динамической жесткости определенной выносливости. Вместе с тем металлические конструкции должны обладать возможно минимальной массой и трудоемкостью изготовления.
Выполнение курсового проекта по дисциплине "Проектирование металлических конструкций ПТМ" вырабатывает у студентов навыки проектирования несущих элементов металлоконструкции и их сопряжений развивает практический подход к выбору основных и сварочных материалов к обоснованию способа сварки.
Основными задачами курсового проекта являются:
закрепление и углубление знаний полученных студентами при изучении общеобразовательных и специальных дисциплин;
приобретение навыков самостоятельной творческой работы пользования технической и справочной литературой стандартами нормативами;
приобретение навыков конструирования сварных металлоконструкций.
Характер работы в процессе курсового проектирования позволяет решать задачи студенческой научно-исследовательской работы.
1 Исходные данные для расчета.
Необходимо спроектировать двухбалочный мост с коробчатыми сплошностенчатыми балками с рельсом расположенным по оси верхнего пояса. Примем в качестве аналога «блочное» исполнение моста по типу конструкции завода «Сибтяжмаш» [4] с «этажным» опиранием пролетных балок на торцевые балки.
Кран мостовой электрический предназначен для работы в механосборочном цехе:
грузоподъемность Q = 10020 т;
максимальная высота подъема Н = 1619м;
пролет крана L=285 м;
скорость подъема Vпод =0102 мс ;
скорость передвижения крана Vкр .= 10мс;
вес тележкиGТ = 342 кН;
база тележки Вт= 39 м;
колея тележкиLТ= 36 м;
приведенная к грузу масса вращающихся частей механизма главного подъема m1 = 1350 т;
вес крюковой подвески механизма главного подъемаGкр.п.=48 кН;
приведенная к грузу среднепусковая сила двигателя механизма главного подъема Р= 1115 кН;
коэффициент жесткости канатов полиспаста механизма главного подъема при подъеме груза с земли (при длине подвеса груза H= 16 м)сп =314103 кНм;
вес одного приводного узла механизма передвижения кранаGпр = 9 кН;
среднее ускорение крана при разгонеjк=01 мс2;
максимальный реактивный момент привода передаваемый на фундамент редуктора механизма движения кранаТпр. = 44 кН·м;
группа режимов работы: крана- 3М механизмов- 4М.
Статические давления на колеса составляют:
от номинального собственного веса: кН; кН; кН; кН;
от веса номинального груза: кН; кН; кН;
суммарные статические: кН; кН; кН; кН
база крана: Вк = 5 м.
Тележку на мосту ориентируем таким образом чтобы ее приводные колеса с давлениями Д2 и Д3были обращены в сторону кабины машиниста. Это несколько скомпенсирует взаимное влияние веса кабины и максимального давления колеса Д1 на изгибающие моменты и поперечные силы. Таким образом колеса тележки с давлениями Д1 и Д2будут располагаться на приводной балке моста.
Вес кабины управления принимаем равным Gк = 15 кН[1].
2 Проектный расчет. Материал конструкции. Расчетные нагрузки
В качестве материала для основных несущих элементов в соответствии с табл. 3.1 принимаем низколегированную сталь 15ХСНД по ГОСТ 19281-73.
Расчетные сопротивления основного металла R (МПа) в соответствии с табл. 4.6 равны:
при растяжении сжатии изгибе - R = 290;
при срезе –Rср =170;
при смятии торцевой поверхности- Rт.см. = 430.
Расчетные сопротивления сварных соединений (МПа) принимаем в соответствии с табл. 4.7:
для заводских стыковых швов при работе на растяжение и сжатие- Rсв =290;
при работе на срез- = 170;
для угловых швов при работе на срез = 200.
Собственный вес пролетной части моста.
Для заданных параметров крана при выбранной общей схеме его исполнения и принятом материале по графикам рис. 5.1 находим в качестве первого приближения
Интенсивность нормативной распределенной нагрузки на каждую балку моста определяем по формуле (5.1). Для первого приближения:
Расчетные нагрузки комбинации I.1.А определяем в соответствии с табл. 5.1.
-коэффициент перегрузок для металлоконструкций kq = 11;
-коэффициент перегрузок для оборудованияkG = 12;
-коэффициент перегрузок для веса тележкиkGT =11;
-для веса груза (см. табл. 5.3) kQ = 11.
Коэффициент динамичности Q определяем в зависимости от параметров крана:
где Q=100т - грузоподъемность Gкр.п=48кН- вес крюковой подвески; (Q P Gкр.пm1- исходные данные).
По графикам рис. 5.2 находим Q = 101 (на графике цифрами 1 2 3 4 обозначены кривые отношений которые соответственно равны 0025 005 01 02). В соответствии с табл. 5.1 находим расчетные нагрузки:
распределенная нагрузка от собственного веса пролетной части моста:
вес кабины управления:
вес приводов механизма движения крана:
Динамические нагрузки рассчитываются путем умножения веса груза на коэффициент динамичности Q. Расчетное давление колеса тележки на балку Дi равно:
где - давление от расчетного веса тележки (исходные данные);
- давление от расчетного веса груза (исходные данные).
Давление колес тележки на балку:
Равнодействующая колес тележки:
Расчетная схема приложения нагрузок принята в соответствии с рис. 5.4а где
При четырехколесной тележке (рис. 5.4а) наибольший изгибающий момент от подвижной нагрузки действует в сечении под колесом с давлением Д1 расположенным от опоры на расстоянии:
Для этого суммарный изгибающий момент:
l1=a1 l2=a2 по табл. 2.5.
Коэффициент неполноты расчета определяем по формуле (4.3):
где коэффициент учитывающий ответственность рассчитываемого элемента(табл. 4.1);
коэффициент учитывающий отклонения в геометрических размерах конструкций ( табл. 4.2);
коэффициент учитывающий несовершенства расчета (табл. 4.4).
Момент сопротивления сечения пролетной балки необходимый по условию прочности определяем по формуле (6.34):
Коэффициент жесткости моста предварительно может быть принят как минимально возможный по условиям третьего предельного состояния:
GТ.Н.- вес тележки; - предельный относительный прогиб моста при действии номинальной подвижной нагрузки (табл. 5.4)
Момент инерции балки по условиям минимальной статической жесткости:
Определение размеров поперечного сечения пролетных балок двухбалочных мостов в средней части пролета.
Применяем конструкцию сплошностенчатой коробчатой балки с рельсом по оси пояса. Эту конструкцию применяют для большинства двухбалочных кранов. Чаще всего поперечное сечение балки (рис. 5.11) имеет две оси симметрии. Оптимальную по условию минимума веса при обеспечении заданной прочности высоту стенки для балки с двумя осями симметрии определяют по выражению:
Оптимальную по условию минимума веса при обеспечении заданной жесткости высоту стенки определяют по выражению:
где h- принятая высота стенки (бльшая по абсолютной величине или при равной толщине ).
Рассчитанные по приведенным формулам значения высоты стенки и гибкости в зависимости от толщины стенки ( в диапазоне от 4 мм до 20мм) представляем в виде таблицы (табл. 6.1)
Таблица 6.1. Зависимость геометрических характеристик коробчатого сечения пролетной балки от толщины листа проката.
Результаты расчетов приведенных в таблице оформляем в виде графика представленного на рисунке 1.1.
График строим в следующей последовательности:
построим оси координат (вертикальная ось- высота стенки h гибкость S и площадь поперечного сечения балки F; горизонтальная ось- толщина стенки );
задаемся диапазоном толщины стенки
строим график зависимости высоты стенки (кривая 1) и (кривая 2) от ее толщины (формулы 5.26 и 5.30);
сопоставив кривые 1 и 2 между собой устанавливаем что определяющей будет высота стенки при соблюдении требований прочности так как ;
построим график зависимости гибкости стенки с высотой от ее толщины;
поскольку гибкость стенки по рекомендациям ВНИИПТМАШ составляет то проектируем эту область на кривую 3 а затем на горизонтальную ось и находим оптимальный диапазон толщины стенки ;
из полученного диапазона принимаем для дальнейших расчетов толщину стенки верхнего и нижнего поясов по стандарту проката (ГОСТ 19903-74 Приложение 1) приняв
на основании выбранной толщины определяем высоту балки и окончательно принимаем по стандартному размеру проката;
рассчитываем общую высоту балки
строим графики зависимости площади поперечного сечения балки для; B=H·04 =2140·04=856 мм. На основании анализа графиков (рис. 1.1) можно заключить что наиболее рациональной по условию минимума веса будет балка с размерами B=085м.
определяем ширину балки B и окончательно округляем по стандартному размеру проката. Таким образом в дальнейших расчетах используем значения согласованных по стандартным размерам проката («Сталь горячекатаная листовая». Сортамент ГОСТ19903-74 Приложение 1).
Площадь поперечного сечения балки в этом случае равна . Критерием рациональности принятого решения должно быть получение сечения минимальной площади при приемлемых по конструктивным соображениям габаритах.
Схема поперечного сечения показана на рис. 1.2
Рисунок 1.2 Схема принятого поперечного сечения главной балки.
Геометрические характеристики сечения.
Момент инерции относительно X:
Осевой момент инерции X-X:
Момент инерции относительно Y:
Осевой момент инерции Y-Y:
Площадь поперечного сечения:
Площадь поперечного сечения уменьшилась по сравнению с оптимальной менее чем на 1%.
Опорная часть пролетной балки.
Основные размеры определились при компоновке опорного узла (см. рис. 6.2). Используя опыт завода «Сибтяжмаш» увеличим толщину стенки в опорной части до 2 =001 м а толщину нижнего пояса (гнутого листа) примем 3 = 0012 м.
Принятое поперечное сечение показано на рис. 1.3.
Рисунок 1.3 Схема принятого поперечного сечения опорной части главной балки.
Геометрические характеристики сечения:
Статический момент инерции
Высоту торцевой балки назначают обычно из конструктивных соображений и как правило:
где Н- высота главной балки.
Толщину поясов принимают для обеих балок одинаковой равной толщине пояса пролетной балки. Расчетная длина балки (расстояние между осями балансиров) равно Lб=5м. Поперечное сечение показано на рис. 6.5. Геометрические характеристики сечения:
Рисунок 6.5 Схема принятого поперечного сечения торцевой балки.
Геометрические характеристики сечения
Момент сопротивления X-X
Статический момент сечения
Осевой момент сопротивления Y-Y
3 Проверочный расчет на прочность и конструктивная проработка балок моста
Проверочный (уточненный) расчет отдельных элементов конструкции главной балки включает следующие прочностные расчеты:
Проверка прочности балки в средней части пролета при общем изгибе в двух плоскостях (формула 5.36);
Проверка прочности поперечного ребра по условиям работы верхней кромки на сжатие от местного давления колеса тележки (формула 5.39);
Проверка прочности верхнего пояса балки (формула 5.43);
Проверка местной устойчивости стенки (формула 5.50);
Проверка прочности опорного сечения в зоне начала закругления при «этажном» сопряжении (формула 5.63 5.65);
Проверка прочности сварных швов (шов соединяющий пояс со стенкой (формула 5.61) и монтажный шов узла соединения балок (формула 5.66)).
Средняя часть пролетной балки
Прочность балки при ее общем изгибе в двух плоскостях проверяем на действие нагрузок комбинации 1.1.Б (см. табл. 5.1).
Для определения расчетных вертикальных нагрузок по формулам (5.3) (5.4) и рис. 5.4 находим коэффициенты толчков с учетом схемы моста и наличия балансирных тележек ходовых колес.
Вес пролетной части моста в качестве первого приближения ранее определяли по графикам (рис 5.1). Уточняем вес пролетной части моста:
где q2н- нормативная интенсивность распределенной нагрузки:
где F=00595м2 – площадь первоначального поперечного сечения главной балки (размеры В h- получены по графику);
F1=0059м2 - площадь поперечного сечения окончательно спроектированной главной балки (размеры приняты с учетом ГОСТа).
где qб- погонный вес окончательно спроектированной балки:
где γ=785- плотность материала
g=9807- ускорение силы тяжести
q0- погонный вес остальных элементов балки (рельс и его крепление балконы ограждения и т.д.):
где q1Н- ранее рассчитанная нормативная вертикальная распределенная нагрузка в первом приближении;
Рисунок 6.6 Расчетная схема приложения вертикальных нагрузок.
Приведенная масса моста и тележки:
Фактический коэффициент жесткости моста по формуле (5.29):
парциальная частота поперечных колебаний моста
При м=2148с-1 и Vк=10мс находим а=002 (рис. 5.3);
Коэффициент толчков для моста крана:
Тогда вертикальные нагрузки будут равны:
По формулам (5.11) (5.12) и рис. 5.4а
Горизонтальные инерционные нагрузки при движении крана
При среднем ускорении крана во время разгона jк=01 мс2 т.е. при горизонтальные инерционные нагрузки будут равны:
По формулам (5.15) и (5.17) находим:
При определении коэффициента неполноты расчета принимаем m3= 085 тогда и
Схему приложения горизонтальных нагрузок (рисунок 6.7) принимаем по рис. 5.5.
Рисунок 6.7 Расчетная схема приложения горизонтальных
нагрузок на мост крана
Проверку производим по условию (5.36):
Прочность средней части балки при общем изгибе в двух плоскостях обеспечена.
Фактическая гибкость стенки пролетной балки в ее средней части:
т. е. стенка может укрепляться только поперечными основными и дополнительными ребрами жесткости (большими и малыми диафрагмами.)
Рисунок 6.8 Схема размещение ребер жесткости
Диафрагмы будем выполнять из листового проката; в больших диафрагмах выполним вырезы в средней части. Ширину выступающей части ребра определяем по условию (5.37):
толщина ребра должна быть не менее:
Момент инерции ребра относительно плоскости стенки должен быть не менее:
ПринимаемТогда его момент инерции относительно плоскости стенки:
Проверку прочности ребра по условиям работы его верхней кромки на сжатие по формулам (5.39) и (5.40):
По таблице П.9.2 [1] для рельса КР-70 (тип рельс выбирается по значению =7472кН из [8]) находим:
Расчетная зона распределения давления колеса по ребру (для сварных балок):
При расположении рельса по оси пояса поперечное ребро проверяется по условиям работы верхней кромки на сжатие от местного давления колеса по формуле (5.39):
где длина линии контакта рельса и пояса над ребром;
где bрс=120мм- ширина подошвы рельса.
Дmax=Д1- давление колеса тележки.
При m3=085 m0=085 и
следовательно прочность верхней кромки диафрагмы обеспечена.
Из условия прочности рельса по формуле (5.41) определим шаг дополнительных поперечных ребер:
предел прочности материала рельса.
Учитывая что пояс балки достаточно тонкий для обеспечения его прочности при действии местных напряжений от давления колес тележки принимаем конструктивно шаг малых диафрагм в средней части балки а1 = 0333·Н=0333·2100700 мм а шаг больших диафрагм а=3а1=2100мм. В концевых частях балки ребра ставим в соответствии с необходимостью приварки фундаментов под привод механизма передвижения крана. Расстановка диафрагм показана на чертеже пролетной балки.
Прочность верхнего пояса
При контакте подошвы рельса с поясом балки пояс находится в плоском напряженном состоянии и его прочность нужно проверять по условию (формула 5.43):
- напряжение в балке от ее общего изгиба в продольном направлении МПа;
- местные нормальные напряжения в поясе соответственно вдоль и поперек продольной оси балки.
где hр- высота рельса принимаем по табл. 5.5 5.7 коэффициенты k3 соответственно равны: 0138; 0179; 0161.
Тогда сила передающаяся на поясной лист через рельс от давления ходового колеса тележки по формуле (5.47):
Напряжение в балке от общего изгиба в продольном направлении:
Местное нормальное напряжение в полке поперек продольной оси балки (формула 5.44):
Местное нормальное напряжение в поясе вдоль продольной оси балки:
Суммарное напряжение в балке:
Проверка прочности верхнего пояса:
Прочность верхнего пояса обеспечена.
Проверка местной устойчивости стенок
Проверка местной устойчивости стенки зависит от выбранного варианта размещения ребер жесткости:
-при подкреплении стенок только поперечными основными ребрами жесткости формула (5.50)
-при использовании продольных ребер жесткости формулы (5.54 и 5.56).
В данном виде расчета местную устойчивость стенки укрепленной только поперечными основными и дополнительными ребрами жесткости в средней части балки где проверяем по формуле (5.50):
Предварительно определяем γ:
где - ширина и толщина сжатого пояса
- высота и толщина стенки
с-коэф. принимаемый по табл. 5.10.
В зависимости от полученного значения γ по табл 5.9 принимается коэффициент k0=63038.
Критическое напряжение находим по формуле:
Максимальное расчетное напряжение:
Запас местной устойчивости:
Местная устойчивость стенок в средней части балки обеспечена.
Опорное сечение пролетной балки
Прочность опорного сечения пролетной балки проверяем для случаев действия нагрузок комбинаций I.2.A и 1.2.Б (табл. 5.1).
Как видно из предыдущих расчетов вертикальные нагрузки комбинации I.2.A будут такими же как и для комбинации I.1.А а для комбинации I.2. Б- как для комбинации I.1. Б; при этом вертикальные нагрузки комбинаций Б оказались больше чем комбинаций А. В связи с этим опорное сечение пролетной балки проверяем только на действие более опасного случая-комбинации нагрузок I.2.Б. Как отмечено выше вертикальные и горизонтальные инерционные нагрузки комбинации I.2.Б равны соответствующим нагрузкам комбинаций I.1.Б.
Определим более опасное с точки зрения максимальной поперечной силы в опорном сечении положение тележки на мосту.
При положении тележки с грузом у опоры А (рис. 5.4а и рис. 5.6) реакции опор приводной пролетной балки:
При положении тележки у опоры В:
Более опасным будет случай положения тележки у опоры А.
Силу перекоса моста определяем по формуле (6.18):
где при работе крана в помещении;
Наибольший вертикальный изгибающий момент в точке (см. рис. 6.22) соответствии с размерами балки (см. рис. 12.7 и 12.11) равен:
где l- плечо силы от точки (см. рис. 6.22).
Горизонтальные изгибающие моменты в узлах сопряжения балок определяем по формулам (6.27 6.29):
Эксцентриситеты скручивающих нагрузок (рисунок 6.9) в соответствии со схемой рис. 5.9 и рис. 6.2 6.5.
Рисунок 6.9 Схема эксцентричного приложения нагрузок на пролетную балку
Скручивающий момент для опорного узла приводной пролетной балки:
где распределенная нагрузку от веса балкона.
для неприводной пролетной балки:
Напряжения в стенке опорной части приводной пролетной балки в точке находим по формулам :
где - ширина и высота замкнутого контура поперечного сечения по осям стенок и поясов соответственно равны: 810мм и 911мм.
гдеплощадь нижнего пояса и стенок;
при а = 90° по графикам (рис. 5.16 ) находим: КR = 125; = 16; = 095; = 124; коэффициент формы сварного шва = 10;
следовательно прочность сечения обеспечена.
Строительный подъем пролетных балок
При пролете мостов более 17м пролетным балкам должен придаваться строительный подъем f0(м) который должен быть равным (формула 5.85):
где – прогиб пролетной балки от действия постоянных нагрузок
- прогиб пролетной балки от действия подвижных нагрузок:
Список использованной литературы:
Учебное пособие по дисциплине «Проектирование металлоконструкций ПТМ» В.П. Лаврик Ю.Г. Сагиров О.М. Щеглов В.П. Четверня- Мариуполь 2002. – 142с.
Учебное пособие по дисциплине «Проектирование металлоконструкций ПТМ» В.П. Лаврик И.И. Пирч Ю.Г. Сагиров А.Н. Кузьмин- Мариуполь 2008. – 83с.
Иванченко Ф.К. и др. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин.- К.: Вища школа 1978.
up Наверх