Расчёт пролётного строения мостового крана

chertezh.dwg

Технические требования:
Обеспечить шероховатость поверхностей
Всю конструкцию покрыть эмалью ПФ 115 ГОСТ 6465-63
ХСНД-15 ГОСТ19282-73
Обозначение сварного шва

rrsrss.docx

Выбор материала для металлоконструкции.
Вычисление нагрузок
Построение линий влияния для усилий в стержнях фермы . ..
Определение наибольшего усилия возникающего в стержнях вертикальной фермы от действия системы сосредоточенных и распределенных нагрузок ..
Подбор сечений вертикальной фермы нагруженных осевыми силами
Расчет на прочность соединений в узлах вертикальной фермы
Определение наибольшего усилия возникающего в стержнях горизонтальной фермы от действия ветровых и инерционных нагрузок
Подбор сечений горизонтальной фермы нагруженных осевыми силами
Расчет на прочность соединений в узлах горизонтальной фермы
Расчет числа болтов соединяемых рельс с металлоконструкцией
Тип крана – мостовой представлен на рисунке 1.1
Грузоподъемность крана Q = 32 т
Скорость механизма подъема = 1 мс (режим 6К)
Скорость механизма передвижения:
- тележки = 08 мс (режим 4К)
- крана = 25 мс (режим 6К)
Рисунок 1.1 – Схема строения мостового крана.
Выбор материала для металлоконструкции
Выбираем 10ХСНД-15 (ГОСТ 19282-73) с поставкой по группе В
Нагрузки при расчетах по первому предельному состоянию представлены в таблице 3.1.
Принимаем следующие коэффициенты нагрузок для отдельных нагрузок [1]
- для собственного веса металлоконструкции n1 = 11
- для веса оборудования расположенного на конструкции включая тележку n2 = 11
- для веса груза n3 = 14
- для горизонтальных сил инерции n4 = 15
- для ветровой нагрузки по ГОСТ 1451-77 n6 = 11 - для нерабочего состояния крана и n7 = 10 - для рабочего состояния крана.
Значение коэффициентов толчков для козловых кранов принимаем по таблице 2.3 ([1] стр. 7) в зависимости от скорости передвижения крана.
Для верхнего пояса сварные стыки: = 10 = 103
Для нижнего пояса стыки на болтовых накладках: = 11 = 105
Значение динамического коэффициента II принимается по графику (рисунок 2.1. [1] стр. 8) – для фазного электродвигателя с реостатным пуском при скорости подъема = 1 мс принимаем II = 16
Определяем вес крана (рисунок 1.2. [2] стр. 11)
Gконструкции = 20 т = 200 кН
Вес оборудования расположенного на конструкции включая тележку определяем по [1]
Масса тележки= 20 кН: Ширина колеи lk = 14 м. База тележки lб = 10 м
Вес груза включая грузозахват Q = 5 т = 50 кН
Горизонтальная сила Ри инерции определяется:
= 0 – коэффициент влияния подвеса груза
а – ускорение передвижения крана
Давление ветра на металлоконструкцию с грузом работающую на открытом воздухе:
q = 250 Мпа – динамическое давление ветра;
k = 21 [1] – коэффициент изменения динамического давления при изменение высоты;
с = 16 – коэффициент аэродинамической силы;
n = 1 – коэффициент перегрузки.
Pв = 250*21*16*1 = 840 Па
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
Построение линий влияния для усилий в стержнях фермы
Линии влияния для рассматриваемых стержней фермы представлены на рисунке 4.1.
Принимаем длину панели высоту панели h = 2 м
Найдем линию влияния для стержня .
Моментная точка 42 подвижная нагрузка справа от сечения:
подвижная нагрузка слева от сечения:
Моментная точка 2 подвижная нагрузка справа от сечения:
Найдем линию влияния для стержня .
подвижная нагрузка справа от сечения:
Моментная точка 32 подвижная нагрузка справа от сечения:
Моментная точка 10 подвижная нагрузка справа от сечения:
Моментная точка 22 подвижная нагрузка справа от сечения:
Моментная точка 20 подвижная нагрузка справа от сечения:
Рисунок 4.1 – Линии влияния стержней фермы.
Определение наибольшего усилия возникающего в стержнях вертикальной фермы от действия системы сосредоточенных и распределенных нагрузок.
Вес тележки и вес груза равномерно распределены по осям тележки нагрузка от каждого колеса тележки с учетом динамических коэффициентов и коэффициентов толчков для случая нагрузок IIa составит N1N2 = 234 кH.
Пара сил N1N2 = 234 кH располагаются на расстоянии базы тележки т.е. 1 м.
Найдем распределенную нагрузку от веса металлоконструкции:
Определим усилия в стержнях для случая нагрузок IIa:
= -234 1025 -234 099 - 4872101 = -1495 кН
= 234 097+234 094 +4871988 = 1415 кН
= -234 136-234 136 - 4872927 = -2062 кН
= 234 447 + 234 425 + 4875212 =485 кН
= 234 508 +234 48 +487455 = 4256 кН
= 234 002 +234 059 +4871332 = 7914 кН
=234 1025 +234 099 +4872101 = 14946 кН
= -234 137 -234 133 -4872808 = -200 кН
= 234 097 +234 094 +4871988 = 1415 кН
= = -234 -234 051 -4871025 = -4032 кН
= = 234 005 +234 0025 +48719 = 9428 кН
= = -234 095 -234 092 -4871947 = -1385 кН
= -234 -234 051 -487205 = -453 кН
= -234 055 -234 052 -487274 = -3838 кН
Определим усилия в стержнях для случая нагрузок IIb: N1N2 = 184 кH.
= -184 1025 -184 099 - 4872101 = -1394 кН
= 184 097+184 094 +4871988 = 132 кН
= -184 136-184 136 - 4872927 = -19238 кН
= 184 447 + 184 425 + 4875212 = 43561 кН
= 184 508 +184 48 +487455 = 382 кН
= 184 002 +184 059 +4871332 = 7383 кН
=184 1025 +184 099 +4872101 = 13944 кН
= -184 137 -184 133 -4872808 = -1866 кН
= 184 097 +184 094 +4871988 = 132 кН
= = -184 -184051 -4871025 = 3761 кН
= = 184 005 +1840025 +48719 = 8796 кН
= = -184095 -184092 -4871947 = -12922 кН
= -184-184051 -487205 = -4226 кН
= -184055 -184052 -487274 = -358кН
Будем принимать значения IIa так как нагрузки больше.
Подбор сечений вертикальной фермы нагруженных осевыми силами.
Необходимая площадь растянутого стержня:
где A – площадь стержня;
N – усилие в стержне; m0 - коэффициент запаса.
где m1 - коэффициент учитывающий ответственность рассчитываемого элемента.
m2 - коэффициент учитывающий возможные повреждения конструкции в процессе эксплуатации.
m3 - коэффициент учитывающий несовершенства расчета связанные с неточным определением внешних сил.
R – сопротивление материала.
Для 10ХСНД-15 принимаем R = 345 МПа
Необходимая площадь сжатого стержня:
- коэффициент продольного изгиба центрально сжатых элементов;
в зависимости от назначения элемента и характеристики его нагружения соответственно выбираем:
Для поясов и опорных раскосов главных ферм φ=0287
Для всех прочих стержней φ=0111
Минимальный радиус инерции стержня:
где - расчетная длина стержня
λ - допустимое значение гибкости стержня
В зависимости от назначения элемента и характеристики его нагружения соответственно выбираем:
Для поясов и опорных раскосов главных ферм λ=120
Для всех прочих стержней λ=200
Расчет параметров для стержня 1-2:
Расчет параметров для стержня 42-41:
Расчет параметров для стержня 42-2:
Расчет параметров для стержня 10-11:
Расчет параметров для стержня 33-32:
Расчет параметров для стержня 10-32:
Расчет параметров для стержня 20-21:
Расчет параметров для стержня 20-22:
Расчет параметров для стержня 22-23:
Расчет параметров для стержня 1-42;21-22:
Расчет параметров для стержня 2-41;23-20:
Расчет параметров для стержня 41-2;20-23:
Расчет параметров для стержня 11-32:
Расчет параметров для стержня 10-33:
Подберем сечение для самого нагруженного стержня фермы.
Подберем сечение для самого нагруженного сечения верхнего пояса (10-11):
Выбираем сечение состоящее из 2х швеллеров №14П.
Общий вид швеллера представлен на рисунке 6.1.
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.
α - коэффициент зависящий от отношения величины базы тележки к пролету фермы α = 026
d – величина пролета фермы d = 2 м
N – величина подвижной нагрузки N = 234 кН
условие выполняется сечение выбрано верно.
Подберем сечение для самого нагруженного стержня нижнего пояса (33-32):
Выбираем сечения из 2х швеллеров №12П.
Подберем сечение для самого нагруженного раскоса (2-42):
Выбираем сечение из 2х швеллеров №18П.
Подберем сечение для самой нагруженной стойки (20-23):
Выбираем сечение из 2х швеллеров №20П.
Расчет на прочность соединений в узлах вертикальной фермы.
Для соединения стержней верхнего пояса 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 принимаем равной
Рассчитаем параметры сварного шва для верхнего пояса:
катет сварного шва принимаем h = 6 мм длина l = 6962 мм
Рассчитаем параметры сварного шва для раскоса:
катет сварного шва принимаем h = 8 мм длина l = 222 мм
Рассчитаем параметры сварного шва для стойки:
катет сварного шва принимаем h = 7 мм длина l =1704 мм
Для соединения стержней нижнего пояса вертикальной фермы используем болтовое соединение.
Рассчитаем число болтов для соединения:
N – нагрузка на рельс;
– число плоскостей среза;
– сопротивление болта на срез
Примем болт М22×25 ГОСТ 7798-70
– число плоскостей среза 1-й заклепки;
– допустимое сопротивления среза
– наименьшая суммарная толщина элементов сминаемых в одном направление;
– допустимое сопротивление смятия
Проверка на растяжение:
– допустимое сопротивление растяжения
Рассчитаем болтовое соединение для нижнего пояса:
– удовлетворяет условию
Рассчитаем болтовое соединение для раскоса:
Рассчитаем болтовое соединение для стойки:
Определение наибольшего усилия возникающего в стержнях горизонтальной фермы от действия ветровых и инерционных нагрузок.
Определим усилия в стержнях для случая нагрузок IIb:
= -1462136-1462136 – 0842927 = -85 кН
= 1462447 + 1462425 + 0845212 = 1713 кН
= 1462508 +146248 +084455 = 1826 кН
= = -1462095 -1462092 -0841947 = -64 кН
Подбор сечений горизонтальной фермы нагруженных осевыми силами.
Расчет параметров для стержня 20-23:
Подберем сечение для самого нагруженного стержня верхнего пояса (10-11):
Выбираем сечения из 2х швеллеров №10П.
Выбираем сечения из 2х швеллера №10П.
Подберем сечение для самого нагруженного раскоса (42-2):
Выбираем сечения из 2х швеллеров №14П.
Выбираем сечения из 2х швеллеров №20П.
Расчет на прочность соединений в узлах горизонтальной фермы.
Для соединения стержней верхнего пояса горизонтальной фермы используем соединение сваркой.
катет сварного шва принимаем h = 7 мм длина l = 210 мм
катет сварного шва принимаем h = 7 мм длина l = 100 мм
катет сварного шва принимаем h = 7 мм длина l =78 мм
Расчет числа болтов соединяемых рельс с металлоконструкцией.
Принимаем болт М10×15 ГОСТ 7798-70
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.