• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

Расчет и проектирование металлической конструкции крана мостового типа

  • Добавлен: 29.05.2022
  • Размер: 978 KB
  • Закачек: 2
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Грузоподъемность Q=16 т, Кран эксплуатируется при температуре выше минус 20°С, пролет крана L=22,5 м, скорость передвижения крана Vк = 2,0 м/с, скорость подъема V = 0,13 м/с, группа классификации (режима) работы крана — А7. База тележки 1,6. Колея 1,6.

Состав проекта

icon концевая.cdw
icon Пояснительная записка.pdf
icon Спецификация пролетная балка.cdw
icon Спецификация концевая балка.cdw
icon Пролетная.cdw

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon концевая.cdw

концевая.cdw
Конструктивные элементы
Неуказанные отклонения размеров по
Сварные швы по ГОСТ 11533-75.
Проволока электродная СВ-08ГА ГОСТ 2246-7.
Флюс АНЦ-1 ГОСТ Р 52222-2004.
Остальные технические требования по РД 24.090.97-98
Оборудование подъемно-транспортное. Требование к
ремонту и реконструкции кранов".
*Размеры для справок.
Таблица сварных швов

icon Пояснительная записка.pdf

1. Выбор материала конструкции 6
Определение расчетных нагрузок 7
1 Нагрузки от веса моста 7
2. Нагрузки от веса кабины и механизмов передвижения 7
3. Нагрузка от веса груза и тележки 8
Определение изгибающего момента в балке моста от вертикальных нагрузок.8
Определение оптимальных размеров поперечного сечения пролетной балки 9
1. Расчет размеров в средней части пролета из условия обеспечения прочности..9
2. Расчет размеров в средней части пролета из условия обеспечения статической
3. Определение размеров поперечного сечения пролетной балки 10
Компоновочная схема моста 13
2. Компонование механизма передвижения крана 103
3. Сопряжение пролетных балок с концевыми 114
Размещение ребер жесткости 135
Строительный подъем пролетных бало 19
Прочность пролетной балки при ее общем изгибе в двух плоскостях 20
Сварной шов соединяющий накладку с концевой балкой 22
Библиографический список 24
Задание на курсовую работу состоит в проектирование металлоконструкции
Работоспособность надежность и безопасность эксплуатации мостового крана
зависят от качества исполнения их несущих металлоконструкций. Поэтому к
металлоконструкциям предъявляются требования по условиям прочности общей и
местной устойчивость их элементов статической и динамической жесткости
выносливости. Кроме того кран должен сохранить минимально возможную массу и
габаритные размеры простоту и технологичность изготовления и монтажа низкую
Для изготовления несущих металлоконструкций используются преимущественно
стали спокойной плавки Ст.3сп5.
Грузоподъемность Q т
Скорость подъема V ммин
Скорость движения крана Vк ммин
Группа режима работы
Кран планируется эксплуатировать при температуре выше минус 20. Кран
эксплуатируется в помощение.
Вес тележки определим по соотношению GТ=(025 035)GГ т. е.
GТ = 028516981 = 45 кН.
Переведем скорости в систему СИ:
1. Выбор материала конструкции
В связи с нашей концепцией проектирования качественного крана выбираем
малоуглеродистую сталь Ст.3сп5 по ГОСТ 380-94. Что соответствует листовому прокату
с толщиной до 25 мм.
Расчетное сопротивление материала при растяжении сжатии и изгибе R y=RyП γm
где RyП=235 МПа – нормальное сопротивление принимаемое равным пределу текучести;
γm=105 – коэффициент надежности по материалу.
Таким образом Ry= 235105 = 224 МПа.
Расчетное сопротивление при сдвиге (срезе)
RS = 058·RyПγm = 058·224105 = 124 МПа.
Расчетные сопротивления стыковых сварных швов при
изгибе Rwy=Ry=225 Мпа. При условии полного провара соединяемых элементов.
Расчетные сопротивления стыковых сварных швов при сдвиге Rws=Rs=124 МПа.
Rwf=(055RwуП)γWT=(055490)125=216 МПа
RwуП = 490 МПа – нормативное сопротивление материала шва если тип электрода
Э50А; γ=125 – коэффициент надежности.
Определение расчетных нагрузок
рассматриваются при комбинации II А при этом тележка находится в середине пролета
моста и производится подъем груза.
1 Нагрузки от веса моста
Для заданных параметров пролета крана при выбранной общей схеме его
исполнения и принятом материале по графикам рис. 4.1 находится в качестве первого
приближения нормативный вес моста GМК=480 кН.
Расчетный вес полумоста
GM= 05 GMKγ=05·480·12= 288 кН.
А расчетный погонный вес полумоста (без веса кабины и приводов механизма
qПМ = GM L = 288 255 = 113 кНм.
2. Нагрузки от веса кабины и механизмов передвижения
Нормативный вес кабины (закрытой с электрооборудованием и кондиционером)
принимаем GКН = 16 кН.
Расчетный вес кабины:
GK=GKHγK=16·12=19 кН.
Кабина располагается таким образом чтобы между задней стенкой и осью
подкранового рельса было не менее 1000 мм. Принимаем расстояние от середины
кабины до подкранового рельса а2=25 м.
Нормативный вес привода крана принимаем 4 кН. Тогда расчетный вес одного
GПр = γ·GПр.Н = 12·4 = 48 кН
где γ – коэффициент надежности.
3. Нагрузка от веса груза и тележки
Нормативный вес груза рассматриваемого крана:
G = QH g = 16·981 =15696 кН.
Расчетный вес груза:
GQ = GQH II γQ = 15696·118·115 = 213 кН
где II = 118 – коэффициент динамичности по графику (см. рис.4.2 [1]);
γQ=115 – коэффициент надежности по нагрузке для веса груза (см. табл. 4.1 [1]).
Ориентировочно нормативный вес тележки принимается по ИСО 43011-А4 в
зависимости от режимной группы А7 (см. стр. 22 [1]) – GТН = 105 кН.
Расчетный вес тележки:
GТ= GТН·γ=105·12=126 кН
где γ=12 — коэффициент надежности по нагрузке.
рассматриваемого крана с достаточной точностью можно принять одинаковыми:
Определение изгибающего момента в балке моста от
вертикальных нагрузок
Наибольший изгибающий момент от подвижной нагрузки возникает в сечении
смещенном от середины пролета на расстояние ВТ4 (ВТ – база тележки).
При расположении тележки соответствующим колесом над указанным сечением т.
е. это сечение отстоит от опоры В на расстоянии:
Z0= 05(L—b1) = 05(255—08) = 1235 м
где b1 – половина базы тележки.
Наибольший момент от подвижной нагрузки
MD = DR(L-b1)24L = 2·8475(255 – 08)2(4·255) = 10138кН·м
где DR=2D – равнодействующая усилий колес на пролетную балку.
В этом же сечении балки изгибающие моменты от распределенной нагрузки q ПМ:
Mq = 05qПМz0(L-z0) = 05·113·1235(255 – 1235) = 91757кН·м
И от неподвижных сосредоточенных нагрузок GПР и GК (вес приводов и кабины):
MG = GПР·a1 + GK·a2·z0 L = 48·12 + 19·25·1235255 = 2877кН·м
где a1=12 м a2=25 м.
Суммарный расчетный изгибающий момент:
M1y=MD+Mq+MG= 10138+91757+2877 = 196014 кН·м.
Определение оптимальных размеров поперечного сечения
1. Расчет размеров в средней части пролета из условия обеспечения
Схема расчетного поперечного сечения двояко-симметричной балки с рельсом по
оси пояса приведена на рис. 1.
Рис. 1. Поперечное сечение балки
Расчет проводим по первому предельному состоянию при действии нагрузок
Необходимая величина момента сопротивления балки при изгибе в вертикальной
где γ0=γ1γ2γ3 — коэффициент неполноты расчета. γ1=090; γ2=095; γ3=090.
Wx ≥ 1960140(09·095·09·225) = 11321·10-3 м-3.
Оптимальная по условию минимума веса толщина стенки балки (если принять
Hh) при обеспечении ее прочности:
где Н – высота стенки.
Это равенство не позволяет однозначно определить толщину стенки так как в нем
неизвестны H и С. Реальная высота балки у существующих мостовых кранов колеблется
в пределах 10 18 м. Определим толщину стенки при различной ее высоте по формуле
выше для НС1=10 м НС2=12 м НС3=14 м НС4=16м НС5=18 м. Результаты расчета
введем в табл. 2.5.3.
2. Расчет размеров в средней части пролета из условия обеспечения
статической жесткости
Минимальный момент инерции балки при обеспечении нормальной величины
статического прогиба моста при нормативных подвижных нагрузках:
· 21 · 105 · 8001 · 25.5 · 103
Здесь [fСТАТ]=1800 — относительный статический прогиб моста; l=05(L –
BT)=05(25.5-16)=11.95 м;
E=2.1105 МПа — модуль упругости материала.
где Hf — высота балки.
Придавая высоте балки различные значения получим соответствующие величины
толщины стенки. Результаты как и в предыдущем случае введем в табл. 2.5.3.
3. Определение размеров поперечного сечения пролетной балки
Для наглядности и удобства пользования данными табл. 1 построим графики
зависимости высоты стенки балки от ее толщины – рис.2 из которых видно что
определяющим является условие обеспечения жесткости конструкции а не ее прочности.
Рис. 2. График зависимости
Толщина стенки при различной ее высоте
Высота балки мостовых кранов обычно составляет 116 118 пролета значит для
проектируемого крана с пролетом L=25.5 м H=(16 14) м.
Примем высоту стенки H=16 м и по таблице 2.5.3 получим оптимальную толщину
Ширину пояса для обеспечения жесткости балки в горизонтальной плоскости
рекомендуется принимать B = ( 1 1 ) H и B L . Тогда
В=(13 12)16=(05 08) м и В≥25550 = 08.
Толщину пояса определяем по формуле:
П=Н·С3В = 16*00096(3*08) = 00064 м.
Данное сечение пролетной балки имеет момент инерции:
+ 00064)2 ]=00132 м4.
Превышение J=00087 м4 по отношению к требуемому моменту инерции Jx=00132
м4 говорит о том что балка с выбранными параметрами в 2 раза жестче требуемой.
Поэтому изменим (уменьшим) толщину стенки до С=0009 м.
П=Н·С3В = 16*0009(3*08) = 0006 м.
Расстояние между стенками b≤60П=60·0006=036 м. Примем b=036 м.
b1=B – b – 2C = 08 – 036 – 2*0009 = 0422 м
h=H – 2·C = 16 – 2·0009 = 142 м.
Рассчитаем геометрические характеристики данного сечения:
момент инерции в вертикальной плоскости:
+ 0006)2 ]=00092 м4.
момент инерции в горизонтальной плоскости
момент сопротивления в вертикальной плоскости:
W1x=2·J1x(h+П) = 2*00092(142+0006)=129·10-3 м3.
момент сопротивления в горизонтальной плоскости:
W1y=2·J1yB = 2*0001408 = 35·10-3 м3.
Компоновочная схема моста
Концевые балки для крана грузоподъемностью 16 т принимаются как и
пролетные коробчатого сечения с толщиной стенок и поясов СК= ПК=001 м.
Высота этих балок назначается 06 от высоты пролетной балки Н1=06·16=096 м.
Привод механизма передвижения крана принимается по данным табл.7.1:
двигатель МТВ 211-6 редуктор Ц2-300 тормоз ТТ-200 диаметр колеса DК=630 мм.
Ширина концевой балки определяется расстоянием между серединами корпусов
(букс) подшипников ходовых колес – 2С:
В1 = 2С = 2·190 = 280 мм.
2. Компонование механизма передвижения крана
Для компоновки механизма передвижения крана устанавливаются ходовые колеса
с буксами между стенками концевой балки с совмещением нижней кромки буксы с
нижним поясом балки (рис. 3).
Передняя кромка буксы определила конец концевой балки. Таким образом
установлено положение ходового колеса относительно балки. Вал ходового колеса
соединяется с выходным валом редуктора Ц2-300 посредством промежуточного вала
длиной примерно 1000 мм. Далее входной вал редуктора соединяется с валом двигателя
МТВ 211-6 зубчатой муфтой типа I. Тормозной шкив с тормозом ТТ-200 устанавливаем
на втором входном валу редуктора.
Рис. 3. Компоновка сопряжения пролетной
балки с концевой и привода механизма
Оставляя небольшой проход (300 500 мм) между двигателем и стенками
пролетной балки (в данном случае 270 мм что маловато) получаем положение
пролетной балки относительно концевой. Расстояние от оси ходового колеса до оси
подтележечного рельса оказалось равным 1100 мм а база крана ВК=4200 мм. Последняя
с целью недопущения заклинивания крана на путях должна быть не менее 16 пролета
Отсюда минимально допускаемая величина базы [Вк]MN=16*16=27 м т. е. условие
отсутствия заклинивания крана выполняется.
3. Сопряжение пролетных балок с концевыми
Соединение балок осуществляется с помощью накладок 1 2 3 (рис.4). Эти
привариваемые накладки не только обеспечивают неизменность положения балок
относительно друг друга но и являются компенсаторами допусков присоединительных
При стыковке балок чтобы выдержать необходимый размер пролета L К=25500 мм
между пролетной и концевой балками предусматривается гарантируемый зазор Д за счет
которого регулируется положение пролетной балки относительно концевой.
Длина пролетной балки определяется из следующих условий. Горячекатаные
стальные листы по ГОСТ 199903—74 при толщине =10 мм и ширине В=4000 мм
выпускаются длиной до 7000 мм.
Для пролета крана 25500 мм стенка пролетной балки составляется из трех листов
длиной около 25500:3=8500 мм. Такое деление стенки необходимо также для
обеспечения строительного подъема.
Задавшись зазором Д=13 мм (рис. 4) определяют номинальную длину балки:
Lx=LН—2a—2Д=25500—2160—213= 25154 мм.
где a=160 мм — половина ширины пояса концевой балки.
Листы составляющие стенку пролетной балки нарезаются по длине с
предельными отклонениями ±05*JT14 что для заготовок длиной 8500 мм равно ±75 мм
по ГОСТ 25348-82. Таким образом длина пролетной балки LХ=25154±225 мм.
Рис. 4. Стыковка пролетной балки с концевой
Минимальный зазор при указанном допуске
ДMIN= 05*(25500 – 2*1605 – 251765) = 125 мм.
ДMAX= 05*(25500 – 2*1595 – 251315) = 2475 мм.
Расположение накладок 1 2 3 и сварных швов см. на рис.4.
Размещение ребер жесткости
Гибкость стенки пролетной балки в ее средней части
Здесь h и С — высота и толщина стенки соответственно.
Обычно при 160≤SС≤265 для малоуглеродистой стали устанавливают поперечные и
одно продольное ребро жесткости. Поперечные ребра (диафрагмы) выполняются из
листового проката. Ширину выступающей части ребра определяют по условию:
+ 40 = 14230+40=40047 мм.
Принимается ширина bР=45 мм. Толщина ребра из условия обеспечения его
устойчивости: Р≥bР15=4515= 3 мм.
Момент инерции ребра относительно плоскости стенки должен быть:
[JP]≥3hC3=3·142·0013=426·10-6 м4
фактический же с учетом двух частей стенки шириной 20С по обе стороны от ребра:
= 0003·0045312+0003·0045(00452)2 = 00911·10-6 м4.
Рис. 5 Установка большой диафрагмы
Поскольку JР=00910-6[JР]=0910-6 м4 увеличим толщину ребра до Р=10 мм а
ширину bР до 160 мм. Тогда
JP=001·0160312+001·0160(00802)2=0674·10-6
Шаг поперечных ребер для обеспечения прочности рельса должен быть
— минимальный момент сопротивления рельса; Rуп=450 МПа —
нормативное сопротивление материала рельса
D=8475 кН — давление колеса тележки
γР=04 — коэффициент условий работы рельса.
В соответствии с этими условиями при ширине поверхности катания колеса
(диаметром DК=630 мм В1=130 мм) устанавливается рельс с шириной головки bР = В1 —
мм = 130 — 30 = 100 мм. Этому размеру соответствует рельс КР100 минимальный
момент сопротивления которого Wx
= Ixy1 = 28647376 = 376938 см3.
При этих параметрах шаг поперечных ребер:
l1≤6*376938*10-6*450*106*04(8475*103) = 480346 м.
Учитывая что верхний пояс пролетной балки достаточно тонок для обеспечения
его прочности при действии местных напряжений от давления колес тележки принимаем
lБ=3·lМ=31420=4260 мм.
Проверка прочности поперечного ребра по условию работы его верхней кромки на
сжатие делается по формуле:
где SРС=06В — длина линии контакта рельса и пояса над ребром; В=015 м —
ширина подошвы рельса КР100. Тогда SРС=06015=009 м D=8475 кН; R=224 МПа —
расчетное сопротивление материала при сжатии;
зона распределения давления колеса по ребру;
= 667·10-8 м4 – момент инерции пояса;
JPC = 286473·10-8 м4 – момент инерции рельса;
m0=m1m2m3=09·10·095=0855 — коэффициент условий работы.
Таким образом напряжение сжатия:
что намного меньше допустимого напряжения m0R=0855·224=19152 МПа что
соответствует нашей концепции проектирования высококачественных кранов.
Проверку прочности верхнего пояса между диафрагмами необходимо проводить в
силу того что он испытывает напряжения от местного изгиба деформируясь совместно с
Величины местных напряжений:
П=0006 м — толщина пояса;
— коэффициент Пуассона;
JР=654610-6 м4 — момент инерции рельса;
b=036 м — размер «в свету» между стенками балки.
x=MW1x=1960140(129·10-3)=151949 МПа.
Подставив числовые значения параметров:
(1 032 ) 6546 106 + 00144 · 106
[12(1 032 )6546 106 + 00144 · 106 ]
Прочность пояса с учетом напряжений х общего изгиба балки проверяется по
приведенным напряжениям для плоского напряженного состояния:
Подставим в это уравнение параметры полученные выше:
Ryγ0=09·095·09·225=1731375≥155862
обеспечивается установкой диафрагм. Проверка производится по условию:
потеря устойчивости.
Подставив значения толщины С и высоты стенки h в середине пролета имеем:
1949369967 = 041≤09 что говорит о достаточно высокой устойчивости стенок.
Продольное ребро жесткости.
При жесткости 160 ≤ SС ≤ 265 как указывалось в начале раздела рекомендуется
ставить одно продольное ребро. В нашем случае SC=1420009=1647 ставим одно
продольное ребро жесткости.
Строительный подъем пролетных балок
Поскольку пролет рассчитываемого крана более 17 м пролетным балкам
необходимо придать строительный подъем который должен быть
где fВ — прогиб пролетной балки от веса тележки с грузом;
fq — прогиб пролетной балки от действия веса моста;
Здесь J1x=9210-3 м4 — момент инерции балки при изгибе в вертикальной
qПМ=113 кНм — погонный вес полумоста;
Подставив численные значения параметров в формулу будем иметь:
Прогиб балки от веса тележки с грузом:
где DR=169.5 кН – нагрузка на балку от веса груза и тележки;
ВТ=16 м – база тележки.
Необходимый строительный подъем f0=00322+0032=00472 м и поскольку 00472
> 255800=0031875 окончательно принимаем f0=0048 м.
При составлении вертикальных стенок из трех листов (было принято выше) длиной
z85 м строительный подъем в стыках:
Скос при схеме раскроя:
К=f1304hz=004157*14285=00006 м.
Прочность пролетной балки при ее общем изгибе в двух
Проверку прочности балки в средней части пролета производим при действии
нагрузок комбинации I.1.Б:
где М1у и W1х — изгибающий момент и момент сопротивления в вертикальной
плоскости. Значения М1у=196014 кНм и W1х =129·10-3 м3 берем из выше
произведенных расчетов; М1х и Wу=35·10-3 м3 — изгибающий момент и момент
сопротивления в горизонтальной плоскости; R=224 МПа — расчетное сопротивление
материала; m0=0855 — коэффициент условий работы (см. выше).
Горизонтальные инерционные нагрузки рассчитываются по формуле
где j=01 мс2 — ускорение крана при пуске механизма; g=981 мс2 — ускорение
инерционные нагрузки.
= 00102 горизонтальные инерционные нагрузки будут равны:
от распределенной нагрузки qГ=00102113=011526 кНм;
от веса кабины GК.Г=0010219=01938 кН;
от привода передвижения GПР.Г=0010248·2=00979 кН;
от веса груза и тележки ДRГ=169.500102=17289 кН.
Суммарный горизонтальный момент в среднем сечении пролета определим по
qГ L 1 + S Д RГ L 3 + 2S
где ВК =21 м — база крана; J1y=00014 м4 — момент инерции пролетной балки в
горизонтальной плоскости; J2y — момент инерции концевой балки в горизонтальной
+ 0006) ] = 251 103 м.
Подставляя численные значения параметров в формулы (10.6) (10.7) получим:
1526 255 1 + 0021 17289 255 3 + 2 0021
Напряжения в балке определяем по формуле:
что не превышает сопротивления материала m0R=0855·224=19152 МПа.
Сварной шов соединяющий накладку с концевой балкой
Узел сопряжения пролетной балки с концевой приведен на рисунке 63.
Проверяем прочность вертикального шва по формуле:
GПР ( L a1 ) + Д R ( L
) + GК ( L a2 ) + GПР a1
(255 12) + 169.5 (255
+ 19(255 25) + 48 25
А — максимальное значение поперечной силы при крайнем предельном
положении тележки со стороны кабины; L a1 ВТ а2 — размеры по схеме); —
коэффициент для однопроходной автоматической сварки; hШ=0006 м – толщина
углового шва; lШ =096 – 2·01 – 2·0006 = 0748 – расчетная длина шва равная его
геометрической длине без удвоенной
Rwf=216 МПа — расчетное
сопротивление для углового шва; m0=0855 — коэффициент неполноты расчета.
Подставив численные значения в формулы (10.8) получаем:
= 208 МПа 0855·216 = 1847 МПа.
Прочность шва обеспечена.
В конструкторской части проекта была рассчитана конфигурация концевой и
пролётной сплошных коробчатых балок мостового крана общего назначения с пролётом
5 м грузоподъёмностью 16 тонн с рельсом расположенным по оси верхнего пояса.
Сделаны расчёты на прочность конструкции в целом а также сварных швов поперечных
и продольных диафрагм.
Металлоконструкция обеспечивает с достаточным запасом жесткость прочность
и выносливость. Она проста в изготовлении так как все элементы балок изготовлены из
проката одной марки стали одной толщины.
Устойчивость конструкции обеспечена применением малых и больших диафрагм
расположенных на значительном расстоянии. Был рассчитан строительный подъём.
Был выбран относительно не дорогой по себестоимости кран который может
использоваться как при пониженных температурах так и при повышенных за счёт
установки закрытой кабины с электрооборудованием и кондиционером.
Пролётные и концевые балки соединяются между собой с помощью приваренных
накладок. Соединения в кране сварные так как они менее трудоёмки чем клёпанные.
Библиографический список
Строительная механика и металлические конструкции машин: учебник С.А.
Соколов. – СПб. : Политехника 2011
Расчет и проектирование металлических конструкций мостовых кранов. В.Е.
Дусье Ю.В. Наварский В.П. Жегульский
Проектирование и расчет крановых металлических конструкций. Учебное
пособие. В.П. Жегульский В.И.Миронов О.А. Лукашук.
Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. Под редакцией проф.

icon Спецификация пролетная балка.cdw

Спецификация пролетная балка.cdw

icon Спецификация концевая балка.cdw

Спецификация концевая балка.cdw
Диафрагма надбуксовая
Ребро горизонтальное
Ребро вертикальное надбуксовое

icon Пролетная.cdw

Пролетная.cdw
Строительный подъём балки
(при её положение на боку)
Конструктивные элементы
Неуказанные отклонения размеров по
Сварные швы по ГОСТ 11533-75
Проволока электродная СВ-08Г2СЦ ГОСТ 2246-70
Флюс АН-348А ГОСТ 9087-81
Остальные технические требования по РД 24.090.97-98
Оборудование подъемно-транспортное. Требование к изготовлению
ремонту и реконструкции грузоподъёмных кранов
*Размеры для справок
Таблица сварных швов

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 22 часа 27 минут
up Наверх