Проектирование металлической конструкции двухбалочного мостового крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Астраханский Государственный Технический Университет

Кафедра «Подъемно-транспортные машины, производственная логистика и механика машин»

«Проектирование металлической конструкции двухбалочного мостового крана»

Джумагалиев А.Р.



Объем проекта в расчетной части

Введение. Выбор материала. Расчетные нагрузки: собственный вес моста, вес привода, вес кабины, вес тележки, вес груза, динамические нагрузки при работе механизма подъема, вертикальные динамические нагрузки при движении крана, горизонтальные инерционные нагрузки при движении крана, сила перекоса при движении крана, атмосферные нагрузки: нагрузки от температурных воздействий, нагрузки от предварительного напряжения. Схемы приложения нагрузок: вертикальные нагрузки пролетных балок, горизонтальные нагрузки двухбалочного моста, нагрузки концевых балок. Расчет размеров поперечного сечения пролетных балок в средней части пролета: размещение ребер жесткости. Проверка местной устойчивости стенок. Проверка опорных частей пролетных балок: поясные швы, «этажное» сопряжение, концевые балки. Статическая жесткость моста в вертикальной плоскости. Динамическая жесткость мостов. Строительный подъем пролетных балок.

Объем проекта в графической части:

Лист №1 (А1) - общий вид металлической конструкции двухбалочного мостового крана.

Лист №2 (А1) - главная балка и ее поперечные сечения.

Дата выдачи задания: 25.02.2011

Дата защиты проекта __________________2011 г.

Руководитель проекта: доцент кафедры «ПТМ, ПЛ и ММ»



Введение

Мостовой кран состоит из моста 6 и перемещающейся по верхнему, а в некоторых конструкциях по нижнему поясу балок моста крановой тележки с установленными на них механизмами (рис.1). [1].

Рис. 1 Двухбалочный мостовой кран

Мост 6 состоит из двух продольных балок коробчатого сечения (или решётчатых ферм) и двух концевых балок 4. В концевых балках 4 установлены ходовые колёса 3, при помощи которых кран перемещается по подкрановым путям 2, уложенным на уступе верхней части стены или колонн цеха.

Механизм передвижения крана 11 установлен на мосту крана и состоит из двигателя, тормоза, редуктора и ходовых колёс. В данной конструкции применён механизм передвижения с раздельным приводом. Тележка состоит из рамы 8, на которой размещены механизм подъёма 7 и механизм передвижения 12. На грузовой тележке могут быть размещены два механизма подъёма, один из которых является главным, а второй, меньшей грузоподъёмности, вспомогательным. Механизм подъёма состоит из электродвигателя 15, редуктора 19, тормоза 20, барабана 16 и канатного полиспаста с крюковой подвеской. Муфта 13, соединяющая вал-вставку 14 с валом редуктора, используется в качестве тормозного шкива.

Механизм передвижения тележки 12 состоит из двигателя 21, тормоза 18, вертикального зубчатого редуктора 17, двух ведущих и двух холостых ходовых колёс. Электрическое питание крана производится при помощи троллей 10, изготовленных из прокатной стали углового профиля и прикреплённых к стене здания и токосъёмника скользящего типа. Для осуществления токоподвода к двигателям, расположенным на тележке, обычно используются троллеи. В некоторых конструкциях мостовых кранов токоподвод к тележке осуществляется с помощью гибкого кабеля 5. В этом случае между двумя стойками, установленными около концевых балок, натягивается проволока 9, к которой подвешен по спирали гибкий кабель. Применение гибкого токоподвода упрощает конструкцию, повышает надёжность эксплуатации и снижает вес крана, так как позволяет отказаться от стоек и площадки для их размещения и обслуживания.

Управление всеми механизмами производится из кабины 1, прикреплённой к балке моста. Кабины выполняются открытыми или закрытыми. Они изготовляются рамной конструкции, причём закрытые кабины имеют остекление, обеспечивающее хороший обзор. Для улучшения обзорности в некоторых конструкциях кабин предусматривается выполнение настила пола из толстого (20 мм) оргстекла, через который просматривается вся зона под кабиной. Сидение крановщика, регулируемое по высоте, обычно имеет высоту 400-500 мм и может переставляться в продольном направлении.

Для обеспечения безопасности работы все механизмы снабжены концевыми выключателями, производящими отключение соответствующих механизмов в крайних их положениях.



1. Исходные данные

1.1 Тип крана - кран мостовой двухбалочный сплошностенчатой конструкции.

1.2 Грузоподъемность Q = 8 т = 78,48 кН

1.3 Пролет крана L = 22,5 м

1.4 Группа режима работы = 4М (средний).

1.5 Скорость передвижения крана V_к = 80 м/мин

1.6 Скорость передвижения тележки V_т = 40 м/мин

1.7 Ширина крана К = 6300 мм = 6,3 м

1.8 База крана В_к = 4100 мм = 4,1 м

1.9 Колея тележки L_т = 1800 мм = 1,8 м

1.10 Общий вес крана G_к = 21,5 т = 210,915 кН

1.11 Вес тележки G_т = 4,5 т = 44,145 кН

1.12 Условия работы кран - в помещении

1.13 База тележки В_т = 1400 мм = 1,4 м

2. Материал конструкции

В качестве материала для основных несущих элементов в соответствии с табл. 6.1 [2] принимаем малоуглеродистую сталь ВСт3сп5 по ГОСТ 380-94.

Расчетные сопротивления основного металла R (МПа) в соответствии с табл. 6.7 [2] равны:

при растяжении, сжатии, изгибе - R = 210; при срезе - R_ср = 130;

при смятии торцевой поверхности - R_т.см = 320.

Расчетные сопротивления сварных соединений (МПа) принимаем в соответствии с табл. 6.8 [2]:

для заводских стыковых швов при работе на растяжение и сжатие - R^св = 210;

при работе на срез - R^св_ср = 130;

для угловых швов при работе на срез R^св_у.ср = 150.

3. Расчетные нагрузки

Конструкция мостовых кранов.

Мост рассчитываемого крана со сплошными балками состоит из двух главных балок прямоугольной формы и, сваренных из стального листа. Главные балки прикреплены к концевым, в которые вмонтированы ходовые колеса моста. Кроме того, к мосту крепят вспомогательные поперечные и продольные балки, на которых размещен механизм передвижения крана. Мост оборудуют перилами и настилом. В торцах концевых балок устанавливают буфера.

Таблица 1

Расчётные комбинации нагрузок

3.1 Собственный вес моста

Предположение: вес пролетной части моста равномерно распределен по пролету. Интенсивность распределенной нагрузки q_н (кН/м) от собственного веса пролетной части моста двухбалочного крана (без торцевых балок, кабины управления, приводов механизма передвижения и электрооборудования) составит для каждой балки:

q_н = G_пм.н/2L, где: (I.1)

G_пм.н = 120 кН (рис. 6.1 [2]) - нормативный вес пролетной части моста (пролетные балки с площадками обслуживания).

Рис. 2 Определение нормативного веса пролётной части моста [2]

L = 22,5 м - пролет крана.

q_н = 120/(2*22,5) = 2,66 кН/м

3.2 Вес привода механизма передвижения крана

При раздельном приводе вес каждого приводного узла равен G_пр = 3,4 кН [3].

Поскольку у данного крана два приводных узла, следовательно:

G_пр = 2*3,4 = 6,8 кН

3.3 Вес кабины

Вес закрытой кабины с электрооборудованием и кондиционером G_каб = 28 кН [4].

3.4 Вес тележки

Вес тележки принимаем по [5] - атлас конструкций.

G_т = 4,5 т = 44,145 кН, с учетом коэффициента перегрузки k_т = 1,1:

G_т = 1,1*44,145 = 48,559 кН - принимаем для дальнейшего расчета.

3.5 Вес груза

Расчетный вес груза определяют по формуле:

G_Q = k_Q* G_QH, где: (I.2)

G_QH = 78,48 кН - номинальный вес груза;

k_Q = 1,2 - коэффициент перегрузки для крюковых кранов, принимаем в соответствии с ОСТ 24.090.72 - 83 по табл. 6.15. [2]

Рис. 3 Определение коэффициента перегрузки для крюковых кранов [2]

G_Q = 1,2*78,48 = 94,176 кН

3.6 Динамические нагрузки при работе механизма подъема.

Р_дин = G_Q * ш_Q, где: (I.3)

Р_дин - динамические нагрузки, возникающие при работе механизма подъема;

ш_Q - коэффициент динамичности.

3.6.1 Приведенная к грузу пусковая сила двигателя

Р_дв = 2*Т_ст.п*u*з/D_б, где: (I.4)

u - передаточное число, u = 2*40 = 80 ;

з = 0,88 - к. п. д. механизма подъема;

D_б = 0,40 м - диаметр барабана;

Т_ст.п = 380,7 Н*м - среднепусковой момент двигателя;

Р_дв = (2*380,7*80*0,88)/0,40 = 134 кН

3.6.2 Приведенная к грузу масса вращающихся частей механизма подъема

m₁ = (4*I₁*u²*з)/D_б², где: (I.5)

I₁ = 1,4865 кг*м² - момент инерции вращающихся масс, приведенный к валу двигателя.

m₁ = (4*1,4865*80²*0,88)/0,40² = 209,299 кг = 209,3 т

m_Q/m₁ = 8/209,3 = 0,038 ? 0,04, близко к 0,05 - расхождение 20%.

G_Q/Р = 94,176/134 = 0,70

ш_Q = 1,05 - коэффициент динамичности (см. рис. 6.2 [2]).

Рис. 4 Определение коэффициента динамичности [2]

Р_дин = 94,176*1,05 = 98,88 кН.

3.7 Вертикальные динамические нагрузки при движении крана

Данные нагрузки возникают при движении крана вследствие ударов на неровностях и стыков подкрановых рельсов. По данным УПИ им. С. М. Кирова коэффициент толчков рекомендуется определять по выражению:

ш_т = 1+h_c*б*е, где: (I.6)

h_с - высота ступеньки стыка рельсов, мм;

Для путей находящихся в эксплуатации, h_с = 3 мм [6]:

б - коэффициент принимаем по графикам (рис. 6.3 [2]), в зависимости от скорости движения крана V_к, м/с и парциальной частоты колебаний моста, щ_м, 1/с;

е - коэффициент, зависящий от схемы крана и вида нагрузки.

3.7.1 Для собственного веса моста двухбалочного 4-х колесного крана:

е = (В_к + L_м)/2*В_к, где: (I.7)

В_к = 4,1 м - база крана;

L_м = 1,8 м - колея тележки.

е = (4,1 + 1,8)/2*4,1 = 0,719

3.7.2 Парциальная частота собственных поперечных колебаний моста

щ_м = vС_м/m_м, где: (I.8)

С_м - коэффициент жесткости моста, кН/м;

m_м - приведенная масса моста, т.

По условиям III предельного состояния:

С_м ? (G_Qн + G_тн)/( [f_L] *L), где: (I.9)

G_Qн = 78,48 кН - номинальный вес груза;

G_тн = 44,145 кН - номинальный вес тележки;

L = 22,5 м - пролет крана;

[f_L] = 1/600 - предельный относительный прогиб моста при действии номинальной подвижной нагрузки, принимаемый в соответствии с ОСТ 24.090.72 - 83 по табл. 6.16 [2].

Рис. 5 Определение предельного относительного прогиба моста [2]

С_м ? (78,48 + 44,145)/((1/600)*22,5)

С_м ? 3270 кН/м

Приведенную массу моста крана определяют по формуле:

m_м = 1/g *(0,5*G_пм + G_м), где: (I.10)

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

G_пм = 120 кН - вес пролетной части моста;

G_м = 48,559 кН - вес тележки.

m_м = 1/9,81 * (0,5*120 + 48,559) = 11,066 т

щ_м = v3270/11,066 = 17,2 с^-1

V_к = 80 м/мин = 1,33 м/с - скорость передвижения крана;

б = 0,022.

ш_т = 1 + 3*0,022*0,719 = 1,047

3.7.5 Вертикальная инерционная нагрузка от веса кабины с электрооборудованием

Р_{и. в. каб} = G_к* ш_т = 28*1,047 = 29,31 кН (I.11)

3.7.6 Вертикальная инерционная нагрузка от веса тележки с грузом

Р_{и. в. т} = (G_т + Q)* ш_т = (44,145 + 94,176)*1,047 = 144,82 кН (I.12)

3.7.7 Вертикальная инерционная нагрузка от веса крана

Р_{и. в. к} = G_к* ш_т = 210,915*1,047 = 220,83 кН (I.13)



3.8 Горизонтальные инерционные нагрузки при движении крана. Они зависят от ускорений (замедлений) при разгоне или торможении крана и могут определяться по формуле

Р_г.ин = (j_к/g)*Р, где: (I.14)

Р - вертикальная нагрузка;

g = 9.81 м/с² - ускорение свободного падения;

j_к = 0,107 м/с² [2] - среднее ускорение крана при разгоне.

3.8.1 Горизонтальные инерционные нагрузки от веса кабины с электрооборудованием

Р_{г. ин. кааб} = (j_к/g)*Р_{в. и. кааб} (I.15)

Р_{г. ин. каб} = (0,107/9,81)*29,31 = 0,319 кН

3.8.2 Горизонтальные инерционные нагрузки от веса тележки с грузом.

Р_{г. ин. т} = (j_к/g)*Р_{ин. в. т} (I.16)

Р_{г. ин. т} = (0,107/9,81)*144,82 = 1,579 кН

3.8.3 Горизонтальные инерционные нагрузки от веса крана.

Р_{г. ин. к} = (j_к/g)*Р_{ин. в. к} (I.17)

Р_{г. ин. к} = (0,107/9,81)*220,83 = 2,408 кН



3.9 Сила перекоса при движении крана

Сила перекоса возникает при движении крана с тележкой расположенной у одной из концевых балок, и считается приложенной вдоль другой менее нагруженной, концевой балки.

Расчетная сила перекоса [7]:

Р_пер ? м _сц * Д _{пр. min}, где: (I.18)

м _сц - коэффициент сцепления приводных колес с рельсами;

При работе в помещении м _сц = 0,2.

Д _{пр. min} - суммарное давление на приводные колеса менее нагруженной концевой балки.

Д _{пр. min} = G _кб*0,9 = ((G_к - G _кааб - G_т - G_{п. т})/2)*0,9 (I.19)

Д _{пр. min} = ((210,915 - 28 - 44,145 - 120)/2)*0,9 = 8,446 кН

Р_пер ? 0,2 * 8,446

Р_пер = 1,689 кН

3.10 Атмосферные нагрузки

К атмосферным нагрузкам относят давление ветра и нагрузки от снега или обледенения. Поскольку кран работает в помещении, то атмосферные нагрузки на него никак не влияют.

3.11 Нагрузки от температурных воздействий

Кран работает в помещении, поскольку в непосредственной близости от крана нет никакого оборудования, которое являлось бы источником температурных воздействий, то мы их не учитываем.

3.12 Нагрузки от предварительного напряжения

Предварительное напряжение конструкции производится в процессе изготовления монтажа, а также при усилении металлоконструкций кранов, находящихся в эксплуатации, искусственным созданием напряжений, противоположных по знаку напряжениям от расчетных нагрузок. Оптимальное предварительное напряжение определяют из условия достижения суммарными напряжениями допустимых значений для каждой конкретной конструкции.



4. Расчетные схемы приложения нагрузок

4.1 Вертикальные нагрузки пролетных балок

Расчетная схема приложения вертикальных нагрузок комбинаций I.1.А, I.1.Б и III.1.В к пролетной балке моста показана на рис. 6.4(а) [2]

Рис. 6 Расчётная схема приложения вертикальных нагрузок и эпюры от действия данных нагрузок [2]

М 1.1.- максимальный изгибающий момент от действия постоянных нагрузок в вертикальной плоскости.

М 1.2.- максимальный изгибающий момент от действия подвижных нагрузок в вертикальной плоскости.

М 1= М 1.1+ М 1.2. - наибольший вертикальный изгибающий момент в сечении I-I. (I.20)

I. 1. А - предельное состояние конструкции - прочность, тележка в середине пролета моста, работает механизм подъема груза.

I. 1. Б - предельное состояние конструкции - прочность, тележка в середине пролета моста, работает механизм передвижения крана.

III. 1. В - предельное состояние конструкции деформативность, тележка в середине пролета моста, статическое действие номинального или испытательного груза.

q - распределенная нагрузка от собственного веса пролетной части моста;

G _пр - вес приводов механизма передвижения крана;

G _к - вес кабины управления;

Д₁, Д₂ - давления колес тележки на балку (Д₁>Д₂).

Д_R - равнодействующая давлений колес тележки.

Расчетное давление колеса тележки Д _i равно:

Д _I = Д _{т i} + Д _{Q i}, где: (I.21)

Д _{т i} - давление от расчетного веса тележки;

Д _{Q i} - давление от расчетного веса груза.

Д _т = (G _т*0,9)/z_к = (44,145*0,9)/4 = 9,93 кН (I.22)

Д _Q = (G _г *1,1)/Z_к = (94,176*1,1)/4 = 25,898 кН (I.23)

Д₁ = 9,93 + 25,898 = 35,828 кН

Д₂ = 32,24 кН

Д _R = vД₁² + Д₂² = v35,828² + 32,24² = 48,2 кН (I.24)

При четырехколесной тележке наибольший изгибающий момент от подвижной нагрузки действует в сечении под колесом с давлением Д₁, расположенным от опоры на расстоянии.

z₀ = 0,5*(L - b₁) (I.25)

z₀ = 0.5*(22.5 - 0,7) = 10,9 м

Для данного сечения суммарный изгибающий момент равен.

М₁ = (q*L²)/8 + Д _R*((L - b₁)²/4L) + G _пр*а₁ + G _к*а₂*((L - b₁)/2L) (I.26)

М₁ = (2,66*22,5²)/8 + 48,2*((22,5-0,7)²/4-22,5) + 3,4*2,3 + 28*2,5*((22,5-0,7)/2*22,5) = 464,56 кНм

4.2 Горизонтальные нагрузки двухбалочного моста

4.2.1 Схема приложения горизонтальных нагрузок комбинации I. 1. Б при четырехколесной тележке приведена на рис. 6.5 [2]. Влиянием горизонтальных нагрузок от инерции масс приводов механизма передвижения и кабины можно пренебречь

I. 1. Б - предельное состояние конструкции - прочность, тележка в середине пролета моста, работает механизм передвижения крана.

Рис. 7 Расчётная схема приложения горизонтальных нагрузок и эпюры от действия данных нагрузок [2]

М 2.1.- максимальный изгибающий момент от действия постоянных нагрузок в горизонтальной плоскости.

М 2.2.- максимальный изгибающий момент от действия подвижных нагрузок в горизонтальной плоскости.

М 1.г.= М 2.1.+ М 2.2. (I.27)

Суммарный горизонтальный изгибающий момент в расчетном сечении пролета.

М_1Г = (q_Г*L²)/8 * (1+s)/(3+s) + (Д_RГ*L)/8 * (3+2S)/(3+s) (I.28)

Суммарный горизонтальный изгибающий момент в узле соединения пролетной и концевой балок со стороны колеса с давлением Д_1Г.

М_УГ = (q_Г*L²)/(4*(3+s)) + (Д_RГ/8)*((L² - 4b₁²)/L²) * ((2 + s)*(3L + 2b₁) -

- (3L - 2b₁))/((1 + s)*(3 + s)), где: (I.29)

s = (В_К/L)*(I_1у/I_2у)*[1 - 3*(L_Т/В_К)*(1 - (L_Т/В_К))] (I.30)

I_1у - момент инерции пролетной балки относительно вертикальной оси;

I_2у - момент инерции концевой балки относительно вертикальной оси;

В = 1,56 м - по рекомендациям.

I_1у = (b³*h)/12 = 22,5³ * 1,56/12 = 1480,8 м⁴ (I.31)

I_2у = (b³*h)/12 = (b³*В_К)/12 = 0,7³ * 4,1/12 = 0,117 м⁴ (I.32)

s = (4,1/22,5)*(1480,8/0,117)*[1 - 3*(1,8/4,1)*(1 - (1,8/4,1))] = 601,9

М_1Г = (2,66*22,5²)/8 * (1 + 601,9)/(3+601,9) + (48,2*22,5)/8 * (3 + 2*601,9)/(3 + 601,9) = 438,06 кНм

М_УГ = (2,66*22,5²)/(4*(3 + 601,9)) + 48,2/8 * (22,5² - 4*0,7²)/22,5² *

* ((2 + 601,9)*(3*22,5 + 2*0,7) - (3*22,5 - 2*0,7))/((1 + 601,9)*(3 + 601,9)) = 1,239 кНм

4.2.2 Схема приложения нагрузок комбинации I. 2. Б при четырехколесной тележке показана на рис. 6.6 [2].

I. 2. Б - предельное состояние конструкции - прочность, тележка у торцевой балки, работает механизм передвижения крана.

Рис. 8 Схема приложения нагрузок комбинации I.2.Б и эпюры от действия данных нагрузок [2]

М 1.1.- максимальный изгибающий момент от действия постоянных нагрузок в горизонтальной плоскости.

М 1.2.- максимальный изгибающий момент от действия подвижных нагрузок в горизонтальной плоскости.

М у.г.maх.= М 1.1.+ М 1.2. (I.33)

I.2.Б: предельное состояние конструкции - прочность, тележка у торцевой балки, работает механизм передвижения крана.

Наибольший горизонтальный изгибающий момент для пролетной балки действует в узле ее сопряжения с менее нагруженной концевой балкой и равен [4]:

М_УГ^min = (q_Г*L)/2 * L_Т*К_q + (Д_1Г/2)*L_Т*К_Д + (Р_ПЕР/2)*L_Т*К_Р (I.34)

У более нагруженной концевой балки этот момент равен:

М_УГ^max = (q_Г*L)/2 * (L - L_Т*К_q) + (Д_1Г/2)*(2*B_Т - L_Т*К_Д) + (Р_ПЕР/2)* L_Т*К_Р, где: (I.35)

К_q = 1/(2*(s₁ + 3)) * (L/L_Т) * (2 + (L_Т/В_К)*s₁)

К_Д = (1/(s₁ + 3)) * (L/L_Т)*(3*(В_Т/L) + (L_Т/В_К)*s₁)

К_Р = (1/(s₁ + 3)) * (L/L_Т)*(3 + (L_Т/В_К)*s₁)

s₁ = (L/L_Т) * (I_1У/I_2У) (I.36 - I.39)

s₁ = (1,8/22,5)*(1480,8/0,117) = 1012,5

К_q = 1/(2*(1012,5 + 3)) * (22,5/1,8) * (2 + (1,8/4,1)*1012,5) = 2,73

К_Д = 1/(1012,5 + 3) * (22,5/1,8) * (3*(1,4/22,5) + (1,8/4,1)*1012,5) = 5,45

К_Р = 1/(1012,5 + 3) * (22,5/1,8) * (3 + (1,8/4,1)*1012,5) = 5,5

М_УГ^min = ((2,66*22,5)/2)*1,8*2,73+(35,828/2)*1,8*5,45+(1,689/2)*1,8*5,5 = 331,147 кНм

М_УГ^max = ((2,66*22,5)/2)*(22,5-1,8*2,73)+(35,828/2)*(2*1,4 - 1,8*5,45) + (1,689/2)*1,8*5,5 = 409,13 кНм

4.3 Нагрузки концевых балок

4.3.1 Нагрузки концевых балок в вертикальной плоскости

Схемы нагружения концевых балок в вертикальной плоскости показаны на рис. 6.10 (а) [2]

А_Ri - реакции пролетных балок от действия приложенных к ним вертикальных нагрузок;

М₁, М₂ - изгибающие моменты, соответствующие скручивающим опорные сечения пролетных балок моментам, определяемым по формуле (6.32) [2]:

Т_КР = У (q_i*r*L)/2 * е_i + У (1 - (z_i/L))*Р_i*e_i + Т_ПР, где: (I.40)

L_Т = 1,8 м - колея тележки;

L _{б. т.} = В_К - база крана или расстояние между осями главных балансиров.

В_К = 4,1 м

Эксцентриситеты скручивающих нагрузок в соответствии со схемой рис. 6.9 [2]:

е₁=е₇= 0; е₂=0,359 м; е₃=0,09 м; е₄=0,047; е₅=0,58 м; е₆=1,74 м; е₈=0,862 м; е₉=1 м; е₁₀=1,22 м.

Рис. 9 Схема нагружения концевой балки в вертикальной плоскости и эпюра от действия данных нагрузок [2]

Рис. 10 Схема нагружения концевой балки в горизонтальной плоскости и эпюра от действия данных нагрузок [2]

Рис. 11 Эксцентриситеты скручивающих нагрузок [2]

С = (В_К - L_Т)/2 = (4,1-1,8)/2 = 1,15 м (I.41)

Т_ПР = 0,954 кН*м - реактивный момент привода, передаваемый на балку.

М _I = Т _КР = 0,003*48,2*0,359*((22,5-0,7)/22,5)-((0,0348*22,5)/2)*0,09-0,0312*0,047-0,308*1,74+((0,325*22,5)/2)*0,862+3,4*0,7+28*((22,5-2,5)/22,5)*1,22+0,954 = 36,32 кН*м

Вертикальные нагрузки, приложенные к концевой балке: Д_R, G_ПР, G _К, G _ПБ = q, G _Б.

Д_R = 48,2 кН; G_ПР = 3,4 кН; G _К = 28 кН; q = 0,0348 кН = G _ПБ; G _Б = 1,3 кН.

4.3.2 Нагрузки концевых (торцевых) балок в горизонтальной плоскости

Горизонтальные реакции ходовых колес крана вызывают скручивание концевых балок на участках от ходового колеса до ближайшей пролетной балки моментом:

Т^К_КР = Д _КГ * е _К, где: (I.42)

Д _КГ - горизонтальная реакция колеса крана;

е _К - расстояние от уровня головки подкранового рельса до центра изгиба рассматриваемого сечения концевой балки.

Д _КГ = 13,3 т - давление колеса крана на подкрановый рельс [5].

Схема нагружения концевой балки в горизонтальной плоскости показана на рис. 6.5 [2]

Д _КГ = 130,47 кН

е _К = 0,8 м

Т^К_КР = 130,47*0,8 = 104,38 кН*м



5. Расчет размеров поперечного сечения пролетных балок двухбалочных мостов в средней части пролета

Сплошностенчатые коробчатые балки с рельсом по оси пояса. Поперечное сечение балки изображено на рис. 6.11 [2].

Рис. 12 Поперечное сечение балки с рельсом по оси пояса [2]

Размеры поперечного сечения определяют из условия обеспечения прочности балки при действии нагрузок комбинации I. 1. А6 предельное состояние конструкции - прочность, тележка в середине пролета моста, работает механизм подъема груза.

5.1 Определение момента сопротивления балки при изгибе в вертикальной плоскости W_{Х у} (м³)

W_{Х у} ? m₁/(m₀*R) * 10^-3, где: (I.43)

R = 210 МПа - расчетное сопротивление материала при работе на изгиб. (табл. 6.7)[2];

m₀ - коэффициент неполноты расчетов.

m₀ = m₁ * m₂ * m₃, где: (I.44)

m₁ = 0,9 - коэффициент, учитывающий ответственность рассчитываемого элемента, т. е. возможные последствия его разрушениям наличие предупредительных признаков разрушения (табл. 6.2)[2];

m₂ = 0,95 - коэффициент, учитывающий отклонения в геометрических размерах конструкции, влияние коррозии (табл. 6.3)[2];

m₃ = 0,85 - коэффициент, учитывающий несовершенства расчета, связанные с неточностями расчетных схем, неполнотой методов расчета (табл. 6.5)[2].

m₀ = 0,9 * 0,95 * 0,85 = 0,73

W_{Х у} = 464,56/(0,73*210) * 10^-3 = 3,03*10^-3 м³

5.2 Определение оптимальной по условию минимума веса при обеспечении заданной прочности высоты стенки h _С для балки с двумя осями симметрии

h _С = v(1,5* W_{Х у})/д₂, где: (I.45)

д₂ = 8 мм - толщина стенки - по рекомендациям ВНИИПТМАШа.

h _С = v(1,5*3,03*10^-3)/0,008 = 0,754 м = 754 мм

5.3 Определение момента инерции балки в вертикальной плоскости из условия обеспечения заданной минимальной жесткости

I_{X f} = (C_m*L³)/96*E * [1 - Ѕ * (B_Т/L)² * (3 - (B_Т/L))]*10^-3, где: (I.46)

Е = 2,1*10⁵ МПа - модуль упругости материала

I_{X f} = (3270*22,5³)/96*2,1*10⁵ * [1 - Ѕ*(1,4/22,5)² * (3 - (1,4/22,5))]*10^-3 = 1,84*10^-3 м⁴

5.4 Определение оптимальной по минимуму веса высоты стенки h _С при обеспечении заданной жесткости

h _f = ³v(3* I_{X f} )/ д₂ (I.47)

h _f = ³v3*1,84*10^-3/0,008 = 0,884 м = 884 мм

5.5 При одновременном удовлетворении условий прочности и жесткости высота балки должна быть равна

h _{у f} = (2* I_{X f} )/ W_{Х у} (I.48)

h _{у f} = (2*1,84*10^-3)/ 3,03*10^-3 = 1,214 м = 1214 мм

5.6 Для балки оптимальной высоты соотношения размеров пояса и стенки (рис. 6.11) [1] должны отвечать условию: [9]

В*д₁ = 1/3*h* д₂, где: (I.49)

д1= (1…3)х д2 =1х8=8 мм; д₂ = 8 мм

В = Н/2…Н/3 ? L/50 = 22,5/50 = 0,45 м (I.50)

Н = h + д₁ + д₁ (I.51)

д₁ = (¹/₃*h* д₂)/В = (¹/₃*1214*8)/450 = 8 мм

Н = 1214 + 8 + 8 = 1230 мм

В = 1230/2…1230/3 ? 0,45 м

В = 0,615…0,410 ? 0,45 м

Примем В = 450 мм, следовательно, условие выполняется.

450*8 = ¹/₃*1214*8

3600 ? 3237,3, следовательно, расхождение составляет 10% < 15%, что допустимо.

Из технологических соображений b ? 300 мм. Из условия обеспечения местной устойчивости сжатого пояса для стали, у которой R = 210 МПа: b ? (60…100) д₁.

b ? (60…100)*8 ? (480…800) мм

b₁ ? 15*д₁ (I.52)

b₁ ? 15*8 = 120 мм

b = 406 мм

b₁ = 14 мм

д₁ ? 50 мм - для углеродистых сталей.

8 мм ? 50 мм - условие выполняется

Окончательный вариант поперечного сечения в средней части пролета изображен на рис. 13

Рис. 13 Поперечное сечение в средней части пролёта

Н = 1230 мм;

h _С = 1214 мм;

д₁ = 8 мм;

д₂ = 8 мм

В = 450 мм;

b = 406 мм;

b₁ = 14 мм

5.7 Геометрические характеристики сечения.

5.7.1 Осевой момент инерции относительно оси Х.

I_{1 Х} = 2*[(( д₂* h _С³)/12) + д₁*В*(( h _С/2)+ д₁)²] (I.53)

I_{1 Х} = 2*[((0,008*1,214³)/12) + 0,008*0,45*((1,214/2)+0,008)²] = 5,2*10^-3 м⁴

5.7.2 Момент сопротивления относительно оси Х

W_1Х = (2* I_{1 Х})/( h _С + д₁) = (2*5,2*10^-3)/(1,214+0,008) = 8,51*10^-3 м³ (I.54)

5.7.3 Осевой момент инерции относительно оси У

I_{1 У} = 2*[(( д₁* В³)/12) + д₂* h _С *((b/2)+ д₂)²] (I.55)

I_{1 У} = 2*[((0,008*0,45³/12)+0,008*1,214*((0,406/2)+0,008)²] = 0,982*10^-3 м⁴

5.7.4 Момент сопротивления относительно оси У

W_1У = (2* I_{1 У})/В = (2*0,982*10^-3)/0,45 = 4,36*10^-3 м³ (I.56)

5.7.5 Определение площади поперечного сечения

F = 2*( h _С* д₂ + В* д₁) (I.57)

F = 2*(1,214*0,008 + 0,45*0,008) = 0,0266 м²

6. Опорная часть пролетной балки

6.1 Используя опыт завода «Сибтяжмаш», увеличим толщину стенки в опорной части до д₂ = 0,01 м, а толщину нижнего пояса (гнутого листа) примем д₃ = 0,012 м, толщину верхнего пояса увеличим до д₁ = 0,01 м. Принятое поперечное сечение показано на рис. 14.

h _С = 362 мм;

Р = 1296 мм;

а = 266 мм;

у₀ = 118 мм.

Рис. 14 Поперечное сечение опорной части пролётной балки

6.2 Геометрические характеристики сечения

6.2.1 Площадь поперечного сечения

F _{О. П.} = д₁*В + 2* д₂* h _С + д₃* Р (I.58)

F _{О. П.} = 0,01*0,45 + 2*0,01*0,362 + 0,012*1,296 = 0,027 м²



6.2.2 Определение у₀.

у₀ = (1/ F _{О. П.})*[Р*(д₃²/2)+2* h _С* д₂*( д₃+( h _С/2))+В*д₁*( д₃+ h _С+( д₁/2)] (I.59)

у₀ = (1/0,027)*[1,296*(0,012²/2)+2*0,362*0,01*(0,012+(0,362/2))+0,45*0,01*(0,012+0,362+(0,01/2))] = =0,118 м

6.2.3 Осевой момент инерции относительно оси Х

I _{О. П. Х.} = 2*[((д₂*h _С³)/12)+h _С*д₂*((h _С/2)- у₀+ д₃)²]+Р*д₃*( у₀-(д₃/2))²+В*д₁*(а-(д₁/2))² (I.60)

I _{О. П. Х.} = 2*[((0,01*0,362³)/12)+0,362*0,01*((0,362/2)-0,118+0,012)²]+1,296*0,012*(0,118-(0,012/2))²+

+0,45*0,01*(0,266-(0,01/2))² = 0,621*10^-3 м⁴

6.2.4 Определение момента сопротивления относительно оси Х

S _{О. П. Х.}= 2*д₁*((а- д₁)²/2)+В*д₁*(а-( д₁/2)) (I.61)

S _{О. П. Х.}= 2*0,01*((0,266-0,01)²/2)+0,45*0,01*(0,266-(0,01/2)) = 1,825*10^-3 м³

6.2.5 Определение осевого момента инерции относительно оси У

I _{О. П. У.}= ((д₃*Р³)/12)+2* h _С* д₂*((b+ д₂²)/4)+((д₁*В³)12) (I.62)

I _{О. П. У.}= ((0,012*1,296³)/12)+2*0,362*0,01*((0,406+0,01²)/4)+((0,01*0,45³)/12) = 3,016*10^-3 м⁴



6.2.6 Определение осевого момента инерции I _{О. П. К1}

I _{О. П. К1} = (4*(b+д₂)²*(h _С+ д₁)²)/(2*((h _С+ д₁)/ д₁)+((b+д₂)/ д₂)+((b+ д₂)/ д₃)) (I.63)

I _{О. П. К1} = (4*(0,406+0,01)²*(0,362+0,01)²)/(2*((0,362+0,01)/0,01)+((0,406+0,01)/0,01)+

+((0,406+0,01)/0,012)) = 0,634*10^-3 м⁴



7. Торцевая (концевая) балка.

7.1 Расчетная длина балки равна базе крана, т. е. расстоянию между осями ходовых колес четырехколесного крана: L _{б. т.} = В_К = 4100 мм = 4,1 м

Из технологических соображений толщина стенок д₂ ? 4 мм.

Рис. 15 Поперечное сечение торцевой балки

Параметры торцевой балки:

д₁ = 12 мм; д₂ = 10 мм; В = 254 мм; b = 218 мм; h _С = 362 мм; Н = 386 мм.

7.2 Геометрические характеристики поперечного сечения

7.2.1 Площадь поперечного сечения

F _{Т. б.} = 2*(д₂*h _С + д₁*В) (I.64)

F _{Т. б.} = 2*(0,01*0,362+0,012*0,254) = 0,0133 м²

7.2.2 Осевой момент инерции относительно сои Х

I_Х=2*(((д₂*h _С³)/12)+ д₁*В*((h _С+ д₁)/2)²) (I.65)

I_Х=2*(((0,01*0,362³)/12)+0,012*0,254*((0,362+0,012)/2)²) = 0,291*10^-3 м⁴

7.2.3 Момент сопротивления относительно оси Х

W_Х = (2*I_Х)/Н = (2*0,291*10^-3)/0,386 = 1,51*10^-3 м³ (I.66)

7.2.4 Определение s_Х

s_Х = д₁*В*((h _С+ д₁)/2)+2*д₂*((h _С/2)²/2) (I.67)

s_Х = 0,012*0,254*((0,362+0,012)/2)+2*0,01*((0,362/2)²/2) = 0,897*10^-3 м³

7.2.5 Определение осевого момента инерции относительно оси У

I_У = 2*((д₁*В³)/12)+[(д₂/2)*((b/2)+(д₂/2))²] (I.68)

I_У = 2*((0,012*0,254³)/12)+[(0,01/2)*((0,218/2)+(0,01/2))²] = 0,163*10^-3 м⁴

7.2.6 Момент сопротивления относительно оси У

W_У = (2*I_У)/В = (2*0,163*10^-3)/0,254 = 1,28*10^-3 м³ (I.69)



8. Размещение ребер жесткости

8.1 Ребра жесткости (поперечные основные, поперечные дополнительные, продольные) должны обеспечивать геометрическую неизмеряемость поперечного сечения балки, местную устойчивость стенок и сжатых поясов, а при расположении рельса по оси верхнего пояса - прочность рельса и пояса при местном воздействии давлении колес тележки

Гибкость стенки:

д_С = h _С/ д₂ = 1214/8 = 151,75 (I.70)

При гибкостях 70 ? д_С ? 160: д_С = 151,75 для малоуглеродистых сталей достаточно устанавливать только основные поперечные ребра жесткости (рис. 6.19, а [2]).

Рис. 16 Основные поперечные рёбра жёсткости

h - высота стенки;

а - расстояние между осями основных ребер;

д_Р - толщина ребра жесткости.

8.2 Размещение поперечных ребер

Для отсеков, примыкающих к опорам, шаг основных поперечных ребер а=h: а=h=1214мм. В последующих отсеках шаг ребер равен а=(1,25…2)*h = (1,25…2)*1214 = (1517,5…2428)мм. Примем а=1900 мм.

Ширина выступающей части основного поперечного ребра b_Р (см. рис. 6.12, а [2]):

Рис. 17 Изображение поперечного сечения с основным поперечным ребром

b_Р ? (h/30)+40 (I.71)

b_Р ? (1214/30)+40

b_Р ? 80,5

Примем b_Р = 82 мм.

Для стали 3 толщина ребра из условия обеспечения его устойчивости должна быть.

д_Р ? b_Р/15

д_Р ? 82/15

д_Р ? 5,5 мм

Примем д_Р ? 6 мм.

Момент инерции поперечного ребра относительно плоскости стенки.

I_Р ? 3*h*д₂³ (I.72)

I_Р ? 3*1,214*0,008³

I_Р ? 1,865*10^-6 м⁴

I_Р = 1,865*10^-6 м⁴

8.3. Шаг основных и дополнительных поперечных рёбер жёсткости, являющихся опорами для рельса, определяют из условия прочности рельса [9]

а₁ ? (5*W_Х*[у_РС]/Д)*10³ , где: (I.73)

Wх=2*Jх/H (I.74)

Wхmin.= 2х2864,73/15=381,96х10^-6 мі - наименьший момент сопротивления рельса при изгибе, мі.

Jх=2864,73 см⁴ - момент инерции рельса КР 100.

[у_РС] = (у_Т/1,3) - у_t, где: (I.75)

у_t = 377 МПа - предел текучести материала рельса.

у_t - напряжения в рельсе от действия продольных сил: для неприваренных к поясу рельсов и при отсутствии гарантированного прижатия рельса к поясу значением у_t можно пренебречь.

[у_РС] = (377/1,3) = 290 МПа

а1 ? ((5*381,96*10^-6*290)/35,828)*10і

а1=15,5 м.

Учитывая, что пояс балки достаточно тонкий, для обеспечения его прочности при действии местных напряжений от давления колёс тележки принимаем конструктивно шаг малых диафрагм в средней части балки а1=0,66 м, а шаг больших диафрагм а=3ха1=3х0,66=1,98 м. В концевых (торцевых) частях балки рёбра ставим в соответствии с необходимостью приварки фундаментов под привод механизма передвижения крана.



9. Проверка прочности балки в средней части пролета

В данном случае действует комбинация нагрузок I. 1. Б.

I. 1. Б. - предельное состояние конструкции:

прочность, тележка в середине пролета моста, работает механизм передвижения крана.

Расчетная зависимость имеет вид:

у = (М_1У/W_Х)+( М_1Х/W_У) ? m₀*R (II.1)

у = (438,06*10³/8,51*10^-3)+(464,56*10³/4,36*10^-3) ? 210*0,73

у = 51,47*10⁶+100,84*10⁶ ? 153,3 МПа

у = 152,31 МПа ? 153,3 МПа

условие выполняется, прочность балки в средней части пролета обеспечена.



10. Проверка прочности верхней кромки поперечного ребра жёсткости

При расположении рельса по оси пояса поперечное ребро проверяется по условиям работы верхней кромки на сжатие от местного давления колеса [6]:

у_СЖ = 1,15*(Д/(s_РС*д_Р))*sin((р* s_РС)/2*z) ? m₀*R, где: (II.2)

Д=35,828 кН - давление колеса тележки.

Sрс=0,6 х bрс - длина линии контакта рельса и пояса над ребром - для крановых рельсов.

bрс=0,150 м -ширина подошвы рельса (тип рельса - КР 100).

R = 210 МПа - расчётное сопротивление материала при работе на сжатие.

Z - расчётная зона распределения давления колеса по ребру.

Рис. 18 Крановый рельс

Для сварных балок:

z = 8,45*³v(I_П + I_РС)/д_Р, где: (II.3)

I_П - момент инерции пояса относительно собственной нейтральной оси х-х

I_РС - момент инерции рельса относительно собственной нейтральной оси х-х

I_РС = 2864,73 см⁴ =28,65х10^-6 м⁴

I_П = В*діп/12 = 0,45х0,008і/12=0,0192х10^-6 м⁴ (II.4)

z = 8,45*((0,0192х10^-628,65х10^-6)/0,006)^1/3=1,423 м.

у_СЖ = 1,15*(35,828*10і/(0,6*0,15*0,006))*sin*(3,14*0,6*0,15/2*1,423)?210*0,73

у_СЖ = 13,2 МПа ? 153,3 Мпа

- условие выполняется, прочность верхней кромки поперечного ребра обеспечена.



11. Проверка прочности верхнего пояса

При контакте подошвы рельса с поясом балки пояс находится в плоском напряжённом состоянии и его прочность нужно проверять по условию [6]:

, где: (II.5)

(II.6)

у_Z0 - напряжение в балке от её общего изгиба в продольном направлении.

у_Z0 = М1/(W_1Х*10^-6) (II.7)

у_Z0 = (464,56*10і/8,51*10^-3)*10^-6=54,6 МПа

у_УМ - местные нормальные напряжения в поясе вдоль продольной оси балки.

у_ZM - местные нормальные напряжения в поясе поперёк продольной оси балки.

, где: (II.8-II.9)

N- сила, передающаяся на поясной лист через рельс от давления ходового колеса тележки.

При b ? a₁: 0,406 м ? 0,88 м

, где: (II.10)

дп= 0,008 м- толщина пояса.

b=0,406 м - расстояние между стенками балки в свету.

а1=0,88 м - расстояние между диафрагмами.

I_РС= I_Х =28,65х10^-6 м⁴

- момент инерции рельса в вертикальной плоскости.

К1- коэффициент, принимаемый по таблице 6.17 [2].

Рис. 19 Определение коэффициента К1

а1/b=0,88/0,406=2,17. К1=0,181

К2- коэффициент, принимаемый по таблице 6.18 [2].

Рис. 20 Определение коэффициента К2

а1/b=0,88/0,406=2,17

b_P =0,150 м -ширина подошвы рельса КР 100.

b_P/b=0,15/0,406=0,37

b1=2*h_P+5 см (II.11)

h_P=0,15 м- высота рельса КР 100.

b1=2х0,15+0,05=0,35 м

b1/b =0,35/0,406=0,86

К2=0,148

К3- коэффициент, принимаемый по таблице 6.19 [2].

Рис. 21 Определение коэффициента К3

К3=0,087

N =35.828/(1+(96х0,181х0,406Іх28,65х10^-6/0,88іх0,008і)) =0,151 кН.

=6*0,148*151/8І = 2,1 МПа.

=6*0,087*151/8І = 1,23 МПа.

=54,6+1,23=55,83 МПа

Формула получена в предположении непрерывного контакта по длине рельса и пояса, что в действительности обеспечивается далеко не всегда. При определении коэффициента m₀ можно принимать m3=0,8…0,9. Примем m3=0,9, тогда m₀=0,9х0,95х0,9=0,77.

v(55,83І+2,1І-55,83*2,1)?0,77х210

54,81 МПа ? 161,7 Мпа

- условие выполняется, прочность верхнего пояса будет обеспечена.



12. Проверка местной устойчивости стенок

При подкреплении стенок только основными поперечными рёбрами жёсткости местную устойчивость стенок проверяют по выражению [7]:

, где: (II.12)

у₀, ф₀ - критические напряжения, МПа.

у, ф - максимальные расчётные напряжения, МПа.

ф ? 0 МПа - для средней части пролётной балки.

, где: (II.13)

h - высота стенки, т.е. удвоенное расстояние от нейтральной оси до расчётной (сжатой) границы отсека.

К₀- коэффициент, принимаемый для сварных балок по таблице 6.21 [2] в зависимости от значения .

, где: (II.14)

b_П =0,45 м - ширина сжатого пояса.

дп = 0,008 м - толщина сжатого пояса.

h_C =h = 1,214 м - высота стенки.

дс = д = 0,008 м - толщина стенки.

Рис. 22 Определение коэффициента К₀

C=2 - коэффициент, принимаемый по таблице 6.22 [2].

Рис. 23 Определение коэффициента C

г=2*(0,45/1,214)*(0,008/0,008)і=0,741

К₀=6,3

у₀ =6,3*((1000х0,008)/1,214)І=273,58 МПа.

у =М1 *h_C/2*I_X * 10^-6 (II.15)

у = (464,56*10і *1,214/2*5,2*10^-3)*10^-6=54,23 МПа

54,23/273,58 ? 1

0,2 ? 1 - условие выполняется, местная устойчивость стенки поперечного сечения пролётной балки в средней части будет обеспечена.



13. Проверка опорной части пролётной балки

Размеры поперечного сечения опорной части балки во многом зависят от концевой балки и принятой конструкции узла сопряжения пролетной и концевой балок.

Расчет опорной части пролетной балки носит проверочный характер: проверяют прочность поясных швов, элементов сопряжения балок, местную устойчивость стенки.

13.1 Прочность опорного сечения пролетной балки проверяем для случаев действия нагрузок комбинаций I.2.А и I.2.

I.2.А - предельное состояние конструкции: прочность, тележка у торцевой балки, работает механизм подъема груза.

I.2.Б - предельное состояние конструкции: прочность, тележка находится у торцевой балки, работает механизм передвижения крана.

Вертикальные нагрузки комбинации I.2.А = I.1.А, а для I.2.Б = I.1.Б.

Вертикальные нагрузки комбинации А оказались больше нагрузок комбинации Б. Опорное сечение пролетной балки проверяем только на действие более опасного случая I.2.А.

13.2 Определим более опасное с точки зрения максимальной поперечной силы в опорном сечении положение тележки на мосту

При положении тележки с грузом у опоры А ( см. рис. 6.4, а [2]) реакции опор приводной пролетной балки: а₁ = 2,3 м; а₂ = 2,5 м.

А = ((q*L)/2)+G_пр+G_к*((L-а₂)/L)+Д_R*((L-В_Т+ b₁)/L) (II.16)

А _max= ((2,66*22,5)/2)+3,4+28*((22,5-2,5)/22,5)+48,2*((22,5-1,4+0,7)/22,5) = 104,91 кН

В = ((q*L)/2)+ G_пр+G_к*(a₂/L)+ Д_R*((B_Т - b₁)/L) (II.17)

В _min = ((2,66*22,5)/2)+3,4+28*(2,5/22,5)+48,2*((1,4-0,7)/22,5) = 37,94 кН

При положении тележки у опоры В:

А _min = ((q*L)/2) + G_пр+G_к*((L-a₂)/L)+ Д_R*(b₁/L) (II.18)

A _min = ((2,66*22,5)/2)+3,4+28*((22,5-2,5)/22,5)+48,2*(0,7/22,5) = 59,71 кН

В _max = ((q*L)/2) + G_пр+G_к*(a₂/L)+ Д_R*((L-b₁)/L) (II.19)

B _max = ((2,66*22,5)/2)+3,4+28*(2,5/22,5)+48,2*((22,5-0,7)/22,5) = 83,14 кН

Более опасным будет случай положения тележки у опоры А.

13.3 Определение силы перекоса моста

Р _пер ? м _сц*Д _{пр. min}, где: (II.20)

м _сц - коэффициент сцепления приводных колес с рельсами;

м _сц = 0,2 - при работе крана в помещении;

Д _{пр. min} - суммарное давление на приводные колеса менее нагруженной концевой балки.

Р _пер ? 0,2*16,93 = 3,386 кН

Д _{пр. min} = 16,93 кН (по рекомендациям ВНИИПТМАША).



13.4 Наибольший вертикальный изгибающий момент в точке а (см. рис. 6.22 [2]) в соответствии с размерами балки (см. рис. 12.7 [2]) равен:

М _{а. b} = А _max*l (II.21)

М _{а. b} = 104,91*0,7 = 73,44 кН*м

13.5 Определение горизонтальных изгибающих моментов в узлах сопряжения балок

М _УГ^max = ((q_Г*L)/2)*L_Т*К _q+(Д_1Г/2)*L_Т*К_Д+(Р _ПЕР/2)* L_Т*К_Р

К _q = (1/(2*(s₁+3)))*(L/L_Т)*(2+(L_Т/В_К)*s₁)

К_Д = (1/(s₁+3))* (L/L_Т)*(3*(В_Т/L)+(L_Т/В_К)*s₁)

К_Р = (1/(s₁+3))*(L/L_Т)*(3+(L_Т/В_К)*s₁)

s₁ = (L_Т/L)*(I_1У/I_2У)

М _УГ^min = ((q_Г*L)/2)*(L-L_Т* К _q)+(Д_1Г/2)*(2*В_Т - L_Т*К_Д)+(Р_ПЕР/2)*L_Т*К_Р (II.22-II.27)

I_1У = 0,251*10^-3 м⁴ (по рекомендациям ВНИИПТМАШа).

I_1У = 0,326*10^-4 м⁴ (по рекомендациям ВНИИПТМАШа).

s₁ =(1,8/22,5)*(0,251*10^-3/0,326*10^-4) = 0,616

К _q = (1/(2*(0,616+3)))*(22,5/1,8)*(2+(1,8/4,1)*0,616) = 3,92

К_Д = (1/(0,616+3))*(22,5/1,8)*(3*(1,4/22,5)+(1,8/4,1)*0,616) = 1,57

К_Р = (1/(0,616+3))*(22,5/1,8)*(3+(1,8/4,1)*0,616) = 11,28

М _УГ^max = ((0,0289*22,5)/2)*1,8*3,92+(35,828/2)*1,8*1,57+(3,386/2)*1,8*11,28 = 87,283 кН*м

М _УГ^min = ((0,0289*22,5)/2)*(22,5-1,8*3,92)+(35,828/2)*(2*1,4-1,8*1,57)+(3,386/2)*1,8*11,28 = 38,923 кН*м



13.6 Эксцентриситеты скручивающих нагрузок в соответствии со схемой рис. 6.9 [2]

е₁=е₇= 0; е₂=0,359 м; е₃=0,09 м; е₄=0,047; е₅=0,58 м; е₆=1,74 м; е₈=0,862 м; е₉=1 м; е₁₀=1,22 м.

13.7 Скручивающий момент для опорного узла приводной пролетной балки в соответствии с формулой (6.32) [2]

Т_КР = У (q_i*r*L)/2 * е_i + У (1 - (z_i/L))*Р_i*e_i + Т_ПР (II.28)

Т_ПР = 0,954 кН*м - реактивный момент привода, передаваемый на балку.

Т _КР1 = 0,003*48,2*0,359*((22,5-0,7)/22,5)-((0,0348*22,5)/2)*0,09-0,0312*0,047-0,308*1,74+((0,325*22,5)/2)*0,862+3,4*0,7+28*((22,5-2,5)/22,5)*1,22+0,954 = 36,32 кН*м

13.8 Скручивающий момент для опорного узла неприводной пролетной балки в соответствии с формулой (6.32) [1]

Т _КР2 = 0,003*48,2*0,359*((22,5-0,7)/22,5)-((2,66*0,003*22,5)/2)*0,09-((0,325*22,5)/2)*0,862 = -3,11 кН*м



13.9 Напряжения в стенке опорной части приводной пролетной балки в точке а (см. рис. 6.22 [2])

Находим по формулам (6.92)…(6.94) [2]:

Рис. 24 Определение напряжений в стенке опорной части приводной пролётной балки в точке а

мост пролетный крановый балка

Действующие напряжения:

у₀ = у_Х+ у_У; ф₀ = ф_П + ф_КР, где: (II.29)

у_Х, у_У - нормальные напряжения от изгиба балки в двух плоскостях;

ф_П - касательные напряжения от перерезывающей силы;

ф_КР - касательные напряжения от скручивания опорного сечения.

ф_П = Q/(2*h*д_СТ) ; ф_КР = Т_КР/(2*b₀*h₀* д_СТ), где: (II.30-II.31)

Q, Т_КР - перерезывающая сила и вкручивающий момент в опорном сечении при действии рассматриваемой комбинации расчетных нагрузок;

h, д_СТ - высота и толщина стенки в опорном сечении балки;

b₀, h₀ - ширина и высота замкнутого контура поперечного сечения по осям стенок и поясов.

у₀ = ((М _{а. b} *(h_С/2))/I_ОПХ)*10^-6)+((М_УГ^max*b₀)/I _{О П У}) *10^-6 (II.32)

у₀ = ((73,44*10³ *(0,362/2))/ 0,621*10^-3)*10^-6 +((87,283*10³ *0,416)/3,016*10^-3)*10^-6 = 33,44 МПа

ф₀ = ((104,91*10³)/(2*0,362*0,01))*10^-6 + ((36,32*10³)/(2*0,416*0,373*0,01))*10^-6 = 26,2 МПа

, где: (II.33)

- радиальные, тангенциальные и касательные напряжения. (II.34)

К_r - коэффициенты, принимаемые по графикам рис.6.23 [2] в зависимости от угла перехода б, отношений F_Н._П./F_СТ.; h/H; I/H; r/h.

...