Проектирование металлической конструкции двухбалочного мостового крана

Рис. 25 Определение коэффициентов , Кr

Для соотношений

h/H=0,362/1,23=0,294; l/H=0,7/1,23=0,569; r/h=0,217/0,362=0,599;

F _{Н. П.}/F _CТ. = 0,0155/0,00724=2,141, при б=90є. По графикам рис.6.23 [2] находим:

К_R=1,4; k₀=1,2; k_ф =1,1; К_r = 0,8.

К_Ш- коэффициент формы сварного шва, учитываемый только при расчёте на выносливость.

К_Ш = 1 - для таврового двустороннего шва с полным проваром.

При определении m₀ можно принимать m₀ =0,9, потому что графики на рис.6.23 [2] получены экспериментально.

m₀ = 0,9*0,95*0,9=0,77

у_R = 1,4*33,44 = 46,82 МПа

= 1,2*33,44 = 40,13 МПа

= 1,1*26.2 = 28,82 МПа

= 53,16Размещено на http://www.allbest.ru/

МПа ? 161,7 МПа - условие выполняется. Прочность опорного сечения пролётной балки будет обеспечена.



14. Проверка прочности поясных швов

Прочность сварных швов, соединяющих пояс со стенкой, проверяют по формуле: [9]

, где: (II.35)

Q=104,91 кН- наибольшая поперечная сила в рассматриваемом сечении.

s_П = 1,825*10^-3 мі - статический момент брутто пояса балки относительно её общей нейтральной оси.

h _Ш =0,01 м - толщина углового шва, принимаемая равной катету вписанного в сечение шва равнобедренного треугольника.

в= 1 - коэффициент, принимаемый для однопроходной автоматической сварки.

R^св_{у ср.} =150 МПа - расчётное сопротивление для углового шва.

Принимаем m₃ = 0,9, тогда m₀ = 0,9*0,95*0,9 = 0,77

I _бр = 0,621*10^-3 м⁴ - момент инерции брутто сечения балки.

104,91*10і * 1,825*10^-3 * 10^-6/2*1*0,01*0,621*10^-3 ? 0,77х150

15,42 МПа ? 115,5 МПа - условие выполняется с запасом в 7,4 раза.

Прочность сварных швов, соединяющих пояс со стенкой, будет обеспечена.



15. «Этажное» сопряжение

Для усиления стыка применяют дополнительное соединение (сварное или болтовое) вертикальных стенок пролётной и торцевой балок, а также соединение их нижних поясов с помощью накладок. Такое соединение является статически неопределимым и распределение нагрузок по его элементам зависит от большого числа случайных факторов. Расчётная схема болтового монтажного соединения при «этажном» опирании балок показана на рис. 6.26 [2].

Рис. 26 Расчётная схема болтового монтажного соединения при «этажном» опирании балок

Максимальное перерезывающее усилие, действующее на наиболее удалённый от центра тяжести соединения (точка О) болт, равно [8]:

, где: (II.36)

М_У.Г. = 87,283 кН*м - наибольший изгибающий момент, действующий в горизонтальной плоскости в узле сопряжения балок.

r_max= 0,9 м - расстояние от центра тяжести (точка О) до максимально удалённого болта.

r _i- расстояния от центра тяжести соединения до болтов.

r₁= r₂ = 0,102 м; r ₃ = r₄ = 0,63 м; r₅ = r₆ = 0,68 м; r₇ = r₈ = r_max = 0,9 м.

Q_1max = 87,283*0,9/0,102І+0,102І+0,63І+0,63І+0,68І+0,68І+0,9І+0,9І= 23,38 кН

Прочность соединения на «чистых» болтах, работающих на срез и смятие, проверяют по формулам

, где: (II.37-II.38)

d _б- диаметр гладкой части болта.

д _min = 15 мм - меньшая из толщин соединяемых листов.

, - расчётные сопротивления, принимаемые по таблице 6.9 [2].

m₀ - коэффициент неполноты расчёта.

= 300 МПа, = 380 МПа - болты повышенной точности (таблица 6.9 [2]).

При выполнении стыка на высокопрочных болтах усилие затяжки каждого болта должно быть равно:

, где: (II.39)

f- коэффициент трения, зависящий от способа подготовки соединяемых поверхностей.

f = 0,45 - для углеродистой стали при пневматической обработке их песком, металлическим порошком или обжиге.

Диаметр болта определяют из условия [8]

F _НТ ? Р/(0,65*у_ВР), где: (II.40)

F _НТ - площадь поперечного сечения болта нетто (по резьбе).

F _НТ =(р*d_бІ)/4 (II.41)

d_б = v4*F _НТ/р (II.42)

у_ВР - временное сопротивление разрыву стали высокопрочных болтов после термической обработки в готовом изделии (болте), принимаемое по таблице 6.9 [2].

Для стали 35 по ГОСТ 1050-88 у_ВР ? 800 МПа. Примем у_ВР = 900 МПа.

Р ? 1,1*87,283/0,45*(0,102+0,102+0,63+0,63+0,68+0,68+0,9+0,9)

Р = 46,1 кН.

F _НТ ? 46,1*10і/6,65х900

F _НТ = 7,7 ммІ.

d_б = v4*7,7/3,14 = 3,1 мм.

Примем d_б = 8 мм согласно ГОСТ 7796-70.

m₃ = 0,85, тогда m₀ = 0,9*0,95*0,85 = 0,73.

4*23,38*10і/3,14*8І ? 0,73х300

465,36 МПа ? 219 МПа - условие прочности болта на срез не выполняется.

Примем d_б =16 мм, тогда 4*23,38*10і/3,14*16І ? 0,73х300

116,34 МПа ? 219 МПа - условие прочности на срез выполняется.

23,38*10і/16*15 ? 0,73х380

97,4 МПа ? 277,4 МПа - условие прочности на смятие болтов выполняется.



16. Проверка прочности концевых (торцевых) балок

Конструкция надбуксовой части торцевой балки четырёхколёсного крана, показанная на рис.6.29 [2], работает так же, как и «зуб» пролётной балки при «этажном» опирании. При проверке прочности надбуксовой части в точке а (рис.6.29 [2]) для закрытого сечения будем рассматривать действие нагрузок комбинаций I.2.А. и I.2.Б.

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

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

Проверку прочности балки в опасном сечении - в узле сопряжения с пролётной приводной балкой - производим для случая действия нагрузок комбинации I.2.А. Расчётную схему нагружения принимаем в соответствии с рис.6.6 и рис.6.10,а [2].

Рис. 27 Расчётные схемы нагружения торцевой балки

Рис. 28 Конструкция надбуксовой части торцевой балки четырёхколёсного крана

Максимальный изгибающий момент в вертикальной плоскости равен:

(II.43)

Минимальный изгибающий момент в горизонтальной плоскости

М_Г = 38,923 кН*м. (II.44)

Нормальные напряжения от изгиба в двух плоскостях

у₀=М_В/W_Х + М_Г/W_У (II.45)

Максимальные касательные напряжения среза в стенке

ф_П =( А_max*S_X)/(2*д_CT*I_Х) (II.46)

ф_П =((104,91*0,897*10^-3)/(2*0,01*0,291*10^-3))*10^-6 =0,016 МПа



Максимальные касательные напряжения кручения в стенке

ф_кр=Т _КР/2*b₀*h₀*д_СТ (II.47)

ф_кр = (36,32*10і/(2*0,41*0,374*0,01))*10^-6 = 11,84 Мпа

Проверка прочности надбуксовой части в точке а (см. рис.6.29 [2])

(II.48)

(II.49-II.51)

=+ (II.52)

= 0,016 МПа + 11,84 МПа = 11,856 МПа

= 1,4*124,91 = 174,87 МПа

= 1,2*124,91 = 149,9 МПа

= 1,1*11,856 = 13,04 МПа

При m₃=0,95 m₀=0,9*0,95*0,95 = 0,81

=1*0,8*v(174,87І- 174,87*149,9 + 149,9І + 3*13,04І) ? 0,81х210

=132,3 МПа ? 170,1 МПа - условие прочности выполняется.

Прочность концевых (торцевых) балок будет обеспечена.



17. Статическая жесткость мостов в вертикальной плоскости

Статическую жёсткость моста в вертикальной плоскости оценивают по статическому прогибу балок в середине пролёта при действии нагрузок комбинации III.1.В.

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

В соответствии с обозначениями (рис.6.4,а [2]) прогиб каждой пролётной балки двухбалочного моста от действия подвижной нагрузки равен: [4]

при четырёхколёсной тележке:

, где: (II.53)

Д_R = 48,2кН - равнодействующая давлений колёс тележки.

L = 22,5 м - пролёт крана.

I_1X = 5,2 х10^-3 м⁴ - момент инерции пролётной балки при изгибе в вертикальной плоскости.

, где: (II.54)

B _Т = 1,4 м - база тележки.

l = 22,5 - 1,4/2 = 10,55 м.

[fL]=1/600 - предельный относительный прогиб (см. табл. 6.16 [1]).

Е =2 х10⁵ МПа - модуль упругости материала.

=0,0109 м ? 0,0375 м - условие выполняется.

Статическая жёсткость двухбалочного моста в вертикальной плоскости будет обеспечена.



18. Динамическая жесткость мостов

18.1. Проверку динамической жёсткости моста в вертикальной плоскости проводят по длительности времени затухания колебаний в следующих случаях [4]:

18.1.1. При требовании повышенной точности установки груза.

18.1.2. При расчёте металлической конструкции на ограниченный срок службы с учётом явлений усталости.

18.1.3. Для исключения вредного физиологического воздействия колебаний на организм машиниста крана.

18.2. Время затухания колебаний стальных крановых мостов, соответствующее уменьшению амплитуды колебаний до 5% от первоначального значения, приближённо составляет [9]:

t₃ = 540*T³, где: (II.55)

Т- период собственных поперечных колебаний моста крана при выполнении рассматриваемой операции, с.

[t₃]=(12…15)с - предельное время затухания колебаний.

При чрезмерно длительных колебаниях крана для защиты крановщика целесообразно применять гасители колебаний или виброзащиту кабины, а не увеличение жёсткости моста.

Период собственных поперечных колебаний моста крана: T = 2р/щ (II.56)

Т =2*3,14/17,2=0,3 с.

t₃=540*0,3і ? [t₃]=12…15 с

t₃ =14,58 с ? [t₃]=12…15 с - условие выполняется, динамическая жёсткость моста в вертикальной плоскости удовлетворительная.

Для защиты крановщика стоит применить гасители колебаний или виброзащиту кабины.



19. Строительный подъем пролетных балок

19.1. При пролётах мостов более 17 метров пролётным балкам должен придаваться строительный подъём fо (м), который должен быть равен:

, где: (II.57)

f_q- прогиб пролётной балки от действия постоянных нагрузок, м.

fп- прогиб пролётной балки от действия подвижных нагрузок, м.

L = 22,5 м - пролёт крана.

, где: (II.58)

q_H = 2,66 кН/м - нормативная распределённая нагрузка.

Е=2*10⁵ МПа - модуль упругости материала.

I_1X = 5,2 *10^-3 м⁴ - момент инерции пролётной балки при изгибе в вертикальной плоскости.

fq= (5*2,66*22,5⁴)/(384*2*10⁵*5,2*10^-3)*10^-3 =0,015 м.

fп = Д_R *l*(0,75*LІ-lІ)/12*Е*I_1X*10^-3 (II.59)

fп =48,2*10,55*(0,75*22,5І-10,55І)/12*2*10⁵*5,2*10^-3*10^-3 = 0,032 м.

f₀ = 0,009+0,011/2 ? 22,5/800

f₀ =0,031 м ? 0,028 м - условие выполняется, f₀ превышает значение L/800 на 10,7 %.

Теоретический закон изменения ординаты строительного подъёма по пролёту f(z) принимают обычно в виде синусоиды (рис.6.32, а [2])

(II.60)

f(1,9)=0,031 * sin 3,14*1,9/22,5 = 0,000143 м.

f(6,5)=0,031 * sin 3,14*6,5/22,5 = 0,00049 м.

Из технологических соображений линию строительного подъёма выполняют ломаной за счёт раскроя листов в виде трапеций (см. рис. 6.32, б, в [2]) или путём соответствующей раскладки листов.

Рис. 29 Выполнение строительного подъёма пролётных балок

Скосы при схеме раскроя по рис.6.32,б [2] равны:

(II.61)

К1=0,031*1214/2368=0,0159 м.

К2=0,031*1214/2368+1400=0,01 м.

Преимущественным способом образования строительного подъёма является раскладка листов, потому что расчётная клиновая подрезка К оказывается меньше, чем допуск на раскрой листов.



Список использованной литературы

1. Панасенко Н.Н., Филяков А.Б. Лабораторный практикум по подъёмно-транспортным машинам: Учебное пособие. Астрахань: АГТУ, 2009г. 200 с.

2. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин: учебное пособие для студентов машиностроит.спец. вузов / С.А.Казак, В.Е.Дусье, Е.С.Кузнецов и др.; под ред. С.А.Казака. М.: Высшая школа, 1989 г. 319 с.

3. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов. ПБ 10-382-00. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 31.12.1999г. № 98.

4. Шабашов А.П., Лысяков А.Г. Мостовые краны общего назначения. М., 1980г. 185 с.

5. Атлас конструкций. Краны мостовые. Отдел технической информации,

ВНИИПТМАШ. М., 1961г. 141 с.

6. Александров М.П. Подъёмно-транспортные машины. М., 1985г. 275 с.

7. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъёмно-транспортных машин. Л.: Машиностроение, 1976г. 454 с.

8. Вершинский А.В., Гохберг М.М., Семёнов В.П. Строительная механика и металлические конструкции : учебник / Под редакцией М.М. Гохберга. Л.: Машиностроение, 1984г. 231 с.

9. Справочник по кранам. / Под ред. М.М. Гохберга. Т.1. М.: Машиностроение, 1988г. 536 с.

Размещено на Allbest.ru

...