Расчет металлоконструкции мостового крана

Проектирование металлоконструкции мостового крана. Определение расчетных нагрузок, построение линий влияния. Расчет сил, действующих на элементы фермы. Расчет площади сечений стержней ферм и их конструирование. Конструирование узлов и сварных соединений.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 14.12.2015
Размер файла 740,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Техническое задание

2. Выбор материала

3. Расчет и проектирование металлоконструкции мостового крана

3.1 Определение расчетных нагрузок

3.2 Построение линий влияния

3.3 Определение расчетных значений сил, действующих на элементы фермы от всех расчетных нагрузок

3.4 Определение площади сечений стержней ферм и их конструирование

3.5 Конструирование узлов

3.6 Конструирование и расчет сварных соединений

Список используемой литературы

1. Техническое задание

Сварные металлические конструкции широко применяются в различных видах зданий и сооружений. Применение сварки при изготовлении металлических конструкций позволило наиболее эффективно использовать прокатные, гнутые, штамповочные, литые и кованные заготовки.

Конструктивное оформление металлоконструкций мостовых кранов сводится к многообразным комбинациям из профильных и листовых элементов, т.е. решетчатым и балочным конструкциям.

По сравнению с решетчатыми листовые конструкции проще в изготовлении, лучше работают при переменных нагрузках, поэтому их объем все более увеличивается.

В балочных конструкциях, вне зависимости от положения груза, изменение знака напряжений в сечениях не происходит. Наиболее распространены мосты с коробчатыми сечениями главных балок, они хорошо сопротивляются изгибу в разных плоскостях и кручению.

Схема металлоконструкции решётчатого типа показана на рисунке 1.

Рисунок 1 Конструктивная схема металлоконструкции с главной балкой решётчатого тип 1 - концевая балка; 2 - главная ферма; 3 - горизонтальная ферма

2. Выбор материала

Материалом для сварных конструкций является прокатная сталь и алюминиевые сплавы. Выбор материала для различных элементов конструкции определяется техническими и экономическими соображениями.

Стали для строительных конструкций, согласно СНиП, подразделяются на условные классы прочности. В основном это малоуглеродистые стали, обладающие большой пластичностью, ковкостью, хорошей свариваемостью и низколегированные стали, обладающие большой пластичностью и высокой прочностью.

Малоуглеродистая сталь применяется в основных несущих конструкциях (балок), мостов легкого и среднего режимов работы - полуспокойная сталь и спокойная сталь Ст3 сп (Ст4 сп Ст5 сп).

Принимаем: малоуглеродистую сталь - Ст3 сп. ГОСТ 380-88.

кран мостовой ферма узел

3. Расчет и проектирование металлоконструкции мостового крана

3.1 Определение расчетных нагрузок

При расчете металлоконструкции учитываются все действующие на нее нагрузки:

- распределенные;

- сосредоточенные неподвижные;

- инерционные, действующие в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

К сосредоточенным нагрузкам относятся веса частей крана (механизм, кабина).

К распределенным нагрузкам - нагрузка от собственного веса металлоконструкции, которую принимаем равномерно распределенной по длине конструкции. В проекте ее величина (qp), определяется из суммы весов [4]

(1)

- вес одной главной фермы

(2)

- вес фермы жёсткости

(3)

- вес горизонтальной фермы

(4)

К подвижным сосредоточенным нагрузкам относятся вертикальные давления колес грузовых тележек (вес тележки и груза).

Инерционные горизонтальные нагрузки возникают при торможении моста крана. Инерционное усилие направлено поперек моста (в направлении движения крана).

От весов крана, тележки и поднимаемого груза (постоянной нагрузки) возникает распределенная горизонтальная инерционная нагрузка, которую подсчитывают в долях от постоянной нагрузки.

qг= 0,1*qр= кН (5)

Сосредоточенные горизонтальные нагрузки Qr1 , Qr2 , Qr3 определяют:

1) от веса механизма передвижения (Gмех) , при весе механизма передвижения Gмех=20 кН:

Qг1=0.1•Gмех=0.1•20=2 кH (6)

2) от веса кабины управления (Gкаб), при весе кабины управления с элекрооборудованием Gкаб=20 кН:

Qг2=0.1•Gкаб = 0.1•20 = 2 кН (7)

3) от веса тележки (Gт) и полезного груза (Q). Вес крановой тележки (Gт) определяется в зависимости от грузоподъемности по кривой - рис.2.

Рисунок 2 Зависимость веса тележки (Qт) от грузоподъемности (Q)

(8)

Эта сила прикладывается в месте нахождения каждого из колес.

В расчетах принимаем следующие размеры тележки и крана, рис.1 (согласно ГОСТ 3332 - 54):

- колеса тележки dт=2.0 м.;

- база колес тележки (расстояние между сосредоточенными перемещающимися грузами Gk) d=1.4 м.;

- база колес крана dкр=4.4 м.

- подвижная нагрузка от колеса тележки

, (9)

где: kQ - динамический коэффициент, учитывающий силы инерции при подъеме и опускании груза.

Для среднего режима работы принять: kQ= 1.2

Расчетная схема главной фермы дана на рисунке 3.

Рисунок 3 Расчетная схема главной фермы

Высота главной фермы в середине пролёта

(10)

L - длина фермы d=1,5...2,5 м.

принимаем: h=2071 мм.

принимаем: d=2071 мм.

Расчет концевой балки в проекте не предусмотрен, ее размеры берутся конструктивно.

3.2 Построение линий влияния

В случае перемещающихся нагрузок (тележка крана), для определения расчетных усилий целесообразно построение линий влияния (Л. В.) реакций опор, поперечных сил в сечениях над стойками (Лист 3) по длине главной фермы от единичной силы. По линиям влияния определяется действующие в балках фермы сил.

Расчеты сводятся в таблицу (см. Лист 3).

Для построения Л. В. реакций опор прикладываем единичную силу на расстоянии Х от опоры А и В и находим [4]:

3.3 Определение расчетных перерезывающих сил от всех расчетных нагрузок

Методика определения расчетных изгибающих моментов и перерезывающих сил от всех расчетных нагрузок и результаты приведены на листе 3, где:

Расчетная продольная сила N от горизонтального воздействия нагрузки находят при тех же положениях[10]:

(11)

Таблица 1 Расчёт сил N

пояса

стержень

q?

Y*Gmax

Y*Gmin

N max

N min

Верхний

0'1'

0

0

0

0

0

1'2'

-824,365

-287,338

7,9375

-1121,3

-826,028

2'3'

-824,365

-287,338

7,9375

-1121,3

-826,028

3'4'

-2216,04

-763,588

-30,1625

-2988,52

-2255,1

4'5'

-2216,04

-763,588

-30,1625

-2988,52

-2255,1

5'6'

-3040,4

-1042,99

-46,0375

-4095,29

-3098,34

6'7'

-3040,4

-1042,99

-46,0375

-4095,29

-3098,34

Нижний

01

904,1423

315,9125

9,525

1232,855

926,4673

12

824,365

287,3375

7,9375

1121,703

842,3025

23

2091,937

725,4875

23,8125

2828,525

2126,85

34

2091,937

725,4875

23,8125

2828,525

2126,85

45

2854,253

982,6625

38,1

3848,516

2903,953

56

2854,253

982,6625

38,1

3848,516

2903,953

67

3102,449

1057,275

53,975

4171,924

3168,624

Раскосы

01'

-1072,56

-374,65

9,525

-1460,21

-1076,04

1'2

981,4437

369,8875

-15,875

1352,331

966,5687

23'

0,061132

-338,138

52,3875

-338,076

52,44863

3'4

620,5815

306,3875

-84,1375

926,969

536,444

45'

-443,329

-274,638

115,8875

-717,967

-327,442

5'6

265,6797

242,8875

147,6375

508,5672

118,0422

67'

-88,8248

-211,138

179,3875

-299,962

90,5627

Стойки

0'0

-84,1513

-211,138

0

-305,289

-94,1513

2'2

-180,957

-227,013

0

-407,969

-180,957

4'4

-180,957

-227,013

0

-407,969

-180,957

6'6

-180,957

-227,013

0

-407,969

-180,957

3.4 Определение площади сечений стержней ферм и их конструирование

Размеры поперечного сечения стержней ферм подбираем с учетом расчетной силы N

Для стержней, испытывающих знакопеременные нагрузки, определяют коэффициент асимметрии цикла нагружения r:

(12)

и коэффициент понижающих напряжений

(13)

где Кэ - эффективный коэффициент концентрации напряжений.

В формуле для углеродистой стали а=0.58, в=0.28; для легированной стали а=0.65, в=0.8.

Кэ=3.4 - для угловых соединений.

Таблица 2 Значения R и для стержней главной фермы

пояса

стержень

r

г

Верхний

0'1'

1

1

1'2'

0,736668

0,99

2'3'

0,736668

0,99

3'4'

0,754586

1

4'5'

0,754586

1

5'6'

0,756562

1

6'7'

0,756562

1

Нижний

О1

0,751481

1

12

0,750914

1

23

0,751929

1

34

0,751929

1

45

0,754564

1

56

0,754564

1

67

0,759511

1

Раскосы

01'

0,736904

0,994869

1'2

0,714743

0,95909

23'

-0,15514

0,397694

3'4

0,578708

0,785653

45'

0,456068

0,675524

5'6

0,232107

0,537844

67'

-0,30191

0,361947

Стойки

0'0

0,308401

0,577973

2'2

0,443555

0,665998

4'4

0,443555

0,665998

6'6

0,443555

0,665998

Растянутые стержни:

Сечение подбираются по формуле

е N - расчетное усилие;

- требуемая площадь сечения.

Сжатые стержни:

Сечение подбираются по формуле

, (15)

где - коэффициент продольного изгиба.

является функцией от гибкости , которая связана с геометрическими характеристиками сечения

; (16)

где l - длина стержня;

- коэффициент, зависящий от характера закрепления концов;

r - радиус инерции сечения.

; (17)

где I - момент инерции сечения;

F- площадь сечения.

По известной гибкости по таблице находят соответствующую величину .

Наиболее нагруженный стержень 6'7' из верхнего пояса, испытывает сжатие: N=-4095,29 кН, [у]р=0,75•ут=0,75•240=180 МПа

Принимаем ц= 0,8, Fтр=283 см2 > 2 уголка №25x3, J= 16353 см4, F=283,92 см2 r=7,6, л=27 > ц=0,95

Действительное напряжение в сечении: у=151,83 МПа < [у]р

Наиболее нагруженный стержень 67 из нижнего пояса, испытывает растяжение: N=4171,92 кН, [у]р=180 МПа

Принимаем Fтр=232 см2 > 2 уголка №25x2,5, J=14013 см4, F=239,42 см2

Действительное напряжение в сечении: у=174,25 МПа < [у]р

Наиболее нагруженный стержень 01' из раскосов, испытывает сжатие:

N=-1460,21 кН, [у]р=0,75•г•ут=0,75•0,995•240=179,1 Мпа

Принимаем ц= 0,8, Fтр=101 см2 > уголок №25x2,2, J=6270 см4, F=106,12 см2 r=7,69, л=30 > ц=0,95

Действительное напряжение в сечении: у=144,84 МПа < [у]р

Наиболее нагруженные стержни из стоек 22', 44', 66' испытывают сжатие:

N-407,969 кН, [у]р=0,75•г•ут =0,75•0,665•240=120 Мпа

Принимаем ц= 0,6, Fтр=38 см2 > уголок №16x1,1, J=1216 см4, F=38,8 см2 r=5,6, л=37 > ц=0,94

Действительное напряжение в сечении: у=111,86 МПа < [у]р

3.5 Конструирование узлов

Рациональное конструирование узлов требует, чтобы геометрические оси соединяемых стержней пересекались в одной точке, центре узла и чтобы была обеспечена возможность наложения швов. Для удобства прикрепления стержней в узлах обычно применяют косынки различных типов: надставок, вставок, прокладок, накладок.

Узлы без косынок следует применять, если могут быть обеспечены все правила рационального конструирования узла.

Различают технологические и монтажные стыки. Первые производят при недостаточной длине проката, вторые назначают по условиям транспортировки конструкции. Длина отдельного отправного элемента при перевозке на железнодорожной платформе не должна быть более 9-13 м.

Рисунок 4 Расположение стержней в узле фермы

3.6 Конструирование и расчет сварных соединений

Расчет требуемой длины шва, соединяющего стержни с косынками, производят по формуле:

где: [ф]' - касательные напряжения в швах от поперечной силы;

k - катет шва;

N - продольная сила

[ф]'=0,65•[ур]=0,65•240=156 МПа

Для уменьшения концентрации напряжений стержни привариваются к косынке двумя фланговыми и одним лобовым швом, однако по рекомендациям СНИП при расчете длины шва его не учитывают (в запас прочности). Расчетная длина не должна быть меньше 30 мм.

Шов №1 ГОСТ 14771-76-Н1-20:

Швы, прикрепляющие косынку к поясу, рассчитываются на разность усилий в стержнях раскосов и стоек решётки, сходящихся в узле. Определяют алгебраические суммыи для узла (вдоль и поперёк рабочего сечения шва). По усилию, действующему вдоль шва, определяют в шве.

Рисунок 5 Усилия в ферме

Т.к. =0 в шве, то следовательно усилия в раскосах должны быть разных знаков. Если элемент N1 растянут, то элемент N2 сжат. В узле 1' усилия в раскосе 1'2 составляют +1352 кН, а в раскосе 1'0 равны 1460 кН. Определим сумму проекций усилий на горизонтальную ось, сдвигающую подкладку относительно пояса (в действительности максимальные усилия в стержнях 1'2 и 23' имеют место при не вполне одинаковом положении нагрузки). Таким образом, усилие T является несколько завышенным:

(для узла 1')

(для узла 4)

Напряжение в шве:

, где l - длина надставки.(20)

Тогда длина надставки определится (с учетом того, что усилие воспринимается двумя продольными швами):

(для узла 1')

(для узла 4)

Шов №5 ГОСТ 14771-76-Н1-16 и Шов №4 ГОСТ 14771-76-Т1-16:

Т.к. лобовой шов при расчетах не учитывают, то подсчитаем длину фланговых швов, приняв катет шва K=16 мм:

Для стержня 01'

Длина первого шва:

Длина второго шва:

Для стержня 1'2:

Длина первого шва:

Длина второго шва:

Для стержня 23':

Длина первого шва:

Длина второго шва:

Для стержня 3'4:

Длина первого шва:

Длина второго шва:

Для стержня 45':

Длина первого шва:

Длина второго шва:

Шов №2 ГОСТ14771-76-Н1-10 и Шов №3 ГОСТ14771-76-Т1-10:

Для стержня 00':

Длина первого шва:

Длина второго шва:

Для стержня 22':

Длина первого шва:

Длина второго шва:

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Разработка расчетного проекта металлоконструкции мостового эклектического крана балочного типа. Определение силовых факторов металлоконструкции крана и расчет изгибающих моментов сечений балки. Расчет высоты балки и проектирование сварных соединений.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.03.2015

  • Краткое описание металлоконструкции крана. Выбор материалов и расчетных сопротивлений. Построение линий влияния. Определение расчетных усилий от заданных нагрузок в элементах моста, подбор его сечений. Расчет концевой балки, сварных швов, прогиба балки.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 12.06.2010

  • Изготовление сварных конструкций. Определение усилий стержней фермы по линиям влияния. Проектирование количества профилей уголков. Подбор сечения стержней. Расчет сварных соединений. Назначение катетов швов. Конструирование узлов и стыков элементов ферм.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 04.11.2014

  • Общая схема металлоконструкции. Конструктивные параметры мостового крана. Выбор материалов для несущих и вспомогательных элементов. Определение расчетных сопротивлений и допустимых напряжений. Расчет нагрузок конструкций по методу предельных состояний.

    контрольная работа [381,7 K], добавлен 06.08.2015

  • Расчет металлоконструкции крана с целью облегчения собственного веса крана. Обоснование параметров крана-манипулятора. Гидравлические схемы для механизмов. Выбор сечений и определение веса несущих узлов металлоконструкции. Расчет захватных устройств.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 11.08.2011

  • Обзор существующих конструкций кранов: однобалочных и двухбалочных. Определение разрывного усилия каната, размеров барабана и мощности двигателя механизма подъема. Выбор механизма передвижения крана и тележки. Расчет металлоконструкции мостового крана.

    курсовая работа [713,1 K], добавлен 31.01.2014

  • Расчет основных размеров кранового моста. Определение нагрузок на конструкцию. Аналитический расчет ездовой балки. Расчет фермы жесткости. Действие инерционных нагрузок и нагрузки перекоса. Проверка напряжений, расчет сварных швов и концевой балки.

    курсовая работа [490,1 K], добавлен 19.11.2012

  • Определение погонной нагрузки собственного веса балки с учетом веса трансмиссионного вала. Определение максимального изгибающего момента методом построения линий влияния. Построение огибающей эпюры максимальных перерезывающих сил. Расчет на кручение.

    курсовая работа [4,0 M], добавлен 25.03.2011

  • Мостовой кран - средство механизации, описание конструкции. Расчет моста крана. Выбор основных размеров. Определение расчетных нагрузок для пролетной балки. Размещение диафрагм жесткости и проверка местной устойчивости. Анализ полученных результатов.

    курсовая работа [638,9 K], добавлен 23.11.2010

  • Предварительное определение проектной массы фермы крана и массы грузовой крановой тележки. Определение экстремальных значений полных расчетных усилий в стержнях фермы моста крана. Подбор сечений стержней фермы. Расчет стыка элементов пояса в узле.

    курсовая работа [375,0 K], добавлен 24.12.2015

  • Проект мостового крана из двух пространственно-жёстких балок, соединенных по концам пролёта с концевыми балками. Обоснование типа металлоконструкции, характеристики принятого металла, расчет и проверка прочности и жесткости основных несущих элементов.

    курсовая работа [1013,9 K], добавлен 29.10.2009

  • Сварные фермы: назначение, нагрузки, классификация. Методы определения расчетных усилий в стержнях. Подбор сечений стержней ферм. Основные принципы конструирования и сборки сварных ферм. Решетчатые строительные металлоконструкции различного назначения.

    дипломная работа [103,7 K], добавлен 27.02.2009

  • Проектирование главной фермы мостового крана. Анализ вариантов проекта. Расчет усилий в отдельных стержнях фермы. Определение необходимых размеров поперечных сечений стержней, удовлетворяющих условиям выносливости, устойчивости и статической прочности.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.08.2010

  • Техническая характеристика мостового крана. Кинематическая схема электропривода; требования к нему. Определение мощности электродвигателя тележки мостового крана. Расчет пусковых резисторов графическим способом. Монтаж и демонтаж мостовых кранов.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.04.2014

  • Подбор сечения металлоконструкции стрелы и расчет его основных характеристик. Определение максимального расстояния между раскосами в металлоконструкции стрелы. Проверка устойчивости башни. Проверка пальцев, соединяющих оголовок стрелы со стрелой.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 08.03.2015

  • Условия работы и общая техническая характеристика электрооборудования механизма подъема мостового крана. Расчет и выбор ступеней сопротивления в цепях электропривода механизма подъема мостового крана, тормозного устройства, освещения помещения.

    дипломная работа [552,2 K], добавлен 07.10.2013

  • Технические характеристики механизмов крана, режимы их работы. Требования, предъявляемые к электроприводам мостового крана. Расчет мощности и выбор электродвигателей привода, контроллера для пуска и управления двигателем, пускорегулирующих сопротивлений.

    курсовая работа [199,4 K], добавлен 24.12.2010

  • Техническая характеристика мостового крана. Расчет времени работы под нагрузкой и времени цикла. Мощность, статический момент и скорость вращения двигателей механизмов передвижения. Расчет естественной механической характеристики асинхронного двигателя.

    контрольная работа [373,9 K], добавлен 24.09.2014

  • Анализ работы мостового крана общего назначения, его техническая характеристика. Кинематический расчет привода механизма передвижения тележки мостового крана. Надежность ее узлов привода. Мероприятия по повышению долговечности деталей крановых механизмов.

    дипломная работа [1,6 M], добавлен 22.05.2013

  • Техническая характеристика мостового крана. Приемка подкрановых путей. Расчет и выбор грузоподъемных средств. Расчет подъемного полиспаста. Определение нагрузки на неподвижный блок. Нагрузка, действующая на монтажную балку в точках подвески полиспаста.

    курсовая работа [534,2 K], добавлен 08.12.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.