Автоматизированное конструирование и расчет металлоконструкций однобалочного мостового крана

Содержание

Введение

. Описание конструкции

.Расчёт основных размеров кранового моста

. Определение нагрузок на конструкцию

. Аналитический расчёт ездовой балки

.1 Определение расчётных усилий

.2. Подбор сечения

.3 Проверка напряжений

.4 Проверка жёсткости

.Расчёт фермы жёсткости

.1 Определение расчётных усилий

.2 Действие инерционных нагрузок

.3 Действие нагрузки перекоса

.4 Подбор сечения

.5 Проверка напряжений

.6 Расчёт сварных швов

.Расчёт концевой балки

.1 Определение расчётных усилий

.2 Подбор сечений

.3 Проверка напряжений

Сводная таблица исходных данных

Сводная таблица данных результатов ручного расчёта

Заключение

Литература

Реферат

В курсовой работе приводится расчёт однобалочного моста электрической кран-балки.

Пояснительная записка включает в себя расчёт ездовой балки, расчёт ферм жёсткости и расчёт концевой балки. Результатом работы является построенная компьютерная модель конструкции крана, а также аналитический расчёт.

Курсовая работа содержит:

Листов: 27

Рисунков: 7

Литература: стр.27

Введение

Среди большого разнообразия подъёмно-транспортных устройств промышленных предприятий наиболее видное место занимают мостовые краны.

Простейшим мостовым краном является однобалочный мостовой кран. Он отличается простотой и малым весом металлоконструкций, состоит из несущей балки двутаврового сечения, по поясу которой передвигается тележка-таль. Несущая балка опирается на две поперечные концевые балки, сечение которых состоит из двух швеллеров, между которыми закрепляются ходовые колёса.

Такие кран-балки применяются при грузоподъёмности 1-10 т и пролётах 5-14 м.

1. Описание конструкции

Объектом проектирования служит однобалочный мост электрической кран-балки.

Электрическая кран-балка является мостовым краном малой грузоподъемности, у которого в качестве грузовой тележки используется электрическая таль (тельфер). Кран состоит из однобалочного моста, тали и механизмов передвижения.

Однобалочный крановый мост имеет три основные части, сечения которых определяются расчетом: ездовую балку 1, концевые балки 2 и ферму жесткости 3. Ездовая балка из прокатного двутавра перекрывает пролет цеха и опирается на концевые балки 2. По нижним полкам двутавра перемещаются катки тали 4, загружая конструкцию вертикальной подвижной нагрузкой.

Сечение балки подбирается по условию прочности, устойчивости и жесткости, а также по проходимости тали по нижним полкам профиля. Каждая концевая балка, состоящая из двух швеллеров, связанных планками, опирается на ходовые колеса 5. У ведущих колес установлены механизмы передвижения крана 6, осуществляющие горизонтальное перемещение крана вдоль цеха по крановым рельсам 7, расположенным на подкрановых балках 8. Расстояние между подкрановыми путями является пролетом крана L, а расстояние между осями ходовых колес - базой крана К. Горизонтальная ферма жесткости, состоящая из поясов, расположенных по обе стороны ездовой балки и крестовой решетки, служит для восприятия горизонтальных сил инерции, возникающих при пуске, торможении крана, а также обеспечивает горизонтальную жесткость моста, необходимую для нормальной эксплуатации крана. Пояса, раскосы и стойки выполняются обычно из одиночных уголков.

2. Расчёт основных размеров кранового моста

База крана:

К≥(1/6…1/5)L

где L=9 м - пролёт крана.

К≥(1/6…1/5)9=1,44…1,8м

Принимаем K= 1,5 м

Высоту фермы жесткости выбирают так, чтобы у ходовых колес могли разместиться стойки из прокатного швеллера, к которым крепятся пояса фермы жесткости. В связи с этим величину В следует принимать на 400…500 мм меньше размера К.

Принимаем В= К-(0,4…0,5)=1,5-0,5=1 м.

Панель фермы выбирается из условия наименьшего веса решетки так, чтобы угол α между раскосами и поясами был в пределах 30º…40º, при этом число панелей фермы обычно получается равным 4…5, т.е.

D=(1/4…1/5)L=2,25…1,8

Принимаем D=2,25м

В/D=1/2,25=0,44

23,75°

Длина раскосов связевой фермы:

р=√(В2+D2)= √6,0628=2,46м

Рис. 1. Однобалочный крановый мост

1.       ездовая балка; 5. ходовые колеса;

.        концевые балки; 6. механизм передвижения;

.        ферма жесткости; 7. крановые рельсы;

.        таль; 8. подкрановые балки.

3. Определение нагрузок на конструкцию

Равномерно распределённая постоянная нагрузка от массы кранового моста:

где mм - масса кранового моста, кг:

крановой мост балка нагрузка

=[600+140(9-5)]=2960 кг

где h - поправочный коэффициент (h= 1 ), т.к. грузоподъёмность 2т

g - ускорение силы тяжести, м/с2 (g=9,81);

nq - коэффициент надёжности по нагрузке (nq= 1,1 ).

Вертикальная нагрузка - расчётное давление одного из четырёх катков тали:

Р=[(nq·mT+nQ·Q)/4] ·q,

где mТ=325 кг - масса тали, (приложение 1,табл.1)

Q =2000 кг- масса груза на крюке

Р=[(1,1·325+1,3·2000) /4] ·9,81=7253,26 Н

Расчётное максимальное давление катка тали, учитывающее влияние горизонтальных инерционных сил:

Рmax=nQ· Р нmax·q=1,3·875·9,81=11158,87 Н

где Р нmax=875 Н- нормативное максимальное давление на каток тали, (приложение 1,табл.1)

Горизонтальная, равномерно распределённая инерционная нагрузка от распределённой массы кранового моста:

гор=0.1·2960/9 ·9.81=322,55 Н/м

Горизонтальная подвижная инерционная нагрузка от массы тали и груза на крюке:

Т=0,1·(325+2000)/2·9,81=1140,41 Н

Нагрузка перекоса:

Рпер=0,1·20751,07=2075,1 Н

где  - наибольшее усилие, приходящееся на тормозное ходовое колесо крана, Н:

Рторм=(3549,04·9)/4+2·7253,26·(9-1,1)/9=20751,07 Н

где  - наименьшее расстояние от оси подкранового пути до грузового крюка, м.

а=612 мм

хmin=1050 мм

L=9000 мм

4. Аналитический расчёт ездовой балки

.1 Определение расчётных усилий

На рис.3 представлена схема нагружения ездовой балки и линии влияния опорных реакций и изгибающих моментов.

Расчётный изгибающий момент:

где - ординаты, м:

Рис. 3. Схема нагружения балки, линии влияния реакций в опорах и изгибающего момента в опасном сечении

где a - база тали, м.

у5=(4·92-0,6122)/16·9=2,2 м

у6=(9/2-3·0,612/4)/9 ·(9/2-0,612/4)=1,95 м

w3 - площадь линий влияния, м2:

2

ω3=0,5·[2,2·(9/2-0,612/4)+ 1,95(9-(9/2-0,612/4)]=9,31 м2

Загружая линию влияния изгибающего момента распределенной и сосредоточенной подвижной нагрузкой, определяют расчетный изгибающий момент:

Мmax=2·7253,26·2,2+2·7253,26·1,95+3549,04·9,9=95337,54 Н·м

.2 Подбор сечения

Особенность работы ездовой балки заключается в том, что в нижних полках двутавра, помимо напряжений общего изгиба балки, возникают напряжения местного изгиба от давления катков тали.

Пролет балки L берется в метрах, а соблюдение размерностей обеспечено введением коэффициента 0,007.

Требуемый момент инерции двутавра:

хтреб=0,007(2000+325)9,81·92=12932,2 см4

Подобрав по полученному значению требуемого момента инерции прокатный двутавр для подвесных путей, проверяют, удовлетворяет ли он условию проходимости тали (см. табл.1 приложения1).

Принимаем двутавр №36 (Jx= 12380 см4). Выбранный двутавр отвечает условию проходимости тали.

4.3 Проверка напряжений (расчёт по предельному состоянию первой группы)

Предельное кромочное напряжение:

где ax и ay - поправочные коэффициенты, зависящие от типа профиля балки и наличия усиления. Для неусиленных двутавров ax=1,4; ay=0,7;

К1=2,43, К3=1,4 - коэффициенты, определяемые по графику в функции:

ξ=1-(16/68,75)=0,77

где c1 - расстояние точки контакта тали с полкой от кромки, (c1=16);

a1 - величина свеса полки, мм:

а1=(145-7,5)/2=68,75 мм

где b - ширина полки двутавра, мм;

tш - толщина стенки, мм;

Ry=225 МПа - расчётное сопротивление тали;

gс - коэффициент условий работы (gс= 1 ).

σ хт=1,4·1,4·11159,87/151,29=144,57 МПа

σ ут=0,7·2,43·11158,87/151,29=125,46 МПа

.4 Проверка жёсткости (расчёт по предельному состоянию второй группы)

Прогиб балки:

=[0,001·(2000+325)9,81/13380]93=1,29 мм

Условие жёсткости:

,0001433≤0,00143

Условие выполнено. Окончательно принимаем двутавр № 36

(Jx= 13380 см4, А= 61,9 см2).

5. Расчёт фермы жёсткости

.1 Определение расчётных усилий

Рис.5. Определение усилий от инерционных нагрузок

Определение расчётных усилий

y1=2,25м

y2=1,944м

y3=1,862м

y4=1,693м

y5= 1 м

y6=0,728м

5.2 Действие инерционных нагрузок

0,5·2,25·9=10,125 м2

0,5·1,862·9=8,379 м2

0,5·2·2,25=2,25 м2

Максимальное усилие в средней панели пояса:

1040,41·2,25+1140,41·1,944+10,125·322,55=8048,69 Н

Максимальное усилие в крайнем раскосе:

1140,41·1,862+1140,41·1,693+8,379·322,55=6756,804 Н

Максимальное усилие в стойке:

1140,41·1+1140,41·0,728+2,25 ·322,55=2696,366 Н

.3 Действие нагрузки перекоса

Усилие N2:

-2075,1·9/1= -18675,9 Н

Усилие S2:

2075,1/0,403=5149,13 Н

Усилие V2:

-2075,1 Н

5.4 Подбор сечения

Наименьший допускаемый радиус инерции:

где m - коэффициент расчётной длины (m=1);

l - длина стержня (для поясов l=D, для раскосов l=0,5lр, для стоек l=0,5B, так как раскосы и стойки имеют закрепление на ездовой балке).

[l] - предельно допустимый прогиб:

[l]п=150

[l]ст=200

[l]рас=250

lрас=0,5·3=1,5 м

lп=2,5 м

lст=0,5·1,5=0,75 м

1·123/250=0,492 см

1·50/200=0,25 см

1·225/150=1,5 см

Выбираем уголок № 80х80х7 ; А= 10,8 см2. ГОСТ 8509-93

.5 Проверка напряжений

Устойчивость сжатого пояса фермы:

где An - площадь сечения уголка пояса фермы, мм2;

j - коэффициент продольного изгиба.

γс=1

Ry=2300кгс/см2

σп=1867,59/0,348·10,8=496,9кгс/см2

σр=675,6804/10,8=62,563кгс/см2

Ry=1725кгс/см2

Устойчивость сжатой стойки:

σс=269,6366/0,944·10,8=26,44 кгс/см2

Ry=1725кгс/см2

.6 Расчёт сварных швов

Прочность швов, прикрепляющих раскос:

где bf=0,7 - при ручной сварке;

kf=5мм - высота катета шва;

lш=70 мм - расчётная длина шва;

Rwf=2050 кгс/см2- расчётное сопротивление срезу металла шва (приложение 1 таблица 3);

gwf=0,75 - коэффициент условий работы при одностороннем прикреплении уголка;

gс=1,0 - коэффициент условий работы шва.

τш=675,6804/0,7·0,5·7=275,787 кгс/см2

Принимаем электроды Э-46 диаметром 4 мм

Rwf··gwf ·gс=2050 ·0,75·1=1537,5 кгс/см2

,787 кгс/см2≤1537,5 кгс/см2

Следовательно, условие прочности сварного шва выполнено.

6. Расчёт концевой балки

.1 Определение расчётных усилий

Изгибающий момент:

Мк=20751,07·1,5/2=15563,303 Н·м

Поперечная сила:

Qк=20751,07 Н

.2 Подбор сечений

Требуемый момент сопротивления:

треб=15563,303/225=69,17см3

Выбираем швеллер №14 (tw=5,1мм , М= 120мм , с= 90мм , b=70мм , t=8,7мм , bл=65мм )

Тип колеса: КУ-300, Vкач=0,5м/с; Рл=8,5; В=85мм; С=90мм; Dн=330мм;

Е=243мм; Н=100мм; N=125мм; d1=17мм; е=10,5мм.

,5·d1=1,5·17=25,5, принимаем 27мм

Ширина листа обрамления bл=с+1,5d1-0,5b-е=90+27-0,5·85-10,5=64мм

Принимаем bл=65мм

Наименьший габарит для работы гаечным ключом при болтах М16 равен 25 мм. В связи с этим необходимо проверить соблюдение условия а=с-0,5М-tω>=25 мм. Площадь листа обрамления принимают примерно равной площади полки швеллера, тогда толщина листа δ=bt/bл. Этот размер округляют до стандартного по ГОСТ 103-76.

Толщина листа:

58·8,1/64=7,34 мм

Принимаем 8 мм

Зазор:

∆=100+8+0,5·140-0,5·330=13мм

Площадь всего сечения:

где A1, A2, A3 - площади составных частей, см2:

6,4·0,8=5,12см2

0,5·14·0,49·1=3,43см2

0,5·15,6-3,43=4,37см2

2(4,37+3,43+5,12)=25,84см2

Статический моментов элементов:

1=4,37(0,8·0,5+0,5·14-0,5·0,81)+3,43(0,8·0,5+0,25·14)=87,89см3

Ордината центра тяжести:

у0=87,89/25,84=3,4см

Ордината y1:

у1=-0,5·0,8+0,5·14-0,5·0,81-3,4=2,795см

Момент инерции:

х0≈2[0,49·(0,5·14)3/12+4,37·2,7952+5,12·3,42=214,663 см4

Статический момент площади листа усиления:

0≈2·5,12·3,4=34,816см3

Статический момент полусечения:

 х0≈34,816+2·0,49·3,42/2=40,4804см3

.3 Проверка напряжений

Касательные напряжения в опорном сечении:

где Rs=1330кгс/см2 - расчётное сопротивление прокатной стали на сдвиг;

gс=0,5

τ=2075,107·40,4804/214,663·2·0,49=399,3 кгс/см2

,3 ‹ 665

Прочность сварных швов:

τш=2075,107·34,816/214,663·4·0,7·0,5=240,40 кгс/см2

,4≤1025

Конструкция устойчива.

Сводная таблица исходных данных

Сводная таблица данных результатов ручного расчета

№	Наименование	Размерность	Значение
1	Ездовая балка
1.1	База крана,K	м	2
1.2	Равномерно распределенная нагрузка ,q	Н /м	1403	Масса кранового моста, кг1300
1.5	Вертикальная нагрузка , Р	Н	10811
1.6	Усилие на тормозное колесо, Н22752
1.7	Максимальное давление катка тали,Н14833
1.8	Ординаты линий влияния,м1
	м0,8
	м2,5
	м2,2
1.9	Площади эпюр линий влияния,5
	12,49
1.10	Максимальная реакция в опорах Н45502,16
1.11	Расчетный изгибающий момент 118459
1.12	Прогиб мм1,4
2	Ферма жесткости
2.1	Высота ,B	м	1,5
2.2	Панель фермы ,D	м	2,5
2.3	Длина раскосов, м2,915
2.4	Горизонтальная равномерно распределенная инерционная нагрузка, Н /м127,53
2.5	Подвижная инерционная нагрузка,T	Н	1822
2.6	Нагрузка перекоса,Н2275,2
2.7	Ординаты эпюр линий влияния:м1,7
	м1,5
	м1,4
	м1,3
	м1
	м0,7
2.8	Площади эпюр линий влияния:8,5
	7
	2,5
2.9	Максимальное усилие:
	В средней панели пояса,Н6919
	В крайнем раскосе,Н5816
	В стойке,Н3418
2.10	Усилие при неподвижной нагрузке:
	Н-15176
	Н4418
	Н-2275,2
3	Концевая балка
3.1	Изгибающий момент,Н м22752
3.2	Поперечная сила,Н22752 Пояснительная записка включает в себя расчёт ездовой балки, расчёт фермы жесткости и расчет концевой балки. Результатом работы является чертёж моста однобалочного кранового. Также произведена проверка данного расчёта при помощи компьютерной программы расчёта однобалочного мостового крана. Литература 1. Методические указания: Автоматизированное конструирование и расчёт металлоконструкций однобалочного мостового крана. . Гохберг М. М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. Л.: Машгиз, 1969. . Ложкин Б. Г., Смилянский Г. М. Конструкция путей подвесного промышленного транспорта. М.: Стройиздат, 1968. . Кубланов Н. П., Спенглер И. Е. Строительная механика и металлические конструкции кранов. Киев: Будивельник, 1968. . Панкратов С. А., Ряхин В. А. Основы расчета и проектирования металлических конструкций строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1967. . СниП П-23-81. Стальные конструкции. М.: Стройиздат, 1982. . Павлов Н. Г. Примеры расчетов кранов. Л.: Машиностроение, 1976. . Металлические конструкции/Под ред. Е. И. Беленя. М.: Стройиздат, 1985. Похожие работы на - Автоматизированное конструирование и расчет металлоконструкций однобалочного мостового крана   Нужна качественная работа без плагиата? Другие курсовые работы по другим направлениям Не нашли материал для своей работы? Поможем написать уникальную работу Без плагиата! Узнайте © 2003 - 2022 «Библиофонд» Обратная связь Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности Полная версия Помощь по учебным работам Консультация по курсовой работе Консультация по дипломной работе ВКР Консультация по реферату Консультация по отчетам о практике