Федеральное агентство по образованию РФ

    ГОУ ВПО «Уральский государственный  технический университет – УПИ

    имени первого Президента России Б. Н. Ельцина» 
 
 
 
 
 
 

    Курсовой проект 
 
 
 

    РАСЧЕТ  МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ

    МОСТОВОГО КРАНА 
 
 

    Выполнил

    Проверил 
 
 
 
 
 

    Екатеринбург 2010

 

     Содержание

    Задание на проектирование

    Требуется рассчитать и спроектировать сварную металлоконструкцию мостового крана пролетом L = 22.5 м и грузоподъемностью P = 160 кН. Материал металлоконструкции - низколегированная конструкционная сталь 15ХСНД, допускаемое напряжение для нее  .

    1. Назначение и описание крана

• Основное назначение мостового крана – это погрузо-разгрузочные, монтажные работы, работы, связанные с обслуживанием технологических процессов в различных отраслях промышленности.

    Мост  крана состоит из двух пролётных  балок, соединённых с концевыми. Балки коробчатого сечения выполнены из двух вертикальных стенок, верхнего и нижнего горизонтального поясов. На верхнем поясе пролётной балки закреплён подтележечный рельс, на концах которого установлены упоры для ограничения крайних положений тележки. Для обеспечения прямоугольной формы сечения и устойчивости вертикальных стенок внутри пролётной балки привариваются большие диафрагмы. Кроме того, имеются малые диафрагмы для более равномерной передачи нагрузки от подтележечного рельса на вертикальные стенки. На боковых стенках пролётных балок предусмотрены площадки с перилами для обслуживания грузовой тележки и механизмов передвижения крана, а также для размещения жёстких троллей (стойки с уголковым прокатом)

    Грузовая  тележка состоит из рамы, на которой из унифицированных узлов собраны механизмы подъёма груза и передвижения тележки. Рама выполнена из опирающихся на ходовые колёса двух продольных балок, соединённых поперечными балками и покрытых сверху листом настила. На тележке предусмотрены ограничители высоты подъёма крюковой обоймы, линейка для выключателей её крайних положений на мосту крана, буфера и перила ограждения.

    2. Выбор геометрической схемы мостового крана

    Главные фермы моста, по которым перемещается тележка с грузом, имеют параллельные пояса, около опор их высота понижается. Высота главных ферм с учетом необходимой жесткости в вертикальной плоскости h принимается равной ; на опорах h0-1.875 m; длина панели d=1.875 м.

    Параллельно главным фермам устанавливают фермы жесткости, которые имеют ту же схему, что и главные. Постановка ферм жесткости, соединенных с главными фермами, обеспечивает устойчивость последних. Расчет прочности кранового моста ведется в предположении, что полезная нагрузка от веса тележки с грузом передается только главным фермам.

    В плоскостях верхних и нижних поясов главных ферм и ферм жесткости располагают продольные связи. Верхние и нижние связи имеют одинаковые схемы. Полагают, что верхние продольные связи воспринимают усилия, возникающие в мосте от динамических нагрузок. Нижние связи ставят для получения общей жесткости кранового моста в горизонтальной плоскости. Расстояние между поясами главных ферм и ферм жесткости (высота ферм связей) .

    Расстояние между осями колес крана . Расстояние между главными фермами определяется размером крановой тележки: принимаем . Общая схема кранового моста представлена на Рис. 1. Между главными фермами III и фермами жесткости I предусматривается установка поперечных связей IV для повышения сопротивляемости моста скручиванию. Расчету прочности они не подлежат.

    

    

    Рис.1. Схема кранового моста 

    3. Выбор расчетной  схемы.

    

    Рис.2 Расчетная схема

    M=1 т.

    Q=mgn1km/Lk.

    N1=1.1

    Km=1/4

    Gг= 9.8*1.1*1.4\22.5=0.533 кН\м.

    Ферма жесткости

    Рм=15кн.

    Q’эк=qг\2=0.268.

    Qc=0.1qг

    4. Выбор и характеристика  основного металла

• К числу рекомендуемых марок стали относится сталь Вст3пс ГОСТ 380-Табл 1. Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества

    Табл.2 Механические свойства при Т=20 °С стали ВСт3пс

    Табл.3 Физические свойства стали ВСт3пс

    Табл.4 Технологические свойства стали ВСт3пс

    Табл.5 Температура критических точек стали ВСт3пс

    Табл.6 Химический состав в % стали ВСт3пс

    5. Выбор способа  сварки и сварочных  материалов.

    Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа наиболее применимая для данной конструкции. В качестве защитного газа используем углекислый газ (СО₂).

    Сущность  данного способа сварки электрическая  дуга и расплавленный металл, защищенный от влияния кислорода и азота зона защитного газа.

    Преимущества  полуавтоматической сварки в среде  углекислого газа:

    1. простота процесса сварки;

    2. возможность выполнения швов  в различных пространственных  положениях;

    3 механизация процесса за счет  автоматической подачи сварочной проволоки в зону расплавления основного металла;

    4. небольшой объем шлаков, позволяющей  получить швы высокого качества;

    5. возможность соединения металлов  различных толщин;

    6. повышение производительности труда;

    Защита  сварочной ванны осуществляется углекислым газом, который в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Углекислый газ, предназначенный для сварки должен соответствовать ГОСТ 8050-85. Этот газ дешевле, например, чем гелий, аргон, и другие, обеспечивает хорошую защиту шва. Углекислый газ выпускается двух сортов в зависимости от чистоты.

    І сорт- содержание углекислого газа не менее 99,5%

    ІІ  сорт- содержание углекислого газа не менее 90%.

    Наиболее  подходящий сорт для сварки данного  изделия - І, где СО₂ =99%, получается шов хорошего качества и меньше потерь на разбрызгивание.

    В качестве защитного газа при сварке изделия «Задний борт» применяем  углекислый газ СО₂ первого сорта, содержание чистого газа по объему не менее 99,5%.

    Сварку  в СО₂ обычно выполняют на постоянном токе обратной полярности плавящимся электродом. Сварочный ток и диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и расположения шва в пространстве. Величина сварочного тока определяет глубину проплавления и производительность процесса сварки.

    Одним из важных параметров режима сварки в  СО₂ является высокая производительность процесса. Требования к качеству сборки и подготовки деталей под сварку в СО₂: сварочная проволока (08-2,5)мм должны соответствовать ГОСТ 14771-76.

    При полуавтоматической сварке в среде  защитных газов применяются сварочная  проволока и защитный газ.

    В зависимости от назначения применяется  проволока сварочная сплошного  сечения и порошковая, наплавочная  сплошного сечения. По виду поверхности  низкоуглеродистая и легированная проволока подразделяется на неомедненную и омедненную. Проволока может изготавливаться из стали, выплавленной электрошлаковым или вакуумно-дуговым переплавом или вакуумно-индукционных печах.

    Проволока сварочная, применяемая при сварке в углекислом газе должна соответствовать ГОСТ 2246-70. Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, ржавчины, окалины, масла и других загрязнений, не должна иметь резких перегибов во избежание заедания ее в спирали гибкого шланга держателя.

    Рассмотрим  характеристики сварочной проволоки  Св 08Г2С ГОСТ 2246-70. Ее применяют для  изготовления конструкции из низколегированных  сталей с повышенными требованиями к металлу шва по ударной вязкости при отрицательной температуре.

    Таблица № 7- Химический состав наплавленного металла