Ферма крановая ФК – 10.02.000 ПЗ

Содержание

 

Введение 3

1. Выбор геометрических параметров фермы 4
2. Исследование фермы на геометрическую неизменяемость 4
3. Аналитическое определение усилий в стержнях заданной панели 4

4. Построение линий влияния реакций опор и стержней заданной 
   панели  6

5. Определение расчетных усилий в стержнях заданной панели от действия постоянной нагрузки и системы связанных между собой  
   подвижных сил 9

6. Подбор сечений стержней фермы 13
7. Расчет числа заклепок 17
8. Расчет длины сварных швов 19

9. Построение грузовой диаграммы Максвелла – Кремоны при невыгодном нагружении фермы подвижной нагрузкой, а также единичных диаграмм  21

10. Построение линии прогибов 23

Заключение 24

Список использованных источников 25

Приложения 26

 

Введение

При выполнении курсовой работы рассчитываются и проектируются крановые фермы существующих подъёмно-транспорных и строительно-дорожных машин, производится их анализ, определяются пути улучшения и усовершенствования с учетом современных тенденций развития.

Расчет крановых ферм рассчитывается по методу предельных состояний, что позволяет уделить внимание экономии металла и технологичности их изготовления (подразумевается выбор оптимальных геометрических размеров и рациональное проектирование узлов).

 

1. Выбор геометрических параметров  фермы

 

Исходные  данные:

длина пролета м;

Отношение высоты фермы к пролету (с.4[1]):

 м;

Назначаем высоту фермы  м;

Назначаем длину панели м;

Число панелей фермы: 10

 

2. Исследование фермы  на геометрическую неизменяемость

Ферма  геометрически  неизменяема если:

где: S=61- число стержней фермы;

       К=32- число узлов фермы;

S=2·32-3=61

3. Аналитическое определение  усилий в стержнях заданной панели

 

Исходные  данные:

распределенная нагрузка q=2 кН/м;

Заменяем распределенную нагрузку узловой и находим ее значения.

Проверка:

Составляем расчётную схему:

Определяем опорные  реакции:

Найдем реакцию R_А:

∑М_В=0;

10d·R_A-10d·F₁-45d·F=0;

R_A=(45F+10F₁)/10=(45·6+10·3)/10=30 кН;

Найдем реакцию R_В:

∑М_А=0;

10d·R_В-10d·F₁-45d·F=0;

R_В=(45F+10F₁)/10=(45·6+10·3)/10=30 кН

Определим усилия в стержнях фермы:

Усилие в стержне О_4-5 определим методом моментной точки. Для этого проводим сечение I-I и рассмотрим равновесие левой части фермы относительно точки 22.

 

Аналогично определим  усилие в стержне U_22-23. Рассмотрим равновесие левой части фермы относительно моментной точки 4 (сечение I-I).

 

Усилие в стержне D_4-22 определим методом проекций сил на ось Y, рассматривая левую часть фермы (сечение I-I):

 

Усилие в стержне V_4-23 определим методом проекций сил на ось Y, рассматривая левую часть фермы относительно сечения II-II:

Знак минус говорит о том, что стержень V_4-23 сжат.

Определим усилие в стержне V_5-22. Для этого проводим сечение III-III и запишем сумму проекций сил на ось Y.

Знак минус говорит о том, что стержень V_5-22 сжат.

 

Для проверки правильности определения  усилий в стержнях фермы составим сумму проекций сил левой части  фермы на оси Х и Y (сечение I-I):

 

4. Построение линий влияния реакций опор и стержней заданной панели

 

Задаемся единичной  силой F=1, расположенной на расстоянии X от правого края фермы.

Для построения линии влияния составим сумму моментов сил относительно точки В:

Если 

Если 

В выбранном масштабе строим линию влияния R_A.

 

Для построения линии  влияния составим сумму моментов относительно точки А:

Если 

Если 

В выбранном масштабе строим линию  влияния R_B.

 

Для построения линии влияния О_4-5 воспользуемся методом моментной точки. Проводим сечение I-I. Рассмотрим случай, когда единичная сила F=1 находится справа от сечения I-I. Составим сумму моментов сил для левой части фермы, относительно моментной точки 22:

Строим правую ветвь линии влияния О_4-5.

Если сила F=1 располагается слева от сечения I-I, то рассматривая правую часть фермы получим:

 

Строим левую ветвь линии влияния О_4-5.

Если сила F=1 находится между узлами 4 и 5, то линия влияния О_4-5 – передаточная прямая, соединяющая вершины узловых ординат.

 

Для построения линии влияния U_22-23 воспользуемся методом моментной точки. Рассмотрим случай, когда единичная сила F=1 находится справа от сечения I-I. Составим сумму моментов сил для левой части фермы, относительно моментной точки 4:

Строим правую ветвь.

Если сила F=1 располагается слева от сечения I-I, то рассматривая правую часть фермы получим:

Строим левую ветвь.

Передаточная прямая соединяет  ветви линии влияния между  узлами 4 и 5,так как ездовой пояс верхний.

В выбранном масштабе строим линию  влияния.

 

Для построения линии  влияния D_4-22 воспользуемся методом проекций. Если груз F=1 находится справа от сечения I-I, то рассматривая равновесие левой части фермы получим:

Строим правую ветвь.

Если груз располагается  слева от сечения (I-I),то рассматривая правую часть получим:

Строим левую ветвь.

Передаточная прямая соединяет ветви линии влияния  между узлами 4 и 5,так как ездовой пояс верхний.

Строим линию влияния D_4-22.

 

Для построения линии  влияния V_4-23 воспользуемся методом проекций. Проводим сечение II-II. Если груз F=1 находится справа от сечения I-I, то рассматривая равновесие левой части фермы получим:

 

Строим правую ветвь.

Если груз F=1 находится слева от сечения I-I, то рассматривая равновесие правой части фермы получим:

Строим левую ветвь.

Передаточная прямая соединяет ветви линии влияния  между узлами 3 и 4,так как ездовой пояс верхний. Строим линию влияния.

 

Для построения линии  влияния V_5-22 воспользуемся методом проекций. Проводим сечение III-III. Если груз F=1 находится справа от сечения III-III, то рассматривая равновесие левой части фермы получим:

 

Строим правую ветвь.

Если груз F=1 находится слева от сечения III-III, то рассматривая равновесие правой части фермы получим:

Строим левую ветвь.

Передаточная прямая соединяет ветви линии влияния  между узлами 4 и 5,так как ездовой пояс верхний. Строим линию влияния.

 

5. Определение расчетных  усилий в стержнях заданной  панели от действия постоянной нагрузки и системы связанных между собой подвижных сил.

 

Исходные данные:

F=150кН

Для определения максимального  усилия в стержне от системы подвижных  сил F-F/2 последние устанавливаются так, чтобы сумма произведений сил на ординаты линии влияния, расположенные под ними, была наибольшей.

 

Стержень О_4-5:

Определяем ординаты линии влияния:

 

Усилие в стержне:

где: коэффициент перегрузки для подвижной нагрузки(с.6[1])

 

Стержень U_22-23:

Определяем ординаты линии влияния:

 

Усилие в стержне:

 

Стержень D_4-22:

Определяем ординаты линии влияния:

а) 

Усилие в стержне:

б) 

Усилие в стержне:

 

Стержень V_4-23:

Определяем ординаты линии влияния:

а) 

Усилие в стержне:

б) 

Усилие в стержне:

 

Стержень V_5-22:

Определяем ординаты линии влияния:

а) 

Усилие в стержне:

 

б) 

 

Усилия от постоянной  нагрузки:

Стержень О_4-5:

где: коэффициент перегрузки(с.6[1])

Усилия в остальных стержнях определяем аналогично. Расчетные усилия определяем суммированием усилий от подвижной и постоянной нагрузок для каждого стержня панели. Полученные результаты заносим в таблицу1.

Таблица 1- Расчетное усилие в стержнях

N стержня	Усилие от постоянной нагрузки(со своим знаком) Fnx nn	Усилие от подвижной  нагрузки		Расчетное усилие Fрасч
		Растягивающее Fрастяг.	Сжимающее Fсжим	Растягивающее Fрастяг.	Сжимающее Fсжим
D4-22	14	252,315	-118,755	266,315	-104,755
O4-5	-79,2	-	-714	-	-793,2
V4-23	-16,5	52,5	-210	36	-226,5
V5-22	-9,9	84	-178,5	74,1	-188,4
U22-23	69,3	630	-	699,3	-

 

 

 

Рис 3. – Линии влияния 
6. Подбор сечений стержней фермы

 

Стержень U_22-23:

Стержень растянут.

Суммарная площадь сечения:

(с.6[1])

 

где: расчетное сопротивление(с.6[1])

cм²

Площадь сечения стержня:

 cм²

 

По ГОСТ 8509-72 выбираем уголок №11, у которого А=17,2 см²,  
r_min=3,39 см

Растянутые стержни рассчитываются на жесткость:

(с.7[1])

где: коэффициент учитывающий способ закрепления концов(с.7[1])

λ_т=150

Условие выполняется. Принимаем для стержня U_22-23 уголок №11.

 

Стержень D_4-22:

Стержень растянут.

Суммарная площадь сечения:

Площадь сечения стержня:

Выбираем уголок №7, у которого А=6,86 см², r_min=2,16 см,

где:

      (таб.Б2[1])

Условие выполняется. Принимаем  для стержня D_4-22 уголок №7.

 

Стержень О_4-5:

Стержень сжат.

Суммарная площадь сечения:

(с.6[1])

 

где: коэффициент продольного изгиба

      коэффициент условий работы(с.6[1])

      расчетное сопротивление(с.6[1])

 

Площадь сечения стержня:

Выбираем уголок №12,5, у которого А=37,8 см², r_min=3,78 см,

Определяем гибкость стержня

где:

По таблице Б4[1] φ=0,81+(0,75-0,81)*(79,37-70)/(80-70)=0,754

Площадь сечения стержня:

Выбираем уголок №16, у которого А=31,4 см², r_min=4,96 см,

По таблице Б4[1] φ=0,86+(0,81-0,86)*(60,48-60)/(70-60)=0,858

Площадь сечения стержня:

Выбираем уголок №14, у которого А=27,3 см², r_min=4,33 см,

По таблице Б4[1] φ=0,86+(0,81-0,86)*(69,28-60)/(70-60)=0,814

Площадь сечения стержня:

Выбираем уголок №12,5, у которого А=24,3 см², r_min=3,85 см,

По таблице Б4[1] φ=0,81+(0,75-0,81)*(77,92-70)/(80-70)=0,762

% Условие выполняется. Принимаем  для стержня О_4-5  уголок №12,5.

 

Стержень V_4-23

Стержень сжат.

Суммарная площадь сечения:

Площадь сечения стержня:

Выбираем уголок №8, у которого А=10.8 см², r_min=2.45см,

Определяем гибкость

где:

По таблице Б4[1] φ=0,45+(0,4-0,45)*(122,45-120)/(130-120)=0,438

Суммарная площадь сечения:

Площадь сечения стержня:

Выбираем уголок №8, у которого А=12,3 см², r_min=2.44см,

По таблице Б4[1] φ=0,45+(0,4-0,45)*(122,95-120)/(130-120)=0,435

Суммарная площадь сечения:

Площадь сечения стержня:

Выбираем уголок №8, у которого А=12,3 см², r_min=2.44см,

По таблице Б4[1] φ=0,45+(0,4-0,45)*(122,95-120)/(130-120)=0,435

 

%=3,8%

Условие выполняется. Принимаем  для стержня V_4-23 уголок №8.

 

Стержень V_5-22

Стержень сжат.

Суммарная площадь сечения:

Площадь сечения стержня:

Выбираем уголок №8, у которого А=9,38 см², r_min=2,47 см,

Определяем гибкость

где:

По таблице Б4[1] φ=0,45+(0,4-0,45)*(121,46-120)/(130-120)=0,443