Мостовой кран

Нагрузка  на опору  А  от  массы  тележки  с  грузом  в этом  случае :

R_A = P_max/d( L + a ) / 2L + P_min/c[ L – ( 2L_o – a )] / 2L = 313088 ( 25,5 + 2,0 ) / 51 + 67632[ 25,5 – ( 2*4,0 – 2,0 )] / 51 = 168821 + 25859 = 194680 Н .

Изгибающий  момент  в  рассматриваемом  сечении  от  подвижной  нагрузки 

М_и¹ = R_A ( L – a ) / 2 = 194680 ( 25,5 – 2,0 ) / 2 = 2676850 Нм .

Нагрузка  на  опору  А от  массы  балки  и  механизма  передвижения

R_A¹ = g_в*L / 2 = 2323,5*25,5 / 2 = 29624,5 Н .

Изгибающий  момент  от  этой  нагрузки 

М_и¹¹ = ( R_A¹ ( L – a ) / 2 ) – ( g_в ( L – a )² /8*100) = (29624,5( 25,5 – 2,0 ) / 2) – (2323,5( 25,5 – 2 )² / 800) = 348087 – 1603 = 346484  Нм .

Суммарный  изгибающий  момент :

М_и = М_и¹ + М_и¹¹ =  3023334 Нм .

Напряжения  в  рассчитываемом  сечении :

s_и = ( М_и / W_x ) * k_зап = ( 3023334 / 5156,1 )*1,7 = 996,81 МПа .

[ s_и ] / s_и  => 1700 /996,81 – выполняется ( 1700 МПа – для крановых  конструкций легкого и среднего  режимов работы ) . 

Для  обеспечения  устойчивости  стенок  балки  между  ними  установлены  поперечные  листы  ( диафрагмы ) . Принятое  наибольшее  расстояние  между  диафрагмами 3000 мм . Наименьшее  расстояние  между  ребрами  1000 мм .

 

 Напряжения  смятия  торца  диафрагмы   при  толщине d = 2,0 мм .

s_см = P_max/d / b_o* d = 313088 / 104 * 2,0 = 1505,3 МПа

- где   b_o = b₂ + 2 d = 100 + 2*2,0 = 104 мм – ширина площадки  диафрагмы , воспринимающей  нагрузку  на  колесо  тележки , b₂ – ширина  подошвы  рельса .

  Допустимо   [ s_см ] = 1,5 [ s_p ]  =  1,5 *1700 = 2550 МПа .

Расчет  опорного  сечения  главной  балки .

Это  сечение  проверяем  при  положении  тележки  у  опоры  моста . Кручение  от  внецентренного  приложения  нагрузки  от  массы  механизма   передвижения  моста  не  учитываем .    

Динамический   коэффициент  по  формуле :

y_д = 1 + а e v = 1,0534 ,

• где  e - поправочный коэффициент , равный  1,5 .

v – скорость  поднимаемого  груза ( см / с ) .

а – величина , учитывающая вид нагрузки .

     y_ст = 0 , в данном  случае .

Для  случая  подъема  груза :

a = [ 1 / ( y_ст +  l_ст ) ] * [ ( m_г + m_м ) / с_м ]^0,5 = 0,0061

Для  случая  экстренного  торможения  :

а = 1 / ( g (  y_ст + l_ст ) )^0,5 = 0,0929

за  расчетную  принимаем  а = 0,0929 .

        P_min/c = P_min*y_д + G_т/4 = 54000*1,0534 + 42000/4 = 67383  МПа ;

                    P_max/d = 286000*1,0534 + 42000/4 = 311772 МПа ;

Наибольшая  перерезывающая  сила :

Q_п = [P_max/d (( L – L₁ )/ L ] + [P_min/c (L – ( L_o+ L₁)) /L] + g_вL / 2 =

= [ 311772((25,5 – 2,5)/25,5] + [67383 (25,5 – (4,0 + 2,5)/25,5 )] + 2323,5*25,5/2  = =281206 + 50206 + 29624 = 361036 МПа .

Статический  момент  половины  сечения  относительно оси Х- Х :

S_o = 74*2,8*42,36 + 2*42,22*2,0*20,2 = 3411,4    см³ .

Касательные  напряжения  по  формуле :

t = Q_п*S_o / 2 J_x*d = 361036*3411,4 / 2*788138*2,0 = 390 МПа .

Допускаемые  напряжения :

[t] = 0,6 [s] = 0,6 * 1700 = 1020 МПа .

Устойчивость  стенки  балки  в  концевом  сечении  проверяем  по  касательным  напряжениям . За  расчетную  принимаем  наибольшую  для  этого  участка  высоту  h = 1350 мм . Принятое  расстояние  между диафрагмами на  этом  участке а_р = 1500 мм . Критические напряжения  определяем  по  формуле , с учетом  защемления  стенок  у поясов .  L_ск =  3 м .   

  

                             а_р          

                                             H

                   L_ск

  

t_кр =  [ 1250 + 950 ( h / а_р)² *( d / h )²  10⁴] = [1250 + 950 ( 135/150)² * ( 2,0 / /135)*10⁴] = 1685 МПа .

Запас устойчивости  k₂ = t_кр / t =1685/390=4,3.Допустимая  величина [k]₂= 1,3 .

Расчет  сварных  швов . 

Расчет  проведем  для  верхнего  пояса  и  вертикальных  стенок балки . Для  наиболее  нагруженного  участка  шва , расположенного  у  опоры  балки , усилие , приходящееся  на  1 см  длины , определяется  по  формуле :  

P = Q_п S_o / J_x  = 361036*9033 / 788138 = 4138 МПа .

где  S_o = 74*2,8*( 45 – 1,4 ) = 9033,92 см² , статический момент  верхнего  пояса относительно  горизонтальной  оси х- х ,  Q_п  - наибольшая  перерезывающая  сила .

Исходя  из  среднего  предела  прочности  основного  материала  балки ( s_в = 440 МПа ) , по  табличным значениям выбираем  электрод  марки Э42 .

Допускаемые  напряжения  в  шве  на  срез : 

[t] = 0,6 [s] = 0,6 * 1700 = 1020 МПа .

Принимаем  катет  шва d = 10 мм . Необходимая   длина швов  на  1 м длины балки :

l = ( P / 0,7*h [t] )10 = (4138 / 0,7*1,0*1020)*10 = 57,9 см .

Приварку  выполняем  прерывистыми  швами  длиной  80 мм  ( с  учетом  коэффициента  запаса  1,4 ) и  шагом  t = 200 мм .

Расчет  концевых  балок .

Расчет  производим  при  положении  тележки  у опоры  моста  при  нагрузках  на  колеса  тележки , подсчитанных  выше .

Схема  нагрузок  действующих  на  опоры :     

  R_A     P₁       P₂       R_B      

           L₁         L₂         L₁        

Нагрузка  на  опору правой  балки P₁ = 183800 Н , со стороны    и троллей P₂ = 189300 Н .

Нагрузка  на  левую  опору  рассчитываемой  концевой  балки  согласно  расчетной  схеме :

R_A = ( P₁* L₁) / L + ( P₂*(L₁ + L₂)) / L   = ( 183800*3,15 ) / 12 + (189300(3,15+ +5,7)) / 12 = 48247 + 139608 = 187855 Н .

На  правую  опору :

R_В =  P₁ + P₂ - R_A   = 183800 + 189300 – 187855 = 185245 Н . 

Схема  сечения :

                У   

Х                                  Х 
 

                У 
 

Изгибающий  момент  в  сечении :

М_изг = R_В * L₁ = 185245*3,15 = 583521,75 МПа .

Момент  сопротивления  этого  сечения , подсчитанный  аналогично  приведенному  выше  W_x = 5156,1 см³ .

 Напряжения  в  расчитываемом  сечении  :

s_и =  М_и / W_x = 583521 / 5156 = 113,7 МПа .

Для  обеспечения  достаточной  жесткости  эти  напряжения  должны  быть  не  более 800 – 1000 МПа .

 

   Ребра жесткости. 

Фактическая гибкость стенки пролетной балки  в ее средней части S_c=1590/8=198,8<200,т.е. стенка может укрепляться только поперечными основными и дополнительными ребрами жесткости (большими и малыми диафрагмами). Диафрагмы будем выполнять из листового проката; в больших диафрагмах выполним вырезы в средней части. Ширину выступающей части ребра определяем по условию b_р 1590/30+40=93 мм; толщина ребра должна быть не менее 93/15=6,2 мм. Момент инерции ребра относительно плоскости стенки в соответствии с формулой должен быть не менее Jр 3*1,59*0,008³=2,442*10^-6м⁴.

       Принимаем bр=0,1м; р=0,008м. Тогда его момент инерции относительно плоскости стенки

Jр=

     Проверку прочности ребра по  условиям работы его верхней  кромки на сжатие по формулам:

   Jп=

   Jрс=2805,88см⁴=28,0588*10^-6м⁴;

   С₀=8,45

 

При m₃=0,9; m₀=0,81 и R_р= m_0*R=0,81*210=170Мпа

    : следовательно, прочность верхней кромки диафрагмы обеспечена.

    Шаг ребер.

Из условия  прочности рельса 

Список  используемой литературы

1. А. И. Дукельский 

  ''Справочник  по кранам . Том 1,2,3''.

2. А. Б. Верник

  ''Мостовые  краны большой  грузоподъемности ''.

3. Н. Г. Павлов

  ''Примеры  расчетов кранов''.

4. К. К. Муханов

  ''Металлические  конструкции''.

5. С. А. Казак

  ''Курсовое  проектирование грузоподъемных  машин''.