Сварная металлоконструкция мостового крана.

Содержание
1.Задание на проектирование
2.Выбор схемы мостового крана
3.Определение расчетных нагрузок
4.Определение усилий в стержнях главной фермы
5.Определение усилий в стержнях ферм жесткости
6.Определение усилий в стержнях фермы связей
7.Определение усилий в поясах главной фермы от изгиба
8.Подбор сечений элементов главных ферм.
9.Подбор сечений элементов фермы жесткости
10.Подбор сечений элементов в фермах связей.
11.Расчет прочности сварных соединений в главной ферме
12.Расчет прочности сварных соединений ферм жесткости
13.Расчет прочности сварных соединений ферм связей
14.Определение прогиба кранового моста
15. Расчет концевой балки
Библиографический список

5).
При r = 0,21
Величина допускаемых напряжении составляет:
При
Усилия между полосами раскосов распределяются пропорционально площадям, входящим в состав сечения. Усилие в узком ребре раскоса 1'2
Площадь сечения ребра
Площадь сечения раскоса
Ребро приваривается к косынке двумя швами длиной L = 14 см каждый.
Напряжение в шве с катетом К = 6 мм равно:
.
Усилие в узком ребре раскоса 67 равно:
Швы имеют длину L=12см каждый. Напряжение в швах равно:
что меньше допускаемых напряжений.
Аналогичным образом проверяется прочность остальных узлов главных ферм.
Определим напряжение в швах, приваривающих косынку (прокладку к поясам).
В узле 1' усилия в раскосе 1'2 составляют 161 кН, а в раскосе 1'0 – 139,7 кН.
Определим сумму проекций усилий на горизонтальную ось, сдвигающих прокладку относительно пояса:
.
Допускаемые напряжения для сварных швов в узле VI:
Усилие воспринимается четырьмя продольными швами. При К = 5 мм требуемая длина швов, прикрепляющих косынку к поясу, равна:
.
Из конструктивных соображений принимаем L =500 мм.

Рис. 5 Сварные узлы главной фермы
.
Расчет прочности сварных соединений ферм жесткости
Как было указано выше, все сварные соединения ферм жесткости рассчитывают при =1 и допускаемых напряжениях:
Пояса сваривают стыковым швом, равнопрочным основному металлу. Раскосы и стойки прикрепляют к надставкам, привариваемым к вертикальной полке уголков пояса (рис.6, а). Длину швов назначают с учетом технологических и конструктивных особенностей.
Длина флангового шва, приваривающего раскос со стороны обушка уголка, принимается равной 90 мм, с противоположной стороны - 40 мм; длина лобового шва соответствует ширине полки уголка; катет шва К = 4мм.
Для приварки раскоса 1'2 (рис.6, а) полная расчетная длина швов равна:

Напряжение в швах равно:
В других швах крепления раскосов и стоек фермы жесткости величины напряжений в швах имеют еще меньшее значение.

Рис. 6. Сварные узлы: а - фермы жесткости; б - фермы связей

Расчет прочности сварных соединений ферм связей
Для сварных швов в узлах ферм связей коэффициенты концентрации напряжений в лобовых швах Кэ=2,5, во фланговых Кэ=4.
При r = -1 коэффициент ;
Допускаемое напряжение в лобовых швах:
во фланговых:
Длину лобового шва, прикрепляющего раскос 1'0, примем 80 мм (рис. 6,б). Усилие на лобовой шов с К = 4 мм равно:
усилие на фланговые швы:
Требуемая длина фланговых швов при К = 4 мм равна
Определяем длину шва со стороны обушка:
.
Требуемая длина шва с другой стороны уголка:
,
принимаем .
Определение прогиба кранового моста
Определим величину прогиба главных ферм от полезной нагрузки в узле нижнего пояса. Этой величиной оценим жесткость моста. Для определения наибольшего прогиба поместим крановую тележку с грузом на середину фермы.
Для упрощения расчетов при вычислении прогиба фермы заменяем два усилия от давления колес тележки Р с базой d одним сосредоточенным грузом 2Р (рис.7).
Рис.7. Схема к расчету величины прогиба фермы: а – расчетные усилия в узле 7'; б – расчетные усилия в узле 7.
Прогиб фермы равен:
,
где N – усилие в стержнях фермы от нагрузки 2Р, приложенной в середине пролета (в узле 7' фермы, рис. 7, а);
N1 – усилие в стержнях фермы от силы, равной 1 и приложенной в узле 7 (рис.7, б);
l1 – длины стержней;
F1 – площади их поперечных сечений.
Реакции опор от нагрузки 2Р будут равны:
А = В = Р.
Реакции опор от единичной силы:
.
Расчетные данные по определению прогиба фермы приведем в табл. 6.
Прогиб равен:
Что соответствует допускаемому значению прогиба для мостовых кранов:
Таблица 6
Определение вертикальных перемещений среднего узла фермы
Стержень N N1 L1, см F1, см2 0’1’ 0 0 200 42,3 0 0 1’3’ -102,4 -1 400 42,3 9,68 0,19 3’5’ -204,8 -2 400 42,3 23,0 0,37 5’7’ -307,2 -3 400 42,3 2,82 0,75 01 51,2 0,56 246 21,8 2,25 0,36 13 102,4 0,5 400 21,8 2,25 0,12 35 204,8 1,5 400 21,8 20,3 0,16 57 307,2 2,5 400 21,8 65,8 0,53 01’ -57,344 -0,56 246 16,8 6,4 0,18 1’2 72,19 0,705 282 7,5 34,1 0,044 23’ -72,19 -0,705 282 16,8 10,1 0,04 3’4 72,19 0,705 282 7,5 34,1 0,088 45’ -72,19 -0,705 282 16,8 15,2 0,06 5’6 72,19 0,705 282 7,5 34,1 0,088 67’ -72,19 -0,705 282 16,8 40,96 0,06
15. Расчет концевой балки
Определим расчетные нагрузки для концевой балки. В вертикальной плоскости опорное давление главной балки со стороны механизма передвижения (рассматривается при ближайшем возможном положении тележки с грузом к рассматриваемой концевой балке):
А = 1/28,5·(0,5·27,5+3,6·28,5+3,6·27,2+0,18·28,5·14,25) =11,5 Т.
Опорное давление главной балки со стороны троллейной площадки:
А’ = 1/28,5·(3,6·28,5+3,6·27,2+0,18·28,5·14,25)=10,1Т.
В горизонтальной плоскости нагрузка от торможения тележки:
Рис. 7. К определению нагрузки на концевую балку, расположенную со стороны механизмов: а – опорное давление главной балки со стороны механизма передвижения; б – опорное давление главной балки со стороны троллейной площадки
Рис. 8. Расчетная схема концевой балки: а – нагрузки в вертикальной плоскости; б – нагрузка в горизонтальной плоскости
На концевую балку, расположенную у правой опоры, действуют нагрузки в вертикальной и горизонтальной плоскости. Опасным является сечение под силой А.
Рис. 9. Схема нагрузок на концевую балку: а – изгибающие моменты в вертикальной плоскости, б - изгибающие моменты в горизонтальной плоскости, в – перерезывающие силы от вертикальной нагрузки.
Из чертежа, по конструктивным соображениям, получаем сечение концевой балки, изображенное на рис. 10. Проверяем его на нормальные и касательные напряжения.
Рис. 10. Сечение концевой балки.
Момент инерции сечения относительно оси Х – Х:
Момент инерции сечения относительно оси Х – Х:
Момент сопротивления относительно оси Х – Х:

Момент инерции сечения относительно оси Y – Y:
Момент сопротивления относительно оси Y – Y:

Статический момент полусечения относительно оси Х – Х:
Проведем проверку прочности концевой балки в сечении стыка с главной балкой, где действуют:
изгибающий момент в вертикальной плоскости Мв = 21,6 Тм;
изгибающий момент в горизонтальной плоскости Мв = 0,675 Тм;
перерезывающая сила Р = 16,2 Т.
Нормальное напряжение в сечении от изгибающего момента в вертикальной плоскости:
Нормальные напряжения в сечении от изгибающего момента в горизонтальной плоскости:
Суммарные нормальные напряжения в поперечном сечении:
Касательные напряжения:
При одновременном действии нормальных напряжений изгиба σсум и касательных напряжений τ проверка приведенных напряжений производится по формуле:
;
Технология сборки и сварки концевой балки
Технологический процесс изготовления торцовой балки состоит из следующих основных этапов:
сборка и сварка вертикальных стенок;
сборка и сварка диафрагмы;
сборка и сварка балки;
сверление отверстий в монтажных стыковых прокладках и балке.
Первый этап. Сборка и сварка вертикальных листов производится на тщательно выверенном стенде. Листы с помощью траверсы и мостового крана укладывают па стенде согласно расстыковке и маркировке. Сопрягаемые поверхности под сварку очищают от масла, грязи и ржавчины.
Листы состыковывают на стенде по упорам с проверкой плоскостности линейной, с креплением струбцинами к стенду и прихватывают по стыкам. На торцы стыков устанавливают и прихватывают фальшпланки для начала и окончания сварного шва. Подводят тележку со сварочным автоматом АД С - 1000 - 2, флюсовую подушку и устанавливают вдоль стыка.
Стыки сначала заваривают с одной стороны, а после кантовки листа на 180° (с помощью крана) с другой. Далее газом срезают фальшпланки, зачищают пневмошлифовальной машинкой торцы стыковых швов, производят гаммографирование (просвечивание) сварных швов и правку на правильных вальцах с последующей передачей с помощью мостового крана на стенд сборки.
Второй этап. Сборку диафрагмы производят на плите следующим образом. Гнутую полосу устанавливают на плите, и на ней размечают места для постановки диафрагм. По разметке и с помощью угольника устанавливают и прихватывают диафрагмы к гнутой полосе. Далее заваривают диафрагмы ручной сваркой с кантовкой для удобства сварки в нижнем положении. Зачищают швы, производят правку диафрагм в сборе вручную и обрабатывают фаски в гнутой полосе кислородной резкой и пневмошлифовальной машинкой. После контроля диафрагмы в сборе поступают на стенд сборки.
Третий этап. Укладывают па сборочном стенде листы верхнего пояса и проверяют параллельность по торцам швеллеров стенда. Состыковывают листы с проверкой по линейке и прихватывают. Размечают верхний пояс для установки диафрагм. Устанавливают диафрагмы по разметке с проверкой по угольнику, прихватывают и приваривают диафрагмы к верхнему поясу ручной сваркой. На верхний пояс по разметке подводят вертикальные стенки и ребра, прижимают их скобами и пневмозажимами и прихватывают.
Балку с помощью крана снимают со сборочного стенда и устанавливают на стеллаж для сварки в нижнем положении. После кантовки заваривают стыковые швы по верхнему поясу, внутренние поясные швы на изгибе и приваривают диафрагмы к вертикальным стенкам.
На плите раскладывают листы нижнего пояса, проверив их параллельность струной, и прихватывают их по торцам стыков. Размечают нижний пояс для установки балки, устанавливают по разметке на нижний лист балку с помощью крана и прихватывают.
Кантуют балку на 180° с помощью крана и устанавливают по разметке на балку подбуксовое гнутье, косынки и ребра с последующей прихваткой. Ручной сваркой варят косынки, листы и ребра, а с помощью полуавтомата варят поясные швы и подбуксовое гнутье, при этом балку с помощью крана кантуют в удобное для сварки положение.
Далее расцентровывают балку по верхнему и нижнему поясам и кернят линии по торцам балки. Намечают по шаблону места установки платиков. Устанавливают платики по разметке, прижимают их струбцинами и прихватывают.
Приваривают платики ручной сваркой, кантуя балку для сварки в нижнем положении. На балку по разметке устанавливают и прихватывают на четыре прихватки все монтажные стыковые накладки.
Четвертый этап. С помощью мостового крана балку подают на радиально - сверлильный станок для обработки по кондуктору монтажных отверстий. После обработки отверстий срубают и зачищают прихватки у монтажных накладок, вертикальных стенок и поясов. В монтажные отверстия устанавливают 20 % болтов, служащих для крепления монтажных стыковых накладок.
Библиографический список
Николаев, Г.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование: Учеб. для вузов / Г.А. Николаев, В.А. Винокуров; под ред. Г.А.Николаева.- М.:Высш. шк., 1990.- 446 с.
Киселев В.А., Афанасьев А.М. и др. Строительная механика в примерах и задачах. М., Издательство литературы по строительству, 1968. – 383 с.
СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Госстрой, 126 с.
Дыховичный, А.И. Строительная механика - М.: Высшая шк., 1966 189 с.
Серенко, А.Н. Расчет сварных соединений и конструкций. Примеры и задачи / А.Н. Серенко, И.Н. Крумбольцт, К.В. Багрянский. - Киев: Выща шк., 1977. - 336 с.
Сварка в машиностроении: Справочник в четырех томах / Редкол.: Г. А. Николаев и др.; под ред. Ю. Н. Зорина. - М.: Машиностроение, 1979 - т.4, 1979. - 512с.
Никонов И.П. Расчет и проектирование сварных конструкций: Методические указания к лабораторным работам 1-4 / И.П. Никонов, Г.М. Сюкасев, С.В. Федоров. - Свердловск: изд. УПИ, 1987. - 40 с.
Руденко Н.Ф., Александров М.П., Лысяков А.Г. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. – М.: Машгиз, 1963, 306с.
Пономаренко Д.В. Расчет и проектирование сварных конструкций: Методическое руководство к выполнению проекта / Д.В.Пономаренко, С.В. Федоров. - Свердловск: изд. УПИ, 1990. - 26 с.
46