Размещено на http://www.allbest.ru/

Донбаська державна машинобудівна академія

Кафедра Підйомно-транспортних

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

З дисципліни: Проектування металоконструкцій

на тему: Проектування моста вантажопідйомного крана

м. Краматорська - 2014 рік

Завдання

на курсовий проект з дисципліни

«Проектування металоконструкцій»

Студента Васильєва Дмитра Юрійовича групи ПТМ-10-1

Тема проекту Проектування моста вантажопідйомного крана

1. Вантажопідйомність -100 т

2. Прогін крана - 19,5 м

3. Швидкість переміщення робочих органів крана:

- підйому вантажу - 0,16 м/с

- пересування візка - 0,6 м/с

- пересування крана - 1,2 м/с

4. Варіант 2

5. Інтервал робочих температур +60 , 0

6. Режим роботи крана - 7К

7. Місце встановлення крана - Ливарний цех машинобудівного заводу.

Реферат

Пояснювальна записка містить: листів 52; рисунків 11; таблиць 4; джерел 5;

Об'єкт проектування - металоконструкція мостового крана.

Мета роботи - спроектувати головну балку мостового крану, виконати усі необхідні проектні та перевірочні розрахунки. Обрати найбільш підходящий метод розрахунку при проектуванні.

В курсовій роботі розраховані геометричні параметри головних та кінцевих балок мостового крану. Була зроблена перевірка та стійкість стінок балки, статичної та динамічної жорсткості моста. Був розрахований будівельний підйом головної балки та розроблений розкрій стінок, верхнього та нижнього поясів.

Були проведені уточнюючі розрахунку поперечного перетинину головної балки за умовою мінімальної ваги несучої металоконструкції.

Були розраховані та перевірені зварні шви.

БАЛКА ГОЛОВНА, МОСТОВИЙ КРАН, МІСТ, МЕТАЛОКОНСРУКЦІЯ, КІНЦЕВА БАЛКА, КОЛІЯ ВІЗКА, БАЗА КРАНА.

Зміст

Вступ

1. Обґрунтування загальної схеми металоконструкції

2. Визначення основних конструкційних параметрів крана

3. Вибір методу розрахунку

4. Вибір матеріалу для несучих і допоміжних елементів, визначення припустимих розрахункових опорів і напруг

5. Визначення навантажень і їхніх розрахункових сполучень

6. Визначення внутрішніх силових факторів

7. Розрахунок розмірів поперечного переріза головної балки

8. Розміщення ребер жорсткості

9. Перевірка міцності опорного перетину пролітної балки

10. Перевірка металоконструкції мосту на статичну твердість

11. Будівельний підйом пролітних балок

12. Захист металоконструкції від корозії

13. Спосiб ремонту грузової балки крану

Висновок

Перелiк посилань

Вступ

Курсовий проект з дисципліни «Проектування металоконструкцій» своєю метою ставить практичне застосування знань отриманих у процесі вивчення дисципліни, а так само практичне освоєння дисципліни, що складається в придбанні навичок конструювання й розрахунку металевих конструкцій.

Кранові конструкції можуть бути ґратчасті, листові, коробчасті. Пошуки шляхів зменшення витрати металу й вартості конструкції при одночасному поліпшенні їхньої якості привели до широкого впровадження листових коробчастих конструкцій. Основні причини в наступному:

- теоретично в плоскій формі метал використається краще, ніж у плоскій балці, тому форма легше. У ряді випадків витрати металу для виготовлення коробчастих конструкцій менше, ніж для ґратчастих;

- перевагою коробчастих конструкцій у порівнянні із ґратчастими є кращий опір втоми. Досвід експлуатації кранів показує, що надійність їхніх металевих конструкцій визначається опором втоми;

- вартість виготовлення вирішальним образом залежить від трудомісткості, що у листовій конструкції менше за рахунок можливості широкого застосування автоматичного зварювання;

- економія в експлуатації, що полягає в меншій площі фарбування (майже вдвічі) коробчастих конструкцій у порівнянні із ґратчастими.

При виборі матеріалів для металевих конструкцій повинна враховуватися доцільність їхнього використання. Застосування низьколегованих сталей доцільно в конструкціях розміри елементів яких визначаються міцністю, а не твердістю.

У металевих конструкціях підйомно-транспортних машин з метою зниження витрати металу на їхнє виготовлення знаходять застосування прийоми штучного створення напруг, що розвантажують. Такий метод отримав назву - будівельний підйом крану, і в наші часи дуже широко застосовується у кранобудуванні.

У цей час розрахунки металевих конструкцій підйомно-транспортних машин здійснюються за методикою допустимих напружень, граничних станів і за ймовірністю безвідмовної роботи. Метод допустимих напружень, заснований на обліку дійсних навантажень із їхніми розрахунковими комбінаціями, несучої здатності матеріалу й перевірених багаторічною практикою коефіцієнтах запасу міцності, поки є найпоширенішим у кранобудуванні.

Метод граничних станів ґрунтується на системі коефіцієнтів, одержуваних на базі імовірнісного трактування як навантажень, так і несучої здатності матеріалу. Цей метод уже використовується при розрахунках конструкцій деяких типів кранів. Імовірнісні методи розрахунку з урахуванням фактора часу й гарантії незруйновності поки перебувають у стадії теоретичних розробок.

У цей час довговічність сталевих конструкцій при нормальних умовах експлуатації досягає 60-70 років і перевершує строки морального зношування підйомно-транспортних машин.

кран балка міст напруження

1. Оґрунтування загальної схеми металоконструкції

Металеві конструкції кранів - це мости та рами візків. Міст вантажопідйомного крана загального призначення складається із пролітних і кінцевих балок коробчатого перетину.

Основними елементами мостового крана є головна й кінцева балки. Головна балка мостового крана сприймає основне навантаження. На ній розташовані рейки, по яких пересувається вантажний візок. Так як на візок діє основне навантаження від ваги вантажу, то головна балка є основним навантаженим елементом металоконструкції мостового крана, на ній розташовуються також оглядова площадка й кабіна машиніста.

На кінцевій балці кріпляться букси й ходові колеса. Вона виконує функцію опори головних балок.

Схема металоконструкції двобалочного мостового крана загального призначення показана на рисунку 1.1.

Передбачуване місце роботи крана - механоскладальний. Режим роботи крана - важкий. Тому доцільно прийняти саме таку конструкцію, а не ферменну, тому що вона має більш високу витривалість, легша у виготовленні.

Рисунок 1.1 - Конструктивна схема двобалкового моста вантажопідйомного крана.



Рисунок 1.1 - Конструктивна схема двобалкового моста вантажопідйомного крана.

2. Визначення основних конструктивних параметрів крана

Зміст складається у прийнятті одного з двох існуючих у будівельній механіці критеріальних умов придатності металоконструкції до експлуатації (за методом допустимих напруг або методом граничних станів). Відповідно до кранових металоконструкцій необхідно застосовувати метод граничних станів та показати його перевагу у порівнянні з методом допустимих напруг.

Обираємо етажну схему з'єднання головної балки з кінцевою.

Відповідно число ходових коліс приймаємо рівним 8.

Визначаємо базу крана



деLк - прогін крана, .

Приймаємо базу крана .

Колія візка

Приймаємо

Базу візка приймаємо з співвідношення

Приймаємо B_Т=2000 мм.

Висота перетину головної балки приймається із співвідношення

Приймаємо .

Відстань між стінками приймаємо із співвідношення

и .

Приймаємо відстань між стінками b=0,5 м.

Товщину вертикальних листів головної та кінцевої балок приймаємо виходячи із вантажопідйомності: при , . Приймаємо стандартну

Товщина поясів головної балки приймаємо в залежності від товщини вертикальних стінок:

Приймаємо

Висота перетину кінцевої балки.Приймаємо .

Ширина кінцевої балки

Приймаємо .

На кінцях головних балок, для зручності їх прикріплення до кінцевих балок, рекомендується робити скоси, величина яких назначається із співвідношення:

Момент інерції головної балки відносно вісі х-х

Момент інерції головної балки відносно вісі y-y



Момент опору перетину головної балки відносно вісі х-х

.

Момент опору перетину головної балки відносно вісі y-y

.

Площа поперечного перетину головної балки в середині прольоту

Момент інерції кінцевої балки відносно вісі х-х

Момент інерції кінцевої балки відносно вісі y-y

Момент опору перетину кінцевої балки відносно оси х-х

.

Момент опору перетину кінцевої балки відносно вісі y-y

.

Площа поперечного перетину кінцевої балки

3. Вибір метода розрахунку

Одним із найважливіших етапів проектування будь-якої машини являється вибір методу розрахунку. Обраний метод має не тільки забезпечувати міцність, надійність та безпечність експлуатації виробу, але й забезпечувати мінімальну металоємність, а, як наслідок, і вартість. Найбільш сучасним та прогресивним, являється метод граничних станів.

Переваги методу граничних станів перед методом допустимих напружень:

Кожен вид навантаження вводиться зі своїм коефіцієнтом перевантаження, чим точніше визначене навантаження, тим менше цей коефіцієнт;

Дозволяє виконати імовірнісний розрахунок досягненням елементом граничного стану.

Розрізняють два види граничних станів: перший граничний стан - за несучою здатністю; другий граничний стан - за деформацією чи місцевим пошкодженням.

Задача розрахунку металоконструкції за цим методом полягає у тому, щоб за весь строк служби в ній не виник ні перший, ні другий граничний стан.

Критеріальна умова відсутності граничного стану має вид

,

деN - розрахункове зусилля в елементі конструкції;

Ф - несуча здатність елемента.

Розрахункове зусилля знаходиться за формулою

,

деP_НI - нормативне навантаження, що діє на конструкцію;

n_i - введений у розрахунок коефіцієнт перенавантаження по І-му виду навантаження;

- коефіцієнт передачі І-ого нормативного навантаження на елемент, що розраховується.

Таким чином, розрахунок наперед передбачує, що в реальному житті фактичне навантаження може перевищити нормативне, чим і забезпечує високу гарантію надійності.

Несуча здатність елементу визначається за формулою

,

Де F - геометричний фактор перетину;

R_p - розрахунковий опір матеріалу конструкції;

- коефіцієнт умов роботи

,

де - коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності конструкції;

- коефіцієнт, що враховує можливе зменшення геометричних характеристик від тих, які були закладені у розрахунок;

- коефіцієнт, що враховує неточність розрахункових схем.

Визначимо коефіцієнт умов роботи для нашого випадку [2, с. 111].

- руйнування із попереджувальною ознакою (відмову елементу викликає безпосередню загрозу для життя людини).

- за наявності гарантованих даних про фактичні значення допусків на профілі елементів.

- для коробчатих прольотних балок при розташування під візкового рельса у середині балки.

.

4. Вибір матеріалів для несучих та допоміжних елементів, визначення розрахункових опорів та допустимих напружень

Металеві конструкції вантажопідйомних кранів виготовляють переважно із маловуглецевих та низьколегованих сталей, що постачаються у вигляді прокату різних типів.

Вибір марки сталі, для несучих елементів вантажопідйомного крану, здійснюється в залежності від температурних умов, в яких буде експлуатуватися кран, та режиму роботи.

У даному випадку, мінімальна температура, при якій буде експлуатуватися машина - , а режим роботи - важкий. Виходячи з цього, приймаємо в якості матеріалу для несучих та допоміжних елементів сталь 09Г2.

Для допоміжних елементів обираємо сталь ВСт3сп5.

Переваги низьколегованих сталей:

Не втрачають пластичність за низьких температур;

Міцнісні характеристики віще у 1,5-2 раза, ніж чим у маловуглецевих сталях, що дозволяє проектувати полегшені металоконструкції;

Краще за маловуглицеві опираються корозії, що особливо краще для кранів які працюють у агресивних середовищах або на відкритому повітрі.

До недоліків можна віднести:

Погано працюють на витривалість;

Гірше працюють на стійкість;

Більш дорогі.

Призначення сталі 09Г2 - елементи зварних металоконструкцій та різні деталі, до яких ставляться вимоги підвищеної міцності та корозійної стійкості з обмеженням маси та які працюють від -40 до 45 °С.

Зварюваність - зварюються без обмежень. Методи зварювання: РДС, АДС під флюсом та газовому захисті, ЕШЗ.

Фізико-механічні властивості та хімічний склад сталі 09Г2 наведені у таблицях 1 та 2.

Таблиця 1 -- Фізико-механічні властивості сталі 09Г2

Напружений стан основного металу	Розтягнення, згин		260
	Зріз		150
	Зминання торцевої поверхні (за наявності приганяння)		390
	Зминання місцеве - у циліндричних шарнірах при щільному дотику		200
	Діаметральне стиснення котків при вільному дотику		10
Напружений стан зварного з'єднання	Стиснення		260
	Розтягання: автомат. зварювання; полуавтом. або ручне зварювання з фізичним контролем якості швов		260
	У стик-полуавт. . або ручне зварювання при звичайних методах контролю		220
	Зріз		150
	Кутові шви (зріз)		280

Таблиця 2--Хімічний склад сталі 09Г2

Сталь	C	P	S	Mn	Si	Cr	Ni	Cu	As	N
	%
09Г2	0,12	0,035	0,040	1,4-1,8	0,17-0,37	0,3	0,3	0,3	0,08	0,008

Для зварювання стальних конструкцій електроди повинні відповідати вимогам ГОСТ 9466-75 та ГОСТ 9467-75. У відповідності з [9] обираємо тип та марку електродів для ручного зварювання при розрахунковій температурі -40⁰С (РТМ 24.090.52-85):

- тип - Э60А

- марка - АНО-10

5. Визначення навантажень та їх розрахункових складань

Розрахункові навантаження конструкцій при розрахунку за методом граничних станів.

Власну вагу моста приймаємо рівномірно розподілену по прольоту. Вагу прольотної частини моста визначаємо використовуючи усереднені графіки ([1], с. 117).

При використанні легованих сталей вага знижується на 10…20%. Вага елементів, що не розраховується, може становити 30…60% від загальної частини ваги прольотної частини мосту [1, с. 117].

Виходячи із вище сказаного приймаємо вагу прольотних частин моста крана (тут 1,2 - коефіцієнт, що враховує вагу не розрахункових частин - 20%).

Інтенсивність розподілення навантаження від власної ваги прольотної частини моста двобалкового мостового крану, знаходимо за формулою

,

де - проліт крана, ;

- коефіцієнт перевантаження для ваги металевих конструкцій, [2, с. 166];

Вагу приводу механізму пересування крана знайдемо за всередненими даними [8, с. 117], . З урахуванням коефіцієнта перевантаження

,

де - коефіцієнт перевантаження для ваги механізму пересування, [2, с. 166];

Так як кран працює у закритому приміщенні, кабіну приймаємо відкритою. У відповідності приймаємо усереднену вагу кабіни [1, с. 117] . З урахуванням коефіцієнта перевантаження

де - коефіцієнт перевантаження для ваги кабіни, [2, с. 166];

Вагу візка приймаємо за усередненими даними [1, с. 117], .

Коефіцієнт поштовхів , що враховує вертикальні динамічні навантаження, які виникають через нерівності шляху [2, с. 69].

Для першого випадку навантаження коефіцієнт поштовхів визначається за формулою

.

Значення динамічних коефіцієнтів та визначаються за формулою [2, с. 64]

При плавному пуску механізму

.

де

При різкому пуску механізму

,

де

- приведена до точки підвісу вантажу маса металевої конструкції крану та вантажного візка,

,

тут - маса прольотної будівлі (без опор та кінцевих балок),

;

- маса вантажного візка,

.

- переміщення точки підвісу вантажу внаслідок статичного подовження канатів,

,

Де - довжина ділянки канатів, (H - висота підйому вантажу), ;

- вага вантажу, ;

n - кількість гілок каната, на яких висить вантаж, n=20 (приймається в залежності від вантажопідйомності);

- модуль пружності каната, для важких умов ;

- площа поперечного перетину каната, .

- статичний вертикальний прогин конструкції від ваги вантажу в місці його прикладання

,

деL - прольот крана, L = 19,5 м;

J - момент інерції однієї половини моста;

E - модуль пружності матеріалу металоконструкції, .

- поправковий коефіцієнт, для кранів загального призначення можна приймати .

- коефіцієнт жорсткості металоконструкції,

.

Коефіцієнт режиму навантаження для кранів режимної групи 7К [2, с. 50…51].

При розрахунку внутрішніх силових факторів враховуємо, що число ходових коліс візка , оскільки вантажопідйомність крана 100 тон [8] та вага візка та вантажу розподіляються рівномірно на усі колеса, тобто _. Можливі поєднання навантажень на ходові колеса візка наведені у таблиці 4.

Таблиця 5.1 - Рухомі навантаження на міст крана

Тиск ходового колеса візка	Розрахункові поєднання навантажень
	IIa	IIb	IIc	III

Поєднання навантажень Іа max:

,

де - коефіцієнт динамічності при плавному розгоні механізму підйому вантажу, ;

- маса еквівалентного вантажу,

,

- маса візка,

де - коефіцієнт еквівалентності, [2, с. 50…51].

Поєднання навантажень Іа min

Поєднання навантажень Іb max

,

Де - коефіцієнт поштовхів при русі крана по нерівностях підкранового шляху з половинною швидкості, =1,05.

Поєднання навантажень Іb min

,

Поєднання навантажень ІІа

,

Де -- значення коефіцієнту перевантажень для ваги вантажу, [1, с. 118; 9, с. 166];

- коефіцієнт динамічності при різкому пуску механізму підйому, .

Поєднання навантажень ІІb

,

де - коефіцієнт поштовхів при русі крана по нерівностям підкранового шляху з максимальною швидкості, =1,1.

Поєднання навантажень ІІc

,

Поєднання навантажень ІІІ

,

Результати розрахунків зводимо до таблиці 5.2.

Таблиця 5.2-- рухомі навантаження, що діють на міст крана

Тиск ходового колеса візка	Розрахункові поєднання навантажень
	Iа	Ib	IIa	IIb	IIc	III
	max	min	max	min
Д1 =Д2	170,3	69,2	169,1	69,2	265	274,6	228,7	69,2

6. Визначення внутрішніх силових факторів

Для визначення необхідного моменту опору перерізу головної балки, необхідно знати навантаження, що діють на балку та місця їх прикладення. Нерухомі навантаження є закріпленими, тому місця їх прикладення визначаються із конструктивних міркувань. Рухомі навантаження, змінюють свій вплив в залежності від положення візка, тому необхідно поставити візок у таке положення, при якому її вплив буде максимальним, тобто встановимо візок за правилом Вінклера. Розрахункову схему, для визначення максимального згинаючого моменту, зі встановленим візком за правилом Вінклера, показано на рисунок 6.1.

Рисунок 6.1 - розрахункова схема прикладення вертикальних навантажень комбінацій IIа та IIb

Розрахунки, наведені вище (табл. 5.2) показали, що найбільше значення тиску ходових коліс грейферного візка має розрахунковий випадок IIа, отже, при визначенні максимального згинального моменту будемо використовувати цей розрахунковий випадок.

Максимальний згинальний момент, що діє в перерізі під колесом з тиском при чотирьохколісному візку, визначимо за формулою [1, с. 120]

де - відстань від рівнодіючої до найбільш навантаженого колеса, (мал. 6.1);

- Відстань від осі підкранового рельса до центра ваги механізму пересування, ;

- Відстань від осі підкранового рельса до центра ваги кабіни,

Д_R - рівнодіюча тисків коліс візка,

Навантаження, які діють на металоконструкцію в горизонтальній площині, визначаємо для розрахункової схеми, показаної на рисунку 6.2. Горизонтальні навантаження виникають при розгоні і гальмуванні крана, як сили інерції від вертикальних навантажень. Як показує практика, горизонтальні складові від маси механізму пересування і кабіни, незначні і ними можна знехтувати .

При визначенні горизонтальних інерційних навантажень на крановий міст, прискорення, що виникає в період несталої роботи механізму пересування, слід визначати за формулою,



де - номінальна швидкість пересування крана, ;

- час розгону крана, який можна прийняти рівним .

Рисунок 6.2 -- Розрахункова схема прикладення горизонтальних навантажень за правилом Вінклера

Визначимо сумарний горизонтальний згинаючий момент у розрахунковому перерізі проліту

де -- горизонтальна складова від розподіленого навантаження,

;

 - горизонтальна складова від рівнодіючої тиску коліс

;

S - коефіцієнт, що обчислюється за формулою

де -- база крана, ;

-- момент інерції пролітної балки відносно вертикальної осі,

;

- момент інерції кінцевої балки відносно вертикальної осі, ;

7. Розрахунок розмірів поперечного переріза головної балки

Розміри поперечного перерізу визначають із умови забезпечення міцності балки під дією навантажень комбінації IIа. Момент опору балки при згині у вертикальній площині повинен відповідати умові

.

Виходячи з цього визначимо момент опору перерізу, при якому буде виконуватися умова міцності

,

де - максимальний згинальний момент в розрахунковому перерізі головної балки у вертикальній площині (див. п. 6), ;

- коефіцієнт умов роботи (див. п. 4), ;

- розрахунковій опір матеріалу на згин , .

Оптимальну, за умовою мінімуму ваги при забезпеченні заданої міцності, висоту стінки для балки з двома осями симетрії визначимо за виразом

Приймаємо висоту перерізу головної балки .

За рекомендаціями ВНІІПТМАШа гнучкість стінок доцільно призначати в межах Sc = 100 ... 300. В нашому випадку гнучкість стінки становить

.

Умову рекомендованої гнучкості стінки забезпечено .

З умови забезпечення заданої мінімальної жорсткості визначимо момент інерції балки у вертикальній площині

де - коефіцієнт жорсткості моста,

,

тут - допустимий відносний прогин моста під дією номінального рухомого навантаження, [1, с. 119].

Оптимальну по мінімуму ваги висоту стінки при забезпеченні заданої жорсткості визначають за формулою

.

Вище наведені обчислення показують, що висота головної балки з умови міцності повинна становити . У зв'язку з цим приймаємо .

Поперечний перетин з прийнятими розмірами зображено на рис. 7.1.

Рисунок 7.1-- Уточнений перетин пролітної балки

Визначимо геометричні характеристики перерізу головної балки c уточненими розмірами:

Момент інерції головної балки відносно осі х-х

Момент інерції головної балки відносно осі y-y

Момент опору перерізу головної балки відносно осі х-х

.

Момент опору перерізу головної балки відносно осі y-y

.

Площа поперечного перерізу в другому наближенні складає



Різниця площі між першим і другим наближенням

.

Так як різниця більше 10%, то уточнюючий розрахунок проводимо.

Тоді погонна вага балки складе

,

де - щільність матеріалу, ;

Погонна вага інших елементів (рельс і його кріплення, площадки обслуговування, огородження) знайдемо за виразом

Отже, у другому наближенні нормативна інтенсивність розподіленого навантаження

Уточнений згинальний момент

.

Різниця моментів між першим і другим наближенням

.

Оскільки різниця менше 10%, уточнюючий розрахунок не проводимо.

Перевірка міцності балки у середній частині прольоту здійснюється за формулою

;

.

Умова забезпечення міцності балки

.

Розрахунок виконаний вірно, так як .

8. Розміщення ребер жорсткості

Ребра жорсткості (поперечні основні, поперечні додаткові і поздовжні) повинні забезпечувати геометричну незмінність поперечного перерізу балки, місцеву стійкість стінок і стислих поясів, а при розташуванні рейки по осі верхнього пояса - міцність рейки і пояса при місцевому впливі тисків коліс візка. Визначимо гнучкість стінки

.

У нашому випадку гнучкість стінки , тому необхідно встановлювати поперечні і одне поздовжнє ребро жорсткості.

Розміщення поперечних ребер жорсткості

Для відсіків, що примикають до опор, крок основних поперечних ребер , в наступних відсіках . Ширина виступаючої частини основного поперечного ребра

,

Приймаємо .

Товщина ребра з умови забезпечення його стійкості повинна бути

Так як товщина стінки , приймаємо товщину ребра .

Момент інерції поперечного ребра відносно площини стінки повинен бути

,

тут - момент інерції поперечного ребра



При визначенні моменту інерції ребра в розрахунок повинна включатися частина стінки шириною по обидві сторони від ребра (рисунок 8.1)

Рисунок 8.1 -- Розрахункова схема при визначенні моменту інерції ребра

Отже, умова жорсткості ребра виконується, так як

.

Перевіримо поперечне ребро за умовами роботи верхньої кромки на стиск від місцевого тиску колеса

де Д -- максимальний тиск колеса візка (комбінація IIа),

- довжина лінії контакту рейки та поясу, для кранових рейок

Вибір рельси.

Вибираємо рельсу КР140.

- довжина лінії контакту рельса й пояса, для кранових рельс

тут - ширина підошви рейки, для рейки КР140 (ГОСТ 4121-76)

.

z -- розрахункова зона розподілення тиску колеса по ребру,

Так як z , приймаємо z=0,65м

де - момент інерції рейки відносно власної нейтральної осі х-х,

- момент інерції пояса відносно власної нейтральної осі х-х

Звідси

Умова міцності верхньої кромки виконується

Крок основних і додаткових ребер жорсткості, які є опорами для рейки, визначимо з умови міцності останнього



де - мінімальний момент опору рейки при згині,

;

- допустиме напруження згину матеріалу рейки, .

Для забезпечення міцності пояса при дії місцевих напружень від тиску коліс візка приймаємо конструктивно крок малих діафрагм , а крок великих діафрагм . У кінцевих частинах балки ребра жорсткості ставимо відповідно з необхідністю приварки фундаментів під привід механізму пересування крана. Розміщення основних і додаткових поперечних ребер жорсткості показано на рисунку 8.2.

Рисунок 8.2 -- Схема установки основних і додаткових поперечних ребер жорсткості

При контакті підошви рейки з поясом балки пояс знаходиться в плоскому напруженому стані і його міцність необхідно перевірити за умовою

де - напруги, що визначаються за формулою

де - напруга в балці від її загального вигину в поздовжньому напрямку

- місцеві, нормальні напруження в поясі поперек поздовжньої осі балки

,

де - коефіцієнт, що приймається за таблицею [8, с. 129], ;

- сила, що передається на поясний лист через рейок від тиску ходового колеса візка,

,

тут - коефіцієнт, що приймається за таблицею [8, с. 129], ;

- місцеві, нормальні напруження в поясі уздовж поздовжньої осі балки



тут - коефіцієнт, що приймається за таблицею [8, с. 129], ;

Звідси

.

Умова міцності пояса виконується.

Якщо умова не виконується, необхідно приймати, заходи щодо зниження напружень в поясі.

Розміщення поздовжніх ребер жорсткості

Повздовжнє ребро жорсткості встановлюються на відстані від крайньої стиснутої кромки стінки - ([1], с. 130).

Приймемо наступне розміщення повздовжнього ребра жорсткості: .

Повздовжнім ребром жорсткості служить швелер №10П, h=100 мм, b=46 мм.

Потрібне значення моменту інерції повздовжнього ребра відносно площини стінки [1, с. 130 табл. 6.20]

.

Момент інерції повздовжнього ребра відносно стінки:

де - момент інерції швелера, ;

F- площа перетину, ;

Умова виконується, тому що .

9. Перевірка міцності опорного перетину пролітної балки

Міцність опорного перетину пролітної балки перевіряємо для випадку дії навантажень IIа.

Визначимо сумарний згинальний момент у вузлі з'єднання пролітної балки з кінцевою. Найбільший момент буде з боку колеса з тиском :

Визначимо сумарний момент, що виникає у вузлі спряження головної балки з кінцевою при встановленні візка у крайнє положення (рис. 9.1).

Рисунок 9.1 - Розрахункова схема докладання горизонтальних навантажень при встановленні візка в крайнє положення.

Найбільший горизонтальний згинаючий момент для пролітної балки діє у вузлі її спряження з менш навантаженою кінцевою балкою і буде складати

де - коефіцієнт, який розраховуємо за формулою:

,

тут .

- коефіцієнт, який розраховуємо за формулою

.

- коефіцієнт, який розраховуємо за формулою

.

-тиск на приводні колеса,

тут - тиск на приводні колеса з боку менш навантаженої кінцевої балки (рис. 10.2),

- коефіцієнт зчеплення коліс з рейками, для відкритого повітря;

- кількість приводних коліс, ;

- загальна кількість коліс, .

Рисунок 10.2 - Схема визначення максимальних тисків на ходові колеса

Найбільший горизонтальний згинаючий момент для пролітної балки діє у вузлі її спряження з менш навантаженою кінцевою балкою і буде складати

10. Перевірка металоконструкції мосту на статичну твердість

Статичну жорсткість моста у вертикальній площині оцінюють по статичному прогину балок в середині проліту при дії навантажень комбінації. Прогин кожної пролітної балки двобалкового моста від дії рухомого навантаження дорівнює

де - рівнодіюча тиску коліс візка,

- момент інерції балки при згині у вертикальній площині,

- розмір, що обчислюється за формулою:

;

- допустимий відносний прогин, [8, табл. 6.16],

Звідси

Статичну жорсткість моста забезпечено.

11. Будівельний підйом пролітних балок

При пролітах мостів більш 17 м пролітним балкам повинен придаватися будівельний підйом, який повинен дорівнювати:

де - прогин пролітної балки від дії постійних навантажень,

;

- прогин пролітної балки від дії рухомих навантажень, .Звідси

Приймаємо будівельний підйом

Теоретичний закон зміни ординати будівельного підйому по прогину f(z)

Приймають зазвичай у вигляді синусоїди. Із технологічних міркувань лінію будівельного підйому виконують ламаною за рахунок розкрою листів у вигляді трапецій або шляхом відповідної розкладки листів.

.



Скіс при схемі розкрою по малюнку 14.1 дорівнює

Рисунок 11.1 - Схема розкрою листів пролітної балки

12. Захист металоконструкції від корозії

Відповідно до документації за ДСТ 9402 - 80 - єдина система захисту металоконструкції від корозії. Захист металоконструкцій від корозій виконується за допомогою покриття лакофарбами.

З Н и П - будівельні норми й правила вимагають три основних операції:

· підготовка поверхні;

· ґрунтовка поверхні;

· нанесення шарів фарби;

Грунтовка металоконструкцій виробляється при позитивній температурі повітря свинцевим або залізним суриком на натуральній оліфі, а також грунтами ГФ-20, ФЛ-К, ФО-ОЗ-КК, ФО-013 або аналогічними за якістю. Всі недоступні для фарбування щілини і заглиблення, в які може проникнути волога, зашпакльовуються мастикою, приготовленою зі свинцевого сурику з додаванням крейди на оліфі, або інший, аналогічної за якістю.

Крани та підкранові металеві конструкції, що встановлюються у виробничих приміщеннях, повинні мати кольорову забарвлення згідно з вказівками СН 181-70 Держбуду СРСР.

Враховуючи, що даний кран працює на хімічному заводі приймаємо:

- ґрунт - ФЛ-К;

- фарбування - МС - 226, ПФ - 433 в 3 шарів.

13. Спосіб ремонту грузової балки

Патент: 2279959(13)C1.

Винахід відноситься до ремонтно-відновних робіт, а саме до ремонту вантажних балок. Спосіб включає видалення зношеної частини вантажної балки з можливістю збереження її верхнього поясу з усіма зв'язками. У виріз вставляють нову частину вантажної балки і приварюють її до частини балки, що залишилася. Крім того, нову частину балки посилюють накладками, які виконують у вигляді листів із закругленими кромками. Ці накладки встановлюють і приварюють до обох сторін стінки частини балки і її нової частини, що залишилася. В результаті розширюються технологічні можливості, знижується трудомісткість ремонту і зберігаються геометричні параметри моста крану.

Відомий спосіб призначений для ремонту балки, переважно з тріщинами у верхній зоні стінки балки, але не дозволяє замінити частину вантажної балки без демонтажу крану при ремонті. У основу винаходу, що заявляється, покладено технічне завдання: створити спосіб ремонту вантажної балки, який дозволив би замінити зношену частину балки і зберегти геометричні параметри моста крану без демонтажу крану.

Технічним результатом винаходу, що заявляється, є розширення технологічних можливостей, зниження трудомісткості ремонту і можливість збереження геометричних параметрів моста крану.

Вказаний технічний результат досягається тим, що у відомому способі ремонту вантажної балки, при якому видаляють частину елементів балки і на місце видаленої частини встановлюють новий посилений елемент, який приварюють безпосередньо до частини, що залишилася, балки, зношену частину вантажної балки вирізують з можливістю збереження її верхнього поясу з усіма зв'язками, у виріз вставляють нову частину вантажної балки і приварюють її до частини балки, що залишилася, нову частину балки посилюють накладками, які виконують у вигляді листів із закругленими кромками, встановлюють по обидві сторони стінки балки і приварюють до стінок частини балки і її нової частини, що залишилася.

Крім того, нова частина вантажної балки може бути посилена додатковими елементами, наприклад проставками П-образного профілю і гнутими або прямими листами, при цьому проставки встановлюють на верхній полиці нової частини балки і кріплять їх до тієї, що залишилася і новій частинам балки зварними швами, а гнуті або прямі листи сполучають нижні полиці такою, що залишилася і новою частин за допомогою зварювання.

На Рисунку 13.1 зображена головна балка мостового крану із зв'язками з бічними фермами, вигляд зверху; на Рисунку 13. 2 - розрізи А-А і Б-Б на Рисунку 13.1; на Рисунку 13.3 - розріз В-В на Рисунку 13.2; на фіг. Рисунку 13.4 - розріз Г-г на Рисунку13.2.



Рисунок 13.1 - Головна балка

Спосіб ремонту здійснюється таким чином.

Кран з підкранового шляху не демонтують. У вантажній балці 1 вирізують її зношену частину по лінії реза 2, при цьому зберігаючи верхній пояс з усіма зв'язками. У виріз 2 вставляють нову частину 3 вантажних балки і приварюють її суцільним швом до частини балки, що залишилася, 1. Нову частину 3 балки посилюють накладками 4, проставками 5 і гнутими листами 6. Накладки 4 у вигляді листів із закругленими кромками встановлюють по обидві сторони стінки балки 1 і приварюють до стінок частини балки, що залишилася, 1 і її новій частині 3. Проставки 5 П-образного профілю встановлюють на верхній полиці нової частини 3 балки і кріплять їх до тієї, що залишилася і новій частинам 1 і 3 відповідно до вантажної балки зварними швами. Гнуті листи 6 сполучають нижні полиці частини 1 балки і її нової частини, що залишилася, 3 за допомогою зварювання.

Рисунок 13.2 - Перетин А-А та Б-Б.



Рисунок 13.3 -Перетин В-В.

Рисунок 13.4 - Перетин Г-Г.

Приклад. Спосіб був опробований на крані підвісному мостовому однобалочному вантажопідйомністю 2 т, виготовленому на Забайкальському заводі ПТО. Вантажна балка є зварною конструкцією з двох тавров, виготовлених з двотаврової балки 36 М ГОСТ 19425, має габарити (LxBxH) відповідно в мм 13200x130x480 і містить 26 отворів шестикутної форми, розташованих уздовж осі симетрії. Знос нижньої полиці вантажної балки по усій довжині перевищував норми, прийняті відповідно до вимог "Правил пристрою і безпечної експлуатації вантажопідйомних кранів ПБ10-382-00" стр.236-237 (В0, 05В, 0,2, f0, 15, де В - знос полиці, - зменшення товщини полиці, - первинна товщина полиці у визначеному місці, f - відгин полиці (неплощинність). здатність вантажної балки крану, що Несе, була відновлена способом, що заявлявся, згідно з яким зношена частина балки була вирізана автогеном уздовж осі симетрії двутавра (по осі симетрії вікон) по усій довжині балки, тобто на 13200 мм. При цьому був збережений верхній пояс балки з усіма зв'язками. На місце вирізу був встановлений тавр, виготовлений з двутавра 36 М ГОСТ 19425, з розмірами 13200?130?240 мм, і закріплений до частини балки, що залишилася, за допомогою посилюючих накладок завтовшки 6 мм і розмірами 150?100 із закругленими кромками. Накладки приварили зварними швами Н1-6 ГОСТ 5264 з двох сторін до стіни балки в проміжках між напіввікнами, що утворилися. Після ремонту кран запустили в експлуатацію.

Таким чином, спосіб, що заявляється, дозволяє замінити зношену частину вантажної балки без демонтажу крану і тим самим зберегти геометричні параметри моста крану і значно понизити трудомісткість його ремонту.

Формула винаходу

1. Спосіб ремонту вантажної балки, що включає видалення частини балки, установку нової частини і приварювання її безпосередньо до частини балки, що залишилася, з посиленням, відрізняється тим, що видаляють зношену частину балки вирізуванням з можливістю збереження її верхнього поясу з усіма зв'язками, нову частину балки встановлюють у виріз частини, що залишилася, посилення нової частини здійснюють накладками у вигляді листів із закругленими кромками, які встановлюють по обидві сторони стінки балки і приварюють до стінок частини балки і її нової частини, що залишилася.

2. Спосіб по п.1, що відрізняється тим, що нову частину вантажної балки посилюють додатковими елементами, наприклад проставками П-образного профілю і гнутими або прямими листами, при цьому проставки встановлюють на верхній полиці нової частини балки і кріплять їх до тієї, що залишилася і новій частинам балки зварними швами, а гнутими або прямими листами сполучають нижні полиці що залишилася і нової частин за допомогою зварювання.

Висновок

У курсовій роботі був докладно розглянутий і вивчений міст вантажопідйомного крана.

У ході роботи був обраний і обґрунтований матеріал для несучих і допоміжних елементів, визначені їхні розрахункові опори й допустимі напруження, спроектовані головна й кінцева балки, обрана загальна схема металоконструкції їхнього з'єднання з основними конструктивними параметрами. У процесі виконання роботи ознайомилися з подібною продукцією, що випускається сучасним машинобудуванням.

Були визначені навантаження і їхнє розрахункове сполучення. Зроблено вибір розрахункових схем і визначені внутрішні силові фактори в елементах.

Зроблено необхідні перевірочні розрахунки, у тому числі перевірка на твердість і стійкість і розрахунок будівельного підйому.

У ході роботи ознайомилися з основними видами зварених швів і методами їхнього позначення на кресленнях.

Список використаної літератури

1 Казак С.А. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин: учебное пособие для студентов машиностр. спец. вузов / С.А.Казак, В.Е. Дусье, Е.С. Кузнецов [и др.].-М.: Высш. шк., 1989. - 319 с.: ил. -ISBN 5-06-000143-1.

2 Гохберг М.М. Справочник по кранам. В 2 т. Т. 1. Характеристики материалов и нагрузок, расчёт металлоконструкций/ М.М. Гохберг.- М.: Машиностроение, 1988. - 536 с.

3 Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни «Проектування металевих конструкцій ПТБ і ДМ» для студентів спеціальності 7.090214/ Сост.: В.С. нюков, В.А. ойнаш.-Краматорськ.: ДДМА, 2007. - 80 с.

4 Федоткин, М.A. Сортамент чёрных металлов/ М. Федоткин-М.: Издательство стандартов, 1991. - 540 с.

5 Александров, М.П. Курсовое проектирование грузоподъемных машин/ М.П.Александров, Н.Ф.Руденко, И.Г.Лысяков.- 3-е узд., перераб. и доп.?М.: Машиностроение, 1971.-464с.: ил.

Додаток

формат	Зона	Поз.	Позначення	Найменування	Кількість	Примітки
А1	1			Документація
			ДДМА.ПТМ.КР.ПМК.01.00.00.00.00.СК	Складальне креслення	1
				Складальні одиниці
		1		Балка головна	2
		2		Балка кінцева	2
		3		Дробина	4
		4		Люк	2
		5		Упор	4
		6		Огородження	2
		7		Огородження	2
				Деталі
		8		Притискні планки	118
		9		Рейка кранова	10
		10		ДСТУ 2484-94
				Деталі
		1		Верхній пояс	2
		2		Нижній пояс	2
		3		Діафрагма велика	6
		4		Діафрагма мала	12
		5		Лист 3893х1860х10	4
		6		Лист 3896х1860х10	4
		7		Лист 3900х1860х10	2
		8		Лист 2050х710х20	20
		9		Лист 2750х710х20	18
		10		Лист 2000х710х20	4
		11		Ребро поздовжнє	8
		12		Ребро поздовжнє	52

Размещено на Allbest.ru