РефератыПромышленность, производствоПрПроектування стріли крана

Проектування стріли крана

Міністерство освіти і науки України


Київський національний університет будівництва і архітектури


Кафедра «Будівельні машини» ім.. Ю.О. Вєтрова


ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА


до курсової роботи з дисципліни:


«Проектування металевих конструкцій»


Тема роботи: Проектування стріли крана


Варіант №2


Виконав: студент ІV курсу


групи ПНМ-41


Бабіч С.В.


Перевірив: доц.Горбатюк Є.В.


Київ – 2010


Зміст


Вихідні дані


1 Обчислення навантажень


2 Поздовжні навантаження


3 Вертикальні навантаження


4 Бокові навантаження


5 Визначення найбільших зусиль у стержнях стріли


6 Побудова ліній впливу у стержнях


7 Підбір перерізів стержнів і перевірка напружень


Список використаної літеретури


Вихідні дані:



Баштовий кран типу КБ – 674


Q=90 кН – вага вантажу;


Lc
=29,1 м – довжиа стріли;


Gвіз.
=9 кН – вага пересувного візка;


Gг.о.
=4,2 кН – вага гакової обойми;


Gc
=65,2 кН – вага стріли;


nп
=0,85 об/хв – частота обертання поворотної частини крана;


і=2 – кратність поліспаста;


t=5 c – час розгону або гальмування.



Рис. 1 – Розрахункова схема стріли крана КБ-674.


1 Обчислення навантажень


Знайдемо розрахункові навантаження, для чого номінальну власну вагу стріли Gc
, пересувного візка Gвіз.
і гакової обойми Gг.о.
, помножимо на коефіцієнт перевантаження nG
=1,1, а вагу вантажу Q на коефіцієнт перевантаження nQ
=1,15:



2. Поздовжні навантаження.


Зусилля N1
у нижній (веденій) гільці вантажного канату визначаємо за формулою (168) посібника [1]:



де і=2 – кратність поліспаста;


ηп
– коефіцієнт корисної дії вантажного поліспаста.


Коефіцієнт корисної дії поліспаста визначається за формулою:



де η=0,98 – ККД одного блока.



Тоді



Зусилля N2
у верхній (ведучій) гілці вантажного канату визначаємо за формулою:



де n0
=1 – кількість обвідних блоків.


3. Вертикальні навантаження.


На стрілу баштового крана діють такі вертикальні навантаження.


Власна сила ваги стріли, яка умовно розглядається як рівномірно розподілене навантаження з інтенсивністю:



де Gc
– повна сила ваги стріли.


Вертикальні зосереджені навантаження, що передаються на стрілу через вантажний візок:


- сила ваги вантажу Q=103,5 кН;


- сила ваги візка Gвіз
=9,9 кН;


- сила ваги гакової обойми Gг.о.
=4,62 кН.


Схема розташування прикладених до стріли вертикальних навантажень зображено на рис. 2.



Рис. 2 – Розрахункова схема стріли при дії вертикальних навантажень.


4. Бокові навантаження.


Бокові навантаження, перпендикулярні до вертикальної площини симетрії стріли, виникають внаслідок вітрового тиску і інерції стріли з вантажем під час розгону або гальмування при повороті крана.


Повні вітрові навантаження на стрілу Wc
визначаємо за формулою:



де рв
=0,25 кН/м2
– нормальний тиск вітру;


Ан
– розрахункова повітряна площа, Ан
=Ак
∙кс
;


Ак
– площа контуру бокової проекції стріли, м2
:



кс
=0,5…0,7 – коефіцієнт заповнення, приймаємо кс
=0,6


Ан=69∙0,6=41,4 м2
.


Тоді



Вітрове навантаження на стрілу крана вважається рівномірно розподіленим з інтенсивністю:



Повне вітрове навантаження на вантаж вважається зосередженими і прикладеними в центрі ваги вантажу:



де Ан
– розрахункова повітряна площа вантажу вагою Q=90 кН.


Знайдемо по табл.3.1 [2]


Тоді



Інерційні навантаження, що діють на вантаж Тван
, гакову обойму Тг.о.
і візок Твіз
розглядаються як зосереджені і обчислюються за формулою:



де G – вага розглядуваного елемента;


g=9,8 м2
/с – прискорення вільного падіння;


t=5 с – час розгону або гальмування.


Найбільша лінійна швидкість визначається за формулою:



де R – відстань від осі обертання крана до центра ваги елемента, яка дорівнює R=30500-500=30000=30м;


n=0,85 об/хв. – частота обертання крана.



Тоді:


- сили інерції, що діють на візок



- сили інерції, що діють на вантаж



- сили інерції, що діють на гакову обойму



- інерційне навантаження на стрілу вважають зосередженою силою Тс
, прикладеною до оголовка стріли



Розрахункова схема стріли при дії бокових (горизонтальних) навантажень зображено на рис.3.



Рис. 3 – Розрахункова схема стріли при дії горизонтальних навантажень.


5. Визначення найбільших зусиль у стержнях стріли.



Рис. 4 – Схема розкладання вертикальних навантажень.


Розкладання навантажень на складові. Кожна з вертикальних навантажень, що діють на стрілу, розкладається на дві складові, які лежать в площинах бокових граней (рис.4).



Визначаємо кут :



Визначаємо складові навантаження:






Горизонтальні навантаження в тригранних стрілах умовно прикладаються до єдиної горизонтальної ферми. Виникаючий при цьому крутний момент з метою спрощення розрахунків не враховується.


6. Побудова ліній впливу зусиль у стержнях.


У складі як вертикальних, так і горизонтальних навантажень є рухомі навантаження, що переміщуються вздовж стріли разом з вантажним візком. Максимальні зусилля в стержнях виникають при деяких найбільш не вигідних положеннях візка. Для визначення цих зусиль по-перше побудуємо їх лінії впливу від дії одиничної сили, що рухається вздовж стріли.


У зв’язку з тим, що найбільш навантажені стержні знаходяться на консольній частині, то будувати лінії впливу опорних реакцій не потрібно.


Найбільш навантажені стержні, які приникають до заданого вузла В позначені рисками. Проводимо переріз І-І крізь стержні В-1, В-3, 2-3 та розглянемо рівновагу правої відсіченої частини ферми.


Лінія впливу SВ1
(моментна точка 3).


Сила Р=1
ліворуч від перерізу:



Сила Р=1
праворуч від перерізу:




при х=0; SB1
=0;


при х=9,3; SB1
=3,72.


Лінія впливу S23
(моментна точка В)


Сила Р=1
ліворуч від перерізу:



Сила Р=1
праворуч від перерізу:




при х=0; S23
=0;


при х=11,8; S23
=-4,72.


Лінія впливу SВ3
(моментна точка відсутня).


Сила Р=1
ліворуч від перерізу:



Сила Р=1
праворуч від перерізу:





Ліні

я впливу S13
(моментна точка відсутня).


Сила Р=1
ліворуч від перерізу:



Сила Р=1
праворуч від перерізу:



Будуємо лінії впливу зусиль в горизонтальній площині ферми.


Побудуємо лінію впливу зусилля S23
, яке одночасно належить до горизонтальної ферми.


Лінія впливу S23
(моментна точка С).


Сила Р=1
ліворуч від перерізу:



Сила Р=1
праворуч від перерізу:




при х=0; S23
=0;


при х=11,8; S23
=-6,55.


Лінія впливу SА1
(моментна точка відсутня).


Сила Р=1
ліворуч від перерізу:



Сила Р=1
праворуч від перерізу:





Визначимо по лініях впливу максимальні зусилля в розглянутих стержнях.


Зусилля у стержнях стріли від вертикальних або від горизонтальних навантажень можуть бути знайдені за формулою:



де Рі
– зосереджені сили, що лежать у площині розглядуваної грані стріли;


уі
– ординати лінії впливу, відповідні точкам прикладення зазначених сил;


q – інтенсивність розподіленого навантаження;


- площа між лінією впливу й базовою нульовою лінією.


Зусилля в одиничному поясі SВ1
стріли дорівнює:



де зусилля спричинені вертикальними навантаженнями;


зусилля спричинені поздовжніми навантаженнями.


Зусилля визначимо з допомогою лінії впливу від складових . Інтенсивність розподіленого навантаження q, що лежать у площинах бокових граней.


(розтягнення).


Зусилля визначаємо за формулою:



де - кут утворений горизонтальною площиною з боковою проекцією поясів, що сприймають це зусилля.


(стискання).


(розтягнення).


Зусилля у стержні пояса, спільного для бокової і горизонтальної ферм, складається із зусиль зумовлених відповідно вертикальними, горизонтальними і поздовжніми навантаженнями:



(стискання).


Зусилля визначаємо за допомогою лінії впливу в горизонтальній грані:


(стискання).


Зусилля визначаємо за формулою:


(стискання).


Остаточно:



Розноси і стояки бокових граней стріли сприймають тільки вертикальні навантаження.


Зусилля в розносі визначимо за допомогою лінії впливу


(розтягнення).


Зусилля в стояку визначаються за допомогою лінії впливу в боковій грані:


(стиснення).


Розноси і стояки горизонтальних граней сприймають лише горизонтальні навантаження, перпендикулярні до вертикальної площини симетрії стріли.


Зусилля в розносі визначаємо за допомогою лінії впливу в горизонтальній фермі:



7. Підбір перерізів стержнів і перевірка напружень.


Верхній пояс. Площа перерізу вибираємо згідно за формулою:



де m=1 – коефіцієнт умов роботи для труб;


R=210 МПа=21 кН/см2
– розрахунковий опір матеріалу для сталі 20;



Вибираємо з таблиці сортаменту прокатних сталей [3] «Трубы стальные бесшовные гарячекатаные» (ГОСТ 8732-89) трубу: зовнішній діаметр



=140 мм, товщина стінки S=11 мм, площа перерізу F=44,56 см2
, радіус інерції і=4,58 см.


Нижній пояс. Найбільше стискуюче зусилля Sст
в елементах даної групи дорівнює:



Необхідна площа перерізу:



де ϕ – коефіцієнт поздовжнього згину(попередньо береться для поясів 0,7 – 0,8);


m=1 – коефіцієнт умов роботи;


R=210 МПа=21 кН/см2
– розрахунковий опір матеріалу.



Вибираємо з таблиці сортаменту [4] два нерівнобоких кутника 110х70х8 мм(рис.5), для якого:


А=13,93 см2
, imin
=1,52 cм, Imin
=32,31см4
, iх
=3,51 см,


Іx
=171,54 см4
, Iy
=54,64 см4
, іу
=1,98см, xo
=1,64 cм, yo
=3,61 cм.


Для обраного перерізу проводимо перевірку напружень Ϭ за формулою:



Гнучкість стержня:



де μ – коефіцієнт зведення довжини (для поясів стріли μ=1);


l – геометрична довжинастержня(l=2,5 м), що визначається , як відстань між центрами вузлів;


rmin
– мінімальний радіус інерції перерізу:



Обчислимо Іу
для всього перерізу:






Гнучкість пояса:



По таблиці коефіцієнтів поздовжнього згину ϕ знайдемо інтерполяцію:



Напруження:


˂


Розкоси бокових і горизонтальних ферм.


Найбільше зусилля буде SВ3
=-105,31 кН(стискання).


Необхідна площа перерізу:




Приймаємо: ϕ=0,6; μ=1,0 (для труб), R=21кН/см2
.


Тоді:



Із сортаменту [4] вибираємо трубу: Dз
=70 мм, S=4 мм,


А=8,29 см2
, і=2,36 см.


Усі розкоси і стійки бокової і горизонтальної ферм виготовляємо однаковими.


Перевіримо напруження:



Мінімальний радіус інерції перерізу для трубчастих стержнів обчислимо за наближеною формулою:



Знайдемо погонні жорсткості пояса іп
і розкоса ір
:




де


Коефіцієнт k1
:


˃2.


Відношення:



Значення μ для розкоса знайдемо по табл. 2.2 [2]:



Гнучкість розкоса:



Коефіцієнтів поздовжнього згину ϕ (табл. 2.1, [2]):



Напруження:


˂


Конструювання і розрахунок заданого вузла стріли.


Розрахунок вузлів зводиться до обчислення на міцніть зварних швів, що кріплять елементи решітки до верхнього пояса.


Визначимо необхідний катет шва за формулою:



де Sp
– зусилля в привареному режимі;


- коефіцієнт форми шва, що залежить від технологіі зварювання ( при ручному і 1,0 при автоматичному зварюванні);


- розрахунковий опір кутового шва (приймаємо );



- довжина шва, яка при обтиску елементів решітки в площині, перепендикулярній до площини зєднувальних стержнів визначається за формулою:



У нашому випадку d1
=140 мм, d2
=70 мм. Тоді:



Стержень В3:


Катет шва:


Приймаємо


Стержень В1:


Катет шва:


Мінімальний катет шва становить 3 мм, тому приймаємо


Список використаної літератури:


1. Власов В.В. Будівельна механіка і металеві конструкції: Навч. посібник. – К.:Міістерство освіти і науки України, 1994. – 200с.


2. Власов В.В., Шемет І.О. Методичні вказівки та завдання до курсової роботи з дисципліни «Будівельна механіка і металоконструкції». – К., КДТУБА, 1996. – 28с.


3. Живейнов М.М., Карасев Г.И., Цвой И.Ю. Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин: Учебн. пособие. – М.: Машиностроение, 1988. – 278 с.


4. Справочник по специальным работам «Монтаж стальных и сборных железобетонных конструкций» Под ред. Б.А. Хохлова. – М.: Стройиздат, 1970 – 906 с.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Проектування стріли крана

Слов:1779
Символов:15825
Размер:30.91 Кб.