Сварная металлоконструкция мостового крана Вариант 1

Таблица 8

Стержень N, кН Состав сечения F, см2 l, см J, см4 Радиус инерции r, см l/r σ, Н/м2 5'6' -334,1 2 швеллера № 18 41,4 187,5 195 2,17 86,4 0,69 -1828· 107 01 117,0 2 швеллера № 10 10,9 209,6 — - - - 506· 107 56 327,0 2 швеллера № 10 10,9 — - - - - 1966· 107 66' -50,7 2 (50 504) 3,7 187,5 16,7 1,3 144 0,34 -2015· 107 11' -41,3 2(50 504) 3,7 187,5 16,7 1,3 144 0,34 -2015· 107 01' -117,0 1205+2(605) 12,00 209,6 72,13 2,45 86 0,47 -1555· 107 1'2 124,4 705+2(405) 7,50 — - - - - 1660· 107 23' -97,8 1205+2(605) 12,00 265,2 72,13 2,45 86 0,47 -1555· 107 3'4 69,7 705+2(405) 7,50 — - - - - 1497· 107 45' -41,7 1205+2(605) 12,00 265,2 72,13 2,45 86 0,47 -1198· 107 5'6 15,4 705+2(405) 7,50 — - - - - 206· 107 Расчётные напряжения в стержнях главных фермВсе остальные стержни (растянутые раскосы и сжатые стойки) ферм жесткости конструируют из одного гнутого уголка. Его площадь сечения; ;; .

Наименьший радиус инерции равен:

гибкость:

коэффициент .

Напряжение сжатия в стойках равно:

Так как в ферме жесткости по принятой схеме расчета элементы не испытывают переменных усилий, то прикрепления в узлах могут быть выполнены с применением швов любых типов без понижения допускаемых напряжений в основном металле стержней.

Подбор сечений элементов в фермах связей.

Раскосы в фермах связи проектируют из одного уголка, F=5,3 м², стойки — из уголка .

Произведем проверку прочности основных элементов прикреплений узлов. Элементы работают при знакопеременных усилиях с характеристикой цикла Прикрепление в узлах предусматривается соединениями внахлестку с обвариванием по контуру. Эффективный коэффициент концентрации Кэ=3,3. Значение коэффициента составит:

В наиболее нагруженном раскосе фермы связей напряжение в зоне прикрепления будет равно:

Так как допускаемое напряжение, то прочность элемента обеспечена.

8. Расчет сварных узлов

В главной ферме расчету прочности подлежат стыки поясов, прикрепления раскосов и стоек к косынкам узла и прикрепления косынок к поясам ферм.

Пояса сваривают швом встык с двусторонним проваром и последующей механической обработкой. Эти соединения являются особо ответственными в конструкции. Коэффициент концентрации напряжений в растянутом стыковом шве Кэ = 1,4.

При, коэффициент понижения допускаемых напряжений равен:

Принимаем. Таким образом, стыки поясов равнопрочны основному элементу.

В узлах с косынками (рис. 5, б) стойки приваривают фланговыми швами с катетом К=4 мм, которые имеют технологическое значение для закрытия зазора между уголками и косынкой.

Раскосы приваривают в узлах к косынкам широкой полосой встык, узкие ребра — продольными угловыми швами. Примем для этих продольных швов, так же как и для лобовых, Кэ=2,5.

Определим коэффициент для швов, прикрепляющих встык растянутые раскосы 1'2 (r = +0,14) и 5'6 (r =-0,68). Узел 5'1' аналогичен (Рис. 5).

При r = +0,24

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=12 см каждый.

Напряжение в шве с катетом К=5мм равно:

.

Усилие в узком ребре раскоса 56 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 124,4 кН, а в раскосе 1'0 — 117,0 кН.

Определим сумму проекций усилий на горизонтальную ось, сдвигающих прокладку относительно пояса:

.

Допускаемые напряжения для сварных швов в узле V:

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 фермы жесткости и 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:

;

принимаем .

Требуемая длина шва с другой стороны уголка:

принимаем .

9. Расчет концевой балки Рис. 7. Балка концевая

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 = 1/22,5· (3·21,5+3·1+4,5·22,5+4,5·21,0+0,23·22,5·11,25) =14,2 Т.

Опорное давление главной балки со стороны троллейной площадки:

А' = 1/22,5· (0,23·22,5·11,25+4,5·22,5+4,5·21,0)=11,3 Т.

В горизонтальной плоскости нагрузка от торможения тележки:

Рис. 8. К определению нагрузки на концевую балку, расположенную со стороны механизмов Рис. 9. Расчетная схема концевой балки.

На концевую балку, расположенную у правой опоры, действуют нагрузки в вертикальной и горизонтальной плоскости. Опасным является сечение под силой А.

Рис. 10. Схема нагрузок на концевую балку: а — изгибающие моменты в вертикальной плоскости, б — изгибающие моменты в горизонтальной плоскости, в — перерезывающие силы от вертикальной нагрузки.

Рис. 11. Сечение концевой балки.

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 = 15,98Тм;

изгибающий момент в горизонтальной плоскости Мв = 0,675 Тм;

перерезывающая сила Р = 15,5 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 сечении Б — Б [5]:

Касательные напряжения:

При одновременном действии нормальных напряжений изгиба σсум и касательных напряжений τ проверка приведенных напряжений производится по формуле:

;

10. 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.

Рис. 12. Изготовление концевой балки в мелкосерийном производстве: 1 — гнутая полоса; 2- диафрагма; 3 — угольники.

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.

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.