Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Расчет металлоконструкции крана

КурсоваяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Проектируемый кран должен быть простым по конструкции, легко и быстро монтируемым, мобильным и доступным в цене для небольшой организации или частного лица. В процессе разработки необходимо обеспечить взаимозаменяемость деталей и узлов, а это значит, что кран должен быть собран из возможно большего числа стандартных изделий. Специальные краны: Учебное пособие для машиностроительных вузов… Читать ещё >

Расчет металлоконструкции крана (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Техническое задание

Рассчитать и спроектировать башенно-стреловой кран грузоподъёмностью 30 т. с указанными на рис. 1 размерами.

Рис. 1 Эскиз требуемого крана

В период развития массового жилищного строительства, было организовано крупносерийное производство различных типов строительных башенных кранов грузоподъемностью 1,0 -50 тонн. За последние 20 лет в строительстве использовались свыше 35 типов башенных кранов с разнообразными параметрами и различными конструктивными исполнениями. По мере совершенствования организации строительной индустрии количество конструктивных модификаций строительных кранов сократилось примерно вдвое.

Подавляющее большинство строительных объектов — это многоэтажные сооружения, возводимые в стесненных городских условиях. Строящееся здание занимает большую часть строительной площадки. Башенный кран, в свою очередь, занимает минимальную площадь вблизи строящегося здания, позволяет обеспечить большую высоту подъема, широкую зону обслуживания, и кроме того в транспортном состоянии имеет приемлемый габарит.

Проектируемый кран должен быть простым по конструкции, легко и быстро монтируемым, мобильным и доступным в цене для небольшой организации или частного лица. В процессе разработки необходимо обеспечить взаимозаменяемость деталей и узлов, а это значит, что кран должен быть собран из возможно большего числа стандартных изделий.

При изготовлении и эксплуатации крана необходимо соблюдать требования охраны труда и защиты окружающей среды.

Расчет металлоконструкции крана

I. Подбор сечения металлоконструкции стрелы и расчет его характеристик

Примем сечение стрелы, указанное на рис. 2.

Расчет характеристик сечения.

Сечение составное из 4-х труб 140×120×9 ГОСТ 8645–68. (Рис.2)

Характеристики одиночной трубы:

Высота 140 мм Ширина 120 мм Толщина стенки s=9 мм Площадь сечения А=42,17 см2.

Масса 1 м, 33,1 кг Моменты инерции одной части:

Рис. 2. Рассчитываемое сечение.

Моменты сопротивления:

Определяем характеристики составного сечения:

1. Суммарная площадь

2. Моменты инерции и моменты сопротивления Полярный момент инерции Полярный момент сопротивления

2. Таблица нагрузок для расчета металлической конструкции крана в СРПС и расшифровка коэффициентов

Нагрузка

Расчетный случай

I

II

Комбинации нагрузок

Ib

Ic

IIa

IIb

IIc

Вес элементов крана

Вес груза

Силы инерции при работе механизма изменения вылета

;

;

;

;

Силы инерции при работе механизма поворота

;

;

;

;

Ветровая нагрузка

;

;

;

где — динамический коэффициент [1. стр.50−54]

Приближенно можно принять:

— коэффициенты перегрузок для соответствующих нагрузок

— коэффициент надежности по весу груза [1. стр.49]

Примем

— коэффициент надежности по собственному весу машины [1.стр. 48]

— коэффициент надежности по горизонтальным инерционным нагрузкам. [1.стр.58]

— Касательная сила инерции, действующая в период разгона/торможения механизма вращения. [1.стр 56]

здесь время разгона или торможения механизма вращения Радиальная сила инерции. [1. стр.56]

здесь — угловая скорость вращения крана

— число оборотов поворотной части в минуту

— горизонтальная инерционная сила, действующая на массу и возникающая при разгоне или торможении механизма изменения вылета [1. стр.58]

здесь — время разгона или торможения механизма изменения вылета (3−5 с).

— ветровые нагрузки. [1.стр.64]

II. Расчет металлоконструкции на минимальном вылете стрелы

Расчетный случай Ia

Определяем натяжение в грузовом канате.

где вес груза с полиспастом

— число полиспастов

кратность полиспаста здесь — КПД блока на подшипниках качения, примем

k — число обводных блоков. (Канат перегибается на 1800. здесь k=1)

Определяем усилие в оттяжке из условия равновесия стрелы в плоскости качания.

Определяем сжимающее усилие в точке С.

Определяем сжимающее усилие в точке B.

Определяем реакции в т.B.

Определяем значение сжимающей силы:

Определяем сжимающее усилие в точке А.

Определяем значение результирующей реакции:

Определяем значение изгибающего момента в т.В.

Проверяем сечение I. (Точка В) Проверяем принятое сечение по условию прочности [1. стр.72]

где [1. стр.33]

[1. стр.72]

[1. стр.73]

Для металлоконструкции принимаем марку стали 15ХСНД с

— Максимальное эквивалентное напряжение.

Максимальное напряжение в балках прямоугольного сечения определяются по след формуле [1. стр.250]

Условие прочности выполняется.

Проверяем принятое сечение по условию устойчивости [1. стр.93]

где [1. стр.33]

[1. стр.94]

[1. стр.94]

— коэффициент продольного изгиба Определяем гибкость стержня [1. стр.87]

где [1. стр.87]

Определяем условную гибкость.

где модуль упругости для стали Значение определяем по приближенной формуле [1. стр.89]

Условие устойчивости выполняется.

Проверяем сечение II. (Точка A)

Проверяем принятое сечение по условию прочности [1. стр.72]

где [1. стр.33]

[1. стр.72]

[1. стр.73]

Для металлоконструкции принимаем марку стали 15ХСНД с

— Максимальное эквивалентное напряжение.

Максимальное напряжение в балках прямоугольного сечения определяются по след формуле [1. стр.250]

Условие прочности выполняется.

Проверяем принятое сечение по условию устойчивости [1. стр.93]

где [1. стр.33]

[1. стр.94]

[1. стр.94]

— коэффициент продольного изгиба Определяем гибкость стержня [1. стр.87]

где [1. стр.87]

Определяем условную гибкость.

где модуль упругости для стали Значение определяем по приближенной формуле [1. стр.89]

Условие устойчивости выполняется.

Расчетный случай Ib

Определяем натяжение в грузовом канате.

где вес груза с полиспастом

— число полиспастов

кратность полиспаста здесь — КПД блока на подшипниках качения, примем

k — число обводных блоков. (Канат перегибается на 1800. здесь k=1)

Определяем силы инерции при работе механизма изменения вылета для соответствующих масс. [1.стр.58]

где — время разгона или торможения механизма изменения вылета (3…5 с)

— скорость движения i-ой массы Скорость изменения вылета V=5…10 м/с. Примем скорость точки С равной 10 м/с.

Определяем угловую скорость стрелы:

Сила инерции, действующая на подвеску с грузом:

Сила инерции, действующая на неманевровый гусек Сила инерции, действующая на маневровый гусек Определяем усилие в оттяжке из условия равновесия стрелы в плоскости качания.

Определяем сжимающее усилие в т.В.

Определяем значение результирующей реакции:

Определяем сжимающее усилие в т.А.

Определяем значение результирующей реакции:

Определяем максимальное значение изгибающего момента в т.В.

Проверяем сечение I. (Точка В) Проверяем принятое сечение по условию прочности [1. стр.72]

где [1. стр.33]

[1. стр.72]

[1. стр.73]

Для металлоконструкции принимаем марку стали 15ХСНД с

— Максимальное эквивалентное напряжение.

Максимальное напряжение в балках прямоугольного сечения определяются по след формуле [1. стр.250]

Условие прочности выполняется.

Проверяем принятое сечение по условию устойчивости [1. стр.93]

где [1. стр.33]

[1. стр.94]

[1. стр.94]

— коэффициент продольного изгиба Определяем гибкость стержня [1. стр.87]

где [1. стр.87]

Определяем условную гибкость.

где модуль упругости для стали Значение определяем по приближенной формуле [1. стр.89]

Условие устойчивости выполняется.

Проверяем сечение II. (Точка A)

Проверяем принятое сечение по условию прочности [1. стр.72]

где [1. стр.33]

[1. стр.72]

[1. стр.73]

Для металлоконструкции принимаем марку стали 15ХСНД с

— Максимальное эквивалентное напряжение.

Максимальное напряжение в балках прямоугольного сечения определяются по след формуле [1. стр.250]

Условие прочности выполняется.

Проверяем принятое сечение по условию устойчивости [1. стр.93]

где [1. стр.33]

[1. стр.94]

[1. стр.94]

— коэффициент продольного изгиба Определяем гибкость стержня [1. стр.87]

где [1. стр.87]

Определяем условную гибкость.

где модуль упругости для стали Значение определяем по приближенной формуле [1. стр.89]

Условие устойчивости выполняется.

Расчетный случай Ic

Определяем натяжение в грузовом канате.

где вес груза с полиспастом

— число полиспастов

кратность полиспаста здесь — КПД блока на подшипниках качения, примем

k — число обводных блоков. (Канат перегибается на 1800. здесь k=1)

Определяем силы инерции при работе механизма поворота для соответствующих масс. [1.стр.56]

Радиальная сила инерции (центробежная).

где — угловая скорость вращения крана.

Касательная сила инерции где — время разгона или торможения механизма изменения вылета (3…6 с) Радиальная сила инерции, действующая на подвеску с грузом:

Касательная сила инерции, действующая на подвеску с грузом:

Радиальная сила инерции, действующая на неманевровый гусек.

Касательная сила инерции, действующая на неманевровый гусек.

Радиальная сила инерции, действующая на маневровый гусек.

Касательная сила инерции, действующая на маневровый гусек.

Определяем усилие в оттяжке из условия равновесия стрелы в плоскости качания.

Определяем сжимающее усилие в точке B.

Определяем значение результирующей реакции:

Определяем сжимающее усилие в точке А.

Определяем значение результирующей реакции:

Определяем значения изгибающих и крутящих моментов в расчетных точках.

Определяем максимальное значение изгибающего момента в плоскости чертежа (в т. В).

Определяем значение изгибающего момента в точке В. в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа.

Определяем значение изгибающего момента в точке А. в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа.

Определяем значение крутящего момента в точке А.

Проверяем сечение I. (Точка В) Проверяем принятое сечение по условию прочности [1. стр.72]

где [1. стр.33]

[1. стр.72]

[1. стр.73]

Для металлоконструкции принимаем марку стали 15ХСНД с

— Максимальное эквивалентное напряжение.

Максимальное напряжение в балках прямоугольного сечения определяются по след формуле [1. стр.250]

Условие прочности выполняется.

Проверяем принятое сечение по условию устойчивости [1. стр.93]

где [1. стр.33]

[1. стр.94]

[1. стр.94]

— коэффициент продольного изгиба Определяем гибкость стержня [1. стр.87]

где [1. стр.87]

Определяем условную гибкость.

где модуль упругости для стали Значение определяем по приближенной формуле [1. стр.89]

Условие устойчивости выполняется.

Проверяем сечение II. (Точка A)

Проверяем принятое сечение по условию прочности [1. стр.72]

где [1. стр.33]

[1. стр.72]

[1. стр.73]

Для металлоконструкции принимаем марку стали 15ХСНД с

— Максимальное эквивалентное напряжение.

Максимальное напряжение в балках прямоугольного сечения определяются по след формуле [1. стр.250]

Условие прочности выполняется.

Проверяем принятое сечение по условию устойчивости [1. стр.93]

где [1. стр.33]

[1. стр.94]

[1. стр.94]

— коэффициент продольного изгиба Определяем гибкость стержня [1. стр.87]

где [1. стр.87]

Определяем условную гибкость.

где модель упругости для стали Значение определяем по приближенной формуле [1. стр.89]

Условие устойчивости выполняется.

Расчетный случай IIa

Определяем натяжение в грузовом канате.

где вес груза с полиспастом

— число полиспастов

кратность полиспаста здесь — КПД блока на подшипниках качения, примем

k — число обводных блоков. (Канат перегибается на 1800. здесь k=1)

2. Определяем ветровую нагрузку на металлоконструкцию.

Где — наветренная площадь

— распределенное ветровое давление здесь — нормативное ветровое давление на высоте 10 м над уровнем земли

— коэффициент влияния высоты, на которой расположен i-й элемент.

— аэродинамический коэффициент

— коэффициент надежности.

где — ширина фермы

— число ферм

— коэффициент заполнения фермы здесь

— коэффициент ослабления ветрового давления В нашем случае:

Нагрузка на неманевровый гусек.

где

Нагрузка на маневровый гусек.

где

Определяем усилие в оттяжке из условия равновесия стрелы в плоскости качания.

Определяем сжимающее усилие в точке С.

Определяем сжимающее усилие в точке B.

Определяем реакции в т.B.

Определяем значение сжимающей силы:

Определяем сжимающее усилие в точке А.

Определяем значение результирующей реакции:

Определяем значение изгибающего момента в т.В.

Проверяем сечение I. (Точка В) Проверяем принятое сечение по условию прочности [1. стр.72]

где [1. стр.33]

[1. стр.72]

[1. стр.73]

Для металлоконструкции принимаем марку стали 15ХСНД с

— Максимальное эквивалентное напряжение.

Максимальное напряжение в балках прямоугольного сечения определяются по след формуле [1. стр.250]

Условие прочности выполняется.

Проверяем принятое сечение по условию устойчивости [1. стр.93]

где [1. стр.33]

[1. стр.94]

[1. стр.94]

— коэффициент продольного изгиба Определяем гибкость стержня [1. стр.87]

где [1. стр.87]

Определяем условную гибкость.

где модуль упругости для стали Значение определяем по приближенной формуле [1. стр.89]

Условие устойчивости выполняется.

Проверяем сечение II. (Точка A)

Проверяем принятое сечение по условию прочности [1. стр.72]

где [1. стр.33]

[1. стр.72]

[1. стр.73]

Для металлоконструкции принимаем марку стали 15ХСНД с

— Максимальное эквивалентное напряжение.

Максимальное напряжение в балках прямоугольного сечения определяются по след формуле [1. стр.250]

Условие прочности выполняется.

Проверяем принятое сечение по условию устойчивости [1. стр.93]

где [1. стр.33]

[1. стр.94]

[1. стр.94]

— коэффициент продольного изгиба Определяем гибкость стержня [1. стр.87]

где [1. стр.87]

Определяем условную гибкость.

где модуль упругости для стали Значение определяем по приближенной формуле [1. стр.89]

Условие устойчивости выполняется.

1. Соколов С. А. Металлические конструкции подъёмно-транспортных машин: Учебное пособие. — СПб.: Политехника, 2005. — 423с.: ил.

2. Иванов М. Н. Детали машин: Учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений. — 5-е изд., перераб.- М.: Высш. шк., 1991.-383с.: ил.

3. Специальные краны: Учебное пособие для машиностроительных вузов по специальности «Подъёмно-транспортные машины и оборудование"/ П. З. Петухов, Г. П. Ксюнин, Л. Г. Серлин — М.: Машиностроение, 1985.-248с., ил.

4. Металлические конструкции подъёмно-транспортных машин. Гохберг М. М., изд-во «Машиностроение». 1969 г., 520 стр. Табл. 47. Илл. 226. Библ. 157 назв.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой