Курсовая работа - Расчет стрелы башенного крана

Подождите немного. Документ загружается.

4. Определение внутренних усилий в элементах

соединительной решетки.

Решетка стрелы, в основном, воспринимает поперечную силу.

Усилия в элементах соединительной решетки от действия расчетной поперечной

силы.

;

cos4

;







РР

сosS

(7.1)

– max расчетное значение в любом сечении

;1265,0

454

3576.0

êÍ

ños

ÐÐ







(7.2)

Рассчитываем расчетное усилие в элементе соединительной решетки от действия

поперечной силы

Предварительно определенное значение площади сечения стрелы

97,293

217,0

36,10804

cì

ïð













(7.3)

;8,589,2932,02,0

sin

êÍAQ



(7.4)

;8,20

45cos4

8,58

cos4

cos

êÍ













(7.5)

5. Подбор сечения поясов стрелы крана

Элементом пояса стрелы называется часть пояса, замкнутая между двумя узлами

примыкания элементов соединительной решетки.

Выбираем марку стали по следующим критериям: I – высокое требование к

качеству (высокая степень ответственности); II-III – средняя степень ответственности;

IU – низкая степень ответственности.

Марки стали для ПТМ:

18сп; 18Гпс; 18Гсп – ГОСТ 23570 -79;

ВСт3сп; ВСтГпс – ТУ 14-1-3023-80;

ВстГпс – ГОСТ 14637-79;

09Г2с – ТУ 14-1-30230-80;

09Г2С; 10Г2С1 – ГОСТ 19281-73;

15 ХСНД – ГОСТ 19282-73.

Выбираем сталь Вст3сп-5 ГОСТ 380-71*.

В – категория поставки с гарантией металлических и химических свойств.

Ст3 - С≤0,2%

СП – спокойная сталь Si≥0,03%

5 – категории поставки для климатического района гарантирующая ударную

вязкость.

Определяем расчетное сопротивление стали.

Нормативное сопротивление, МПа

- по пределу текучести R

уп

=235МПа=23,5кН/см

- по временному сопротивлению R

ип

=370МПа=37кН/см

расчетное сопротивление:

по пределу текучести R

=225МПа=22,5кН/см

- по временному сопротивлению R

=350МПа=35кН/см

Определение требуемой площади сечения поясов.

Элемент пояса стрелы является центрально-сжатым стержнем, поэтому проверка

несущей способности проводится по формуле общей устойчивости:

;

пр













(7.6)

где: σ – нормальное напряжение, МПа;

пр

– расчетное усилие в поясах стрелы =1080,36кН;

φ – коэффициент продольного изгиба;

А – площадь поперечного сечения брутто, см

;

R=22,5кН/см

;

– коэффициент условий работы =0,75.

Формула для определения требуемой площади сечения пояса стрелы:

(примем φ=0,7)

;46,91

75,07,05,22

36,1080

cì

ïð

òð













(7.7)

по сортаменту выбираем L№250х20 (250х250х20) с площадью сечения 96,96см

;

=3,93cм; z

=5,7см;

Определяем гибкость:

;9,50

93,3

2001

min















(7.8)

интерполируем полученную гибкость и получаем φ≈0,8645

Проверяем общую устойчивость подобранного сечения пояса стрелы:

;/9,1675,05,22;9,12

96,968645,0

36,1080

ñìêÍRÌÏà









считаем процент недогруженности сечения:

%1,16

9,16

9,129,16











т.о. недогруженность сечения находится в

пределах допустимого. Принимаем уголок равнополочный 100х10.

6. Подбор сечения элементов соединительной решетки.

Расчетная схема элементов соединительной решетки:

рр

=20,8кН

1/L=cos45

; L=1/cos45=1,42

;761,1

75,07,05,22

8,20

cì

ðð

òð













(8.1)

Подбор сечения проводим по предельной гибкости λ≤[λ]=150.

Гибкость

;150

min











Где μ – коэффициент приведенной расчетной длинны =1;

;947,0

150

42,11

150

min











тр



принимаем уголок равнополочный №5 (50х5) i

min

=0,99см. А=3,89см

; z

=1,38cм

7. Определение геометрических характеристик поперечного

сечения стрелы.

Определяем момент инерции сечения II-II относительно оси х

;48,846228)93,350(96,96487,57644)50(44

222

cìzñìAII



(9.1)

Определяем момент сопротивления сечения относительно оси Х

;36,16924

48,846228

5,0

cì



(9.2)

определяем площадь поперечного сечения

А=4А

=4х96,96=387,84см

(9.3)

Определяем радиус инерции

;71,46

84,387

48,846228

cì



(9.4)

Определяем момент инерции относительно оси У.

;5,1716075)93,370(96,96487,57644)70(44

222

cìzñìAII

óó



(9.5)

Определяем момент сопротивления сечения относительно оси У:

;3364,24515

5,1716075

5,0

cì

Ió



(9.6)

;5,66

84,387

5,1716075

cì



(9.7)

Определяем эксцентриситет относительно оси Х

;01,00096,0

6,16924

84,387

18,401

10068,1





 cì

(9.8)

т.к. m

<20 то требуется проверка общей устойчивости стрелы относительно оси

х-х .

Определяем эксцентриситет относительно оси У:

;016,0

364,24515

84,387

18,401

10008,4

cì

óp







(9.9)

т.к. m

<20 то требуется проверка общей устойчивости стрелы.

Определение условной приведенной гибкости стрелы:

;;;

прпр











(9.10)





(9.11)

02,1102,1 



96,1835,107,1 



где















сMAX

MIN

;



- коэффициент, учитывающий форму стрелы и соотношение

моментов инерции сечения и соответствующих длин стрелы



- коэффициент, учитывающий влияние подвески, (в вертикальной

плоскости





)

где

49,0

5,1716075

48,846228

max

min



(9.12)

532,0

8,18



Величина:

16,66

78,7

272

84,38705,41

)(







ÕÏÐ



9,75

78,7

272

8,38741,55

)(







YÏÐ



где



- гибкость стрелы при изгибе относительно оси x и y ;

А – площадь сечения стрелы;

kиk

- коэффициенты, зависящие от угла



наклона раскоса к поясу;

21 PP

AиA

- суммарная площадь сечений раскосов, лежащих соответственно в

двух боковых

и двух горизонтальных

гранях стрелы и рассекаемых

одним поперечным сечением стрелы.

Для стали типа Ст.3 получаем:

.0324,0

ПР





(9.13)

14,216,660324,0 



46,29,750324,0 



Для оси y (



) зависит от К=

16,0

25,1618,401

8,1855,1069









LÐ

(9.14)

где L

- длина подвески (по чертежу);

N- сжимающее усилие в стреле.

Проекция усилия в подвеске на ось стрелы

kHSÐ

55,106999,03598,1080cos





(9.15)

8. Проектирование сварного узла пояса и элементов

соединительной решетки.

Основные правила конструирования узлов данного типа:

1. Выполняется конструированная графическая подставка узла.

2. Выполняется расчет сварных соединений.

2.1 Чтобы в узле при соединении элементов решетки и пояса не возникло больших

изгибающих моментов, необходимо, чтобы оси элементов соединительной решетки

были центрированы на обушок сварного уголка.

2.2 Сварные швы в узле должны сближаться на расстояние не менее 40 мм.

2.3 Минимальная длина приварки должна быть не менее 60 мм. Требуется удлинение

полки уголка дополнительными планками.

2.4 Конструктивный расчет сварных швов.

2.5 Определяем площадь сварного шва по обушку.

Катет шва – К.

ммtК

2

(но не менее 4мм) принимаем конструктивно 4 мм.

мп

об

КtК 

(но не менее 4мм) принимаем конструктивно 4 мм.

Определяем требуемую длину шва.

Производим проверку прочности сварного шва по формуле:

сш

об











7,0

(10.1)

где β = 0,7 – коэффициент проплавления свариваемого металла.

= 0,75 – коэффициент условия работы.

5,130234,0

75,0184,07,0

1265,07,0









îá

Как следует из рисунка, расчетная длинна сварного шва по обушку меньше, чем

возможная длинна сварного шва по чертежу.

Литература

1. СНиП ΙΙ-23-81*. Стальные конструкции/Госстрой СССР. – М.:ЦИТП Госстроя

СССР, 1986. – 96с.

2. Кублаков Н.П., Спенглер И.Е. Строительная механика и металлические

конструкции кранов-Киев:Будівельник, 1968. – 268с.

3. Живейнов Н.Н., Карасев Г.Н., Цей И.Ю. Строительная механика и конструкции

строительных и дорожных машин. – М.: Машиностроение, 1984. – 280с.

4. Вертинский А.В., Гохбер М.М., Семенов В.П. Строительная механика и

металлические конструкции. – Л.: Машиностроение, 1984. – 231с.