Расчет по допускаемым напряжениям

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

Этот метод является частным случаем предыдущего, но по нему ведутся почти все расчеты кранов, за исключением строительных башенных кранов и подкрановых балок. Последние обязательно должны проверяться по предельным состояниям. Балки рассчитываются на прочность, жесткость и устойчивость. При длительном действии повторяющихся нагрузок производится расчет на выносливость по усталостным напряжениям (краны тяжелого и весьма тяжелого режимов работы).

Если коэффициенты η , y, m, рассмотренные выше, принять одинаковыми, т.е. n – постоянный коэффициент запаса прочности для всех элементов конструкции, для всех условий работы, тогда условие прочности (формула 1) примет вид: σ < σ _Т / n < [ σ ]. Коэффициент запаса прочности принимается по таблице 3 в зависимости от условий работы и материала конструкции [3].

Величина допускаемых напряжений принимается равной:

- для среза [τ ] = 0, 6 [s];

- для смятия торцовой поверхности (при наличии пригонки), например для строганных верхних кромок диафрагм в коробчатых балках

[s_см] = 1, 5 [s];

-для смятия местного при плотном касании, как например, в шарнирах стрел

[s_см] = 0, 75 [s].

Таблица 3

Значения коэффициентов запаса прочности n

Рассчитываемые конструкции	Расчетные случаи
I. Основные сочетания нагрузок: постоянно действующие, регулярно возникающие	II. То же, что I плюс дополнитель-ные, нерегулярно возникающие (ветер, монтажные нагрузки)	III.Особые сочетания нагрузок, состоящие из: I и II - (обычно не все из них), с особыми воздействиями (ударная нагрузка, аварийная, сейсмическая)
Из стали Ст.3	1, 3	1, 4	1, 3
Из низколегированной стали	1, 4	1, 4	1, 3

Условие прочности на изгиб балок выражается формулой

а условие выносливости

где g - коэффициент, учитывающий отношение предела выносливости к нормативному пределу текучести, определяемый по СНиП [3].

Для составных балок необходимо проверить еще и касательные напряжения в сечениях с наибольшей перерезывающей силой

Для приближенного расчета можно допустить, что вся перерезывающая сила воспринимается равномерно только стенкой балки и пользоваться формулой

где [t] - допустимое напряжение среза.

Расчет на жесткость в условиях статической нагрузки сводится к определению относительного прогиба (отношения прогиба f к пролету l ) от действия подвижной нагрузки, например тележки с грузом. Величина его не должна превышать допустимых нормами проектирования значений, приведенных в таблице 4.

Таблица 4

Значения предельного относительного прогиба металлоконструкций

Элементы металлоконструкций	[ f / l ]
Главные балки и фермы мостовых электрических кранов	1/700
Главные балки и фермы ручных кранов	1/400
Подкрановые балки и фермы: для ручных кранов для электрических кранов грузоподъемностью Q < 50 т для электрических кранов грузоподъемностью Q ³ 50 т	1/500 1/600 1/750
Пути кран-балок	1/500
Монорельсовые пути	1/400

Расчет металлоконструкций двухбалочного мостового крана

Исходные данные. Основные соотношения размеров балок

Для расчета на прочность можно выбрать любую из основных металлоконструкций: мост (пролетную часть), раму тележки, опоры портала, стрелу. Исходные данные, необходимые для расчета: грузоподъемность, режим работы крана, вес отдельных элементов, материал конструкции.

В качестве примера рассматривается металлоконструкция двухбалочного моста, схема которого приведена на рисунке 3 (из аналогичных конструкций состоят мосты козловых кранов).

ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ РАЗМЕРОВ ГЛАВНЫХ БАЛОК МОСТА:

1. Пролет подкрановых путей - L. При проектировании служит главным исходным размером.

2. База крана – С. Принимается в пределах: С = (0, 17…0, 22 L), что обеспечивает движение кранового моста без перекосов.

3. Колея тележки – А. Принимается в пределах А = (0, 08…0, 1) L.
При больших высотах подъема в связи с увеличением габаритов барабана размер А принимают до 0, 15L.

4. Скосы в нижних поясах пролетных балок принимают в пределах
0, 15 L для снижения веса и удобства стыковки с концевыми балками.

5. Высота концевой балки Н_К для предварительной компоновки принимается в пределах 0, 5 Н, а ее ширина - Д – принимается в зависимости от расстояния между полубуксами колес.

Для предварительной компоновки элементов коробки двухбалочного моста (мостового крана, перегружателя, козлового крана) принимаются следующие соотношения [2]:

Высота балки (общая) Н = ( ¹/₁₆ …¹/₂₀) L ;

Ширина балки В = (0, 5…0, 3) Н ³ 350 мм;

Толщина пояса d _П= 0, 02 В ³ 5 мм :

Толщина стенки d _С= 0, 006 Н ³ 5 мм.

Определив основные размеры балок моста, можно выполнить общую компоновку, после чего производятся расчеты на прочность и выносливость по максимальным нагрузкам рабочего состояния крана. При этом если принятые решения не соответствуют условиям прочности, то необходимо проработать иной вариант металлоконструкции: изменить размеры балок, профили сечений, материалы, виды сварных швов.

Прочность сварных швов монтажных стыков принимается равной прочности основного металла моста.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА:

1. Режим работы – средний (вариант нагружения – II, см. раздел 3.1.1)

2. Материал главных и торцевых балок – Ст.3.

Основные допускаемые напряжения:

- на растяжение, сжатие, изгиб s_Т = 210 МПа;

- на срез τ = 130 МПа;

- на смятие торцов (при наличии пригонки) s_см = 320 МПа;

- на смятие при плотном касании s_см = 160 МПа;

Условие прочности: s ≤ s_Т / n = [s],

где s_Т – предел текучести, n = 1, 3…1, 4 - коэффициент запаса прочности (таблица 2 - для случаев I, II, III).

[s] = 210 / 1, 3 = 161 МПа; [s_см] = 160 / 1, 3 = 124 МПа

3. Вес груза Q = 20 т; Вес тележки G_Т= 0, 3Q = 6 т; (для предварительных расчетов); Вес моста G_М = 16 _Т (принимаем равным 0, 8…1, 2 Q ) [2];

4. Пролет L = 12 м;

5. Высота подъема груза h = 6, 2 м;

6. Скорость подъема – 15 м/мин / 60 с = 0, 25 м/с.

ОПРЕДЕЛЯЕМ ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ (компоновочные)

· База крана С = 0, 2 L = 0, 2 · 12 = 2, 4 м.

· Колея тележки А = 0, 1 L = 1, 2 м.

· Скосы 0, 15 L = 0, 15 · 12 = 1, 8 м.

· Высота главной балки (общая) Н = ¹/₁₆ L = 12 /16 = 0, 7 м

· Высота концевой балки Н_К = 0, 5 Н = 0, 35 м

· Ширина балки В = 0, 4 Н = 0, 4 · 1, 2 = 0, 48м ( ³ 350 мм)

· Толщина пояса d _n = 0, 02 В = 0, 02 · 0, 48 = 9, 6 принимаем 10 мм

· Толщина стенки d_С= 0, 006 _Н= 4, 2 мм -принимаем 5 мм.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒