РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНЫХ ФЕРМ

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНЫХ ФЕРМ

Главные фермы рассчитываются как плоские стержневые конструкции на основное сочетание нагрузок, включающее в себя постоянную и временную нагрузки от подвижного состава. Для упрощения расчета, соединения элементов в узлах рассматриваются как шарнирные и плоские стержневые без учета совместной работы с балками проезжей части.

Расчетная схема

К расчету задана разрезная ферма расчетным пролетом l_р =88, 0 м, в которой необходимо рассчитать стержни, сходящиеся в узлах Н2 и В1, и сами узлы см. рисунок 4.1.

Расчетная схема фермы приведена на рисунке 4.1. Под схемой приводятся линии влияния усилий в стержнях. Характеристики линий влияния: длины загружений участков λ, коэффициенты α и площади участков ω приведены в таблице 4.1.

Нормативные нагрузки

В курсовом проекте, как уже отмечено, расчет производится только на одно сочетание нагрузок, включающее постоянную нагрузку и временную вертикальную нагрузку от подвижного состава с коэффициентом сочетания η = 1.

Рисунок 4.1. Расчетная схема фермы и линии влияния усилий в ее элементах

Нормативная вертикальная постоянная нагрузка

1) Для элементов основной решетки (пояса и раскосы) определяется по формуле:

Р = 0, 5 ∙ (P_пч+ P_мп+ P_ф+ Р_св+ P_см)

2) Для элементов, работающих только на местную нагрузку:

Подвески: Р = 0, 5 ∙ (P_пч+P_мп) + 0, 25 ∙ (P_ф+ Р_св+ P_см)

Стойки: Р = 0, 25 ∙ (P_ф+ Р_св+ P_см+ P_пч)

где P_мп = 12 кН/м – вес мостового полотна;

P_пч = 12, 8 кН/м – масса балок проезжей части;

P_ф +Р_св= 64, 3кН/м – масса главных ферм и связей;

P_см = 3, 0(кН) – масса смотровых приспособлений.

Нормативная вертикальная нагрузка от подвижного состава

Нагрузка от подвижного состава определяется по формуле:

V= 0, 5 ∙ ν

где ν – эквивалентная нагрузка от железнодорожного подвижного состава при К =14 (класс нагрузки) по прил. 5* [1].

Значения нормативных нагрузок приведены в таблице 4.1.

Нормативные и расчетные усилия в элементах ферм

Усилия в элементах фермы от нормативных нагрузок определяются по следующим формулам:

от постоянной нагрузки - N_р = P ∙ Σ ω;

от временной подвижной нагрузки:

для однозначных линий влияния - N_v = V ∙ Σ ω;

для двузначных линий влияния - N_v₁ = V₁ ∙ ω ₁; N_v₂ = V₂ ∙ ω ₂

Значения нормативных усилий приведены в табл. 4.1.

Расчетные усилия в элементах главной фермы для расчета на прочность и устойчивость при действии постоянной и временной подвижной нагрузок:

а) для однозначных линий влияния:

N_max = γ _fp ∙ N_p + γ _fv ∙ (1 + µ) ∙ N_v;

а) для двузначных линий влияния:

N_max = γ _fp ∙ N_p + γ _fv ∙ (1 + µ) ∙ N_v₁;

N_min = γ _fp ∙ N_p + γ _fv ∙ (1 + µ) ∙ N_v₂;

В приведенных формулах:

γ _fp – коэффициент надежности по постоянной нагрузке, принимаемый по табл. 8, [1]:

γ _fg = 1, 1 – при вычислении усилий |N_max|;

γ _fg = 0, 9 – при вычислении усилий |N_min|;

γ _fv – коэффициенты надежности по временной нагрузке, принимаемые по табл. 13, [1]:

(1+μ ) - динамические коэффициенты, определяемые по ф. 18, [1].

Расчетные усилия в элементах главной фермы для расчета на

выносливость:

а) для однозначных линий влияния:

;

а) для двузначных линий влияния:

; .

В приведенных формулах:

– динамические коэффициенты для расчетов на выносливость, определяемые аналогично (1+μ );

ε – коэффициент, учитывающий отсутствие тяжелых транспортеров, определяемый по табл. 9 [1].

Коэффициенты и расчетные усилия приведены в таблице 4.1.

Расчет прикрепления элементов.

Количество высокопрочных болтов, необходимое для прикрепления элементов фермы к фасонным листам определяется по формуле:

где – максимальное из возможных усилий в элементе по абсолютной величине;

- расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтоконтактом, см. п. 4.5;

m = 0, 85 –коэффициент условий работы;

- количество плоскостей трения.

Результаты сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3.

Количество болтов, необходимое для прикрепления элементов фермы к фасонным листам

№ элемента	n_б, _{требуемое}	n_б, _{принятое}
Н6-Н5	59, 43
Н7-Н6
В6-В5	62, 41
Н7-Н8	48, 28
Р7-Р6	17, 22
Р6-Р5
Р7-Р8	26, 29
В6-Н6	15, 93
В7-Н7	16, 37

Окончательное количество болтов и их размещение приведены на рисунке 4.2. После размещения болтов выполняется проверка на выкалывание фасонки листа. Для сжатых элементов фермы проверка на выкалывание не производится.

Расчет фасонного листа

Листы узловых фасонок проверяются на прочность прикрепления (на выкалывание) элементов по контуру, соединяющему центры отверстий периферийных болтов по формуле:

где – максимальное положительное продольное усилие в элементе, см. табл. 4.1;

t = 16мм – толщина узловой фасонки;

R_y = 285 МПа – расчетное сопротивление по пределу текучести стали марки 15ХСНД;

m = 0, 85 – коэффициент условий работы;

- угол между направлением i-го участка проверяемого контура и осью элемента;

– длина i-го участка проверяемого контура узловой фасонки.

Расчет выполняется только для растянутых раскосов.

Расчетная схема приведена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.2. Расчетная схема при расчете на выкалывание

Условие выполняется.

Расчетные проверки.

Проверка на прочность нижних связей выполняется по формуле:

Условие выполняется (запас 6, 14%)

Проверка на прочность верхних связей выполняется по формуле:

Условие выполняется (запас 75, 92%)

Проверка на устойчивость верхних связей выполняется по формуле:

где - коэффициент для расчета по устойчивости, принимаемый по табл.1. прил. 15. [1]

где - расчетная длина связи вдоль оси х;

- расчетная длина связи вдоль оси у;

- свободная длина связи;

- радиус инерции.

- момент инерции сечения относительно оси х;

- момент инерции сечения относительно оси у;

где - момент инерции уголка по сортаменту;

- расстояние от оси, проходящей через центр тяжести сечения связи, до оси проходящей через центр тяжести одного уголка.

Условие выполняется (запас 84, 86 %)

6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДВИЖНОЙ ОПОРНОЙ ЧАСТИ

6.1 Назначение предварительных размеров опорной части

Схема опорной части представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1. Схема подвижной опорной части

Диаметр катков определяется по формуле:

где - расчетный пролет.

Принимаем количества катков .

Ширину опорной части определяется из условия опирания на верхний балансир опорного узла фермы:

где – ширина пояса;

- толщина фасонки.

Длина верхнего балансира определяется из условия прочности опирания узла фермы на балансир:

где

где - расчетное сопротивление металла узловых фасонок на смятие.

6.2 Проверка верхнего балансира

Расчетная схема приведена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2. Расчетная схема верхнего балансира и эпюра изгибающих моментов

Проверка высоты верхнего балансира выполняется по формуле:

где – момент сопротивления;

- расчетное сопротивление балансира.

Условие выполняется.

Проверка диаметра катков

Проверка диаметра катков выполняется по формуле:

Условие выполняется.

Проверка нижнего балансира

Расчетная схема приведена на рисунке 6.3.

Рис. 3.3. Расчетная схема нижнего балансира.

Проверка высоты нижнего балансира выполняется по формуле:

где – момент сопротивления;

Условие выполняется.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНЫХ ФЕРМ

Расчетная схема

Нормативные нагрузки

Рисунок 4.1. Расчетная схема фермы и линии влияния усилий в ее элементах

12 3 Следующая ⇒