Расчет напряженно-деформированного состояния конечно-элементной модели металлоконструкции пролетной (стр. 1 из 3)
Содержание
Введение
1. Расчет моста крана
2. Выбор основных размеров
3. Определение расчетных нагрузок для главной (пролетной) балки
4. Размещение диафрагм жесткости и проверка местной устойчивости
5. Анализ полученных результатов
6. Заключение
Список использованных источников
Введение
Мостовым краном называется грузоподъемная машина, передвигающаяся по рельсам на некотором расстоянии от земли (пола) и обеспечивающая перемещение груза в трех взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 1). Мостовые краны являются одним из наиболее распространенных средств механизации различных производств, погрузочно-разгрузочных и складских работ. Перемещаясь по путям, расположенным над землей, они не занимают полезной площади цеха или склада, обеспечивая в тоже время обслуживание практически любой их точки.
Рис. 1. Мостовой кран:
1 - грузовая тележка; 2 - мост; 3 - механизм передвижения крана;
4 - подтележечный рельс; 5 - покрановый рельс.
Мосты мостовых кранов весьма разнообразны по своим возможным конструктивным формам. Они могут быть листовыми и решетчатыми, двухбалочными и однобалочными. Наибольшее распространение в настоящее время получили двухбалочные мосты листовой конструкции с коробчатыми главными и концевыми балками, которые обладают рядом преимуществ.
Коробчатая конструкция поддается механизации изготовления, обладает хорошим сопротивлением усталости, меньшей общей высотой моста и возможностью применения на концевой балке выкатных колес.
Решетчатая конструкция обладает наименьшей массой, наименьшей высотой от головки подкранового рельса до рельса на мосту и хорошей горизонтальной жесткостью. Ее недостатки: большая трудоемкость изготовления, более низкое сопротивление усталости и невозможность применения на концевых балках выкатных колес. В настоящее время мостов такой конструкции изготовляют мало.
В связи с широким применением мостов указанной конструкции, тему данной работы можно считать актуальной.
1. Расчет моста крана
Мост крана состоит из двух пространственно жестких балок, соединенных по концам пролета с концевыми балками, в которых установлены ходовые колеса. Крановая тележка перемещается пo рельсам, уложенным по верхним поясам коробчатых балок. Принятая схема металлоконструкции моста приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема моста крана.
Расчет моста крана выполнен в табличной форме.
В таблице 1 представлены исходные данные проекта, которые вносятся в таблицу из задания на курсовую работу.
2. Выбор основных размеров
Высоту балки назначают в зависимости от размера пролета по соотношению:
, (1)где L – колея крана.
Высоту опорного сечения балки рекомендуется принимать в пределах:
(2)Длину скоса рекомендуется принимать в пределах:
(3)В таблице 2 приведены значения указанных параметров балки в соответствии с формулами (1; 2; 3). В нижней строке указанной таблицы выбраны значения Н; hоп; С, которые фигурируют в дальнейших расчетах.
Ширина площадок, как со стороны механизма передвижения, так и со стороны троллеев принята равной Впл=1 м, а масса рабочей площадки 5250 кг.
Вес грузовой тележки отечественных двухбалочных кранов с листовой конструкцией грузоподъемность 5…100 т. с приемлемой точностью можно оценить по формуле:
(4)где Q - грузоподъемность крана, т.
Расчет металлоконструкции моста мостового крана
Таблица 1 – Исходные данные для расчета.
| г/п, Р, т | Колея крана, L, м | Колея гр. тел., K, м | Тип подкранового рельса | Группа режима | Скорость подъема, м/с | Скорость передви - жения крана, м/с (м/мин) | Материал м/к, сталь марки |
| 50 | 34,5 | 2,5 | Квадрат 80х80 | А5 | 0,63 | 1,25 (75) | 09Г2С |
| Вес Gпм полумоста, кН | Вес кабины, РК, кН | Вес механизма предвижения, Рмех, кН | Расстояние каб. от опоры, в, м | Расстояние мех. пер. от опоры, а, м | Вес рабочих площадок, кН | Вес грузовой тележки G3, кН |
| 40 | 20 | 10 | 1,5 | 1 | 52,5 | 141,2 |
Таблица 2 – Выбор основных размеров моста крана.
| Высота гл. балки H, мм | Высота опорного сечения hоп, мм | Длина скоса С, мм | Ширина балки В, мм | ||||
| От | До | От | До | От | До | От | До |
| 2156 | 1725 | 414 | 483 | 3450 | 6900 | 430 | 470 |
| Приним. предварительно | Приним. предварительно | Приним. предварительно | Приним. предварительно | Приним. предварительно | Приним. предварительно | Приним. предварительно | Приним. предварительно |
| 1620 | 405 | 3523 | 690 | ||||
Рис. 3. Расчетная схема главной балки моста крана при действии вертикальных нагрузок.
Определение сечения главной балки
Таблица 3 – Исходные данные.
| L, м | a, м | P, кН | H, м | B, м | δп, м | δст, м |
| 34,5 | 11,25 | 500 | 1,62 | 0,69 | 0,015 | 0,01 |
Таблица 4 – Геометрические характеристики сечения и ориентировочные значения изгибающего его момента М и нормальных напряжений σ.
| Ix, м4 | Wx, м3 | M, Н·м | σ, МПа |
| 0,02 | 0,02 | 3790760 | 189,5 |
Момент инерции площади поперечного сечения определяется по формуле:
Рис. 4. Сечение балки
Момент сопротивления сечения определяется по формуле:
Изгибающий момент определяется по формуле:
Напряжения определяются по формуле:
Значение динамического коэффициента для кранов мостового типа общего назначения удобно определять в зависимости от типа привода и скорости механизма подъема:
- двигатель с короткозамкнутым ротором
;- двигатель с фазным ротором
;- система плавного регулирования скорости
.Таблица 5 – Расчетные значения коэффициентов.
| Коэффициент перегрузки для соб. веса металлоконструкции, n1 | Коэффициент перегрузки для веса оборудования, n2= n3 | Коэффициент перегрузки для веса груза, n4 | Коэффициент толчков, kт | Коэффициент динамичности для груза, ψII |
| 1,1 | 1,1 | 1,2 | 1,2 | 1,21 |
3. Определение расчетных нагрузок для главной (пролетной) балки
В практике краностроения находят применение два метода расчета металлических конструкций: расчет по методу предельных состояний и по методу допускаемых напряжений. Данная конструкция рассчитывается по методу предельных состояний.
Данная конструкция рассчитывается по второму случаю нагружения при сочетании внешних воздействий IIа и IIb.
Для металлических конструкций кранов должны удовлетворяться два предельных состояния: 1) по потере несущей способности элементов конструкций, по прочности или потере устойчивости при наибольших нагрузках (II и III случаи нагружения) или многократных (различной величины) нагрузках – I случая нагружения за расчетный срок службы крана; 2) по непригодности к нормальной эксплуатации вследствие недопустимых упругих деформаций или колебаний, которые влияют на работу крана и обслуживающего персонала.
Значения коэффициентов перегрузки для отдельных нагрузок следующие для веса металлической конструкции n1 = 1,05 – 1,1; для веса оборудования n2 = n3 = 1,1 –1,3; для веса груза коэффициент перегрузки n4 зависит от назначения крана, его грузоподъемности (для малых грузов он больше, для больших – меньше) и режима работы (для легких режимов он меньше, для тяжелых — больше), его значения колеблются в пределах 1,1 – 1,5 (таблица. 1.59 в [1] стр. 166), а в особых случаях (например, при подъеме электромагнитом стального проката со сплошного металлического основания) – до 1,8; коэффициенты толчков kт и динамические коэффициенты ψ вводятся в расчет без дополнительных коэффициентов перегрузки.
Нагрузки, действующие на главную балку моста крана, определяются на основе исходных величин таблицы 1.
Нагрузка от собственного веса рабочей площадки является равномерно-распределенной по всей длине балки, приложенной к подтележечному рельсу. Интенсивность распределенной нагрузки от собственного веса рабочей площадки определяется по формуле: