Orlova_Proektirovanie_svarnoy_metallokonstrukcii_mostovogo_krana.RED

а

в

г

Рис. 2. Пролетные части мостов

Главные балки мостов должны обладать большой изгибной жесткостью в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также достаточной жесткостью и устойчивостью при кручении.

В плане металлоконструкция моста представляет собой раму,

образованную главными и концевыми балками, и при расчете рассматривается как плоскопространственная рама, на которую основные нагрузки (постоянные и подвижные) действуют вертикально.

У двухбалочных, а также у некоторых типов однобалочных мостов для обслуживания кранов предусматриваются консольные рабочие и переходные площадки; мост оборудуется лестницами, ограждениями на концевых балках и площадками у балансиров, для управления краном оборудована кабина крановщика.

Расчетные металлоконструкции (рама, мост, башня, стрела, опора и т.п.) должны проектироваться в соответствии с государственными стандартами и другими нормативными документами.

Металлические конструкции мостовых кранов состоят из несущих частей и сборочных единиц и элементов, не участвующих в работе

11

несущих конструкций. К несущим частям конструкций относятся продольные и поперечные балки и мост в целом, рабочие площадки для размещения грузовой тележки, концевые балки, фермы, подтележные рельсы, ходовые колеса, подкрановый путь, детали крепления нерасчетных элементов.

Металлическая конструкция моста крана с главными балками коробчатого сечения показана на рис. 3, а. Главная балка выполнена сварной в виде двух вертикальных стенок 6 и 8 и двух горизонтальных полок 7 и 10, называемых поясами. На верхнем поясе 7 главных балок уложены подтележечные рельсы 4.

Вертикальная нагрузка от силы тяжести тележки и груза передается на вертикальные стенки 6 и 8 поровну. Поскольку рельс 4 уложен симметрично относительно вертикальной оси главной балки.

Горизонтальные нагрузки при пуске и торможении крана воспринимаются верхним и нижним поясами. Жесткость главных балок обеспечивается большими и малыми диафрагмами 9 и 12. Для троллейного токоподвода и установки механизма передвижения и шкафа электрооборудования к наружным вертикальным стенкам 6 главных балок на подкосах 11 или штампованных кронштейнах крепят троллейную 3 и рабочую 5 площадки,

которые закрыты настилом из гофрированного листа и имеют перила 1.

Рабочая площадка моста, предназначенная для установки центрального привода механизма передвижения, одновременно является переходной площадкой. В кранах с раздельным приводом рабочие площадки расположены только вблизи концевых балок.

Если главные балки мостов имеют коробчатое сечение, то концевые балки также должны быть коробчатого сечения (рис. 3, б). Для обеспечения жесткости соединения с главными балками в концевых

12

балках также устанавливают диафрагмы. Главную балку с концевой соединяют сварными швами, болтами, заклепками.

Ферменная металлоконструкция моста крана (рис. 3, в) состоит из главной фермы 14, которая через уложенный на ее верхнем поясе подтележечный рельс 18 воспринимает нагрузку от действия силы тяжести тележки с грузом и параллельно расположенной вспомогательной фермы

21. Главная и вспомогательная фермы связаны между собой верхней 19 и

нижней 17 горизонтальными фермами, воспринимающими горизонтальные нагрузки, которые действуют на мост при пуске или торможении крана. Для обеспечения жесткости моста служат поперечные диафрагмы 20, которые устанавливают в плоскости стоек 16 главной и вспомогательной ферм. Верхний и нижний пояса главной фермы выполнены из профиля таврового сечения, а стержни верхней и нижней ферм – из уголкового профиля.

Концевые балки 13 кранов небольшой грузоподъемности изготавливают из двух сварных двутавров или швеллеров, между которыми устанавливают на неподвижных осях неприводные и приводные

(с зубчатым венцом) ходовые колеса. На верхней горизонтальной ферме имеются настил для прохода вдоль моста крана и размещения механизма передвижения, а также ограждающие перила 15.

Металлоконструкции и металлические детали кранов должны быть предохранены от коррозии.

При проектировании коробчатых и трубчатых металлоконструкций кранов, работающих на открытом воздухе, должны быть предусмотрены меры против скопления в них влаги.

Настил площадки мостовой конструкции должен быть выполнен из металла или других прочных материалов, отвечающих требованиям

13

пожарной безопасности. Настил должен устраиваться по всей длине и ширине площадки.

Металлический настил должен быть выполнен так, чтобы исключить возможность скольжения ног (стальные просечно-вытяжные, рифленые,

дырчатые листы и т. п.).

14

Рис. 3. Металлоконструкция моста с главными (а), концевыми (б) и ферменными (в) балками: 1, 15 – перила; 2 – главная балка; 3 – троллейная площадка; 4 – подтележечные рельсы; 5 – рабочая площадка; 6, 8 – вертикальные стенки; 7, 10 – горизонтальные полки; 9, 12 – диафрагмы; 11 – подкосы; 13 – концевая балка; 14 – главная ферма; 16 – стойка; 17 - нижняя горизонтальная ферма; 18 – подтележечный рельс; 19 – верхняя горизонтальная ферма; 20 – поперечная диафрагма; 21 – вспомогательная ферма.

15

1.4. Выбор материала

Материалы для изготовления, реконструкции и ремонта кранов и их элементов должны применяться в соответствии с государственными стандартами и другими нормативными документами.

Масса металлических конструкций составляет 60…80 % массы крана, а стоимость металла – примерно 65 % стоимости изготовленной конструкции. В связи с этим при выборе материалов для металлоконструкции должно уделяться особое внимание экономической целесообразности их применения.

Выбор материала должен производиться с учетом условий эксплуатации конструкции, критериев работоспособности и специальных требований, связанных с особенностями конструкции (т.е. с учетом нижних предельных значений температуры окружающей среды для рабочего и нерабочего состояний крана, степени нагруженности элементов, агрессивности окружающей среды и др.).

Сталь, применяемая для металлоконструкций, должна обладать одинаковой структурой и однородностью химического состава по длине проката, устойчивыми и относительно высокими показателями механической прочности, достаточной пластичностью. Совокупность требований к стали, предназначенной для металлоконструкций,

устанавливается в зависимости от конкретных условий эксплуатации крана.

К числу рекомендуемых марок сталей (табл. 2) относятся

низкоуглеродистые стали ВСт3 сп и ВСт3 пс. Они поставляются с гарантией механических свойств и химического состава. Служебные свойства этих сталей при толщине до 10 мм идентичны, причем в профильном и листовом прокате этой толщины металл имеет

16

удовлетворительные показатели по ударной вязкости до температуры до - 400 С.

Полуспокойная сталь ВСт3пс5 при толщинах от 11 до 25 мм имеет более высокий порог хладноломкости по сравнению со спокойной сталью.

Поэтому такая сталь применяется только в кранах общего назначения при температуре эксплуатации до -300 С. Стали ВСт3сп5, ВСт3Гсп5 при толщинах до 25 мм обладают удовлетворительными показателями ударной вязкости при низких температурах, небольшой чувствительностью к старению и рекомендуются для крановых конструкций, работающих при температуре до -400С.

Недопустимо применение в сварных конструкциях кипящей стали.

Низколегированные стали 09Г2С, 09Г2, 10ХСНД, 15ХСНД и др.

применяют, главным образом, в конструкциях, предназначенных для эксплуатации при температурах ниже -400 С, а также независимо от температуры в кранах большой грузоподъемности, при толщине металла больше 25 мм.

При проектировании конструкции следует учитывать: замена низкоуглеродистой стали сталью низколегированной увеличит стоимость материала на 10… 25 %, но при этом вес конструкции может быть снижен на 10… 30 %.

17

Таблица 2

Марки стали, рекомендованные для изготовления сварных конструкций грузоподъемных кранов

Для изготовления металлических конструкций используют прокат общего назначения – сталь толстолистовую, тонколистовую,

широкополосную, полосовую; применяют профильный прокат – угловой равнобокий, угловой неравнобокий, швеллеры облегченные, балки двутавровые нормальные, облегченные и широкополочные, трубы стальные бесшовные и сварные.

Одним из резервов снижения веса металлоконструкции является применение тонкостенных гнутых и штампованых профилей. По сравнению с угловым и швеллерным прокатом они имеют лучшее пространственное распределение материала по сечению и поэтому

18

обеспечивают большую устойчивость и лучше сопротивляются кручению,

всвязи с чем достигается снижение веса конструкции до 30 %.

Вмостовых кранах также применяются алюминиевые сплавы, что позволяет уменьшить нагрузку на крановые пути и фундаменты или, не увеличивая нагрузку на колеса, по сравнению со стальным крановым мостом той же конструкции, повысить грузоподъемность крана. Такой способ увеличения грузоподъемности наиболее целесообразно применять

втех случаях, когда при расширении производства в существующем здании требуется установить кран большей грузоподъемности.

Металлические конструкции из алюминиевых сплавов изготовляют сварными или клепаными в зависимости от применяемого сплава.

Сварочные материалы, применяемые для сварки металлоконструкций, должны обеспечивать механические свойства металла шва и сварного соединения (предел прочности, относительное удлинение, угол загиба, ударная вязкость) не ниже нижнего предельного показателя перечисленных свойств металла основных элементов металлоконструкции, установленного для данной марки стали государственным стандартом или техническими условиями.

Вслучае применения в одном соединении сталей разных марок механические свойства наплавленного металла должны соответствовать свойствам стали с большим пределом прочности. Марки присадочных материалов, флюсов и защитных газов должны быть указаны в технических условиях на изготовление, ремонт, монтаж или реконструкцию кранов.

Для выполнения сварных соединений необходимо (рекомендуется)

проводить сварку:

- электродами качества не ниже Э-42 (ГОСТ 9467-75) при ручной сварке конструкционных малоуглеродистых сталей;

19

-электродами качества не ниже Э-42А (ГОСТ 9467-75) при ручной сварке конструкций, эксплуатируемых при температурах ниже -200 С;

-электродной проволокой Св-08Г (ГОСТ 2246-70) при автоматической сварке и механизированной сварке под слоем флюса;

-электродами качества не ниже Э-50А (ГОСТ 9467-75) при ручной сварке конструкционных среднеуглеродистых и низколегированных сталей;

-электродной проволокой Св-08ГА с флюсами марок АН-348А или ОСЦ-45 (ГОСТ 9807-75) при автоматической и механизированной сварке.

Допускаемые напряжения сварных соединений в зависимости от вида соединения и напряженного состояния приведены в таблице П2.2

приложения 2.

В пояснительной записке курсового проекта следует привести марку,

химический состав и механические свойства основного металла и сварочных материалов (оформить в виде таблиц).

2. РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА

2.1 Основные положения проектирования металлических крановых конструкций

Правильно выбранные конструктивные схемы и сечения элементов металлоконструкций обеспечивают в процессе эксплуатации их прочность,

жесткость и устойчивость. Металлоконструкции грузоподъемных машин оказывают влияние на долговечность и надежность работы механизмов и машин в целом, поэтому при конструировании грузоподъемных машин необходимо обращать особое внимание на методы расчетов, виды сварки и технологичность изготовления конструкций, экономию металла, удобство при обслуживании и ремонте.

20