Orlova_Proektirovanie_svarnoy_metallokonstrukcii_mostovogo_krana.RED

Стыки поясов конструкций, работающих при температуре ниже

-25˚С, следует выполнять с разделкой кромок и полным проваром.

2.2.2 Узлы ферм

При проектировании узлов ферм необходимо руководствоваться следующими основными требованиями:

– оси всех соединяемых элементов должны сходиться в одной точке,

называемой центром узла. Если оси не сходятся в одной точке, то возникает эксцентриситет, вызывающий дополнительный изгибающий момент;

–смещение е центров тяжести поясов, состоящих из элементов разных сечений, ограничено – около 2 % высоты пояса Н (е ≤ 0,02Н);

–необходимо избегать скученности сварных швов в узлах

(пересечение, близкое расположение швов нежелательно), рекомендуется

принимать расстояние между швами 40…60 мм;

–длины швов, прикрепляющих стержни в узле, должны обеспечивать требуемую прочность;

–обеспечить возможность выполнения швов в удобном при производстве сварочных работ положении.

Следует учитывать технологические рекомендации:

–при соединении элементов фермы в узел в первую очередь должны выполняться стыковые швы, затем угловые;

–в нахлесточных соединениях

-в первую очередь выполняются лобовые, затем фланговые швы;

-швы выполняются по направлению к центру узла;

–сварка фермы из узлов ведется от середины фермы к опорам;

–узлы ферм рекомендуется сваривать РДС либо полуавтоматической сваркой в среде защитных газов.

31

Сильно нагруженные стержни должны обязательно центрироваться.

В этих случаях для их соединения с поясами в узлах приходится применять фасонки. Расстояние между соседними сварными швами должно быть не менее 5а (а – толщина элемента). Толщина фасонок принимается в зависимости от усилия в раскосе: 8 мм – при усилии до

200 кН, 10 мм – при усилии 200…500 кН, 12мм – при усилии 500…750 кН,

14 мм – при усилии 750…1100 кН. Соединение фасонки с поясом может выполняться нахлесточным или стыковым соединением. Наибольший эффект по уменьшению концентрации напряжений и созданию плавности силового потока дают фасонки, врезаемые в пояс. В месте стыка фасонка имеет ширину, равную ширине пояса, а затем на расстоянии не менее

50 мм от края выполняется плавный переход.

3.ПРИМЕР РАСЧЕТА КРАНОВОГО МОСТА

Всоответствии с заданием в курсовом проекте требуется разработать сварную решетчатую конструкцию кранового моста пролетом 24 м,

грузоподъемностью 35 т. На основе анализа п.1.4 выбираем материал металлоконструкции – низколегированную конструкционную сталь

10ХСНД, допускаемое напряжение для нее [σ] = 260 МПа.

3.1 Выбор схемы кранового моста

Выбранная схема главной фермы показана на рис. 5. Главные фермы моста, по которым перемещается тележка с грузом, имеют параллельные пояса, около опор их высота понижается. Высота Н главных ферм с учетом необходимой жесткости в вертикальной плоскости принимается (1/12)L, Н = 2 м; на опорах h0 = 1 м; длина панели d = 2 м.

32

Общая схема кранового моста представлена на рис. 6. Параллельно главным фермам устанавливают фермы жесткости, которые имеют ту же схему, что и главные. Постановка ферм жесткости, соединенных с главными фермами, обеспечивает устойчивость последних. Расчет прочности кранового моста ведется в предположении, что полезная нагрузка от веса тележки с грузом передается только главным фермам.

В плоскости верхних и нижних поясов главных ферм и ферм жесткости расположены продольные связи. Верхние и нижние связи имеют одинаковые схемы. Верхние продольные связи воспринимают усилия, возникающие в мосте от динамических нагрузок. Нижние связи ставятся для получения общей жесткости кранового моста в горизонтальной плоскости. Расстояние между поясами главных ферм и ферм жесткости (высота ферм жесткости) h2 = 1,8 м. Расстояние между осями колес крана n = L/5 = 4,8 м. Расстояние между главными фермами m определяется размером крановой тележки: принимаем m = 2,2 м.

Между главными фермами и фермами жесткости предусматривается установка поперечных связей для повышения сопротивляемости моста скручиванию. Расчету прочности они не подлежат.

33

а) план моста; б) поперечный разрез.

3.2 Определение расчетных нагрузок

Собственный вес одной главной фермы можно определить предварительно по справочным данным или по приближенной формуле:

Р1 0,01 350(24 5) 7,0 кН 73,5 кН.

где Q – грузоподъемность крана, кН; L – длина пролета моста, м.

При применении низколегированной стали вес конструкции окажется меньше, чем при использовании стали Ст.3, приблизительно на

20 %, поэтому:

Р1 = 0,8·73,5 = 58,8 кH,

Принимаем Р1 = 60 кH.

Собственный вес одной фермы жесткости P2 составляет около половины от веса главной фермы, т. е.:

Р2 602 кН .

34

Собственный вес одной продольной фермы связей может быть

где m – масса настила, кг; g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2.

где S – толщина настила рекомендуется S = (3÷5) мм, принимаем S = 3 мм.

V = 2·24·1,8·0,003 = 0,26 м3.

Р4 = 7800·0,26·9,8·10-3 = 20 кН.

Вес механизма передвижения Р5. Для кранов грузоподъемностью Q = 5…50 т вес механизма передвижения составляет 10…30 кН; принимаем

Р5 = 24 кН.

Кроме того, на главную ферму в середине пролета передается

Вес тележки Рт принимается из приложения х, для данной грузоподъемности Рт = 100 кН, расстояние между ее осями d = 2,0 м,

динамический коэффициент поднимаемого груза, равного 350 кН, для

35

среднего режима работы nQ = 1,2 (табл. 3). Поэтому давление на каждое из четырех колес тележки по формуле (5) равно

При отсутствии динамического коэффициента

Р 100 350 112,5 кН. 4

Найдем нагрузку, передаваемую на верхние продольные фермы связи. Они воспринимают горизонтальные усилия при торможении крана,

которые определяются умножением равномерно-распределенной нагрузки на главную ферму на коэффициент 0,1. Равномерно распределенная нагрузка на 1 метр длины главной фермы составит:

где Рq – общая нагрузка на главную ферму, определяемая как сумма ее собственного веса Р1, половины веса верхних и нижних продольных связей

2·Р3, половины веса настила Р4/2 и половины веса механизма перемещения

Р5/2:

q 10224 4,25 кНм

Горизонтальная равномерно распределенная нагрузка qг на ферму связей от груза Рq:

прикладывается в месте нахождения каждого из колес тележки и определяется по формуле (динамический коэффициент 1,2 не учитывается):

Общая нагрузка на ферму жесткости равна:

Р'q = 30 + + += 72 кН

Равномерно распределенная нагрузка на один метр длины фермы жесткости составит:

q' = = 3

(20)

В середине пролета на ферму передается половина веса моторного узла Р6 = 5 кН.

3.3 Определение усилий в стержнях главной фермы

Для определения усилий в стержнях фермы наиболее целесообразно применить метод линий влияния, поскольку вычисляются усилия от грузов, перемещающихся по пролету моста. Расчетная схема фермы и линии влияния усилий в наиболее загруженных элементах фермы

37

представлены на рис. 7, а. Примеры построения линий влияния усилий,

действующих в элементах фермы, рассмотрены ниже.

3.3.1 Линии влияния усилий в стержнях верхнего пояса

По правилам строительной механики для построения линий влияния используется метод сечений. Построение линий влияния усилий в элементах ферм балочного типа рассматривается так же, как для однопролетных балок.

Проводится сечение nn (рис. 7, а), рассматривается равновесие левой отсеченной части фермы (рис. 8):

где М1 – момент относительно точки 6 всех внешних сил, расположенных слева от узла 6'.

S5'6 ' M1 .

H

Усилие S5'6 ' изменяется пропорционально М.

При нахождении единичного груза справа от сечения nn (от узла 6') в

линию с ординатой yA = 1 под опорой А и ординатой yВ = 0 под опорой В.

Линия влияния усилия в стержне 5'6' будет аналогичной л. в. RА с

ординатами (–l1/H) под опорой А (yA=6) и 0 – под опорой В (рис. 7, б).

При нахождении единичного груза слева от сечения (от узла 5')

·H + M1 = 0.

В правой части балки действует только опорная реакция RB;

Линии влияния опорной реакции RB представляет собой прямую линию с ординатой yВ =1 под опорой В и ординатой yA =0 под опорой А.

Линия влияния усилия S5'6 ' будет иметь вид линии влияния реакции RB с

Рис. 8. К построению линий влияния методом сечений в стержнях главной фермы

3.3.2 Линии влияния усилий в стержнях нижнего пояса

Для построения линий влияния в стержнях нижнего пояса можно рассмотреть то же сечение nn, что и в предыдущем случае. Для определения усилия S46 выбирается моментная точка 5':

– S46·H+M2 = 0, (26)

где М2 – момент относительно точки 5' всех внешних сил, расположенных слева от точки 5'

S46 = М2/Н.

При нахождении единичного груза справа от сечения nn, в левой части балки действует только опорная реакция RA,

М2 = RА·l2, (27)

где l2 – расстояние от реакции RA до моментной точки.

Усилие S46 изменяется пропорционально М2 . Линия влияния усилия в стержне 46 будет аналогичной л. в. RА с ординатами y = RA·l2/H. Под опорой А yA = l2/H = 10/2 = 5 и 0 – под опорой В yВ = 0 (рис. 7, б).

40