Металлические конструкции ГПМ

При расчёте пояса над диафрагмой ef 0,5 fd , а предел выносливости 1K принимается:

 Если диафрагма не приварена под рельсом, то группа концентраторов – 4.

Если диафрагма приварена, то – 5.

8.7.3Ездовые балки с рельсом над стенкой (коробчатые и двутавровые).

Данное конструктивное решение обычно используется для двутавровых подкрановых балок. Если в качестве рельса используется прямоугольный прокатный профиль, то он обычно приваривается к поясу. При этом допустимое смещение оси рельса относительно оси стенки составляет R 0,5tw .

В балках этого типа наиболее нагруженным является узел соединения пояса со стенкой, расположенный под рельсом, который называют подрельсовым узлом. Он загружается сжатием от вертикального давления колеса (Fz ), а также местным изгибом, который возникает в результате смещения рельса относительно оси стенки, смещения пятна контакта колеса с головкой рельса относительно оси рельса, горизонтальных нагрузок Ty от сил инерции и перекосов, а

также неплоскостности самой стенки, (рис. 66, а, б).

Максимальные сжимающие напряжения в стенке от вертикальной нагрузки вычисляются по формуле:

Если сварное соединение стенки с поясом выполнено с разделкой кромок и полным проплавлением корня. То его расчёт на прочность от местной нагрузки выполняется по условиям (3.2.1) и (3.2.3), в которых k s 1, а действующие напряжения вычисляются по формуле

(8.7.20).

Если шов выполнен без разделки кромок, что допустимо только для кранов, работающих в

ks 1,6 2,0 - коэффициент отражающий неравномерность загрузки швов с двух сторон стенки.

На сопротивление усталости подрельсового узла определяющее влияние оказывает местный изгиб стенки. Существует ряд методик определения местных изгибных напряжений в стенке, однако большой разброс параметров нагружения подрельсового узла а также многообразие сочетаний факторов, обусловливающих местный изгиб, существенно снижают достоверность теоретических оценок. Для увеличения данной достоверности необходимо обеспечить точную установку рельса относительно стенки, снизить боковые нагрузки на рельс, свести к минимуму искривление стенки и пр.

Рис. 66 Местные изгибные напряжения в стенке двутавровой балки вычисляют по формуле, не

учитывающей малосущественные факторы:

где: e M z Fz - эксцентриситет загружения подрельсового узла.

Если момент возникает только от вертикальной силы, то эксцентриситет равен смеще-

нию линии действия силы относительно оси стенки e R F - рис.66, а.

Если кроме вертикальной действует ещё и горизонтальная сила, то:

Jt JtR Jtf - суммарный момент инерции при кручении рельса и пояса балки.

Момент инерции при кручении пояса вычисляется по формуле:

Подрельсовый узел рассчитывается на неограниченную и ограниченную договечности. Значения коэффициента приведены в п. 8.7.2. Местные напряжения в стенке изменяются по циклу сжатия, поэтому приближённо:

Коэффициент k в данном случае отражает влияние местного изгиба стенки и вычисляется по формуле:

где: t0 20 мм.

Предел выносливости 1K для сварного соединения стенки с поясом выбирается по группе концентраторов 7 – 8, в зависимости от качества изготовления. Для прокатных профилей выбирается предел выносливости для группы – 4.

Расчёт подтележечных направляющих (рельсов) – см. п.14 [7].

9.2 Расчёты сварных соединений

9.2.1 Стыковые соединения

Стыковые соединения, а также тавровые, качественно изготовленные с полным проплавлением корня шва при перегрузке разрушаются по основному металлу на некотором удаленни от шва50. Их рассчитывают на прочность согласно (3.2.3) или (3.2.4) по условиям:

k 0,98 - при автоматической и полуавтоматической сварке;

k 0,93...0,95 - при ручной сварке, меньшие значения при монтажных швах;

Эквивалентные напряжения в левой части этих неравенств вычисляют по формулам (3.1.3) или (3.1.4) с использованием максимальных нагрузок II расчётного случая.

Рис. 68 Если стыковой шов не выходит на кромку листа или выходящий на кромку шов сварен

 Расчёт соединения на центральное растяжение или сжатие следует производить по формуле, (рис.68, а):

 Расчёт на действие изгиба в плоскости элемента, соединённого стыковым швом, следует производить по формуле (рис.68, б):

Мy ; (9.2.3)

wх Wwy

где: Wwy - момент сопротивления сечения шва:

50Трещины в большинстве случаев возникают на границе шва и основного металла.

51В данных формулах применимо к данному расчёту F N .

 Расчёт на изгиб в плоскости, перпендикулярной плоскости элемента, следует производить по формуле:

При расчёте с учётом касательных напряжений они определяются по формулам (8.3.8) или

(8.3.11).

 Расчёт косого соединения, нагруженного центральной силой, следует производить по формуле, (рис.68, в):

для двухопорной балки – см.ф-лу (8.6.2)

для двухопорной балки – см.ф-лу (8.6.2)

где: Scт - площадь стенок;

Sп - площадь поясов;

Sобщ Sст Sп ;

Wy и Wz - моменты сопротивления сечения балки;

Составляющие формул tкрmax1 и tкрmax2 - см. п. 8.6.4;

При расчёте двухсторонних соединений и соединений с подваркой корня шва по (3.2.3) или (3.2.4) допускаемые напряжения определяются следующим образом:

При растяжении w 0,85 ;

При сжатии w ;

Нормативное сопротивление Rnw определяется по табл.40 – 42.

При применении неразрушающего методы контроля шва и выполнении его в соответствии с требованиями [2] и выведении концов шва на выводные планки, соединение принимают равнопрочным основному металлу.

9.2.2 Угловые соединения

Соединения с угловыми швами при перегрузке могут разрушиться путём среза по шву (сечение-ш: aefd) или в результате разрыва по основному металлу (сечение-г: abcd), (рис.69, а). Тавровые и нахлесточные соединения с угловыми швами рассчитываются на срез по условию:

Рис. 69 При загружении шва в двух направлениях эквивалентные касательные напряжения вы-

Здесь суммируются условные касательные напряжения х , действующие поперёк шва и касательные напряжения z направленные вдоль шва. Для тавровых соединений в условиях продольного и поперечного нагружения (рис.69, б) касательные напряжения вычисляются по формулам:

по сечению-ш:

i

при расчёте таврового соединения с разделкой кромок элементов и неполным проваром:

i

при расчёте таврового соединения с разделкой кромок элементов и неполным проваром:

где: Аwz - сумма площадей среза всех швов воспринимающих перерезывающую силу;

В случае присоединения балки к фланцу односторонним швом, площадь среза охватыввает контур балки (рис.69, в – г) геометрические характеристики Аw , Wwy , Wwz вычисляются по

всей площади среза, а Аwz равна площади среза швов, присоединяющих стенки, т.е. Аwz 2hhw .

Если фланец укреплён ребрами (рис.69, d), то площадь среза сварного шва и моменты сопротивления увеличиваются.

Для расчёта соединения на срез, достаточно рассматривать менее прочное сечение, рекомендации по назначению которого приведены в табл.32 в зависимости от временного сопротивления стали сопрягаемых элементов растяжению Rип , нормативного сопротивления металла

шва Rwии и коэффициента f , характеризующего вид сварки, положение шва и толщины сва-

риваемых деталей – табл.33.

Касательные напряжения для нахлёсточных соединений с лобовыми и фланговыми швами вычисляются по формуле (рис.69, е):

где: rmax - наибольшее расстояние от центра тяжести швов соединения до крайней точки шва;

J P - полярный момент инерции соединения относительно его центра тяжести:

J P J y J х ; (9.2.31)

Нормативное сопротивление Rnw в (9.2.20) определяется по табл.40 – 42, по данным ис-

точника [8] Rnw 0,6 Т . Остальные составляющие формулы (9.2.20):

d 0,65 0,9 - отражает неравномерность загружения шва, т.е. степень достоверности определе-

ния действующих в шве напряжений. Для присоединения балок к фланцам d 0,7 0,8 , мень-

шие значения – для тонких фланцев (t0 t f 1,1 1/ 5 , где t0 и t f - толщина фланца и пояса со-

ответственно) без рёбер. Для сварного соединения кронштейна со стенкой балки, подкреплённой диафрагмой, d 0,65 0,7 . Для нахлёсточного соединения d 0,8 0,9 , меньшие значения – для соединения с фланговыми швами большой длины (при lw hw 80 и lw b 2 ), большие значе-

ния – для комбинированных соединений с лобовыми и фланговыми швами меньшей длины. Для обеспечения равной прочности двухсторннего углового шва и присоединяемого лис-

та сварное соединение должно иметь размер катета:

при ручной сварке – kw 1,2t ;

при автоматической сварке – kw 0,85t ;

Для соединений (стыковых и угловых) из низкоуглеродистых сталей при действии переменных нагрузок, рекомендуется учитывать коэффициент понижения нормативного сопротивления основного металла: