Реферат: Расчет подкрановой балки

Размеры крана (мм)

Давление колеса крана (кН)

Вес крана с тележ-

Кой (кН)

Масса

тележки

(кН)

Тип кранового рельса Q L

h_k

B₁

B₂

F₁

F₂

30 24 2750 300 6300 5100 260 343 85 КР-70 160 24 4800 500 10500 1500 310/330 1750 650 КР-120

Определение нагрузок.

Вертикальное давление на кран.

для крана грузоподъемностью 30т.

для крана грузоподъемностью 50т.

где =1,2 - коэффициент динамичности (для 6К), =1.1 - коэффициент надежности по назначению, =0.95 - коэффициент надежности по нагрузке, =0.9 - коэффициент сочетания (для 6К), - максимальное нормативное вертикальное давление колес крана, для кранов с грузоподъемностью 30т и 160т.

Горизонтальное боковое давление колеса крана от поперечного торможения тележки.

Определение расчетных усилий.

Для определения изгибающих моментов и поперечных сил необходимо определить наивыгоднейшее положение кранов. Определяем положение равнодействующей сил F₁,F₂,F₃,F₄ по отношению к колесу крана. Для этого сначала найдем расстояние от т. О до R. Расположим кран следующим образом:

тогда

Тогда расстояние от R до ближайшего колеса крана будет равно:

По правилу Винклера, чтобы определить максимальный изгибающий момент, необходимо расположить краны так, чтобы середина балки находилась между колесом крана и равнодействующей R.

Передвигаем краны соответствующим образом и определяем M_max

Рис. Эпюра изгибающих моментов [кН·м]

Рис. Эпюра поперечных сил [кН]

Определяем опорные реакции.

Наибольший изгибающий момент от вертикальных усилий в сечении балки под колесом, ближайшим к середине балки.

Расчет момента с учетом собственного веса тормозной балки: - для 15м

Расчетный изгибающий момент от горизонтальных усилий:

Определим наибольшее значение величины поперечной силы, устанавливаем краны в положение показанном на рис.3.

Расчет поперечной силы с учетом собственного веса тормозной балки:

Наибольшая горизонтальная поперечная сила:

Подбор сечения балки.

I Вариант. "Производственная версия"

Определим h_b из условий жесткости при относительном прогибе

-показатель жесткости

Проверка местной устойчивости полки и стенки двутавра.

Условие не выполнено. Следовательно, увеличиваем толщину полки.

условие выполняется.

Момент инерции относительно оси х-х:

II Вариант. "По минимальной массе"

Проверка местной устойчивости полки и стенки двутавра.

Не проходим

Увеличиваем толщину полки

Условие выполнено.

III Вариант. "Версия по Муханову"

Определяем оптимальную высоту балки.

Проверка местной устойчивости полки и стенки двутавра.

Условие не выполнено. Следовательно, увеличиваем толщину полки.

Условие не выполнено.

Условие выполнено

№ Варианта											Масса ПБ Кг/м
1	2230	10	20	2,0	109,53	223	0,49	3696550	3698504,28	442,1	416,46
2	1950	12	24	2,0	154,8	215	0,72	3757514,7	524,6	494,18
3	1760	12	27	2,2	197,37	211,2	0,93	3696553,8	605,9	570,76

Как основной выбираем первый вариант. Проверка прочности балки. Определяем геометрические характеристики балки.

Момент инерции относительно х-х.

Момент сопротивления симметричного сечения

Статический момент полусечения

Определяем геометрические характеристики тормозной балки, включающий верхний пояс балки, рифленый лист и поддерживающий швеллер №16:

Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения y-y

Момент инерции сечения брутто (имеющие в верхнем поясе отверстия для крепления рельса можно не учитывать ввиду незначительного их влияния на прочность сплошных сварных балок)

Момент сопротивления крайнего волока на верхнем поясе подкрановой балки

Проверку нормальных напряжений в верхнем поясе проводят по формуле:

Условие выполнено.

Проверяем опорное сечение балки на прочность при действующих касательных напряжений по формуле:

с учетом работы поясов

тоже без учета работы поясов

Проверка местной устойчивости стенки балки.

Определяем условную гибкость стенки балки

Следовательно, необходима проверка стенки на устойчивость. Так как λ_w=5.01>2.2 следовательно требуется установка поперечных ребер жесткости. Назначим расстояние между ребрами жесткости 2500 м, что меньше.

Определяем сечение ребер жесткости по конструктивным требованиям норм:

принимаем b_r=35 мм. толщина ребра

принимаем толщину ребра

Для проверки местной устойчивости стенки балки выделяем два расчетных отсека - первый у опоры, где наибольшие касательные напряжения, и второй в середине балки, где наибольшие нормальные напряжения. Так как длина отсека a=2.5м превышает его высоту,то напряжения проверяем в сечениях, расположенных на расстоянии от края отсека; длину расчетного отсека принимаем . Вычисляем x₁ и x₂

Проверяем местную устойчивость стенки балки первого отсека

Располагаем катки в соответствии с рисунком.

Определяем опорную реакцию

Среднее значение изгибающего момента и поперечной силы на расстоянии от опоры (с учетом коэффициента на массу тормозной балки) составляют: сечение 1-1

в середине отсека при

сечение 2-2

средние значение момента и поперечной силы в расчетном отсеке

Определяем напряжение в стенке опорного отсека при

нормальные (в уровне верхней кромки стенки)

где

касательные напряжения

местные напряжения под колесом мостового клана

где - при проверке устойчивости стенки

сумма моментов инерции верхнего пояса и кранового рельса КР - 120 .

Определяем критические напряжения для стенки опорного отсека при отношении

коэффициент защемления стенки

где - для неприваренных рельсов

При и по табл.24 СНиП II-23-81 находим предельное значение для балок симметричного сечения: , что меньше . Критические напряжения вычисляем по формуле

где - по таб.25 СНиП при

;

где

критическое давление от местного давления колес крана по формуле:

где - по табл.23 СНиП при и

Проверяем устойчивость стенки балки по формуле:

Устойчивость стенки в опорном отсеке балки обеспечена.

Проверяем устойчивость стенки балки в среднем отсеке, середина которого расположена на расстоянии от опоры. Нагрузку от колеса крана располагаем посередине длины расчетного отсека.

Вычисляем опорные реакции

В сечении 3-3 будет

в середине отсека при

сечение 4-4

Среднее значение поперечной силы в расчетном отсеке, с учетом коэффициента на массу тормозной балки

Среднее значение момента в расчетном отсеке, с учетом коэффициента на массу тормозной балки

Определяем напряжения в стенке среднего отсека:

нормальные

касательное

местные напряжения под колесом мостового клана

Определяем критические напряжения для стенки опорного отсека при отношении

коэффициент защемления стенки

где - для неприваренных рельсов

При и по табл.24 СНиП II-23-81 находим предельное значение для балок симметричного сечения: , что меньше .

Критические напряжения вычисляем по формуле

где - по таб.21 СНиП при ;

как для опорного сечения

где

критическое давление от местного давления колес крана при по формуле:

где - по табл.23 СНиП при и

Проверяем устойчивость стенки балки по формуле:

Расчет сварных соединений стенки с поясами.

Верхние поясные швы подкрановых балок из условия равнопрочности с основным металлом рекомендуется выполнять с проваркой на всю толщину стенки, и тогда их расчет не требуется. Толщину поясных швов в общем случае обычно вначале назначают по конструктивным требованиям и проверяют их прочность по условию:

Принимаем проверяем условие

Условие прочности швов соблюдается.

Расчет опорного ребра.

Опорное ребро балки опирается на колонну строганным торцом. Из конструктивных соображении принимаем сечение опорного ребра 260х14 мм. Площадь смятия ребра