Проектирование металлоконструкции мостового крана

Московский Государственный Технический Университет им. Н. Э. Баумана 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчетно-пояснительная  записка

 к  курсовому проекту 

по строительной механике и металлоконструкциям  ПТМ 

Тема: «Проектирование металлоконструкции

мостового крана » 

(Вариант № 12) 
 
 
 
 
 
 

Факультет: Робототехника и комплексная автоматизация

Группа: РК4-91  
 

Студент: _____________    Мкртычян Р.А

      подпись  Ф.И.О.   
 

Руководитель: _____________    Понитаев А.А

      подпись  Ф.И.О.   

Дата:  “      “ ____________ 2006 г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва   2006  
 

Содержание: 

Исходные данные для расчета металлической конструкции  мостового крана__________3

1. Выбор основных  геометрических параметров конструкции______________________ 4

2. Выбор геометрических  параметров узлов конструкции__________________________ 4

      2.1 Выбор геометрических параметров  главной балки________________________5

      2.2  Выбор геометрических параметров  концевой балки______________________7

3. Определение  расчетных нагрузок на узлы  металлоконструкции___________________ 8

      3.1 Постоянные нагрузки________________________________________________8

      3.2 Основные расчетные сочетания  нагрузок _______________________________10

4. Расчет основных  узлов металлоконструкции по  методу предельных состояний______19

      4.1 Первое предельное состояние_________________________________________19

      4.2 Второе предельное состояние_________________________________________31

5. Расчет сварных  соединений_________________________________________________32

     5.1 Поясные швы______________________________________________________32

     5.2 Сварные швы узла сопряжения  главной и концевой балок________________33

6. Расчет болтовых  соединений_______________________________________________33

7. Список используемой  литературы___________________________________________41

 

Исходные  данные для расчета  металлической конструкции  мостового крана 

 Грузоподъемность             Q  = 20 т,

 Грузоподъемная  сила     P=196 Н,

 Пролет                        L  = 34,5 м,

 Масса тележки                Qт = 6,3 т,

 Скорость  подъёма груза                 Vп = 6 м/мин,

 Колея тележки                Кт = 2,8 м,

 База тележки                 Aт = 2,2 м,

 Группа режима  работы             6  по ГОСТ 25546-82.

Как правило, мост крана состоит из двух главных (пролетных) двухстенчатых балок, к которым на консолях прикреплены площадки для приводов и механизма передвижения. Главные балки опираются на две поперечные концевые. В концевых балках закреплены ходовые колеса, приводимые во вращение механизмом передвижения крана. Конструкция моста и его элементов сварная, все балки имеют коробчатые сечения. Рельсы для передвижения тележки по мосту крана установлены посередине главных балок. При выполнении проекта возможны другие варианты конструкции крана. Неизменными остаются грузоподъемность и пролет.

Рис. 1. Схема конструкции кранового моста и приложения подвижной нагрузки 
 

1. Выбор основных  геометрических параметров  конструкции 

Для двухбалочного  мостового крана принимаем:

Высота главной  балки 

  принимаем

Высота опорного сечения балки

Длина уступа:

Высота ограждения площадки обслуживания

Ширина площадок

База крана

 

2. Выбор геометрических  параметров узлов  конструкции

      2.1 Выбор геометрических параметров  главной балки

Главные балки  коробчатого сечения сваривают  из листов. В конструкции балок  предусмотрены большие поперечные диафрагмы для обеспечения жесткости, устойчивости и сохранения формы сечения балки и малые диафрагмы для восприятия нагрузки от ходовых колес тележки, воздействующих на установленный посередине балки рельс.

Рис. 2. Поперечное сечение главной балки 

Ширину стенки балки принимаем

Ширину поясов выбираем из условия обеспечения  горизонтальной жесткости

;

Назначаем толщину  поясов

Расстояние между  стенками в свету

из условия  обеспечения местной устойчивости

принимаем

Площади сечений  элементов главной балки в  пролете:

Поясов

          

Стенок 

    

Площадь всего  сечения 

Главная балка

Момент инерции  сечения относительно оси Х-Х

Момент сопротивления  сечения относительно оси Х-Х

Момент инерции  сечения относительно оси Y-Y

Момент сопротивления  сечения относительно оси Y-Y

Площадь опорного сечения главной балки

 

Момент инерции  опорного сечения относительно оси X-X

Момент сопротивления  опорного сечения относительно оси  Х-Х

Момент инерции  опорного сечения относительно оси Y-Y

Момент сопротивления  опорного сечения относительно оси Y-Y

Статический момент половины опорного сечения  относительно оси Х-Х

Площадь, ограниченная осями, проходящими через середины толщин стенок и поясов опорного сечения

2.2  Выбор геометрических  параметров концевой балки

Концевая балка

Поперечное сечение  концевой балки прямоугольное, с  двумя стенками и с двумя полками. Геометрические размеры основного  сечения концевой балки следующие:

высота 

ширина поясов

расстояние между  стенками

толщина пояса 

толщина стенки  

Момент инерции  сечения относительно оси Х-Х

Момент сопротивления  сечения относительно оси Х-Х

Момент инерции сечения относительно оси Y-Y

 

Момент сопротивления  сечения относительно оси Y-Y

Статический момент половины сечения  относительно оси  Х-Х

 

3. Определение расчетных  нагрузок на узлы металлоконструкции

      3.1 Постоянные нагрузки

Зададимся весами отдельных узлов крана, которые  приняты в качестве постоянных нагрузок:

фермы ограждения, площадки с настилом  со стороны  механизма передвижения

фермы ограждения, площадки с настилом  со стороны троллей

кабины управления

механизма передвижения

крюковой подвески и грузозахватного устройства

главной балки

 где,

- удельный вес стали

- конструктивный коэффициент,  учитывающий наличие диафрагм, ребер  жесткости и т.п.

- площадь поперечного сечения  i-го участка главной балки

- длина i-го участка

кН 

Расчетная постоянная равномерно распределенная нагрузка (со стороны механизма передвижения на главную балку)

,

где погонный вес рельса типа Р24 (ГОСТ 6368-82)

 

Расчетная постоянная равномерно распределенная нагрузка (со стороны троллей

на главную  балку)

Для обеих балок  принято   

Расчетная нагрузка от силы тяжести груза

- коэффициент перегрузки по  ГОСТ 24-090-72-83

Расчетные сосредоточенные  нагрузки от кабины управления и механизма  передвижения равны номинальным  значениям весов этих элементов:

 

Вертикальная  динамическая нагрузка при работе механизма  подъема груза

,

где динамический коэффициент по ГОСТ 24-090-72-83

 

Вертикальные  динамические нагрузки, действующие  на элементы конструкции при движении крана по неровностям пути:

,

где - коэффициент толчков по ГОСТ 24-090-72-83

на груз

на главные балки

на кабину

на механизм передвижения

на грузовую тележку   

Горизонтальная  динамическая нагрузка, действующая  на элементы конструкции при движении крана:

,

где - расчетное пусковое ускорение передвижения крана

на главные  балки 

на кабину

на механизм передвижения

на грузовую тележку    

Динамическая  горизонтальная нагрузка от находящихся  на гибком подвесе груза и элементов  конструкции крана: