Задание на курсовой проект

по  дисциплине: “Строительная механика и металлоконструкции”

Тема: “Расчет  стрелы башенного крана”

студенту группы ПТМ-III Злобину Ю.А.

Исходные  данные:

• тип стрелы: трехгранная, обращенная вершиной вверх, балочная, секционная, трубчатая или решетчатая (металлопрокат-уголок);         
• исполнение крана: VI группа эксплуатации;
• грузоподъемность при наибольшем вылете стрелы в тоннах - Q=6,5 т;
• наибольший вылет стрелы в метрах - L=35м;
• высота подъема при наибольшем вылете стрелы Н_п=32 м;
• угол при вершине γ=45°.

Состав  работы:

1. расчетно-пояснительная  записка;
2. графическая часть;

 

При расчетах учесть:

• конструкцию аналогов;
• силу тяжести грузовой тележки.

После монтажа  башенные краны проходят статистические испытания с перегрузкой на 25% по ветровой нагрузке для VI группы эксплуатации:

1. расчетная скорость ветра V=30 м/с;
2. динамическое давление q=550 Па;
3. ветровой коэффициент k_q=1,75.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание выдал: преподаватель Остапчук А.А.

Задание принял: студент гр. ПТМ-III Злобин Ю.А.

Срок выполнения задания: 30 апреля 2005 г.

 

 
 
 
 

 
 

      Содержание  проекта

1. Выбор и  описание конструктивной схемы  стрелы

2. Составление  расчетной схемы

3. Построение  линий влияния внутренних усилий

4. Определение  нагрузок

5. Определение  внутренних усилий в металлоконструкции

6. Подбор сечений  элементов металлоконструкции 

7. Проектирование  узлов, расчет сварного шва  и болтовых соединений

8. Перечень используемой  литературы 

 1. Выбор и описание конструктивной схемы стрелы

1.1. Выбор схемы в общем виде: выбираем способ вылета стрелы с помощью               грузовой каретки. 

1.2. Выбор поперечного сечения стрелы: так как грузоподъемность заданного крана менее 35 тонн, то выбираем треугольное сечение стрелы.

1...3.. Из конструктивных соображений принимаем следующий тип решетки: 
 
 

 

1.4. Предварительный выбор сортамента: предварительно выбираем для нижнего пояса сечения стрелы уголок, для верхнего пояса – трубу, для стоек и раскосов - уголок

2. Составление расчетной схемы.

2.1. Расстояние от оси башни до пяты стрелы

, гдe: а_б -сторона поперечного сечения башни,

 где, Н_п=32 м

2.2. Расстояние от оси башни до оси вращения крана^:

2.3. Расчетная длина стрелы

2.4. Отношение высоты стрелы к длине стрелы:

      , откуда:

2.5. Высота головки крепления канатной подвески'

2.6 Принимаем угол наклона раскосо α=35°, угол подвеса стрелы β=22°.

2.7 Составляем  на расчетную схему стрелы.(см. рис.1.) 
 

3. Построение линии  влияния внутренних усилии. 

3.1. Составление  уравнений равновесия системы:

видно (из рис. 1.) что:

следовательно

если принять  силу Р за единичную нагрузку то получим;

, где а - длина секции,

3.2. Определение  усилий в стержне 19-20.

3.2.1.  Груз  правее точки 6.

Составляем уравнение  моментов относительно точки 5:

3.2.2 Груз левее  точки 5.

 

уравнение моментов относительно точки 6:

3.3. Определение  усилий в стержне 5-6.

3.3.1  Груз правее  точки 6.

(см. п.3.2.1.)

Уравнение моментов относительно точки 19:

 откуда

3.3.2. Груз левее  точки 5.

(см. п.3.2.2.)

Уравнение моментов относительно точки 19:

 откуда

3.4. Определение  усилий в стержне 19-6.

3.4.1. Груз правее  точки 6.

(см. п.3.2.1.)

уравнение сил  по оси z: , откуда:

3.4.2. Груз левее точки 5

(см. п.3.2.2.)

уравнение сил  по оси z: , откуда:

3.5. Определение  усилий в стержне 19-5.

1. Груз правее точки 6.

(см. п.3.2.1.)

уравнение сил  по оси z: , откуда:

3.5.2. Груз левее  точки 5.

(см. п.3.2.2.)

уравнение сил  по оси z: , откуда:

4. Определение нагрузок.

В соответствии с предыдущем разделом и условием нагружения конструкции присваиваем максимальное значение нагрузки в верхнем поясе ,в нижнем поясе ,в раскосах . (см. рис.2)

5.Определение  внутренних усилий  в металлоконструкции. 

5.1. В стержне  верхнего пояса внутренние усилия  рассчитываются по

формуле (на сжатие), (на растяжение), где:

-напряжение в ферме,

-суммарная масса всех металлоконструкций, ,где:

-грузоподъемность крана

-масса стрелы 

-масса полиспаста и тележки  крана 

-общий вес крана, , где:

-грузовой момент,

тогда

 

В результате усилия в верхнем поясе:

 

5.2. Внутренние  усилия в стержнях нижнего  пояса. 

                                                        

                                                                                         

5.3. Внутренние  усилия в раскосах.   

5.4.Внутренние  усилия в стойках.

 

6. Подбор сечений  элементов металлоконструкций. 

Из условий  прочности и устойчивости выбор  сечений производится из расчета на прочность по допускаемому напряжению: 

 

 или  где:

-наибольшее усилие в стержне,

-допускаемое напряжение при  растяжении.

Для нашего случая МПа.

 6.1 Подбор сечений верхнего пояса:

 
т.к. выбранное сечение является тонкостенной трубой то из условия , где:

S-толщина стенки трубы,

D-наружный диаметр трубы,

то принимаем  габариты сечения через выражение площади трубы произвольно приняв внутренний радиус , тогда:

, окончательным сечением принимаем  трубу

6.2. Подбор сечений  нижнего пояса

,т.к. нижний пояс состоит из коробчатых сечений, то площадь каждого элемента будет равняться половине этой величины

Из сортамента предварительно выбираем уголок №9, учитывая, что  >

рассчитываем  стержень на устойчивость. Условие  устойчивости имеет следующий вид:

гибкость стержня  рассчитывается по формуле ,где:

-коэффициент приведенной длины, 

-длина стержня, 

-радиус инерции профиля, 

 

Методом линейной интерполяции определяем коэффициент  снижения допускаемого напряжения:

, где: -коэффициент линейного удлинения, . Т.к. < то уголок удовлетворяет условию устойчивости. Окончательно выбираем уголок:

6.3. Подбор сечений  раскосов и стоек.

Предварительно  выбираем для раскосов уголок №7, для  стоек-№5. Окончательный выбор для раскосов и стоек ,т.к. , а то оставляем предварительно выбранный сортамент и расчет устойчивости не проводим. 

7. Расчет сварных  швов и болтовых  соединений.  

7.1. Расчет сварных  соединений для раскосов

 

,где:

N- усилие растяжения ;

u - катет сварного шва;

-длины сварных швов;

β- коэффициент учитывающий технологичность процесса, по СНиП-11-23-81 для ручной дуговой сварки коэффициент β=0,7;

-расчетное сопротивление шва на срез, Мпа;

-коэффициент конструктивности, определяется как произведение ,где:

-коэффициент учитывающий ответственность конструкции, ;

-коэффициент учитывающий возможность  повреждения конструкции при  эксплуатации, , тогда .