43241
Расчет и проектирование сварной металлоконструкции мостового крана
Курсовая
Производство и промышленные технологии
В настоящее время крановые конструкции изготавливаются в форме балочных систем, хотя раньше применяли фермы (было распространено в промышленности). Проектирование фермы начинается с выбора её рациональной системы. Система фермы зависит от назначения, основных требований к эксплуатации и общей компоновки конструкции. Часто рациональная система определяется на основе опытного проектирования, сравнения нескольких вариантов и выбора оптимального решения. В данной работе я произвожу расчет и проектирование конструкции мостового крана.
Русский
2013-11-04
228.5 KB
66 чел.
Министерство образования Российской Федерации
ГОУ ВПО Уральский Государственный Технический Университет УПИ
Студент группы М-465к Шустова К.В.
Руководитель: Пономаренко Д.В.
Екатеринбург
2003
СОДЕРЖАНИЕ
Задание на курсовое проектирование.
ВВЕДЕНИЕ
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсового проектирования является расширение и закрепление знаний, полученных при изучении курса «Расчет и проектирование сварных конструкций», а также получение навыков самостоятельного решения конкретных конструкторских задач.
При выполнении курсового проекта студент должен закрепить практические навыки расчета на прочность и выносливость относительно сложных конструкций и их элементов, научиться выбирать материал сварной конструкции, конструировать сварные узлы. Кроме того, студент должен знать основы работы с научной и справочной литературой, строго соблюдать требования ГОСТов.
Темой курсового проекта является сварная металлоконструкция крана. Задание на проектирование содержит основные технические характеристики крана (пролет, грузоподъемность, режим работы), а также его конструктивные особенности.
Пояснительная записка включает: назначение и описание крана, выбор способа сварки и сварных материалов, выбор основного металла, расчет и подбор сечений элементов металлоконструкции и другое.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОПИСАНИЕ КРАНА.
Мостовой кран стационарный подъемный механизм, предназначенный для перемещения грузов в пределах рабочей зоны.
Технические характеристики:
Грузоподъемность 80 кН
База крана 4,4 м
База тележки 1м
Масса тележки 2,2 т
Режим работы средний
Пролет 22,5 м
Ширина крана 5,4 м
Колея тележки 1,4 м
Масса крана 14,5 т
Температура эксплуатации > 30 ̊
Скорость передвижения, м/с: крана - 1,25
тележки - 0,63
Конструкция крана: сварная
Материал принят: сталь Вст3сп
В настоящее время крановые конструкции изготавливаются в форме балочных систем, хотя раньше применяли фермы (было распространено в промышленности). Проектирование фермы начинается с выбора её рациональной системы. Система фермы зависит от назначения, основных требований к эксплуатации и общей компоновки конструкции. Часто рациональная система определяется на основе опытного проектирования, сравнения нескольких вариантов и выбора оптимального решения. В данной работе я произвожу расчет и проектирование конструкции мостового крана.
ВЫБОР ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Геометрические размеры:
H=(0,08…0,1)Lk=2м
H=H/2=1м
С =(0,120,3)L=5,25м
D =(1.01.5)H=3м
Расчетные нагрузки:
Вес механизма передвижения Рм для среднего режима работы принимаем 15кН при грузоподъемности 80кН
Главная ферма
Масса фермы 1/8 массы крана mгл.ф.=1/8·14,5=1,8т
Pk=1/K(nт·mт·g+nq·Q)=32кН , где
Pkдавление колеса тележки
Кколичество колес тележки = 4
Q грузоподъемность
nт=1.05
mтмасса тележки
nqбаза тележки
Рr1=0.15Рк=4,8кН
Ферма связи
mф.св.=1/2mгл.ф.=0,9т
Рм2=0.1·Рм/2=4,8 кН
Рr2=0.15· Pk=7,5кН
Ферма жесткости
m ф.ж=1/2·mгл.ф=0,9т
ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА
К числу рекомендуемых марок стали относятся стали Ст3сп и Ст3пс (ГОСТ 380-71). Они поставляются с гарантией механических свойств и химического состава. Служебные свойства этих сталей, при толщине до 10 мм идентичны, причем в профильном и листовом прокате этой толщины, металл имеет удовлетворительные показатели по ударной вязкости до температуры 40 оС.
Углеродистые стали подразделяют на низкоуглеродистые (С=0,09…0,25%), среднеуглеродистые (С=0,25…0,46%) и высокоуглеродистые (С=0,46…0,75%). Низкоуглеродистые стали чаще применяют в строительных конструкциях, углеродистые в машиностроении, высокоуглеродистые в инструментальном производстве.
Углеродистые стали обыкновенного качества согласно ГОСТ 380 71 делятся на 3 группы:
А сталь поставляется по механическим свойствам;
Б сталь поставляется по химическим свойствам;
В сталь поставляется по механическим и химическим свойствам(сталь этой группы более дорогая, и поэтому применяется для ответственных конструкций)
В сталях содержаться добавки кремния и марганца, а также вредные примеси сера и фосфор, содержание которых в сталях ограничивают.
Сталь получают главным образом из смеси чугуна, выплавляемого в доменных печах, со стальным ломом. Сталь плавят в конвекторах, мартеновских и электрических печах. Хорошее качество конверторной стали, обеспечивается продувкой кислородом. Наивысшие сорта сталей получают переплавом электрошлаковым, вакуумно-дуговым, электронно-лучевым.
Плавка стали без достаточного количества раскислителей сопровождается выделением газов. Такая сталь называется кипящей (кп). Такие стали применять в сварочных конструкциях недопустимо. Стали раскисленные добавками кремния и марганца остывают в изложницах без интенсивного выделения газов и называются спокойными (сп). Промежуточные стали полуспокойные (пс). Спокойные и полуспокойные стали по механическим свойствам, как правило, различаются между собой незначительно. Спокойные стали обладают более стабильными свойствами. Производство спокойных сталей дороже. Их обычно применяют в ответственных конструкциях.
В ответственных конструкциях часто применяют сталь Ст3сп. Цифра в марке стали характеризует содержание в ней углерода. С повышением номера стали возрастают пределы прочности и текучести и уменьшается относительное удлинение.
Важным положительным свойством стали является возможность получения сварных соединений со свойствами, близкими к основному металлу. Как правило, наиболее удовлетворительно свариваются стали, содержащие не более 0,25% углерода. Такая сталь обладает высокой пластичностью. Сталь Ст3сп (ГОСТ 38071) иногда подвергается термообработке.
Исходя из условий эксплуатации и технических характеристик в качестве основного металла примем сталь Вст3сп:
температура эксплуатации -30 +40 оС
максимальная толщина проката 25мм
категории поставки 5
стандарт ГОСТ 380 88
Сталь поставляют с гарантией механических свойств и химического состава.
Нормальный химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 380 71:
Марка стали |
С,% |
Mn,% |
Si,% |
P,% не более |
S,% не более |
Ст3сп |
0,14…0,29 |
0,4…0,65 |
0,12…0,5 |
0,04 |
0,05 |
Нормированные показатели механических свойств:
Марка стали |
Толщина δ, мм |
σт, МПа |
δs1,% |
σh, МПа |
изгиб на 180о |
Ст3сп |
до 200 |
250 |
26 |
380 400 |
d=0,55…10мм |
Ударная вязкость по ГОСТ 380 71:
Толщина образца |
ударная вязкость, мДж/м2 , не менее |
|
при Т=20 оС |
при Т= - 20 оС |
|
10 25 |
0,7 |
0,3 |
ВЫБОР СПОСОБА СВАРКИ И СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
При выборе способа сварки учитывается свариваемость металла заготовок, назначается тип соединения и обеспечивается удобство сборочно-сварочных работ. При наличии крупных сварных изделий часть сварочных операций выполняется при монтаже. Подход к выбору способа сварки и конструктивному оформлению соединений для заводской и монтажной сварки может быть различной. Поэтому размеры элементов и места расположения монтажных швов назначают одновременно с выбором способа сварки. Выбор способа сварки обычно включает назначение типа сварного соединения, приемов его выполнения и применения присадочного материала, а также термообработки, если это необходимо. Эти данные предопределяют механические свойства сварного соединения и значения допускаемых напряжений, что необходимо для выполнения расчетов на прочность. Проводить послесварочную термообработку или отказаться от неё решают, принимая во внимание химический состав основного металла, присадочного материала и способа сварки.
В качестве способа сварки применяем полуавтоматическую сварку плавящимся электродом в защитном газе. Состав газа: СО2=90%, О2=10%. Электродная проволока Ø20мм марки Св-08Г2С. Сварка производится полуавтоматом ПДО 517УЗ.
РАСЧЕТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Воспользуемся найденными значениями усилий в стержнях, рассчитанных при помощи ЭВМ , чтобы определить требуемые длины швов.
Создаваемые усилия равномерно распределяются между каждой из двойных раскосов и стоек.
Р=(Рл+Рф)/2
Рл усилие, воспринимаемое одним лобовым швом
Рф усилие, воспринимаемое фланговым швом одного уголка
Рл=[] кLл
=0,7 при многопроходной полуавтоматической сварке
к катет шва
Lл ширина полки, длина лобового шва
Рф=[] кLф
Lф полная длина флангового шва
Рр=0,7Рф
Рр усилие воспринимаемое максимально нагруженной половиной уголка
Lф=
Расчет узлов
Главная ферма: узел №2, стержни: раскос №10, стойка №11.
Раскос №10. Двойной равнобокий уголок №7,5
=0.6[]=0.6·250=150Мпа
Рл=150·106·0.7·5·103·75·103=63000 Н
Рф=(1752202·63000)/2=24610 Н
Рр=0,7·24610=17227 Н
Lф=17227/(150·106·0,7·5·103)=32,8 мм
Принимаем Lф=100 мм
Стойка№11. Двойной равнобокий уголок № 4,5
Рл=150·106·0.7·5·103·45·103=18900 Н
Рф=(461402·18900)/2=4170 Н
Рр=0,7·4170=2919Н
Lф=2919/(150·106·0,7·5·103)=9,2 мм
Принимаем Lф=100 мм
Ферма жесткости: узел №12, стержни: раскос №12, стойка №13.
Раскос №12. Двойной равнобокий уголок №10
Рл=150·106·0.7·6·103·100·103=63000 Н
Рф=(2063102·6300)/2=40155 Н
Рр=0,7·40155=28109 Н
Lф=28109/(150·106·0,7·6·103)=44,6 мм
Принимаем Lф=100 мм
Стойка№13. Двойной равнобокий уголок №5,6
Рл=150·106·0.7·5·103·56·103=29400Н
Рф=(2003802·29400)/2=70790 Н
Рр=0,7·70790=49553 Н
Lф=49553/(150·106·0,7·5·103)=94,4 мм
Принимаем Lф=100 мм
Ферма связи: узел №12, стержни: раскос №12, стойка №13.
Раскос №12. Двойной равнобокий уголок №7
Рл=150·106·0.7·5·103·70·103=36750 Н
Рф=(154802·36750)/2=29010 Н
Рр=0,7·29010=20307 Н
Lф=20307/(150·106·0,7·5·103)=38,7 мм
Принимаем Lф=100 мм
Стойка№13. Двойной равнобокий уголок №4,5
Рл=150·106·0.7·5·103·45·103=23625 Н
Рф=(168402·23625)/2=15205 Н
Рр=0,7·15205=10644 Н
Lф=10644/(150·106·0,7·5·103)=20,2 мм
Принимаем Lф=100 мм
РАСЧЕТ КОНЦЕВОЙ БАЛКИ
Р1=mфж·g=1822·9.8=17856 Н где,
mфжфактическая масса фермы жесткости
q=mкб·g/6,2=2292 Н/м где,
P2=m2ф·g+0.5(mт·g+Q)=61874 Н
Определяем опорные реакции: ∑М (А)=0 Ra=RB=86 кН
Максимальное значение изгибающего момента М=93 кН/м
Высота балки коробчатого сечения должна быть не менее:
H=√M/Sв·[σ]p=0.4
[σ]p=160·103 МПадопускаемое напряжение
Требуемый момент инерции
Wтр=М/[σ]p=2,9·103 мм3
Требуемый момент инерции сечения
Jтр= Wтр·h/2=0.58·103 мм4
Ширину концевой балки из удобства примем равной 400 мм.
Определим момент инерции относительно оси Х.
Jх=2J2+2 Jв
J2=S2hв3/12
Jв= hвS23/12+a2A2
Jх=2(S2hв3/2+ hвS23/2+a2A2)=
=2(19·103(4·103)3/12+4·103 (19·103)3/12+
+0.22·0.42·19·103=3.19·104 м4
Проверка:
σ=Mh/2Jх=468·0.4·103/2·3.19·104=94.15 Мпа<160 Мпа
Действующие в опасном сечении напряжения меньшедопускаемых, следовательно выбранные размеры балки удовлетворяют условиям прочности.
ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ СТЕРЖНЕЙ ПРИ МУЖУЗЛОВОМ ПОЛОЖЕНИИ НАГРУЗКИ
Проверка верхнего пояса от изгибающего момента.
Jх=178,8 cм4
F=17,96 cм2
Jх.o= Jх+ a2F=178,8+42·17,96=466,2 cм4
σ =M/W≤[ σp]
Wх= Jх.o/yo=466,2/4=116,54 cм3
σ =106 Мпа<160 Мпа
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пономаренко Д.В., Федоров С.В. «Расчет и проектирование сварных конструкций: методические указания к выполнению курсового проекта». Свердловск УПИ, 1990 г.
2. Руденко Н.Ф., Александров М.П., Лысаков А.Г. «Курсовое проектирование грузоподъемных машин». М. Машиностроение, 1988 г.
3. Николаев Г.А., Винокуров В.А. «Расчет и проектирование сварных конструкций». М. Высшая школа, 1971 г.
4. Федоренко В.А. «Справочник по машиностроительному черчению». Л. Машиностроение, 1982 г.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
74066. | Государственно-правовое развитие Англии в Новейшее время | 121 KB | |
Эволюция государства и права в новейшее время. Основные тенденции развития государства и права в ХХ веке. Новейший период в истории государства и права связан с серьезными изменениями в политической системе многих стран обусловленными глубокими социально-экономическими причинами. Основное назначение современного права состоит в том чтобы сохраняя основные устои общества трансформировать его приспособить к новым общественным потребностям. | |||
74067. | Соединенные Штаты Америки в Новейшее время | 137.5 KB | |
Государственное развитие США в Новейшее время. Право США в Новейшее время. Право США в Новейшее время. Особенности государственного развития США в Новейшее время. | |||
74068. | Франция в Новейшее время | 99 KB | |
Развитие государственного устройства Франции в Новейшее время. Право Франции в Новейшее время. Развитие государственного строя в период между двумя мировыми войнами Государственный строй Франции после Первой мировой определялся Конституцией 1875 г. В 30е годы в условиях острого социального и экономического кризиса во Франции активизируется деятельность профашистских организаций... | |||
74069. | Государственное развитие Германии в ХХ веке | 140.5 KB | |
Государственное развитие Германии в ХХ веке. Право Германии в Новейшее время. Революция 1918 года в Германии. Поражение Германии в Первой мировой войне внутренние противоречия влияние событий в России привели к революционному взрыву в ноябре 1918 г. | |||
74070. | Государство и право Китая и Японии в Новое и Новейшее время | 168 KB | |
Парламент Китая под нажимом Юань Шикая совершившего государственный переворот вносит во Временную конституцию изменения целью которых было расширить права президента и ограничить права парламента. еще больше расширили права президента. Провозглашалось равенство граждан перед законом и национальное равноправие гарантировались... | |||
74071. | Предмет, методы и основные источники «Истории права зарубежных стран» | 48.5 KB | |
Предмет методы и основные источники Истории права зарубежных стран. Истоки права. История ПЗС иногда ее называют Всеобщая история государства и права изучает возникновение оформление и функционирование правовых обычаев и законов а также их последующие изменения у разных народов мира в отдельные периоды от древности до современной эпохи... | |||
74072. | Право Древнего Востока | 88.5 KB | |
Право Древнего Востока. Право Древнего Египта. Право Древнего Вавилона. Это в свою очередь сказалось на застойном характере восточных социальных структур на отсутствии на Востоке условий для развития тех политических и правовых институтов которые были призваны обслуживать нужды нарождавшегося гражданского общества: общественное самоуправление с правами и обязанностями каждого полноправного гражданина правовые гарантии его интересов прав и свобод. | |||
74073. | Право Юго-Восточной Азии в античное время | 89.5 KB | |
Особое место в истории Индии занимает Магадско-Маурийский период (IV-II вв. до н.э.), отмеченный созданием (впервые в истории Индии) объединенного государства - Магатха. Наивысшего могущество оно достигло при правлении династии Маурьев, и особенно, при Чандрагупте I (основателе династии) и Ашоке. | |||
74074. | Право Древней Греции | 60 KB | |
Право Древней Греции План. Государственноправовое устройство греческих полисов. Право Древней Греции. По достижении 18 лет они начинали пользовались политическими правами и правом получения различных пособий от государства. | |||