Московський Державний Технічний Університет
ім. Н.Е. Баумана
Калузький філія
Кафедра М2-КФ
РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсового проекту
на тему В«Розрахунок і проектування зварних конструкційВ»
Варіант № 21
Калуга
Зміст
1. Короткий опис металоконструкції крана
2. Вибір матеріалів та розрахункових опорів
3. Побудова ліній впливу
3.1 Визначення зусиль в головній балці
3.2 Визначення зусиль в стержнях вертикальної допоміжної ферми
3.3 Визначення зусиль в стержнях горизонтальній допоміжної ферми
4. Визначення розрахункових зусиль від заданих навантажень в елементах моста
4.1 Вертикальна Допоміжна ферма
4.2 Горизонтальна Допоміжна ферма
5. Підбір перерізів елементів моста.
5.1 Підбір перерізу головної балки
5.2 Підбір перерізу вертикальної допоміжної ферми
5.3 Підбір перерізу горизонтальної допоміжної ферми
6. Розрахунок кінцевий балки
7. Розрахунок зварних швів
7.1 Розрахунок зварних швів головної балки
7.2 Розрахунок зварних швів вертикальної допоміжної ферми
7.3 Розрахунок зварних швів горизонтальної допоміжної ферми
7.4 Вузли вертикальної допоміжної ферми
7.5 Вузли горизонтальній допоміжної ферми
8. Допустимий прогин балки
Список літератури
1. Короткий опис металоконструкції крана
Конструкція моста є симетричною фігурою щодо двох взаємно перпендикулярних вертикальних площин - поздовжньої і поперечної. За допомогою горизонтальних ферм і діагональних зв'язків між поясами вертикальних ферм досягається просторова жорсткість конструкції.
Головна балка сприймає навантаження від власної ваги і тиску ходових коліс вантажного візка. Вертикальна допоміжна ферма сприймає навантаження від власної ваги. Горизонтальні ферми сприймають горизонтальні інерційні навантаження при розгоні і гальмуванні крана (рівномірно розподілені - від ваги кран, зосереджені - від ваги візка з вантажем). Кінцеві банки навантажені зосередженими силами у вертикальній площині від дії головних та допоміжних ферм до горизонтальних інерційним силам при розгоні і гальмуванні візка.
2. Вибір матеріалів та розрахункових опорів
Для всіх основних елементів крана вибираємо низкоуглеродистую конструкційну сталь ВСт3 СП5, виготовлену за ГОСТ380-71. Сталь даної марки широко застосовується в машинобудуванні, особливо у виготовленні різних металоконструкцій. Ця сталь характеризується високим межею плинності, вона пластична, добре працює при різних силових впливах і дозволяє отримувати високоякісні зварні з'єднання. До того ж сталь ВСт3 СП5 є однією з найбільш дешевих сталей. Тому її вигідно використовувати у виготовленні зварних конструкцій.
Механічні властивості:
Хімічний склад:
C-0.14%; Si-0.12%; Mn-0.4%; S-<0.05%; P-<0.04%
Розрахункові опори:
Розтягнення, стиснення
Вигин
Зріз
R = 19 kH/cm 2
R H = 20 kH/cm 2
R ср = 12 kH/cm 2
Для компенсації спрощеного розрахунку вводять коефіцієнт неповноти розрахунку m: для головної балки m = 1; для вертикальної допоміжної ферми m = 0.55; для кінцевої балки m = 0.5.
3. Побудова ліній впливу
3.1 Визначення зусиль в головній балці
Необхідно побудувати лінії впливу моментів, щоб знати їх максимально можливі значення в різних перерізах балки.
0,1 lM 1 = 0,09 l = 1,62 м
0,2 lM 2 = 0,16 l = 2,88 м
0,3 lM 3 = 0,21 l = 3,78 м
0,4 ​​lM 4 = 0,24 l = 4,32 м
0,5 lM 5 = 0,25 l = 4,5 м
Визначимо моменти від ваги візка в кожному з перетинів 0,1 l, 0,2 l і т.д. з урахуванням того, що один із зосереджених вантажів розташовується над вершиною лінії впливу, а другий займає положення, показане на рис. 1.
Величина згинального моменту від зосереджених сил обчислюється за формулою:
,
де у i - ордината лінії впливу;
Р - величина зосередженого вантажу.
В перетинах при l = 18 м і d = 2,4 м:
Найбільші значення М для перерізів балки від Р показані на рис. 2.
Визначимо згинальні моменти від рівномірно розподіленого навантаження. Момент у перерізі x від рівномірно розподіленого навантаження визначається за формулою:
.
В перетинах:
Значення М для перерізів балки від q показані на рис. 3.
Обчислимо сумарні величини моментів в перетинах від зосереджених сил і рівномірної навантаження:
Таким чином, розрахунковою величиною моменту для балки є М = 132,69 Т м = 13269000 кГ см.
Необхідний момент опору балки для цього посилення дорівнює:
.
Побудуємо лінії впливу поперечної сили:
в перерізі x = 0, ордината впливу Q 0 = 1;
в перерізі x = 0,1 l, ордината Q 1 = 0,9;
в перерізі x = 0,2 l, ордината Q 2 = 0,8 і т.д.
Визначимо розрахункові зусилля від зосереджених сил в кожному з зазначеному перетинів з урахуванням того, що одна з них розташовується над вершиною лінії впливу.
.
В перерізі x = 0.
Аналогічно в перетинах при l = 18 м і d = 2 м:
Поперечні сили Q від власної ваги q дорівнюють:
Розрахункові значення поперечних сил від зосереджених і рівномірно розподілених навантажень будуть наступними:
3.2 Визначення зусиль в стержнях вертикальної допоміжної ферми
Зусилля визначають методом ліній впливу. Побудуємо лінії впливу для панелі 5-6. Моментної точкою вигину є вузол 18. Нехай вантаж знаходиться праворуч від розрізаної панелі: м. Розглянемо рівновагу лівої частини:
Лінія впливу має вигляд трикутника з ординатою y 1 = -3,67
Побудуємо лінії впливу для панелі 18-19. Моментная точка - 7. Нехай вантаж знаходиться праворуч м. Розглянемо рівновагу лівої частини:
Лінія впливу має вигляд трикутника з ординатою y 1 = 3,75 м.
Побудуємо лінію впливу для раскоса 18-7. Нехай вантаж знаходиться праворуч від розрізаючої панелі:
Нехай вантаж знаходиться зліва від панелі, тобто :
Побудуємо лінію впливу для стійки 0-15. Вона працює лише при знаходженні одиничного вантажу в панелі 0-1. При знаходженні вантажу рівного 1 у вузлі 0 зусилля в стійці 0-15 дорівнює 0.
Побудуємо лінію впливу для стійки 2-16. Стійка 2-16 працює лише при знаходженні одиничного вантажу в панелях 1-2 і 2-3. При проходженні вантажу рівного 1 у вузлі 1 зусилля в стійці 2-16 дорівнює 1. При знаходженні вказаного вантажу у вузлі 1 і лівіше його, а також у вузлі 3 і правіше його зусилля в стійці 2-16 дорівнює 0.
Аналогічно зусилля розподіляються в стійці 4-17.
Лінія впливу для стійок 0-15, 2-16, 4-17 мають вигляд трикутника з висотою рівною 1 (у вузлах 0; 2; 4 відповідно).
3.3 Визначення зусиль в стержнях горизонтальній допоміжної ферми
Побудуємо лінії впливу для панелі 5'-6. Моментная точка - вузол 18. Нехай вантаж знаходиться праворуч від розрізаючої панелі 5'-6. Розглянемо рівновагу лівої частини: м.
Лінія впливу має вигляд трикутника з ординатою y 1 = -3,4 м.
Побудуємо лі...
