Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Теория машин и механизмов Математический анализ Электротехника и электроника Расчеты электрических цепей Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Компьютерная  безопасность Информационные системы Получение электрической энергии Атомная физика
Испытание на сжатие Испытание на кручение Испытание материалов на выносливость Расчет на жесткость Расчет на прочность Понятие о напряжениях Объёмные деформации

Расчет фермы козлового крана

Ферма козлового крана представляют собой стержни, имеющие прямолинейную, ломанную или криволинейную ось.

В большинстве случаев фермы представляют собой пространственные конструкции четырехугольного или треугольного сечения. Фермы четырехугольного сечения состоят из двух вертикальных граней, которые соединены между собой в плоскостях обоих поясов горизонтальными решетчатыми связями.

Вертикальные грани могут быть выполнены решетчатыми или сплошностенчатыми.

Фермы треугольного сечения состоят из трех решетчатых граней.

В целях уменьшения веса стрелы выполняются в виде стержней переменной жесткости, некоторые варианты которых представлены ниже.

8. Подбор сечений элементов фермы

 Подбор сечения верхнего пояса фермы.

Полные усилия в совмещённых поясах алгебраически складываются из усилий вертикальной и горизонтальной ферм.

Величина изгибающего момента при расположении тележки на панели верхнего пояса приближённо находится как:

При торможении или трогании с места возникает момент в горизонтальной плоскости:

 

Возьмём в качестве верхнего пояса половину прокатного двутавра №60.

Момент сопротивления изгибу относительно оси y:

Момент сопротивления изгибу относительно оси y:

Напряжение в панелях верхнего пояса:

Что полностью удовлетворяет условию

Проверяем устойчивость пояса относительно его горизонтальной оси.

Относительный эксцентриситет равен

 

Наименьший радиус инерции

Гибкость равна

,

Где –приведенная длина стержня.

Коэффициент, зависящий от профиля сечения

По гибкости стержня и произведениюнаходим коэффициент продольной жесткости φм. 

φм=0.78

Условие прочности

–условие выполняется

Проверяем устойчивость пояса относительно его вертикальной оси.

Гибкость равна

При этой гибкости

Напряжение сжатия находим по формуле

–условие выполняется

Сечение подобрано верно.

 Подбор сечения нижнего пояса главной фермы.

Наиболее нагруженным является стержень 2’3’.

Требуемая площадь сечения

Принимаем в качестве нижнего пояса парный уголок №8 с толщиной стенки 7 мм.

Подбор сечения раскосов 8-11 данной фермы.

Сечение раскосов 8-11 фермы принимаем одинаковым, состоящим из парных уголков. N=437000Н

Далее необходимо найти требуемую площадь поперечного сечения ветви.

 Условие прочности:

  , где

 m–коэффициент неполноты расчёта, который для главной фермы принимают равным 1.1.

 R–расчётное сопротивление. При растяжении и сжатии равно 190 МПа.

 

Таким образом площадь одного уголка должна составлять не менее чем

Возьмём уголок №7 с толщиной стенки d=6 мм.

 

 

Проверим выбранное сечение с точки зрения потери устойчивости при нагружении раскосины 8-11

Подбор сечения сжатых уголков производим по методу снижения допускаемых напряжений.

 

Расчётная схема:

 

  μ–коэффициент приведения длины.

Потеря устойчивости происходит относительно оси с минимальным моментом инерции. В нашем случае это ось x:

 

Найдём радиус инерции сечения относительно оси x.

 

  Гибкость стержня:

 ,

  Где –приведенная длина стержня.

 

 , что в пределах допустимого для сжатых раскосов(120).

 По гибкости стержня находим коэффициент продольной устойчивости–φ 

 φ=0.64

Условие прочности:

–условие выполняется. Сечение подобрано верно.

 Подбор сечения стержня верхнего пояса 8-10

Сечение стержня 8-10 принимаем одинаковым, состоящим из парных уголков..

N=-203000Н

 Т.к. напряжения являются растягивающими, то для подбора номера уголка необходимо найти требуемую площадь поперечного сечения ветви.

 Условие прочности:

 , где

 m–коэффициент неполноты расчёта, который для главной фермы принимают равным 1.1.

 R–расчётное сопротивление. При растяжении и сжатии равно 190 МПа.

 

Таким образом площадь одного уголка должна составлять не менее чем

Возьмём уголок №6.3 с толщиной стенки d=5 мм.

 

 

Проверим выбранное сечение с точки зрения потери устойчивости при нагружении, соответствующему стержню

Найдём радиус инерции сечения относительно оси x.

 

Гибкость стержня:

, что в пределах допустимого для сжатых раскосов(120).

По гибкости стержня находим коэффициент продольной устойчивости–φ 

φ=0.55

Условие прочности:

–условие выполняется. Сечение подобрано верно.

 Подбор сечения Стержня нижнего пояса 9-11

Возьмём уголок №5 с толщиной стенки d=5 мм.

 

 

Проверим выбранное сечение с точки зрения потери устойчивости.

Найдём радиус инерции сечения относительно оси x.

 

Гибкость стержня:

, что в пределах допустимого для сжатых стоек (150).

φ=0.68

Условие прочности:

–условие выполняется. Сечение подобрано верно.

9. Расчёт сварных швов элементов главной фермы.

Расчёт сварных швов раскоса 8-11 главной фермы.

Распределение швов по периметру уголка:

 

Суммарная длина швов одного уголка:

 

Определим максимальное усилие, которое выдержит один уголок.

 

Условие прочности сварных швов:

, где

 –расчётное сопротивление среза в сварных швах, МПа.

 При РДС электродами Э42 .

 –коэффициент выносливости

 , где

  k–катет сварного шва, мм.

 Принимаем k=6 мм.

 , где

 а–коэффициент, для мостов из углеродистой стали равный 0.6

  b–коэффициент, равный 0.2

 –эффективный коэффициент концентрации напряжений.

 При соединении внахлёстку лобовым и фланговыми швами

Верхние знаки в знаменателе формулы берут в случаях, когда наибольшее по абсолютной величине напряжение является сжимающими.

 

 

Расчёт сварных швов элементов верхнего и нижнего пояса

Расчёт сварных швов раскосов и стоек горизонтальной вспомогательной фермы.

Определим максимальное усилие, которое выдержит один уголок ветви.

 

Условие прочности сварных швов:

, где

Принимаем k=5 мм

 

Жесткость – способность материала не гнуться под воздействием приложенной нагрузки. Вязкость – свойство материалов необратимо поглощать энергию при их пластическом деформировании. Хрупкость – способность твердых тел разрушаться при механических воздействиях без заметной пластической деформации. Дислокации – линейные искажения типа обрыва или сдвига атомных слоев, нарушающие правильность их чередования в решетке. Бывают краевые и винтовые дислокации. ^ Статическая нагрузка – это однократно приложенная нагрузка, плавно и относительно медленно возрастающая от нуля до своей максимальной точки.
Содержание и задачи курса сопротивление материалов