Курсовая работа: Расчет напряженно-деформированного состояния конечно-элементной модели металлоконструкции пролетной

👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

3. Определение расчетных нагрузок для главной (пролетной) балки
4. Размещение диафрагм жесткости и проверка местной устойчивости
Мостовым краном называется грузоподъемная машина, передвигающаяся по рельсам на некотором расстоянии от земли (пола) и обеспечивающая перемещение груза в трех взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 1). Мостовые краны являются одним из наиболее распространенных средств механизации различных производств, погрузочно-разгрузочных и складских работ. Перемещаясь по путям, расположенным над землей, они не занимают полезной площади цеха или склада, обеспечивая в тоже время обслуживание практически любой их точки.
1 - грузовая тележка; 2 - мост; 3 - механизм передвижения крана;
4 - подтележечный рельс; 5 - покрановый рельс.
Мосты мостовых кранов весьма разнообразны по своим возможным конструктивным формам. Они могут быть листовыми и решетчатыми, двухбалочными и однобалочными. Наибольшее распространение в настоящее время получили двухбалочные мосты листовой конструкции с коробчатыми главными и концевыми балками, которые обладают рядом преимуществ.
Коробчатая конструкция поддается механизации изготовления, обладает хорошим сопротивлением усталости, меньшей общей высотой моста и возможностью применения на концевой балке выкатных колес.
Решетчатая конструкция обладает наименьшей массой, наименьшей высотой от головки подкранового рельса до рельса на мосту и хорошей горизонтальной жесткостью. Ее недостатки: большая трудоемкость изготовления, более низкое сопротивление усталости и невозможность применения на концевых балках выкатных колес. В настоящее время мостов такой конструкции изготовляют мало.
В связи с широким применением мостов указанной конструкции, тему данной работы можно считать актуальной.
Мост крана состоит из двух пространственно жестких балок, соединенных по концам пролета с концевыми балками, в которых установлены ходовые колеса. Крановая тележка перемещается пo рельсам, уложенным по верхним поясам коробчатых балок. Принятая схема металлоконструкции моста приведена на рис. 2.
Расчет моста крана выполнен в табличной форме.
В таблице 1 представлены исходные данные проекта, которые вносятся в таблицу из задания на курсовую работу.
Высоту балки назначают в зависимости от размера пролета по соотношению:
Высоту опорного сечения балки рекомендуется принимать в пределах:
Длину скоса рекомендуется принимать в пределах:
В таблице 2 приведены значения указанных параметров балки в соответствии с формулами (1; 2; 3). В нижней строке указанной таблицы выбраны значения Н; h оп
; С, которые фигурируют в дальнейших расчетах.
Ширина площадок, как со стороны механизма передвижения, так и со стороны троллеев принята равной В пл
=1 м, а масса рабочей площадки 5250 кг.
Вес грузовой тележки отечественных двухбалочных кранов с листовой конструкцией грузоподъемность 5…100 т. с приемлемой точностью можно оценить по формуле:
Расчет металлоконструкции моста мостового крана
Таблица 1 – Исходные данные для расчета.
Вес механизма предвижения, Р мех
, кН
Расстояние мех. пер. от опоры, а, м
Таблица 2 – Выбор основных размеров моста крана.
Рис. 3. Расчетная схема главной балки моста крана при действии вертикальных нагрузок.
Таблица 4 – Геометрические характеристики сечения и ориентировочные значения изгибающего его момента М и нормальных напряжений σ.
Момент инерции площади поперечного сечения определяется по формуле:
Момент сопротивления сечения определяется по формуле:
Изгибающий момент определяется по формуле:
Напряжения определяются по формуле:
Значение динамического коэффициента для кранов мостового типа общего назначения удобно определять в зависимости от типа привода и скорости механизма подъема:
- двигатель с короткозамкнутым ротором ;
- система плавного регулирования скорости .
Таблица 5 – Расчетные значения коэффициентов.
Коэффициент перегрузки для соб. веса металлоконструкции,
Коэффициент перегрузки для веса оборудования, n 2
= n 3

Коэффициент перегрузки для веса груза, n 4

Коэффициент динамичности для груза, ψ II

3. Определение расчетных нагрузок для главной (пролетной) балки
В практике краностроения находят применение два метода расчета металлических конструкций: расчет по методу предельных состояний и по методу допускаемых напряжений. Данная конструкция рассчитывается по методу предельных состояний.
Данная конструкция рассчитывается по второму случаю нагружения при сочетании внешних воздействий IIа и IIb.
Для металлических конструкций кранов должны удовлетворяться два предельных состояния: 1) по потере несущей способности элементов конструкций, по прочности или потере устойчивости при наибольших нагрузках (II и III случаи нагружения) или многократных (различной величины) нагрузках – I случая нагружения за расчетный срок службы крана; 2) по непригодности к нормальной эксплуатации вследствие недопустимых упругих деформаций или колебаний, которые влияют на работу крана и обслуживающего персонала.
Значения коэффициентов перегрузки для отдельных нагрузок следующие для веса металлической конструкции n 1
= 1,05 – 1,1; для веса оборудования n 2
= n 3
= 1,1 –1,3; для веса груза коэффициент перегрузки n 4
зависит от назначения крана, его грузоподъемности (для малых грузов он больше, для больших – меньше) и режима работы (для легких режимов он меньше, для тяжелых — больше), его значения колеблются в пределах 1,1 – 1,5 (таблица. 1.59 в [1] стр. 166), а в особых случаях (например, при подъеме электромагнитом стального проката со сплошного металлического основания) – до 1,8; коэффициенты толчков k т
и динамические коэффициенты ψ вводятся в расчет без дополнительных коэффициентов перегрузки.
Нагрузки, действующие на главную балку моста крана, определяются на основе исходных величин таблицы 1.
Нагрузка от собственного веса рабочей площадки является равномерно-распределенной по всей длине балки, приложенной к подтележечному рельсу. Интенсивность распределенной нагрузки от собственного веса рабочей площадки определяется по формуле:
где n 1
- коэффициент перегрузки для собственного веса металлоконструкции и элементов крана, принимаем его в соответствии с указанным выше n 1
=1,1;
- ускорение свободного падения, 9,81 м/с 2
;
Вес механизма передвижения крана, вес кабины, давление колес грузовой тележки от ее собственного веса, давление поднимаемого груза на колеса тележки определяются в таблице 6 по аналогичным формулам с помощью коэффициентов перегрузки из таблицы 5 и номинальных значений указанных нагрузок из таблицы 1.
Подвижная нагрузка от ходового колеса тележки N 1
= N 2
(рисунок 3) для комбинации нагрузок IIa определяется по формуле:
где ψ II
– динамический коэффициент, который определяется в таблице 5 на основе данных, характеризующих жесткость конструкции главной балки моста крана;
Подвижная нагрузка от ходового колеса тележки N 1
= N 2
(рисунок 3) для комбинации нагрузок IIb определяется по формуле:
Горизонтальная инерционная нагрузка при числе приводных колес, составляющих половину от общего числа ходовых колес, принимается равной 0,1 от вертикальных сил веса движущихся масс.
Таблица 6 – Расчетные нагрузки моста крана при расчете по методу предельных состояний
Вес металлической конструкции главной балки с рабочей площадкой, кН
Вес механизма передвижения крана, кН
Давление колес гр. тел. от ее соб. Веса, кН
Давление поднимаемого груза на колеса тележки, кН
4. Размещение диафрагм жесткости и проверка местной устойчивости
Проверка местной устойчивости элементов балок производится для вертикальных стенок и сжатых поясов. Потеря устойчивости вертикальной стенки возможна под действием следующих факторов:
1) касательных напряжений от изгиба;
2) нормальных (сжимающих) напряжений от изгиба;
3) нормальных (сжимающих) напряжений от нагрузки, приложенной к верхней кромке стенки;
4) нормальных (сжимающих) напряжений от изгиба и осевого сжатия (балки рамных и других конструкций).
Первые два фактора могут действовать как раздельно, так и совместно; третий действует всегда совместно с одним или с обоими первыми. Что бы проверить местную устойчивость стенки необходимо сначала расставить ребра жесткости, исходя из конструктивных рекомендаций, а затем для расчетных отсеков вычислить критические напряжения и сравнить их с расчетными напряжениями.
Стенку можно не проверять на устойчивость, если условная гибкость стенки λ 0
не превышает значения 3,2 в балках с односторонними поясными швами, при отсутствии местного напряжения.
Предельное расстояние между поперечными основными ребрами жесткости «а» не должно в стальных конструкциях превышать:
при λ 0
> 3,2 – тогда шаг а ≤ 2h 0
;
при λ 0
≤ 3,2 – тогда шаг а ≤ 2,5h 0
.
R p
– расчетное сопротивление материала стенки, согласно таблицы 1.5.11 [1],
E – модуль упругости материала стенки, E = 210000 МПа.
следовательно, шаг равен: а ≤ 2h 0
;
Поперечные ребра следует устанавливать также в местах приложения к верхнему поясу больших неподвижных сосредоточенных грузов.
В главной балке имеется три характерных отсека, на которые она делится основными вертикальными ребрами жесткости (диафрагмами).
Отсек на опоре отличается тем, что в нем действуют максимальные касательные напряжения от поперечной силы, а нормальные напряжения равны нулю, так как на опоре изгибающий момент равен нулю.
Отсек в середине пролета отличается тем, что в нем действуют максимальные нормальные напряжения, а касательные напряжения равны нулю.
И отсек в средней четверти пролета, который отличается тем, что в нем действуют одновременно и касательные и нормальные напряжения, хотя и те и другие не принимают максимальных значений.
Для отсека на опоре критические напряжения определяются по формуле:
где “а” и “b” – большая и меньшая стороны прямоугольника (отсека) соответственно, b = h 0
;
Условие обеспечения местной устойчивости при расчете по методу предельных состояний:
где τ - напряжение определяется с учетом коэффициентов перегрузки.
В среднем отсеке критическое напряжение определяется по формуле:
В том отсеке, где действуют и касательные и нормальные напряжения, для обеспечения устойчивости должно выполняться условие:
Кроме вертикальных ребер жесткости для обеспечения местной устойчивости стенок могут потребоваться продольные ребра жесткости.
то требуется одно продольное ребро жесткости.
то требуется 2 продольных ребра жесткости.
Продольное ребро устанавливается на расстоянии (0,20…0,25)h 0
, а в случае необходимости второго продольного ребра ставиться на расстоянии(0,15…0,20)h 0
, а второе - (0,35…0,40)h 0
от сжатого края стенки.
Необходимый момент инерции продольного ребра, образованного, как правило, уголком, следует принимать не менее:
В рассматриваемой конструкции балки подтележечный рельс устанавливается посередине верхнего пояса главной балки. В таких конструкциях короткие ребра жесткости выполняют еще одну функцию – они являются дополнительными опорами для рельса подтележечного пути.
I x
= 1,5 · 162 · 0,4 3
= 15,56 см 4
,
принимаем уголок 40 равнополочный 40×40 с I x
= 45,9 см 4
,
т.к. I x
= 45,9 см 4
≥ I x
= 15,56 см 4
.
В нижней строке таблицы 7 и 8 показаны расчетные значения параметров, по которым решается вопрос о постановке дополнительных, коротких, ребер жесткости, исходя из требований устойчивости стенки балки.
Таблица 7 – Проверка местной устойчивости элементов главной балки.
В таблице 8 выполнены необходимые расчеты для решения вопроса об установке коротких ребер жесткости для обеспечения прочности рельса пути крановой тележки. Рельс рассматривается как неразрезная балка, изгибающий момент в которой М р
определяется по формуле:
где N 1
– давление колеса тележки, см. таблицу ;
l – расстояние между опорами рельса, т.е. между малыми диафрагмами (ребрами жесткости).
Прочность рельса обеспечивается, если выполняется условие:
После несложных преобразований из формул (17) и (18) можно получить формулу для определения расстояния между диафрагмами, которое необходимо для обеспечения условия (19):
Высота малых диафрагм принимается равной (0,20…0,25)H.
Геометрические характеристики поперечных сечений крановых и железнодорожных рельсов приведены в таблицах V.2.57., V.2.58. стр. 325 [2].
После определения основных геометрических размеров пролетной балки, поперечного сечения, длины отсеков, шагов расстановки малых диафрагм, продольных ребер жесткости вычерчивается рабочая схема с указанием основных размеров (см. рис. 5), согласно которой осуществляется дальнейшее проектирование.
Таблица 8 – Расчет подтележечного рельса.
Как видно из таблицы 8, для обеспечения условия прочности рельса, необходимо установить между высокими ребрами жесткости два дополнительных коротких ребра жесткости.
Рис. 6. Произвольный вид главной балки.
Загружение 0, Множитель собственного веса 1,67
Таблица: Нагрузки на узлы Загружение: Загружение 0
Нагрузки на стержни Загружение: Загружение 0
Направление системы координат стержня
x = ( 0.000, 1.000, 0.000) (вдоль оси стержня)
Расстояние отлевого конца балки, мм
Коэф. температурного расширения [°C]
Коэф. теплопроводности [Вт/(°C*мм)]
Рис. 7. Крановый рельс (квадрат 80х80).
Угол наклона главных центральных осей 45.00градус
Карта результатов SVM[Н/мм^2], SVM+[Н/мм^2]
Карта результатов USUM[мм], USUM[мм]
Диаграмма: Момент кручения [Н*мм] (Загружение 0)
Диаграмма: Момент изгиба в пл-ти XY [Н*мм] (Загружение 0)
Диаграмма: Момент изгиба в пл-ти XZ [Н*мм] (Загружение 0)
В результате расчета металлоконструкции главной (пролетной) балки мостового крана с использованием модуля проектирования APM WinMachine, можно сделать вывод о том, что спроектированная конструкция удовлетворяет требованиям прочности и жесткости. Так как расчетные значения напряжений и перемещений в опасном сечении главной балки получились меньше предельных допустимых значений.
Прочность главной балки обеспечивается, т.к выполняется условие:
Допускаемый прогиб балки f доп
в середине пролета обеспечивается, т.к. выполняется условие:
Следовательно, несущая металлоконструкция главная (пролетная) балка мостового крана грузоподъемностью 50 тонн, пригодна к эксплуатации в установленном режиме работы.
1. Справочник по кранам, Т1 /Под ред. М.М. Гохберга. Л.: Машиностроение, 1988. 535 с.
2. Справочник по кранам, Т2 /Под ред. М.М. Гохберга. Л.: Машиностроение, 1988. 559 с.
3. Методические указания по выполнению курсовой работы, /Под ред. А.С. Толоконникова. Тула: 2009.
4. Кузнецов, В. А. Петрозаводский государственный университет. Оптимизация на графах (алгоритмы и реализация) : учеб. пособие / В.А. Кузнецов, А.М. Караваев; ПетрГУ.- Петрозаводск : Изд-во ПетрГУ, 2007 .- 184с.
5. Соколов, С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин : учебное пособие для вузов / С.А. Соколов.- СПб. : Политехника, 2005 .- 423с.

Название: Расчет напряженно-деформированного состояния конечно-элементной модели металлоконструкции пролетной
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа
Добавлен 00:17:06 29 ноября 2010 Похожие работы
Просмотров: 266
Комментариев: 15
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Расчет напряженно-деформированного состояния конечно-элементной модели металлоконструкции пролетной
Контрольная работа по теме МСФО 11 "Договоры подряда"
Учебное пособие: Ціни і ціноутворення у будівництві
Правовое Положение Банков Реферат
Сочинение На Прыказке По Бел Лит
Сочинение Человек И Общество 6 Класс
Реферат На Тему Испания Истории
Эссе Маленький Принц
Реферат: Профилактика гриппа и ОРВИ. Скачать бесплатно и без регистрации
Б Кустодиев Масленица Сочинение
Отчет по практике по теме Практика в школе
Курсовая Работа На Тему Анализ Эффективности Использования Материальных Ресурсов
Статья: Методы оперативного изучения геологического разреза нефтегазовых скважин
Курсовая работа: Гендерные особенности конфликтного поведения в молодой семье. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Мотивы приобретения молодежью высшего образования
Курсовая работа по теме Особенности системы оплаты труда в ведущих зарубежных странах
2 Плюсы И Минусы Интернета Эссе
Контрольная работа по теме Крымская война 1853-1856 г.
Дипломная работа по теме Международное гуманитарное право (законы и обычаи войны) в российской военной истории (IX– начало ХХ вв.)
Дипломная работа: Практика применения законодательства при удостоверении нотариусами сделок. Скачать бесплатно и без регистрации
Отрасль Курсовая
Реферат: Сон и сновидения
Курсовая работа: Использование карт на уроках истории
Реферат: Глибинна психологія Карла Густава Юнга