Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Московский Государственный Технический Университет

им. Н.Э. Баумана

Калужский филиал

Кафедра М2-КФ


РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

на тему «Расчет и проектирование сварных конструкций»


Вариант № 21


Калуга

Содержание


1. Краткое описание металлоконструкции крана

2. Выбор материалов и расчетных сопротивлений

3. Построение линий влияния

3.1 Определение усилий в главной балке

3.2 Определение усилий в стержнях вертикальной вспомогательной фермы

3.3 Определение усилий в стержнях горизонтальной вспомогательной фермы

4. Определение расчетных усилий от заданных нагрузок в элементах моста

4.1 Вертикальная вспомогательная ферма

4.2 Горизонтальная вспомогательная ферма

5. Подбор сечений элементов моста.

5.1 Подбор сечения главной балки

5.2 Подбор сечения вертикальной вспомогательной фермы

5.3 Подбор сечения горизонтальной вспомогательной фермы

6. Расчет концевой балки

7. Расчет сварных швов

7.1 Расчет сварных швов главной балки

7.2 Расчет сварных швов вертикальной вспомогательной фермы

7.3 Расчет сварных швов горизонтальной вспомогательной фермы

7.4 Узлы вертикальной вспомогательной фермы

7.5 Узлы горизонтальной вспомогательной фермы

8. Допускаемый прогиб балки

Список литературы


1. Краткое описание металлоконструкции крана


Конструкция моста является симметричной фигурой относительно двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостей – продольной и поперечной. При помощи горизонтальных ферм и диагональных связей между поясами вертикальных ферм достигается пространственная жесткость конструкции.

Главная балка воспринимает нагрузки от собственного веса и давления ходовых колес грузовой тележки. Вертикальная вспомогательная ферма воспринимает нагрузки от собственного веса. Горизонтальные фермы воспринимают горизонтальные инерционные нагрузки при разгоне и торможении крана (равномерно распределенные – от веса кран, сосредоточенные – от веса тележки с грузом). Концевые банки нагружены сосредоточенными силами в вертикальной плоскости от действия главных и вспомогательных ферм к горизонтальным инерционным силам при разгоне и торможении тележки.


2. Выбор материалов и расчетных сопротивлений


Для всех основных элементов крана выбираем низкоуглеродистую конструкционную сталь ВСт3 сп5, изготовленную по ГОСТ380-71. Сталь данной марки широко применяется в машиностроении, особенно в изготовлении различных металлоконструкций. Эта сталь характеризуется высоким пределом текучести, она пластична, хорошо работает при различных силовых воздействиях и позволяет получать высококачественные сварные соединения. К тому же сталь ВСт3 сп5 является одной из наиболее дешевых сталей. Поэтому ее выгодно использовать в изготовлении сварных конструкций.

Механические свойства:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Химический состав:

C-0.14%; Si-0.12%; Mn-0.4%; S-<0.05%; P-<0.04%


Расчетные сопротивления:

Растяжение, сжатие

Изгиб

Срез

R=19 kH/cm2

RH=20 kH/cm2

Rср=12 kH/cm2


Для компенсации упрощенного расчета вводят коэффициент неполноты расчета m: для главной балки m=1; для вертикальной вспомогательной фермы m=0.55; для концевой балки m=0.5.


3. Построение линий влияния


3.1 Определение усилий в главной балке


Необходимо построить линии влияния моментов, чтобы знать их максимально возможные значения в разных сечениях балки.

0,1lM1 = 0,09l = 1,62 м

0,2lM2 = 0,16l = 2,88 м

0,3lM3 = 0,21l = 3,78 м

0,4lM4 = 0,24l = 4,32 м

0,5lM5 = 0,25l = 4,5 м


Расчет и проектирование сварных конструкций

Определим моменты от веса тележки в каждом из сечений 0,1l, 0,2l и т.д. с учетом того, что один из сосредоточенных грузов располагается над вершиной линии влияния, а второй занимает положение, показанное на рис. 1.

Величина изгибающего момента от сосредоточенных сил вычисляется по формуле:


Расчет и проектирование сварных конструкций,


где уi – ордината линии влияния;

Р – величина сосредоточенного груза.

В сечениях при l = 18 м и d = 2,4 м:


Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций


Наибольшие значения М для сечений балки от Р показаны на рис. 2.


Расчет и проектирование сварных конструкций

Определим изгибающие моменты от равномерно распределенной нагрузки. Момент в сечении x от равномерно распределенной нагрузки определяется по формуле:


Расчет и проектирование сварных конструкций.


В сечениях:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Значения М для сечений балки от q показаны на рис. 3.


Расчет и проектирование сварных конструкций

Вычислим суммарные величины моментов в сечениях от сосредоточенных сил и равномерной нагрузки:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Расчет и проектирование сварных конструкций


Таким образом, расчетной величиной момента для балки является М = 132,69 Т м = 13269000 кГ см.

Требуемый момент сопротивления балки для этого усиления равен:


Расчет и проектирование сварных конструкций.


Построим линии влияния поперечной силы:


Расчет и проектирование сварных конструкций


в сечении x = 0, ордината влияния Q0 = 1;

в сечении x = 0,1l, ордината Q1 = 0,9;

в сечении x = 0,2l, ордината Q2 = 0,8 и т.д.

Определим расчетные усилия от сосредоточенных сил в каждом из указанном сечений с учетом того, что одна из них располагается над вершиной линии влияния.


Расчет и проектирование сварных конструкций.


В сечении x = 0Расчет и проектирование сварных конструкций.

Аналогично в сечениях при l = 18 м и d = 2 м:

Расчет и проектирование сварных конструкций


Расчет и проектирование сварных конструкций


Поперечные силы Q от собственного веса q равны:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчетные значения поперечных сил от сосредоточенных и равномерно распределенных нагрузок будут следующими:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Расчет и проектирование сварных конструкций


3.2 Определение усилий в стержнях вертикальной вспомогательной фермы


Усилия определяют методом линий влияния. Построим линии влияния для панели 5-6. Моментной точкой изгиба является узел 18. Пусть груз находится справа от разрезанной панели: Расчет и проектирование сварных конструкций м. Рассмотрим равновесие левой части:


Расчет и проектирование сварных конструкций

Линия влияния имеет вид треугольника с ординатой y1 = -3,67

Построим линии влияния для панели 18-19. Моментная точка – 7. Пусть груз находится справа Расчет и проектирование сварных конструкций м. Рассмотрим равновесие левой части:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Линия влияния имеет вид треугольника с ординатой y1=3,75 м.

Построим линию влияния для раскоса 18-7. Пусть груз находится справа от разрезаемой панели: Расчет и проектирование сварных конструкций


Расчет и проектирование сварных конструкций


Пусть груз находится слева от панели, т.е. Расчет и проектирование сварных конструкций:


Расчет и проектирование сварных конструкций

Построим линию влияния для стойки 0-15. Она работает лишь при нахождении единичного груза в панели 0-1. При нахождении груза равного 1 в узле 0 усилие в стойке 0-15 равно 0.


Расчет и проектирование сварных конструкций


Построим линию влияния для стойки 2-16. Стойка 2-16 работает лишь при нахождении единичного груза в панелях 1-2 и 2-3. При прохождении груза равного 1 в узле 1 усилие в стойке 2-16 равно 1. При нахождении указанного груза в узле 1 и левее его, а также в узле 3 и правее его усилие в стойке 2-16 равно 0.


Расчет и проектирование сварных конструкций


Аналогично усилия распределяются в стойке 4-17.

Линия влияния для стоек 0-15, 2-16, 4-17 имеют вид треугольника с высотой равной 1(в узлах 0; 2; 4 соответственно).


Расчет и проектирование сварных конструкций


3.3 Определение усилий в стержнях горизонтальной вспомогательной фермы


Построим линии влияния для панели 5’-6. Моментная точка – узел 18. Пусть груз находится справа от разрезаемой панели 5’-6. Рассмотрим равновесие левой части: Расчет и проектирование сварных конструкций м.

Расчет и проектирование сварных конструкций


Линия влияния имеет вид треугольника с ординатой y1 = -3,4 м.

Построим линию влияния для панели 6’-8’. Моментная точка – узел 7`. Пусть груз находится справа от разрезаемой панели 6’-8’: Расчет и проектирование сварных конструкций. Рассмотрим равновесие левой части:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Линия влияния имеет вид треугольника с ординатой y1=3,3 м.

Построим линию влияния для раскоса 6-7`. Пусть груз находится справа от разрезаемой панели 6-7`: Расчет и проектирование сварных конструкций. Сумма проекций на ось y:

Расчет и проектирование сварных конструкций


Пусть груз слева от разрезаемой панели 6-7’: Расчет и проектирование сварных конструкций. Сумма проекций на ось y:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Построим линию влияния для стойки 0-0`. Она работает лишь при нахождении единичного груза в панели 0`-1`. При нахождении груза равного 1 в узле 0 усилие в стойке 0-0` равно 0.


Расчет и проектирование сварных конструкций


Построим линию влияния для стойки 2-2`. Стойка 2-2` работает лишь при нахождении единичного груза в панелях 1`-2` и 2`-3`. При прохождении груза равного 1 в узле 1` усилие в стойке 2-2` равно 1. При нахождении указанного груза в узле 1` и левее его, а также в узле 3` и правее его усилие в стойке 2-2` равно 0.


Расчет и проектирование сварных конструкций


Аналогично усилия распределяются в стойке 4-4` и 6-6`.

Линии влияния стоек 0-0`, 2-2`, 4-4`, 6-6` будут иметь вид аналогичный линиям влияния стоек вертикальной вспомогательной фермы.


Расчет и проектирование сварных конструкций

4. Определение расчетных усилий от заданных нагрузок в элементах моста


4.1 Вертикальная вспомогательная ферма


Расчет и проектирование сварных конструкций


Верхний пояс:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Нижний пояс:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Раскосы:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Стойки:

Расчет и проектирование сварных конструкций


4.2 Горизонтальная вспомогательная ферма


Раскосы:


Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций


Стойки:

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкций


5. Подбор сечений элементов моста


5.1 Подбор сечения главной балки


Расчет и проектирование сварных конструкций


По требованиям СНИП минимальная толщина стенки принимается 6 мм, а полки 8 мм.

Принимаем Расчет и проектирование сварных конструкций мм.


Расчет и проектирование сварных конструкций


Принимаем сечение горизонтального листа 360x14мм.

Определим уточненное значение момента инерции подобранного поперечного сечения балки:


Расчет и проектирование сварных конструкций

Наибольшее нормальное напряжение в крайнем волокне балки:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Определим касательное напряжение на уровне центра тяжести балки в опорном ее сечении:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Определим эквивалентные напряжения в сечении, в котором имеется наибольший изгибающий момент М = 13269000 кГ см и Q = 12130 кГ.

Эквивалентные напряжения вычисляются на уровне верхней кромки вертикального листа в зоне резкого изменения ширины сечения.

Вычислим в этом волокне балки напряжения от М:


Расчет и проектирование сварных конструкций.


В этом же волокне напряжение от Q:


Расчет и проектирование сварных конструкций,


где Расчет и проектирование сварных конструкцийэ

Эквивалентное напряжение:


Расчет и проектирование сварных конструкций,


что меньше наибольшего нормального напряжения в крайнем волокне.

Общая устойчивость балки


Расчет и проектирование сварных конструкций;Расчет и проектирование сварных конструкций


Требуются вертикальные ребра жесткости.

Расстояние между ними:

Расчет и проектирование сварных конструкций.

В этом случае следует знать следующие величины:

1) нормальное напряжение в верхнем волокне вертикального листа:


Расчет и проектирование сварных конструкций;


2) среднее касательное напряжение τ от поперечной силы. В середине пролета Q = 12130 кГ, среднее напряжение равно:


Расчет и проектирование сварных конструкций;


3) местное напряжение под сосредоточенной силой:


Расчет и проектирование сварных конструкций;m=1.

Для среднего значения режима:


Расчет и проектирование сварных конструкций.


Примем сечение рельса 50x50 мм.

Ордината центра тяжести сечения пояса и рельса относительно верхней кромки пояса равна:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Расчет и проектирование сварных конструкций

Найдем момент инерции относительно оси x0, проходящей через центр тяжести сечения пояса с рельсом ( F = 75,4 см2).


Расчет и проектирование сварных конструкций.


Вычислим условную длину:


Расчет и проектирование сварных конструкций.

Находим напряжение Расчет и проектирование сварных конструкций от Р = 14000 кГ:


Расчет и проектирование сварных конструкций.


Для проверки правильности постановки ребер жесткости надлежит выяснить три вспомогательные величины:


1) Расчет и проектирование сварных конструкций;

2) Расчет и проектирование сварных конструкций

Расчет и проектирование сварных конструкцийd = 120 см.

Расчет и проектирование сварных конструкций.

3) Расчет и проектирование сварных конструкций,

Расчет и проектирование сварных конструкцийk1 = 8,6.

Расчет и проектирование сварных конструкций.


Проверим, обеспечена ли требуемая устойчивость:


Расчет и проектирование сварных конструкций


Устойчивость вертикального листа в середине пролета вполне обеспечена.

Посмотрим, обеспечена ли устойчивость в опорных сечениях.

На опоре Расчет и проектирование сварных конструкций.


Расчет и проектирование сварных конструкций.


Проверяем снова устойчивость для опорного сечения, полагая Расчет и проектирование сварных конструкций.


Расчет и проектирование сварных конструкций


Устойчивость в опорном сечении обеспечена.

Переходим к расчету поясных швов.

Катеты верхних и нижних поясных швов примем равными k = 6 мм.

В нижних поясных швах действуют касательные напряжения:


Расчет и проектирование сварных конструкций


В верхних поясных

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: