РПЗ ТНУ04 (ТНУ 04-06), страница 2

, где МПа – предел текучести улучшаемой стали Ст45.

Ось проходит.

1.16.4.Расчёт траверсы на изгиб

Опасное сечение А-А.

Рассчитываем центр масс сечения:

,где размеры указаны на расчётной схеме.

Рассчитываем момент инерции относительно центральной линии:

Рассчитываем момент сопротивления изгибу:

мм³;

Рассчитываем изгибающий момент в опасном сечении:

Н м, где с =97 мм – расстояние от точки приложения силы до кожуха.

Определяем напряжения изгиба:

МПа;

Определяем коэффициент запаса:

МПа, где – предел текучести стали Ст45.

Траверса проходит.

1.16.5.Расчёт щитков на смятие.

Расчёт щитка на смятие от оси блока:

МПа, где h = 8 мм – ширина наименьшего контакта.

МПа, где – предел текучести стали Ст3.

– действующие напряжения меньше допустимых, следовательно щиток проходит по смятию.

1.17. Расчёт сварного соединения.

Рассчитаем сварное соединения пластины с металлоконструкцией.

Рассчитываем швы N5, если они выдерживают нагрузку, сварные швы для ребер будут выступать как усиление соединения.

Силовые факторы, действующие на соединение.

Напряжение в расчетном сечении шва.

От центральной сдвигающей силы:

От отрывающего момента М:

Напряжения пропорциональны расстоянию до нейтральной линии, проходящей через центр масс; максимальное напряжение в наиболее удаленных точках А.

Суммарные напряжения для наиболее опасно нагруженной точки А:

Допускаемое напряжение для сварного шва:

, где для стали 3.

- сварной шов пригоден.

2.Металлоконструкция.

2.1.Расчёт основных размеров.

Наиболее выгодны по массе балки коробчатого сечения

_­

_{Принимаем h = 480 мм.}

_{Принимаем h2 = 200 мм.}

_{Ширина балки:}

_{Принимаем b2 = 300 мм.}

_{Толщина стенки:}

_{Принимаем δст = 4 мм.}

_{Толщина верхнего пояса:}

_{Принимаем δвп = 6 мм.}

_{Толщина нижнего пояса при постоянно вылете:}

_{δнп = δвп = δ = 6 мм.}

_{Дальнейшие расчеты будем вести по эквивалентному сечению:}

_{Момент инерции этого сечения определяем, пренебрегая собственным моментом инерции поясов:}

2.2.Проверка статического прогиба.

Расчетная длина стрелы:

_{Расстояние между опорами (подшипниками):}

_{Принимаем hП = 1400 мм.}

_{lМП = 600 мм - расстояние от начала стрелы до центра тяжести механизма подъема.}

_{Допустимый прогиб:}

_{Фактический прогиб:}

- условие выполняется.

2.3.Вес металлоконструкции

Вес стрелы:

Н

Координата центра тяжести стрелы:

Вес подвижной колонны:

Н.

Координата центра тяжести подвижной колонны:

2.4.Проверка времени затухания колебаний.

Приведённую масса:

Рассчитываем жёсткость:

Определяем период собственных колебаний:

Определяем начальную амплитуду колебаний:

Определяем логарифмический декремент затухания:

.

Определяем время затухания колебаний:

с с, где м – допустимая амплитуда колебаний (время затухания колебаний должно быть меньше 10 с).

Металлоконструкция обладает достаточной жёсткостью, для гашения возникающих в ней колебаний.

2.5.Расчёт главной балки на изгиб.

Сечение стрелы: h = 480 мм

Рассчитываем изгибающий момент, действующий на сечение в вертикальной плоскости:

,где – коэффициент, учитывающий рывки при подъеме.

Определяем момент инерции сечения:

Определяем момент сопротивления изгиба:

, где y_max = 240 мм – максимальное расстояние от оси сечения

Определяем напряжения изгиба в вертикальной плоскости:

Определяем суммарные напряжения изгиба, действующие в рассматриваемом сечении:

; 53,7МПа < 160МПа, где МПа – допускаемые напряжения изгиба при комбинации нагрузок: постоянные + подвижные + инерционные нормальные. Сечение выдерживает действующие нагрузки, а значит, сечение в металлоконструкции пригодно для использования.

Сечение подвижной колонны: h = 1200 мм

Рассчитываем изгибающий момент, действующий на сечение в вертикальной плоскости:

где – коэффициент, учитывающий рывки при подъеме.

Определяем момент инерции сечения:

Определяем момент сопротивления изгиба:

, где y_max = 600 мм – максимальное расстояние от оси сечения

Определяем напряжения изгиба в вертикальной плоскости:

Определяем суммарные напряжения изгиба, действующие в рассматриваемом сечении:

; 24,58МПа < 160МПа, где МПа – допускаемые напряжения изгиба при комбинации нагрузок: постоянные + подвижные + инерционные нормальные. Сечение выдерживает действующие нагрузки, а значит, сечение в металлоконструкции пригодно для использования.

3.Опорно-поворотные узлы.

3.1.Силы, действующие на опоры.

Горизонтальная сила:

Вертикальная сила:

3.2.Расчет подшипников крановой опоры.

Для верхней опоры предварительно принимаем подшипники роликовые радиальные двухрядные 53315Н по ГОСТ 24696-81:

Проверка подшипника по статической грузоподъемности:

, где – статическая радиальная грузоподъемность;

, условие выполняется.

Нижняя опора состоит из двух подшипников: роликового радиально-сферического двухрядного и упорного.

Роликовый радиально-сферический подшипник работает в таких же условиях, что и подшипник верхней опоры, поэтому принимаем подшипник 53315Н по ГОСТ 24696-81.

Предварительно принимаем подшипник упорный 8114Н по ГОСТ 7872-89:

Проверка подшипника по статической грузоподъемности:

, где – статическая радиальная грузоподъемность;

, условие выполняется.

3.3.Верхний опорный узел.

Кран может находиться в двух крайних положениях стрела перпендикулярна стене и стрела параллельная стене. Рассмотрим оба случая в расчетах.

3.3.1.Расчет на нераскрытие стыка.

Запишем условие нераскрытия стыка:

- коэффициент основной нагрузки.

Определим номинальную площадь стыка:

Определим момент инерции стыка:

Расстояние до наиболее удаленной точки стыка:

Определим момент сопротивления стыка:

Напряжение на стыке от действия опрокидывающего момента:

, где - расстояние от стыка до действия горизонтальной силы.

Напряжение от силы затяжки болта:

Получаем:

Откуда определим силу затяжки болта:

3.3.2.Расчет на несдвигаемость.

Запишем условие несдвигаемости:

- коэффициент запаса при сдвиге.

- коэффициент трения на стыке.

Откуда:

_{Для определения расчетной нагрузки на болты принимаем большее значение силы затяжки, полученной из расчета на несдвигаемость, т.е.:}

, где - дополнительная нагрузка на болты оси внешних силовых факторов, действующих на затянутые болты.

Рассмотрим два положения крана.

Положение 1:

Положение 2:

Следовательно больше при положении крана 2, поэтому определяем для этого положения:

3.4.Нижний опорный узел.

Случай, когда стрела перпендикулярна стене, не рассматриваем, т.к. горизонтальная сила прижимает кронштейн к стене и нагрузка на болты миимальна.

Стрела параллельна стене.

3.4.1.Расчет на нераскрытие стыка.

Параметры сечения:

- количество болтов

Запишем условие нераскрытия стыка:

, где

Определим номинальную площадь стыка:

Определим момент сопротивления инерции стыка относительно оси х:

Определим момент инерции стыка относительно оси у:

Расстояние до наиболее удаленной точки стыка по оси х:

Расстояние до наиболее удаленной точки стыка по оси х:

Определим момент сопротивления стыка относительно оси х:

Определим момент сопротивления стыка относительно оси у:

Получим:

Откуда:

3.4.2.Расчет на несдвигаемость.

Запишем условие несдвигаемости:

- коэффициент запаса при сдвиге.

- коэффициент трения на стыке.

Откуда:

, где результирующая сдвигающая сила:

_Тогда:

Для определения расчетной нагрузки на болты берем большее значение силы затяжки, полученной из расчета на несдвигаемость.

Целесообразно в верхней и нижней опорах иметь одинаковый болты, поэтому для определения диаметра болтов используем расчетную нагрузку для нижней опоры, т.к. она больше, чем для верхней.

3.5. Расчет болтов на прочность.

Запишем условие прочности болта:

, где - площадь расчетного сечения болта;

- внутренний диаметр резьбы болта.

_{, где} - предел текучести материала болта;

- коэффициент запаса.

Получим:

Откуда:

Принимаем класс прочности болтов 6.8. Тогда:

Предположим, что в результате расчета получим резьбу в диапазоне М30…М60. Тогда

Получим:

_{Принимаем болт М30 у которого} .

4.Механизм поворота.

4.1.Предварительный расчёт электродвигателя

Принимаем предварительное значение КПД механизма поворота с двухступенчатым планетарном волновым редуктором:

, где – КПД планетарного редуктора;

- КПД волнового редуктора;