Диссертация (1173130), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

Исходные данные для расчёта металлоконструкции соответствуют техническим характеристикам, описанным в конструкторской документации грузовой тележки существующего мостового крана грузоподъёмностью 20 тонн. Масса сварных металлоконструкций исходного образца тележки составляет 2170 кг. Таким образом массогабаритные параметры, полученные в ходе проектирования тележки, могутбыть сопоставлены с соответствующими параметрами исходного техническогообразца, что даст возможность сделать вывод о целесообразности примененияпредложенной универсальной компоновочной схемы.128Наличие исходного образца так же позволило не производить предварительное проектирование механизма подъёма, а взять существующий, параметры которого указаны в соответствующей технической документации (таблица 5.1). На основе этих данных была составлена компоновочная схема механизма (рисунок 5.16).Таблица 5.1 – Техническая характеристика механизмов грузовой тележкиПередаточное числоМасса, кгТормозЭлектродвигательТипЧастота вращения, мин-1Мощность, кВтМасса, кгТипДиаметр шкива, ммТип электромагнитаКоэффициент запасаторможенияТормозной момент, Н∙мМасса, кг0,99500500400Ц2-650-40-35М41,3411004МТН280S10565Число ходовых колёс, штДиаметр ходовых колёс, ммТип рельсаНомерподшипникаДиаметр цапфы, ммТКТ-400400ТГМ-801,75120095ТипПередаточное число28,36Масса, кг330ТипЧастота вращения, мин4МТН-132L6-1Мощность, кВтМасса, кгТип457154400КР1003618 ГОСТ5721-7590ВКУ-500Букса5101221110РедукторРедукторДиаметр блоков подвески, ммДиаметр уравнительного блока, ммТип4ЭлектродвигательДиаметр барабана, мм20184ММеханизм передвиженияСкорость передвижения, м/с0,67 (40)(м/мин)Колея тележки, мм3600База тележки, мм1700Диаметр шкива, ммТормозПолиспастМеханизм подъёмаГрузоподъёмность, тВысота подъёма, мРежим работыЧисло ветвейполиспаста, шт.Усилие на канат, НДиаметр каната, ммДлинна, мКПД полиспастаТип электромагнитаПуть торможения, мТормозной момент, Н∙мМасса, кг9155,5117ТКГ-200200ТГМ-2000,530030129Рисунок 5.16 – Компоновочная схема механизма подъёма грузовой тележкимостового крана грузоподъёмностью 20 т5.4 Формирование компоновочной схемы металлоконструкции грузовойтележкиКомпоновочная схема металлоконструкции формируется по следующемуалгоритму.1.

Исходя из компоновки механизма подъёма осуществляется поиск координат точки положения груза O (рисунок 5.17).2. Из найденной точки О в направлении одной из наиболее удалённой точкимеханизма подъёма 1 проводится радиус вектор RD. Расстояние между указанными точками соответствует длине диагонального элемента.3. Полученный диагональный элемент зеркально отображается относительно плоскостей, проходящих через оси X и Y, перпендикулярные плоскости тележки. В результате образуются две пересекающиеся диагонали формируемого контура металлоконструкции с точками 1-4 по концам.

Образованные диагональныеэлементы не должны препятствовать свободному перемещению каната вдоль130прямой линии, соответствующей положению нарезанных участков барабана АБ,ВГ (рисунок 5.16), а также в точках сбегания каната с верхних блоков полиспаста.Ширину зоны сбегания каната (заштрихована на рисунке 5.16) для грузовых тележек кранов общего назначения принимают равной 70-100 мм [53].4. Точки 1-4 попарно соединятся прямыми, которые образуют внешний контур тележки и соответствуют хордовым элементам первого уровня. Элементымеханизмов, вес которых оказывает значительное влияние на распределениеопорных нагрузок, должны находится внутри полученного контура. Определяются размеры базы BТ и колеи KТ тележки (рисунок 5.17).Рисунок 5.17 – Определение положения главных диагональных элементовметаллоконструкции тележки5. Проводится расстановка хордовых и радиальных элементов, заполняющих каждый сегмент металлоконструкции, под опорными точками установленных на тележке механизмов.

Элементы располагаются так, чтобы каждый узелмеханизма подъёма опирался как минимум на два различных элемента металлоконструкции. Так же добавляются радиальные элементы, предающие металлоконструкции дополнительную жёсткость и перераспределяющие между ними нагрузки от веса груза и механизмов. Схема металлоконструкции, полученной для рассматриваемого примера, показана на рисунке 5.18.131Рисунок 5.18 – Компоновка металлоконструкции грузовой тележки на базеуниверсальной компоновочной схемы6. Сформированная металлоконструкция описывается с помощью четырёхструктурных матриц.

Для компоновки, показанной на рисунке 5.18, структурныематрицы примут следующий вид: D1 H 1.1 01   0 H 1.2 R1.2.1 0 H01.3R1.1.10R1.3.1D H R  3   3 3.1 3.1.1  ; 0 H 3.2 R3.2.1  D2 H 2.1 R2.1.1 R2.1.2 R1.1.2 R1.2.2  ;  2   0 H 2.2 R2.2.1 R2.2.2  ; 0 H00 R1.3.2 2.3 D4 H 4.1 00 R4.1.10R4.2.2  . 4   0 H 4.2 R4.2.1 0 H000 4.3Структурные матрицы, записанные в соответствии с принятой архитектуройматематической модели, имеют вид: H 3.1 R3.1.1 HR 3.2 3.2.1  H 4.1 0 H 4.2 R4.2.1H 4.3 0R4.1.1000 R4.2.2 0 D4D3iD1 H1.1 0 H1.2 R1.2.1H 1.3 0R1.1.10R1.3.1R1.1.2 R1.2.2 R1.3.2 D2 H 2.1 R2.1.1 H 2.2 R2.2.1H 2.3 0R2.1.2 R2.2.2 0 1325.5 Определение начальных параметров несущих элементовметаллоконструкции на базе универсальной компоновочной схемыНачальную высоту элементов металлоконструкции принимают равной1/5…1/8 от определённой базы тележки BТ [53].

Геометрические параметры поперечных сечений элементов задаются с учётом размеров листового и фасонногопроката. Заданные значения записываются в виде соответствующих матриц параметров согласно базовой архитектуре математической модели структурнопараметрического синтеза:– матрицы ширин элементов bΔi (мм)8 6 8 614148 0 6 08 6 0 68 0 0 08 6 68 6 68 0 0bi1414 8 0 6 610 6 0 6 10 0 6 6 – матрицы высот элементов hΔi (мм) 350 350  350 350 350350 350 0 350 0  350 350 0 350  350 000  350 350 350  350 350 350  350 00 hi350350 350 0 350 350  350 350 0 350  350 0 350 350 – матрица длин элементов lΔi (мм)133 3280 211 2520 655 187618761822 0 380 0 1400 464 0 464  884 000 1822 380 380 1400 464 464  884 00 li18761876 3280 0 278 151  1592 120 0 120  1160 0 469 469 Принято, что соединение различных элементов металлоконструкции производится угловыми двухсторонними сварными швами с предварительной разделкой кромок, с помощью полуавтоматической сварки в среде углекислого газа.

Согласно рекомендациям, изложенным в п. 4.3 составляются следующие матрицыописывающие сварные швы:– матрицы катетов сварных швов kfΔi (мм): 6 5  6 59 6 0 5 0 6 5 0 5 6 0 0 096 5 56 5 56 0 0k fi99 6 0 5 5 7 5 0 5 7 0 5 5– матрицы расчётных длин сварных швов lwΔi (мм): 340 340 340340340 340 0 340 0  340 340 0 340  340 000 340 340 340 340  340 340 340  340 00 lwi340340 340 0 340 340  340 340 0 340  340 0 340 340 134С помощью расчётов, проводимых над матрицами по соответствующимформулам, согласно правилам, описанным в п.

4.4, вычисляются значения расчётных параметров элементов металлоконструкции, таких как:– площади поперечного сечения элементов тележкиAi  hi  bi ;(5.11)– площади поперечного сечения сварных швовA fi  k fi  lwi   fi ;(5.12)– площади поперечного сечения границы сплавления сварного шва с основным металломAzi  k fi  lwi   zi ;(5.13)– моменты инерции поперечного сечения элементовJ xibi  h3i ;12(5.14)– моменты инерции поперечного сечения сварных швовJ fwik fi  lw3i   fi;12(5.15)– моменты инерции поперечного сечения границ сплавления сварных швовс основным металломJ zwik fi  lw3i   zi;12(5.16)– моменты сопротивления поперечного сечения элементовWxi bi  h2i;6(5.17)– моменты сопротивления поперечного сечения сварных швовW fwik fi  lw2i   fi;6(5.18)– моменты сопротивления поперечного сечения границ сплавления сварных швов с основным металломWzwi k fi  lw2i   zi6.(5.19)135Полученные в результате расчёта данные так же записываются в виде соответствующих матриц.

Кроме того, определяются предварительное значение массынесущего основания металлоконструкции (кг)mi  hi  bi  li   м ,(5.20)где ρм – плотность материала металлоконструкции, кг/м2. Для конструкционныхсталей, применяемых для изготовления стальных конструкций грузоподъёмныхмашин ρм = 7850. 72 3,5 55,410,872 40 0 6,3 0  30,8 7,6 0 7,6 19,4 000 72 40 6,3 6,3  30,8 7,6 7,6 19,4 00 mi7272 72 0 4,6 4,6 2  44 2 0 32 0 7,7 7,7 В случае использования сплошного настила ориентировочная масса металлоконструкции тележки на основе универсальной компоновочной схемы можетбыть определена по формуле:mм.т   mi   mi. j   mi.

j .k  mн ,(5.21)где mi – масса главного диагонального элемента, mi.j – масса хордового элемента,mi.j.k – масса радиального элемента, mн – масса настила:mн  КТ ВТ sн  м 1,822  3,28  0,004  7850  188 кг,где KТ = 1,822 – определённая входе проектирования колея тележки, м; BТ = 3,28 –база тележки; sн = 0,004 – принятая толщина настила, м. Согласно проведённымрасчётам ориентировочная масса металлоконструкции равна 1023 кг.1365.6 Формирование сочетаний нагрузок, действующих наметаллоконструкцию тележкиНа данном этапе определяются узлы механизмов, передающие нагрузки насоответствующие элементы металлоконструкции, что позволяет выделить точкиприложения внешних действующих сил.5.6.1 Определение участков передачи нагрузки на металлоконструкциюгрузовой тележкиВ рассматриваемом случае с достаточной для расчётов точностью можнопринять, что нагрузки от веса груза и элементов механизма подъёма передаютсяна металлоконструкцию тележки с помощь сосредоточенных сил.

Так силы максимального натяжения канатов, наматываемых на барабан и вес самого барабана,распределяется поровну между отдельно стоящей подшипниковой опорой и редуктором, который выполняет роль второй опоры барабана. Указанные нагрузкипередаются со стороны подшипниковой опоры на радиальные элементы R4.2.1 иR4.2.2 (рисунок 5.19) с помощью четырёх сосредоточенных сил F1 – F4, приложенных в точках опирания корпуса опоры. Часть нагрузки, передающаяся на редуктор, так же воздействует на радиальные элементы R2.1.1, R2.1.2, R2.2.1, R2.2.2, что учитывается приложением сосредоточенных сил F11 – F14 согласно [31]. Уравнительный блок крюковой подвески закрепляется ниже уровня настила на хордовыхэлементах H1.2 и H1.3, на одинаковом удалении от них. Следовательно нагрузка,приходящаяся на уравнительный блок, распределяется поровну между указанными элементами (силы F5, F6, рисунок 5.19).

Воздействие веса электродвигателямеханизма подъёма на металлоконструкцию тележки учитывается с помощьюприложения сосредоточенных сил F7 – F10 к радиальным элементам R1.1.1, R1.1.2,R1.3.1, R1.3.2. В ходе составления схемы распределения сил определяются точныекоординаты точек их приложения [31].137Рисунок 5.19 – Схема распределения действующих сил между элементами металлоконструкции тележки.5.6.2 Определение расчётных значений внешних сил, действующих наметаллоконструкцию грузовой тележкиДля проведения расчётов согласно модулям математической модели необходимо определить величины всех действующих внешних нагрузок.

В рамкахпредлагаемой методики проектирования вычисление значений сил, приложенныхк металлоконструкции тележки, производится согласно требованиям, изложенным в нормативной литературе [31, 32, 81]. В данных стандартах установленыструктура и принципы определения расчётных нагрузок, которые возникают прииспользовании машин по назначению, а также особых случаях, предусмотренныхтехническим заданием [31].В качестве основного метода, применяемого при проектных расчётах и подтверждении несущей способности металлоконструкции грузовой тележки на основе универсальной компоновочной схемы, использован метод предельных состояний [31]. Метод расчёта по предельным состояниям предусматривает использование коэффициентов надёжности по каждой из нагрузок. Эти коэффициенты138учитывают возможные отклонения значений указанных величин в неблагоприятную сторону. Определение действующих усилий по этому методу строится последующему алгоритму [31].1.

Характеристики

Список файлов диссертации