- •Проектирование сварных конструкций
- •Глава II
- •§ 1. Сорта сталей и алюминиевых сплавов
- •§ 2. Сортамент
- •Глава III
- •Глава IV
- •§ 1. Принципы расчета строительных конструкций по предельному состоянию
- •§ 2. Принципы расчета машиностроительных конструкций по допускаемым напряжениям
- •§ 3. Расчетные сопротивления и допускаемые напряжения при расчете прочности сварных соединений в стальных конструкциях
- •§ 4. Допускаемые напряжения для сварных конструкции из алюминиевых сплавов
- •§ 5, Злентр0дуг0вые сварные соединения
- •§ 6. Сварные соединения, выполненные контактной сваркой
- •§ 7. Соединения при специальных методах сварни соединения при электрошлаковой сварке
- •§ 8. Соединения при сварне пластмасс
- •§ 9. Примеры расчета
- •§ 10. Комбинированные клепано-сварные соединения
- •§11. Клеено-сварные соединения
- •§ 12. Паяные соединения
- •§ 13. Соединения, работающие на изгиб и сложное сопротивление
- •§ 14. Расчет прочности сварных соединений по рекомендации международного института сварки (мис)
- •§ 15. Условные обозначения сварных швов
- •Глава V
- •§ 1. Общие соображения
- •§ 2. Распределение напряжений в стыковых швах
- •§ 3. Распределение напряжений в лобовых швах
- •§ 4. Распределение напряжений во фланговых швах
- •§ 5. Распределение напряжений в комбинированных соединениях с лобовым и фланговыми швами
- •§ 6. Распределение усилий в роликовых соединениях, сваренных контактным способом
- •§ 7. Распределение усилий в точечных соединениях, сваренных контактным способом
- •§ 8. Концентрация деформаций в зоне дефектов
- •Глава VI
- •§ 1. Деформации и напряжения при неравномерном нагреве и остывании
- •§ 2. Свойства металлов при высоких температурах. Распределение температур при сварке
- •§ 3. Образование деформаций, напряжений и перемещений при сварне
- •§ 4. Остаточные напряжения в сварных соединениях
- •§ 5. Деформации и перемещения в сварных соединениях и конструкциях
- •§ 6. Остаточные напряжения и перемещения, возникающие в элементах оболочек
- •§ 7. Экспериментальные методы
- •Глава VII
- •§ 1. Общие замечания
- •§ 2. Уменьшение остаточных напряжений
- •§ 3. Способы уменьшения сварочных деформаций и перемещений
- •§ 4. Особенности уменьшения напряжений и перемещений при сварке элементов тонкостенных оболочек
- •Глава VIII
- •§ 1. Образование в сварных соединениях горячих (кристаллизационных) трещин
- •§ 2. Образование в сварных соединениях холодных трещин
- •Глава IX
- •§ 1. Общие положения
- •§ 2. Прочность сварных соединений
- •§ 3. Повышение статической прочности
- •Глава X
- •§ 1. Прочность основного металла при переменных нагрузнах
- •§ 2. Прочность сварных соединений
- •§ 3. Усталостная прочность сварных соединений элементов больших толщин
- •§ 4, Усталостная прочность сварных соединений при контактной сварке
- •§ 5. Усталостная прочность сварных
- •§ 6. Методы повышения прочности сварных соединений при переменных нагрузнах
- •§ 7. Допускаемые напряжения при работе конструкций под переменными нагрузками
- •1 Аблица 10.12
- •Глава XI
- •§ 2. Причины хрупких разрушений сварных конструкций
- •§ 3. Прочность сварных соединений при ударе
- •§ 4. Предупреждение хрупких разрушений
- •Глава XII
- •§ 1. Понятие о конструктивной прочности
- •§ 2. Влияние схемы напряженного состояния
- •§ 3. Влияние концентраторов напряжений
- •§ 4. Влияние пониженной температуры
- •§ 5. Влияние пластической деформации и деформационного старения
- •§ 6. Пути повышения конструктивной прочности
- •§ 1. Рациональное проектирование и изготовление конструкций
- •§ 2. Выбор материалов для сварных конструкций
- •§ 3. Рациональное построение
- •§ 4. Сборочно-сварочные операции и проектирование приспособлений
- •Глава XIV
- •§ 1. Общие сведения о балках
- •§ 2. Схема расчета балон
- •§ 3. Определение расчетных усилий в балках методом линий влияния
- •§ 4. Расчет жесткости и прочности
- •§ 5. Общая устойчивость
- •§ 6. Местная устойчивость
- •§ 7. Ребра жесткости
- •§ 8. Работа на кручение
- •§ 9. Расчет с учетом пластических деформаций
- •§ 10. Сварные соединения
- •§ 11. Стыки
- •§ 12. Применение штампованных и гнутых профилей
- •§ 13. Применение алюминиевых сплавов
- •§ 14. Опорные части
- •§ 15. Результаты испытаний
- •§ 16. Примеры сварных нонструнций
- •§ 17. Пример расчета и конструирования балки
- •Глава XV
- •§ 1. Типы поперечных сечений
- •§ 2. Устойчивость стоек со сплошными поперечными сечениям1и
- •§ 3, Прочность и устойчивость стоек с составными поперечными сечениями
- •§ 4. Соединительные элементы
- •§ 5. Стыки
- •§ 6. Базы и оголовки
- •§ 7. Примеры стоек
- •Глава XVI
- •§ 1. Изготовление балок двутаврового сечения
- •§ 2. Пример проектирования оснастки
- •§ 3. Изготовление конструктивных элементов двутаврового сечения
- •§ 4. Изготовление балок коробчатого сечения
- •§ 5. Приемы выполнения стыков балок
- •Глава XVII
- •§ 1. Типы соединений элементов рамы
- •§ 2. Соединения балок в рамах с дополнительными усилениями
- •§ 3. Соединения балок со стойнами
- •§ 4. Точечные соединения рам, работающих на изгиб
- •§ 5. Сварные рамы и станины
- •§ 6. Рамы под двигатели
- •§ 7. Изготовление ран
- •Глава XVIII
- •§ 1. Типы ферм
- •§ 2. Определение нагрузок и усилий стержней
- •§ 3. Линии влияния усилий стержней
- •§ 4. Поперечные сечения стержней
- •§ 5. Сечения сжатых и растянутых поясов, раскосов и стоек
- •§ 6. Узлы ферм
- •§ 7. Специальные конструкции ферм
- •§ 9. Сварные легкие прутковые фермы
- •§ 10. Применение алюминиевых сплавов в сварных конструкциях ферм
- •§ 11. Пример расчета алюминиевой фермы
- •§ 12. Пример расчета стальной фермы
- •§ 13. Применение пайки
- •§ 14, Пример расчета нран0в0г0 моста*
- •§ 15. Изготовление решетчатых конструкций
- •Глава XIX
- •§ 1. Вертикальные цилиндрические резервуары
- •§ 2. Покрытия цилиндрических резервуаров
- •§ 3, Резервуары со сферическими днищами
- •§ 4. Сферические и каплевидные резервуары
- •§ 5. Цистерны
- •§ 6, Местные напряжения в листовых конструкциях
- •§ 7. Газгольдеры
- •§ 8. Применение алюминиевых сплавов для изготовления резервуаров и цистерн
- •§ 9. Конструкции металлургического и других комплексов
- •§ 10. Котлы и сосуды, работающие под давлением
- •§11. Трубы и трубопроводы
- •Глава XX
- •§ 1. Негабаритные емкости и сооружения
- •§ 2. Сосуды, работающие под давлением
- •§ 3. Изготовление сварных труб
- •§ 4. Сварка труб и трубопроводов
- •§ 5. Корпусные листовые конструкции
- •Глава XXI
- •§ 1. Типы сварных деталей машин
- •§ 2. Барабаны
- •§ 3. Корпуса редукторов
- •§ 4. Шестерни и шнивы
- •Глава XXII
- •§ 1. Детали тяжелого и энергетического машиностроения
- •§ 2. Детали овщего машиностроения
- •§ 3. Сварна деталей приборов
- •§ 2. Изготовление арматурных сварных нонструнций
- •§ 3. Сварка стыков рельсов
- •Глава XXIV
- •§ 1. Механизация транспортных операций
- •§ 2. Механизация заготовительных операции
- •§ 3. Механизация и автоматизация сборочно-сварочных операций
§ 13. Применение пайки
До последнего времени паяные соединения применялись главным образом в приборо- и машиностроении. В настоящее время проводится разработка вопроса о пайке строительных конструкций, в частности мачтовых ферм для линий электропередачи,
Паяные соединения имеют некоторое преимущество перед сварными: пайка конструкций в печах более производительна, процессы механизированы. Качество паяных соединений высоко. Во многих случаях паяные соединения обладают меньшими концентраторами напряжений, чем сварные, например фланговые. При пайке можно производить соединения такого рода, вы-
Рис. 18-24. Примеры паяных узлов мачтовой фермы
полнение которых при сварке затруднительно, например, соединения сотовых конструкций. При пайке широко используют соединения внахлестку.
На рис. 18-24, а, б изображены паяные узлы одной из мачтовых ферм. Сами швы показаны заштрихованными. Размеры пло-щаци спая легко изменяются в зависимости от величины расчет-нпх'усилий соединений.
Расчет прочности паяных швов в соединениях производится по формуле -
-===4 -га 08-п)
где Я —действующее усилие; F — площадь паяного шва; [т'] — допускаемое напряжение паяного шва, зависящего от припоя и технологического процесса.
475
Проведенные исследования подтвердили достаточно удовлетворительную работу паяных соединений при статических и уста--лостных нагрузках.
§ 14, Пример расчета нран0в0г0 моста*
Требуется разработать сварную конструкцию кранового моста пролетом 24 м, грузоподъемностью 20,0 Т. Материал металлоконструкции — низколегированная конструкционная сталь 15ХСНД, допускаемое напряжение для нее [а]р=21 кГ/мм2.
Выбор схемы кранового моста. Главные фермы моста, по которым перемещается тележка с грузом, имеют параллельные пояса, около опор их высота понижается. Высота главных ферм с учетом необходимой жесткости в вертикальной
плоскости h принимается равной -^ = 2 м; на опорах Л0=1 м\
длина панели d==2 м.
Параллельно главным фермам устанавливают фермы жесткости, которые имеют ту же схему, что и главные. Постановка ферм жесткости, соединенных с главными фермами, обеспечивает устойчивость последних. Расчет прочности кранового моста ведется в предположении, что полезная нагрузка от веса тележки с грузом передается только главным фермам.
В плоскостях верхних и нижних поясов главных ферм н ферм жесткости располагают продольные связи. Верхние и нижние связи имеют одинаковые схемы. Полагают, что верхние продольные связи воспринимают усилия, возникающие в мосте от динамических нагрузок. Нижние связи ставят для получения общей жесткости кранового моста в горизонтальной плоскости. Расстояние между поясами главных ферм и ферм жесткости (высота ферм связей) /i2 = l,8 м. Расстояние между осями колес крана n=-g-=4,8 м. Расстояние между главными фермами т определяется размером крановой тележки: принимаем т=2,2 м. Общая схема кранового моста представлена на рис. 18-25. Между главными фермами Я/ и фермами жесткости / предусматривается установка поперечных связей IV для повышения сопротивляемости моста скручиванию. Расчету прочности они не подлежат.
Определение расчетных н-а грузок. Собственный вес одной главной фермы из стали Ст. 3 можно определить пред-
* Пример расчета кранового моста составлен по упрощенной схеме. Крановые мосты проектируются и рассчитываются согласно техническим условиям на проектирование мостовых кранов Всесоюзного научно-исследовательского института подъемно-транспортного машиностроения, изданным отделом техни-ческоГ] информации (I960 г.), учитывающих все специфические условия работы кранов.
476
Si na = 0,353, Cos a. 43,893; Sin kb"= Cos US"^ 0,107
Sin p - 0,56? i Cos В = 0,%3
6)
n
Рис. 18-25. Схема кранового моста:
/.) г.чавняя ферма (ПО: б) план моста is ферма жесткости (!): н) поперечный prtjpe-i; //
связи
варительно по справочникам или по следующей приближенной формуле:
Л-0,01 Q(Z-5)-i-0,7 ,
где Q — грузоподъемность моста, Г; / — пролет моста, м. Таким образом, в данном случае
Р, --= 0,01 • 20,0 (24 - 5) + 0,7 - 4,5 Т.
При применении низколегированной стали вес конструкции. окажется меньше, чем при стали Ст. 3, приблизительно на 20%.
Поэтому примем Я]. = 0,8* 4,5 = 3,6 Г.
Собственный вес одной фермы жесткости составляет около половины веса главной, т. е. Pi=\tST.
Собственный вес одной продольной фермы связей может быть принят равным 1/3 веса главной, т. е.
Р^М^ 1,2 Т.
Вес настила площадки примем /^=1,1 Т. Вес механизма передвижения—P^ = Z,1T, Каждая из двух главных ферм воспринимает постоянно действующую нагрузку, состоящую из ее собственного веса Ри поло-
вины веса верхних и нижних продольных связей 2*-^, половины
Л Pb
веса настила-^и половины веса механизма перемещения-тр Общая нагрузка на главную ферму будет
^-3,6-ьЦ^-1-4-- U + 4" ' 3,7 = 7,2 Т.
Равномерно распределенная нагрузка на 1 м длины главной фермы составит
q ^ || = 0,3 7>.
Кроме того, на главную ферму в середине пролета передается половина веса моторного узла, равного 0,8 Т
/>в--1-*о.8==о.4 т.
Определим полезную нагрузку, воспринимаемую главной фермой,
Вес тележки крана Р0 для заданной грузоподъемности равен 8,0 Т, расстояние между ее осями rf~2,0 м, динамический
478
коэффициент поднимаемого груза, равного 20,0 Т, принимаем 1,2. Поэтому сила, действующая на каждое из четырех колес тележки, равна
Р> = МГ 'f ' »* = 8,0 Г.
т-, л. л. г, 8,0 4-20,0 При отсутствии динамического коэффициента Р = ——j-----—
-7,0 Т.
Найдем нагрузку, передаваемую на верхние продольные фермы связи. Последние воспринимают горизонтальные усилия при торможении крана. Эти усилия определяются умножением величин весов крана, тележки и поднимаемого груза на коэффициент 0,1-
От Pq горизонтальная равномерно-распределенная нагрузка q на ферму связей равна
qT = 0,1 q - 0,1 • 0,3 - 0,03 7/м.
От узла электродвигателя сосредоточенная горизонтальная сила в узле 6 составит
/>6 = 0,1Я6 = 0,1 -0,4=^0,04 Т.
От тележки и полезного груза Р горизонтальная сила прикладывается в месте нахождения каждого из колес тележки
/»г = о,1.М+В» = о,гг.
{Динамический коэффициент 1,2 не учитывается).
Каждая из вертикальных ферм жесткости воспринимает нагрузку: от собственного веса Ps, половину веса верхних и нижних
продольных связей 2 • -™, половину массы настила -к-Я* и половину массы механизмов -ту Я,.
Общая нагрузка на ферму жесткости равна
Равномерно распределенная нагрузка на 1 м длины фермы жесткости составит
4'= 1^0,22 Т;,ч.
479
В середине пролета на ферму жесткости передается половина веса моторного узла Рв = 0,4 Т\
Определение усилий в стержнях главной ферм ы. Определение усилий в стержнях ферм может быть произведено разными способами. Наиболее целесообразно в данном случае применить метод линий влияния, поскольку вычисляются усилия от грузов, перемещающихся по пролетам. Схема феомы представлена па рис. 18-26, а. Все стержни по этой схеме
j' *' j'
0.'2М ^ ;
■-- - -' V'~n-----"------""" ...... л/ 0.35 _ X'tW..............
> " г- о
Q- ЗШ*
Й-- -Лй-«
• .' V/
0J5
к--15,2'/
5'В
Ш
(—| Я.-* 1,35 м
ВЛ7
-0.5$
0.5?
t* 13,83
Рис. 18-26. К определению усилий методом линий влияния. Сплошными линиями показаны положения крановой тележки над положительными ординатами лилий влияния усилии в стержнях главной фермы, пунктирными — над отрицательными
условно показаны растянутыми (стрелки от узлов). Отрицательные значения вычисленных усилий указывают на наличие сжатия.
Построим линии влияния усилия для средней панели 5'6' верхнего пояса главной фермы. Линии влияния поясов для ферм рассматрираемого типа имеют треугольные очертания. Для пз-
нелей 5'6' линия влияния имеет вид треугольника, как указано на рис. 18-26,6. Моментной точкой является узел 6.
Ордината линии влияния находится путем умножения величины реакции А при нахождении единичного груза в узле 6' (эта реакция равна 0,5) на 6d и деления па высоту фермы h. Таким образом, для стержня 5'6' ордината линии влияния равна
yi = 0,5 ■ ~2/Г ""3'°-
Аналогичным путем находим ординату линии влияния стержня 56 нижнего пояса (рис. 18-26,о). Его моментная точка находится в узле 5', Ордината линии влияния 5 6 равна реакции А при нахождении груза в узле 5', умиоженной на Ъй и деленной на h,
v - 1 . ii . AJ^_ - 9 92 У» - ' ^7 2,0 - г^г-
Построение линии влияния для других панелей поясов в данном случае не имеет смысла, так как при сравнительно небольшом пролете фермы изменять сечения поясов по их длине не следует.
Линия влияния стержня 01 имеет треугольное очертание (рис. 18-26, г). Ее высота y=Ad/h cos а, где Д —0,92; cos a = 0,893. Поэтому
0.92 -2 . л„ У^ТГода"^1-03-
Для построения линии влияния усилия наиболее нагруженного раскоса V2 (рис. 18-26, д) поступают следующим образом. При нахождении единичного груза справа от рассматриваемой панели (второй) усилие в раскосе V2 равно A/sin 45°, Линия влияния имеет ординату, равную 1,41 на левой опоре. При нахождении груза слева от указанной панели усилие в раскосе Г2
равно --^___ и определяется прямой с ординатой 1,41 на
травой опоре. Между узлами V и 2' линия влияния имеет характер прямой. Как следует из рис. 18-26,5, наибольшая по абсолютной величине положительная ордината линии влияния +1,17. отрицательная —0,12.
помощью аналогичных рассуждений строят все прочие ли-1И влиянии усилий раскосов 23'; 3'4; 45''; 5'6 (рис. 18-26, е, ж, tl'nt™™1*1 B ст°"ках 2'2; 4'4; 6'6 образуются при нагружепиях там ч,Л!1^го пояса, примыкающих к соответствующим
Стойка 2'2 (пИр 1й ой \
чпогп rm lo-Jb, к) раоотает лишь при нахождении еди-10 'P>J.'i в панелях 1'2' или 2'3'. При нахождении груза,
481
равного 1, в узле 2' усилие в стойке 2'2 равно —1. При нахождении указанного груза в узле /' или левее его, а также в узле 3' или правее его усилие в стойке 2'2 равно 0. Поэтому линия влияния усилия 2'2 имеет очертание треугольника с высотой, равной I, в узле 2' и длиной, равной 2d. Аналогично строят линии влияния усилий в стойках 4'4 и 6'6 (рис. 18-26, д, м). Стойки З'З и 5'5 являются нерабочими и испытывают совершенно незначительные усилия от собственного веса и веса панелей нижнего пояса, примыкающих к узлам. Эти усилия ввиду их малости можно вовсе не учитывать.
Линию влияния стойки /7 легко построить из рассмотрения равновесия узла / (рис. 18-26,а).
В раскрытой форме 2Г=0 напишется так:
01 sin a 4- П'= 0, откуда
/Г = -О/ Sin a,
где
sin х = 0,353.
Таким образом, усилие в стойке //' равно 0,353 от усилия в, поясе 01', но обратно ему тю .знаку. Линия влияния 01 имеет очертание, показанное на рис. 18-26, а. Усилие в стержне 01' находится проектированием всех сил в узле О на горизонтальную ось ЕА"=0. Откуда следует, что 01'==—01. Усилие в раскосе 01 равно по величине и обратно по знаку 01'.
Построив линии влияния для основных интересующих нас стержней главной фермы, укажем путь определения расчетных усилий от заданных нагрузок. Как известно, усилие от любого загружения может быть найдено по следующему соотношению (14.3):
где Яг —величины сосредоточенных грузов, Г;
Уг — ординаты линии влияния под сосредоточенными грузами; q — равномерно распределенная нагрузка, Т/м; Q — площадь, ограниченная линией влияния, соответствующая длине загруженного участка фермы, м. Для определения расчетных усилий в стержнях фермы над каждой линией влияния устанавливают тележки так, чтобы они вызывали в рассматриваемом элементе максимальные усилия. Одно из колес тележки будем располагать над вершиной треугольной линии влияния, другое — со стороны соседней большей ординаты. Установки тележки над положительными участками
482
линии влияния показаны сплошными линиями, а над отрицательными—пунктирными (рис. 18-26). Над двузначными линиями влияния производят две установки тележки в целях определения наибольшей положительной растягивающей силы и наибольшей отрицательной сжимающей.
Площадь, ограниченная линией влияния, вычисляется по формуле
о _ У£
2 *
где ^ — наибольшая ордината линии влияния в рассматриваемом участке; .V —длина линии влияния. Пояса имеют х —/. Величины х для линий влияния раскосов находят из соотношения (рис. 18-26, н)
В графах 2—4 табл. 18.5 приведены значения положительных ординат линии влияния, в графах 5—7 — отрицательных. Умножением Ъу и Ъуг на Р {величина нагрузки на колесо тележки) получаем расчетные усилия в стержнях от полезной нагрузки.
В графах 8 и 9 указаны длины положительных и отрицательных участков линии влияния, а в графах 10—12 —величины положительных и отрицательных их площадей. Умножением Q сумм (для элементов, имеющих двузначные линии влияния) на интенсивность загружения ц вычисляем расчетные усилия от равномерного нагружения всего крана. Умножением у{/2 на величину Ре находим усилие, вызываемое весом мотора.
, В графах 2—5 табл. 18.6 приведены усилия от ц, ЕЯ, Я6, в графах 6—7 — большее и меньшее усилия (по абсолютной величине, взятое со своим знаком).
Коэффициент
г
в
колонке 8 выражает отношение .;т'п
.
'^ max
.. В графах 9 приведены значения коэффициента понижения допускаемых напряжений в осповпом металле в зоне сварных соединений у.
Как известно из гл. X, коэффициент может быть принят равным для крановых конструкций
________________1______________
Т — 0,(ЖЭ ± 0,2 - (0,6 /Сэ + 0,2) г '
Он зависит от величины эффективного коэффициента концентрации напряжения Кэ. Следует выбирать такие конструктивные формы, в которых бы коэффициент Кэ по возможности приближался к единице. Для подбора сечений основных элементов
483
Определение ординат и площадей линий влияния стержней вертикаль
Стержень |
У1 |
У» |
*-У |
У1 |
У2 |
Zy' |
-V, М |
1-х |
V., м |
|
|
|
5'6' |
|
|
|
—3,00 |
-2,50 |
-5,50 |
24 |
|
|
— |
|
|
0 1 |
-1,03 |
+0,94 |
+ 1,97 |
|
|
|
24 |
|
+ 12,36 |
|
|
|
56 |
+2,92 |
+2,50 |
-5,42 |
|
|
|
24 |
|
-35,04 |
|
|
|
2 2' и 4 4' |
|
|
|
-1,00 |
0 |
-1,00 |
4 |
|
|
- |
|
|
6 6' |
|
|
|
— 1,00 |
0 |
-1,00 |
4 |
|
|
- |
|
|
1'2 |
+ 1.17 |
+ 1,06 |
-2,23 |
-0,12 |
|
—0,12 |
21,82 |
2,18 |
+ 12,76 |
-- |
|
|
2 3' |
+0,23 |
+0,12 |
+0,35 |
—1,06 |
-0,94 |
-2,00 |
19,63 |
4,37 |
+0,50 |
- |
|
|
3'4 |
+0,94 |
+0,82 |
+ 1,76 |
—0.35 |
-0,24 |
-0.59 |
17,45 |
6,55 |
+ 8,20 |
- |
|
|
4 5' |
-0,47 |
+0,35 |
+0,82 |
—0,82 |
-0,70 |
—1,52 |
15,27 |
8,73 |
+2,05 |
- |
|
|
5'6 |
+0,70 |
+0,59 |
+ 1,29 |
—0,59 |
-0,47 |
—1,06 |
13,09 |
10.91 |
^4,58 |
— |
|
|
Прим е ч а н и е:
у — ординаты Линии влиянии; отвлеченные числа {на участках, соответствующих рас
а соответствующих сжатию — знак *—*; х — длина участка линии влияния;
а — площадь, ограниченная линией влияния на участке одного знака, я; 2 — площадь, ограничениан линией влияния на всей длине фермы, м.
о.*, |
|
|
|
|
|
|
|
|
7^ |
г~-_ |
ч—- |
rt |
£с |
|
|
._____1 |
7—* |
»—« |
t~j |
f~4 |
т—< |
о |
jc" |
^d" |
■^ |
гч |
СЧ |
z-i |
СЧ |
OS |
0-1 |
О I. |
Ol |
OJ |
^~ |
"~ |
тЧ |
|
i— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
>-. |
,— |
о |
о |
я? |
<-- |
СП |
со |
ОС |
|
§ |
О |
о |
о, |
о |
©_ |
р, |
|
СТ-> |
ОС^ |
t-_ |
W1 |
|
'-" |
--* |
-- |
■— |
—' |
™ |
™ |
*~ч |
о |
о |
° |
°* |
|
СЧ |
о |
|
с- |
|
|
о |
^ |
СЧ |
|
С- |
о |
|
СЧ |
74 |
сч_ |
о |
■—• |
СЧ |
^1 |
1—1 |
О |
1-« |
со |
t~- |
|
О* |
о" |
о" |
о" |
о |
о |
о |
о" |
о |
i |
О |
о |
|
|
■г |
4- |
|
' |
+ |
4 |
+ |
|
|
1 |
|
^ |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Й |
о |
СО |
ю |
|
|
си |
^Cj |
Ч--------f |
LiO |
со |
СЧ |
СП |
сч |
л—^ |
,_г |
CD |
О |
СЯ |
^1 |
^t_ |
■ч" |
со |
о |
1-~ |
|
£ |
|
с^ |
г-н |
о" |
1—< |
*—* |
СС |
^с |
о |
Ы |
1С |
i-~" |
?t |
7 |
+ |
1- |
"Г |
1 |
1 |
4- |
_г |
1 |
! |
+ |
! |
f-. |
о |
|
<■— |
|
|
|
С7; |
|
ю |
с- |
о |
|
w |
о |
2з |
х> |
О |
о |
ю |
«2 |
с^ |
С| |
■г* |
г- |
о |
со |
о> |
•rv |
CD |
о |
en |
СИ |
,~г |
стз" |
о" |
со" |
|
|
E |
ю |
|
ю |
СО" |
с? |
«5 |
?—| |
СЧ |
1—t |
|
ч—1 |
*—1 |
«t |
( |
-t |
+ |
f |
1 |
1 |
[ |
+ |
\ |
^ |
|
■г |
fs. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
■4 |
о |
СЧ |
о |
|
|
|
|
эс |
X |
ее |
СС |
со |
^_ |
сч_ |
OJ |
о_ |
|
^* |
|
1 |
СЧ |
С| |
<Ч |
СЧ |
СЧ |
>. |
7 |
о |
у-* |
О |
о |
' |
1 |
о" + |
о" 1 |
о |
о ] |
о" ■4- |
aT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г-. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СО |
|
- |
с^> |
|
, |
о |
о |
|
|
«3 |
С2 |
^ |
*-----Ё |
ос |
=■> |
■*" |
1 |
1 |
о |
о_ |
| |
| |
о |
УЭ |
с- |
(N |
ч. |
к |
1 |
|
|
с© 1 |
0О~ 1 |
|
|
о |
1 |
■* |
7 |
GO [ |
г. |
|
(О |
г^ |
|
|
|
|
■* |
|
|
|
O-I |
|
|
f- |
СО |
, |
|
1 |
1 |
■ЗС |
о |
1—t |
СО |
ГО |
>! |
|
LO~ |
со |
i |
|
| |
1 |
!-." |
X |
Ч. |
• о |
с5 |
^■1 |
|
■—i |
те |
|
|
|
|
1—, |
СЧ |
,—, |
■~о |
у—4 |
о, |
|
4_ |
+ |
|
|
|
|
1- |
+ |
1- |
-U |
-f" |
s~. |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зс |
.-------ь |
'О |
|
|
|
|
о |
t- |
V"< |
СО |
<-----1 |
оГ |
о" |
t^ |
о |
о |
со |
1 |
1 |
!--_ |
СП |
—1 |
сч_ |
Tf |
t* |
" |
7 |
7 |
о |
о" |
|
|
со" + |
1 |
CN "Г |
7 |
о" 1 |
=j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
герж |
5а *6 |
|
to С\) |
|
to to |
|
|
с-ч |
|
|
|
to |
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
la
с ..
За,
ffi s
g^ ко ко"
is
15
485
кранового моста предварительно примем /С9 = 1,4. Такие значения для Кэ следует принимать для конструкций из низколегированных сталей при соединениях встык с обработкой швов. В процессе разработки конструкции прочность в отдельных узлах будет проверяться не только при указанном, но и при других значениях лэ. В сжатых стержнях поясов фермы
Мты = gQ -г %Ру' + Р6ут; Nmla — q® 4- Р&Ут-В растянутых стержнях поясов фермы
*«.* = q& + ВРу + Р&Ут; Nm{n = qQ ~f Я6ут. В раскосах с наибольшим усилием сжатия
yVraax = ?2-f £Ру' + Р6у„2;
В раскосах с наибольшим усилием растяжения
,Nmax = q2 + ZPy + P6ym; ЛГЯ1„="^-т-ЕРу' + Я,у|/г.
Таблица 18.7 Определение усилий в стержнях ферм жесткости
Стержень |
q'S, T |
Рш УЦ2> т |
Л',7- |
5'6' |
-7,92 |
—1,20 |
—9,12 |
0 1 |
+2,67 |
+0,22 |
+2,89 |
56 |
+7,70 |
+1,00 |
+8,70 |
2 2' к 4 4' |
-0,44 |
0 |
-0,44 |
66' |
—0,44 |
—0,4 |
—0,84 |
1'2 |
+2,78 |
+0,28 |
+3,06 |
2 3' |
+2,18 |
—0,28 |
—2,46 |
3'4 |
-1,55 |
+0,28 |
+ 1,83 |
4 5' |
-0,93 |
—0,28 |
-1,21 |
5'6 |
+0,44 |
+0,28 |
+0,72 ' |
9' — 0,22 Tjm; РЁ = 0,4 Т; Л'= q'9 + ушРъ (площади 2CVMM взяты из табл. 18.5, произведения Ущръ — нэ табл. 18.6).
486
Например, в раскосе 1'2
/Vma* = 3,79+ 17,84+ 0,28 = 21,91 Т;
AU.^ 3,79-0,96+ 0,28 = 3,11 Т.
а-2 м
жестн
0. л8я У6
|
0,1 f |
8JP |
|
|
Л/ |
|
|
|
|
|
||М'МГ |
i |
!l..'k::. 1 ■ "| 11> |
|
|
|
JJJ |
! >^ й = |
-39,96 м |
в)
пдлЬ^"
|
|
|
0,1 Р |
,___«BJP |
|
|
||
|
А |
|
|
|
|
1 ■ Z1' |
л^4*- |
. - 'АЛ |
#//> д/^
8=-fff.0ffn*
s) лвА 2'2°-т)
^, ||^,.<Г1Т?ШП^ТТГТТТ-^ ----Nt*^^Uilii3J/j\- х-0.39 м
0,1 Р 0.1 Р
«п______
./.5.?
>,<?
Я=-2.00 м
Рис. 18-27. К определению усилий методом линий влияния в стержнях горизонтальной фермы связи. Сплошными линиями показаны положения тележки над положительными ординатами, пунктирными ~~ над отрицательными
Определение усилий в стержнях ферм жесткости. Схема фермы жесткости такая же, как и главной фермы. Поэтому линии влияния усилий в стержнях фермы жест-
487
кости оказываются такими же, как и для* главной фермы. Для определения усилий в стержнях фермы жесткости надлежит использовать данные табл. 18.5.
Величины усилий в стержнях ферм жесткости приведены в табл. 18.7.
Определение усилий в стержнях фермы связей. Схема фермы связей представлена на рис. 18-27, а. На рис. 18-27,6—ж построены линии влияния для средних панелей поясов, а также некоторых раскосов и стоек.
Линии влияния усилий для горизонтальной фермы связей строят от единичной силы, направленной горизонтально, приложенной к узлам главной фермы. Величины усилий в стержнях ферм связи даны в табл. 18.8.
Каждая из двух верхних горизонтальных ферм связей кранового моста при торможении воспринимает усилия от веса его половины, равного вертикальным нагрузкам, передаваемым главной ферме и фермы жесткости. Этот вес составляет 7,2+5,2=12,4 Т.
На
1 м
длины
q0
=
^4
=
^,52 ^м-
Усилия No в стержнях фермы связей, приведенные в табл. 18,8» могут изменять свой знак на обратный, так как нагрузки при торможении и трогании с места направлены в противоположные стороны.
Как видно из рис. 18-26, а и 18-27, а, пояса фермы связей совмещены с поясами главной фермы и фермы жёсткости. Это приводит к тому, что полные усилия в совмещенных поясах алгебраически складываются из усилий вертикальной и горизонтальной ферм. Поэтому полное усилие в верхнем поясе главной фермы составляет
5'6' - - 56,0 — 6,48 = - 62.48 Г.
Полное усилие в верхнем поясе ферм жесткости равно
5'6' - - -9,12 - 6,48 = - 15,60 Т.
Определение усилий в поясах главной фермы от изгиба. При расположении нагруженной тележки на панели верхнего пояса главной фермы последняя испытывает изгибающий момент (рис. 18-28). Элемент пояса при этом может приближенно рассматриваться как двухопорная балка, опертая по концам на прилегающие узлы фермы. Учитывая неразрезан-ность пояса, можно принять изгибающий момент от сосредоточенного груза (давления колеса при динамическом коэффициенте 1,2), находящегося на середине панели длиной df—2 м, равным
., Pd 8,0 • 2,0 п ЙГ „
_Д4 =~ .-------^_™ — 2,66 Г ■ м.
488
Усилия в стержнях ферм связей
Стержень |
J4 |
Уа |
-У |
0,1 р-1у |
JC |
1-х |
+ 0, м |
—2', м |
"сумм |
|
|
|
|
5'6' |
-3,33 |
-2,77 |
—6,70 |
-4,27 |
24 |
— |
- |
-39,96 |
—39,9 |
|
|
|
|
5'W |
-3,24 |
•: 2,76 |
+6,00 |
-, 4,20 |
24 |
— |
■ ;■ 38,89 |
_ |
—38,8 |
|
|
|
|
О" Г |
— 1,-Ю |
- 1,26 |
—2,68 |
— 1,87 |
24 |
-. |
_ |
-16,80 |
—16,8 |
|
|
|
|
б'б'1 |
-г0,77 |
+0.6-1 |
+ 1,41 |
г 0,98 |
13,09 |
10,91 |
; 5,оо |
-3,49 |
[-1,51 |
|
|
|
|
2'2v |
-1,00 |
0 |
-1,00 |
--0,7 |
-1 |
— |
— |
-2,00 |
-2,00 |
|
|
|
|
6"£" |
-1,00 |
0 |
— 1,00 |
~ 0,7 |
4 |
_ |
_ |
-2,00 |
-2,00 |
|
|
|
|
П [! н м с ч о и а я:
!. Р' -7,1) т; (/„^П.И т-м: :.' = —^------; Р.; - 0.-I т; Л'0 = 0,1 P'Ly J-0,1 ?J2MB(| 4- 0
J LyMM
2. Знак полученных усилий соответствует знаку иагружения, показанному на рис. 18.27; усилия направления приложенной нагрузки;
3. у — отвлеченные числа.
Если при этом кран подвергается торможению или троганию с места, то одновременно с моментом М, действующим в вертикальной плоскости, образуется момент Мг в горизонтальной плоскости от Р' (без учета динамического коэффициента)
Ж^
0,1 Р'й
0,1 -7,0-2
= 0,233 Г • м.
В панели пояса образуются также поперечные усилия в вертикальной и горизонтальной плоскостях
Qrop-0,\P.
Подбор сечений элементов главных ферм. Сечение верхнего пояса принимаем из двух швеллеров № 22. Площадь сечения двух швеллеров (с зазором 5 мм)
F=26,7 -2 = 53,4 см2.
Рис. 18-28. К определению изгибающего момента при расположении сосредоточенной силы Р па шнели верхнего пояса главной фермы
Момент сопротивления относительно оси х
Wx-= 193 -2 = 386 смК
Наименьший момент инерции и момент сопротивления относительно оси у:
Уу = 2 ■ 26,7 (2,24 + 0,25)2 -]- 151 • 2 = 633 c.w*; 633
W,
74,9 смК
у ~~ 8,2 |-0,2. Определяем напряжение в поясе от продольной силы и двух
моментов в крайнем волокне сечения
62 480 53,4
266000 386
23 300
74,9 2170 кГ}см2.
490
== - 1170-689-311
Превышение напряжения относительно допускаемого составляет
2170-2100
2170
100% —3,3%, что разрешается.
Проверяем устойчивость пояса относительно его вертикальной оси.
Относительный эксцентриситет (см. гл. XV) равен
- 266000 • 53,4 _ n .q т — 386 ■ 62 480 ~~ '°
Наименьший радиус инерции
Ыа = У -Щ- = 3'44 СМ-
Гибкость равна
.200
При Л,=58 коэффициент 9=0,79 (см. табл. 15.1). По формуле с - —т-т^-------= 0,74.
\ -\-ат '
В данном случае а —0,6. Напряжение равно
JV 62480
Fyc 53,4 ■ 0,79 - 0,74
= -2001 кГ/см\
что не превышает допускаемого напряжения, равного 2100 кГ/см2.
Сечение нижнего пояса принимаем из двух швеллеров № 12. Площадь сечения одного швеллера /"щв —13,7 см .
Напряжения растяжения в нижнем поясе равны
54870 =2003 КГ1СМ\
2 • 13,7
Поперечные сечения верхнего и нижнего поясов сохраняются постоянными по длине. В панелях, ближайших к опорам, напряжения ниже допускаемых.
Сечения всех стоек фермы состоят из двух гнутых уголков 65X65X4 мм.
Площадь поперечного сечения двух уголков f = 2-5,04 = = 10,08 см2.
Положение центра тяжести относительно крайнего волокна у =1,9 см.
491
Момент инерции двух уголков относительно оси х, проходящей через центр тяжести, равен /ж = 41,76 смА.
Наименьший радиус инерции г — J/ -——• = 2,03 см.
I 900
Гибкость
>. = — = "
= 98,5.
Коэффициент ф=0,47 находят по табл. 15.1. Напряжение в наиболее нагруженной стойке 6Г6
-9000 __lg98 ч,_
2 ■ 5,04 ■ 0,47
В стойках VI, 2'2 и 4'4 расчетные напряжения несколько меньше.
.Стойки прикрепляются к поясам в узлах угловыми швами без обработки. Коэффициент понижения допускаемых напряжений у в основном металле в зоне этих швов определяется при эффективном коэффициенте концентрации /Сэ=3,3 (см. табл. 10.12).
Для сжатой стойки 6'6 при г —+0,11 (табл. 18.6).
Т = 0,6 ■ 3,3 - 0.2 - (0,6 ■ 3,3 + 0,2) 0,11 = °'6°'
Допускаемое напряжение в металле стойки равно
[о]Р7 = 21,00 • 0,65 - 1365 кГ/см2.
Расчетные напряжения стойки в зоне узла находят без учета устойчивости (коэффициента ф). Поэтому
о
= ~]
5
Qg-
— -~
893 k-rjcMTj
что
меньше 1365 кГ1см?.
Поперечные сечения всех раскосов выбираем крестообразного вида. Предусматриваем приварки в узлах широкого листа раскоса к вертикальной косынке поясов стыковыми швами.
Растянутые раскосы проектируют составленными из полосы 100X5 мм и двух ребер, приваренных к ней, размером 60X5 мм.
Площадь сечения раскоса
F^ 10-0,5 i 2-6 -0,5= 11,0 см1.
Растягивающее напряжение в наиболее нагруженном растянутом раскосе 1'2 равно
о = ^~ = 1992 к Г/см*, что < [з]р = 2100 кГ!см\
492
Напряжение в раскосе 5'6
0 = 11^1 = Ю01 кГ\Ы\ что < [з]„ = 1430 л-/7сл-.
Для сжатых раскосов принимаем поперечные сечения, состоящие из полосы 160X5 мм и двух ребер 80X5 мм. Площадь сечения их составляет
F= 16 -0,5 + 2- 8 ■ 0,5= 16,0 см2.
Наименьший момент инерции сечения относительно оси х равен
, Кз - 0,5 . 2 ■ о!5з. 8 ,„ „ ,
Л=—ПГ^"1 ------V>------=170,9 см1.
Наименьший радиус инерции
Гибкость —
28; i ). = -пут =■ 86; щ — 0.5S (см. табл. 15.1).
Расчетное напряжение в наиболее нагруженном сжатом раскосе составляет
19550 -1Г17_ -, .,
0
=
"" 16
0 0 58
~
~ ^0/о
к1
(см', что
.:-
> [о]р=2030 кГ/см2 на 2%.
Таким образом, в главных фермах нами приняты пять различных видов сечений: для верхнего и нижнего поясов, сжатых и растянутых раскосов, для стоек. Геометрические характеристики подобных сечений элементов главной фермы и расчетные напряжения приведены в табл. 18.9.
Подбор сечений элементов фермы жесткости. Все элементы фермы жесткости сконструированы однотипными из одного гнутого уголка. Для верхнего сжатого пояса принимаем уголок 100ХЮ0Х9; площадь его сечения /г=17,2 см2.
Вычисляем по правилам статики ординату центра тяжести // = 2,8 см\ момент инерции относительно горизонтальной оси Jx~ 165,2 cMi\ минимальный момент инерции /mjn =67,6 еж4.
Наименьший радиус инерции" равен rmin —2,0 см.
Гибкость
X ^ -|^L ^ юО; ? = 0,46 (по табл. ]5.1).
493
Расчетные напряжения в стержнях главных ферм
Стержень |
х, т |
Состав сечения |
F, см' |
1, см |
J, см' |
Радиус инерции г, см |
|
|
|
5'6' |
-62,48 |
2 швеллера № 22 |
53,4 |
200 |
662 |
3,5 |
|
|
|
0 1 |
-19,69 |
2 швеллера № 12 |
27,4 |
— |
_ |
— |
|
|
|
5 6 |
454,87 |
2 швеллера Л"» 12 |
27,4 |
— |
_ |
— |
|
|
|
6 6' |
-9,00 |
2 (65X65X4) |
10,08 |
200 |
41,76 |
2,03 |
|
|
|
1 V |
-6,95 |
■2 (65X65X4) |
10,08 |
200 |
41,76 |
2,03 |
|
|
|
0 Г |
-19,69 |
150X5+2(80X5) |
16,0 |
224 |
170,8 |
3,27 |
|
|
|
Г2 |
Ч 21,91 |
100X5 Ь 2(60x5) |
11,0 |
— |
_ |
- |
|
|
|
2 3' |
—19,25 |
160x5+2(80x5) |
16,0 |
283 |
170,8 |
3,27 |
|
|
|
3'4 |
-1-16,47 |
100X5+2(60X5) |
11,0 |
_ |
- |
- |
|
|
|
4 5' |
--13,70 |
160X5+2(80X5) |
16,0 |
283 |
170,8 |
3,27 |
|
|
|
5'6 |
+пдз |
100x5+2(60x5) |
11,0 |
|
|
|
|
|
|
Напряжение сжатия в панели 5*6'
°^Т7^та = ~ 197° кГ1с*2, что< [о]р = 2100 кГ см2.
Для сжатых раскосов принимаем сечение в виде гнутого уголка 80X80X4.
Вычисляем площадь сечения /*—6,24 см2; ординату центра тяжести #=2,2 см; момент инерции /Л = 40,04 см4; наименьший момент инерции Jmin —16,36 см4,
Наименьший радиус инерции равен
Гибкость —
1/ 16,36 , „п /~W = 1'62 см-
) _ _Ж_ - 175
Гибкость несколько велика, но может быть допущена для элемента фермы жесткости, при этом <р~0,18 (по табл. 15.1). Напряжение сжатия в раскосе 23'
2460 ^2199 кГ;см2_
6,24 -0,18
21<
2100
2j99__2100
Расчетное напряжение превышает допускаемое на —'-^ш-----^
X 100% — 4,7%, что < 5%.
Все остальные стержни (растянутые раскосы и сжатые стойки) ферм жесткости конструируют из одного гнутого уголка 65X65X4 мм. Его площадь сечения F=5,04 см2; # — 1,8 см; /,.=,20,89 см*; Jmia =8,03 см4.
Наименьший радиус инерции равен
-щ- = 1,26 см. Гибкость —
900
?1^~Т26~"= 159; *?^°>21 (по табл. 15.1).
Напряжение сжатия в стойках равно — 840
5,4 ■ 0,21
- — 794 кГ/см'2.
Геометрические характеристики подобранных сечений элементов фермы жесткости и расчетные напряжения могут быть сведены в таблицу, аналогичную табл. 18.9. Так как в ферме
495
жесткости по принятой схеме расчета элементы не испытывают переменных усилий (у=1), to прикрепления в узлах могут быть выполнены с применением швов любых типов без понижения допускаемых напряжений в основном металле стержней.
Подбор сечений элементов в фермах связей. Раскосы в фермах связи проектируют из одного уголка 80X80X4 мм, стойки —из уголка 65X65X4. Геометрические характеристики подобранных элементов связи и расчетных напряжений в них сводятся в таблицу, аналогичную табл. 18.9.
Произведем проверку прочности основных элементов прикреплений узлов. Элементы работают при знакопеременных
усилиях
с характеристикой цикла -■■--■---"■■
■-
—
1.
Л max
Прикрепление в узлах предусматривается соединениями внахлестку, с обпариванием по контуру; эффективный коэффициент концентрации Л"э—3,3. Определение у Для соединений в узлах ферм с учетом их работы при растяжении
1 0,253.
0,6 - 3,4 + 0,2 (0,6 • 3,3 —0,2) ( -I)
В наиболее нагруженном раскосе фермы связей напряжение зоне прикрепления
— ± 444 Н'Г!см2.
6,24
Так как допускаемое напряжение [0^=21-0,253 — 531 кГ/см2, то прочность элемента обеспечена.
1 Расчет прочности сварных соединений н главной ферме. В главной ферме расчету прочности подлежат стыки поясов, прикрепления раскосов и стоек к косынкам узла и прикрепления косынок к поясам ферм.
Пояса сваривают швом встык с двусторонним' проваром и последующей механической обработкой. Эти соединения являются особо ответственными в конструкции. Коэффициент концентрации напряжений в растянутом стыковом шве Кэ = 1,4.
ПрИ _^miiL = г = о,2, коэффициент
1
0,6 • U ■ 0,2 - (0,6 ■ 1,1 0,2) 0,2
1.
Принимаем \-=\. Таким образом, стыки поясов равнопрочны основному элементу.
В узлах с косынками (рис. 18-29,6") стойки приваривают фланговыми швами с к = 4 мм, имеющими технологическое значение для закрытия зазора между уголками и косынкой.
496
Раскосы приваривают в узлах к косынкам широкой полосой встык, узкие ребра — продольными угловыми швами. Примем для этих продольных швов, так же как и для лобовых,
Определим коэффициент у для швов, прикрепляющих встык растянутые раскосы 1'2 (г = +0,14) и 5'6 (г — —0,68). Узел 5' аналогичен V (рис. 18-29).
При г ===-т-0,14
0,66;
1 0,6 ■ 2,5 - 0,2 - (0,6 ■ 2,5.......0,2) 0,14
[-.'] т = 0,65 [о]Р1 - 0,65 • 21 • 0,66 - 9,00 кГ мм'.
Узел 1' 520
ШВ. №?,?.
Рис. 18-29. К расчету сварных соединений в узлах главной фермы
При г = — 0,68
у ■ .__________________\__________________~ о 39-
' 0,6 ■ 2,5-, 0,2 (0,6-2,5 0,2) ( -0,68) ' '
[x']v = 0,65 ■ 21 • 0,39 - 5,32 кГ!мм~.
Усилия между полосами раскосов распределяются пропорционально площадям, входящим в состав сечения. Усилия в узком ребре раскоса Г2
V -- /V • -^
21910 -у- -5970 кГ.
Площадь сечения ребра F? = 6-0,5 — 3 см2. Площадь сечения раскоса F = ll см2.
Ребро приваривается к косынке двумя швами длиной £=12 см каждый.
32 82,4
497
Напряжение в шве с к=5 мм равно Np 5970
Х ^ 2 ■ 0,7 «L = 2 • 0,7 • 0,5 ■ 12 ^ 714 к/7сл »
что < 900 кГ{см2.
Усилие в узком ребре раскоса 5'6 равно
Np = 11300-3/11 -3080 кГ.
Швы имеют длину L=12 еж каждый. Напряжение в швах равно
т
^ 2-07*°oVi2
=
367
*г/г*2>
что < 532 кГ/сл*2.
Аналогичным образом проверяется прочность прикреплений остальных узлов главных ферм.
Определим напряжение в швах, приваривающих косынку (прокладку к поясам).
В узле /' усилия в раскосе 1'2 составляют +21910 кЛ а в раскосе VO— ( — 19 690 кГ).
Определим сумму проекций усилий на горизонтальную ось, сдвигающих прокладку относительно пояса (в действительности максимальные усилия в стержнях Г2 и 23' имеют место при не вполне одинаковом положении нагрузки). Таким образом, усилие Т является несколько завышенным):
Т = (21910 +19690) cos 45е = 29400 кГ. •
Усилие воспринимается четырьмя продольными швами. В узле /' принимаем [т']\' = 9,00 кГ/мм2~900 кГ/см2.
При к=5 мм требуемая длина швов, прикрепляющих косынку к поясу, равна
/ _ N - 29400 _
и ~~ 4 ■ 0,7/ф'] ~ 4 ■ 0,7 ■ 0,5 ■ 9,00 ~ ^°»° LM'
Из конструктивных соображений принимаем £=520лш.
Расчет прочности сварных соединений ферм жесткости. Как было указано выше, все сварные соединения ферм жесткости рассчитывают при у —1 и допускаемых напряжениях
" [т'] = 0,65 [о]р - 0,65 ■ 21 = 13,65 кГ/лш2.
Пояса сваривают встык швом, равнопрочным основному элементу.
Раскосы и стойки прикрепляют к надставкам, привариваемым к вертикальной полке уголков пояса (рис. 18-30,а). Длину швов назначают с учетом технологических и конструктивных особен-
498
ностей. Длина флангового шва, приваривающего раскос со стороны обушка уголка, принимается равной 90 мм, с противоположной стороны —40 мм; длина лобового шва соответствует ширине полки уголка; катет шва /с—4 мм.
В прикреплении раскоса 1'2° (рис. 18-30, а) полная расчетная длина швов равна
I = Q£ -:- 9 + 9 - 3/7 = 19,3 см.
О/ 6}
Рис. 18-30. К расчету сварных соединений в узле /' фермы жесткости (а)
и связей (б)
Напряжение в швах равно
N 3060 ге_ -. 2
Т
'-
' 0,7
- kL
=
1)7ЛЩТШГ
= °67
кГ1СМ-
В других прикреплениях раскосов и стоек фермы жесткости величины напряжений в швах имеют еще меньшее значение.
Расчет прочности сварных соединений ферм связей. Соединения элементов ферм связей имеют коэффициенты концентрации в лобовых швах КЭ~%,Ь и /Сэ =4,5 — во фланговых (см. табл. 10.12).
При г = —1 коэффициент у.т =0,333; y<jm —0,185.
Допускаемое напряжение в лобовых швах
№.. = 0,65 • 21 • 0,333 - 4,55 кГ/мм2, во фланговых —
Ь'|7фЛ = 0,65-21 -0,185-2,52 кГ/мм?.
499
Длину лобового шва, прикрепляющего раскос 1'0°, примем ВО мм (рис. 18-30,6).
Усилие на лобовой шов с к = 4 мм равно
N, = 455 ■ 0,7 -0,4-8 ----- 1019 кГ;
усилие на фланговые швы
Л^фл = 2770 ~ 1019 - 1751 кГ.
Требуемая длина фланговых швов при /с = 4 мм равна
j ___ 1751_________9, о
(1Ы 0,7 ■ 0,4 ■ 252 """" '
Определяем длину шва со стороны обушка
7.! — 0,7 - 24,8 -- 17,3 см; принимаем Л, — 17 см. Требуемая длима шва с другой стороны
12 — 0,3 ■ 24,8 - - 7,4 см; принимаем Ls — 8 см.
Расчет опорных балок моста. Опорные балки кранового моста должны обладать достаточной жесткостью как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Опорные балки воспринимают нагрузки от главных ферм со связями, вес тележки с грузом при ее нахождении над балкой. Кроме того, на опорные балки действует горизонтальная сила, направленная вдоль моста при торможении или при пуске в ход крановой тележки.
Схема загружения крановой балки показана на рис. 18-31, а; сила Rr> соответствует половине веса фермы жесткости
р'„ 5,4
2 2 *•'<*■>
7 2
сила R состоит из половины веса главной фермы-^ — 3,6 'Г,
0,4 _ . „ половины веса моторного узла —=- =0,2 Т и части веса тележки
с грузами при загружении линий влияния опорной реакции А фермы моста (рис. 18-31,6)
ZPy = 8,0 (1 -0,83) ..... 14,64 Т.
Таким образом,
Я = 3,6-г 0,2+ 14,64- 18,44.
500
Горизонтальная сила Т при торможении тележки составляет 0,1 от веса тележки с грузом
Т = 2 Рг = 2 ■ 0,7 = 1,4 Г (стр. 479).
Реакции на опорах балки А = В ==18,44+2,7=21,14 Т.
Эпюры поперечных сил построены на рис. 18-31, в, эпюры моментов от вертикальных сил — на рис. 18-31, г, а от горизонтальных—па рис. 18-31,(3.
■.^^РГ
ду
%.».
11%т^.
Зп м.
гор
Рис. 18-31. К расчету сварных опорных балок кранового моей
Наибольшие моменты равны:
Му =,- _ 2,7 • 1,8 г 21,14 • 1,3 = 23,76 Т • м;
Л1у - ЛГ01> • 1,3 - 1,4 ■ 1,3 = 1,82 Т ■ и.
За сечение опорной балки принимаем профиль из двух швеллеров, расставленных на расстоянии 340 мм друг от друга
501
-и соединенных между собой связями. Каждая ветвь швеллера состоит из вертикального листа 50GXI2 мм и двух горизонтальных 100X16 мм.
Площадь поперечного сечения двух сварных швеллеров
F = 2 (50 - 1,2 -f 2 ■ 10 ■ 1,6) = 184 см2.
Момент инерции относительно оси х
jv= 2 ( 5f>3l2''2 + 2 ■ 10 ■ 1,6 ■ 24,2^) = 62480 см*.
Для удобства транспортирования опорные балки делают •составными по длине. Обе половины соединяют накладками и болтами. В месте соединения опорные балки ослаблены отверстиями для болтов d=22 мм.
Учтем величину уменьшения момента инерции сечения вследствие его ослабления (рис. 18-31,£).
Уосл ==4-2,2- 1,2(3,62+10,8Ч- 18,02) + 4-2,2- 1,6 • 24,22 -
= 13036 см*.
Момент инерции нетто ослабленного сечения швеллеров равен
Лито = 62480 - 13036 -■= 49444 см*.
Ослабление сечення отверстиями для болтов составляет, таким образом,
62 480-49 444 ,10()Оо=20^
62 480 Момент сопротивления двух швеллеров равен
W -=hs^L = ^pi=^ 1978 см3.
х У max 2o
Нагрузка неравномерно распределяется между ветвями сечения балки. Примем, что внутренний швеллер воспринимает 2/3 от полного момента. Таким образом,
Мтв - ~ ■ 23,76 -■=- 15,84 Т ■ м = 1 584 000 кГ • см,
Напряжение от вертикального изгиба в более нагруженном швеллере
1 584 000
1/2 - 1978
502
1602 к Г! см2.
Момент инерции сечения балки относительно вертикальной оси составляет
у, = 2(«Ц^- + 50.1,2.16,4') + 4(-!?^-|-+ 10 • 1,6- 10.82) -=40290 смК
Примем приближенно
Л*™ = 0,8 Jу = 0,8 • 40 290;- 32 230 смК Момент сопротивления сечения равен
Wy
= 323f°
- №6Zcm*.
Напряжение от горизонтального изгиба балки равно 182 000
1896
— 96Г*Г/ли2.
Расчетное напряжение от изгибов в вертикальной и горизонтальной плоскостях
о - 1602 + 96 = 1698 кГ!см\ что < [о]р == 2100 кГ(см2.
Определим требуемое количество болтов в стыке опорной балки.
Допускаемые напряжения в болте на - срез принимаем [т]=10,5 кГ/мм2.
При внешнем диаметре болта rf—22 мм площадь среза составляет
f
= 4ZZ
^3,8 см-.
Допустимое усилие на болт по его сопротивлению срезу равно
Г- 1050 -3,8 -4000 кГ.
Определим момент, воспринимаемый всеми болтами, находящимися в одном поперечном сечении балки (в одном ряду), полагая, что усилия в крайних болтах достигают величины 7 = 4000 кГ, а усилия в остальных изменяются по линейному закону, в зависимости от расстояния до центральной оси швеллера.
503
Таким образом,
М ---- TiyVT T2y2 + ...;
1 у , . у ,
где Т{— усилия в болтах на расстоянии У) от центра тяжести; Т2~— усилия па расстоянии ;/2 от центра тяжести и т. д.; //5 = 3,6 см: г/2=10,8 см; #3=18,0 см; уА = 24,2 см. Подставляя числовые значения, находим момент, воспринимаемый одним рядом болтов:
М% = 4000 {^±2Щ^1±3^) . 4 =
= 606 000 кГ ■ см = 6^)6 Г ■ м.
Требуемое число рядов болтов
Принимаем по 4 ряда с каждой стороны стыка. Расстояние между болтами — 3d. Расстояние от центра болта .до края накладки — 2d.
Полная длина накладки (при d = 22 мм)
I = (2d i- 3 ■ 3d 4- 2d) 2 = 26 • 22 = 572 мм.
Принимаем L = 580 мм.
Толщину горизонтальных накладок принимаем 18 мм, на вертикальных листах — 12 мм. Сечение накладок в стыке несколько превышает размеры основного сечения балки, что обеспечивает их прочность.
Определение прогиба кранового моста. Определим величину прогиба главных ферм от полезной нагрузки в узле нижнего пояса. Этой величиной оценивают жесткость моста. Для определения наибольшего прогиба поместим крановую тележку с грузом на середину фермы.
Не будет существенной погрешности в том, если при вычислении прогиба фермы заменить два груза Р тележки с базой d одним сосредоточенным грузом 2Р, но расчет значительно облегчится (рис. 18-32).
Прогиб фермы равен
/ v. J^ih j - - - FFi ,
.где N — усилие в стержнях фермы от силы 2Р, приложенной в середине пролета (в узле 6' фермы, рис. 18-32, а);
504
Ni — усилие в стержнях от силы, равной 1 и приложенной
в узле б (рис. 18-32,6); U — длины стержней; pi — площади их поперечных сечений. Реакция от нагрузки А — В — Р. Реакция от единичной силы Ai = Bi — l/2.
Расчетные данные по определению прогиба фермы включены в табл. 18.10. Прогиб равен
/
EF
276 Pd EF
276 • 8000 - 200 2100000- 53,4
-4,0 с.
Таким образом, fit
0' /' 2' 3'
' 2 3 U 5 6 7 8 9 Ю и
Рис. 18-32. К определению прогиба главной фермы кранового моста
