1.2 Характеристика основного металла подкрановой балки

Основной металл конструкции балки – сталь ВСт3пс5 сталь.

Химический состав стали ВСт3пс5 сведён в таблицу 1

Таблица 1–Химический состав стали ВСт3пс5

Марка	Углерод С,%	Кремний Si,%	Марганец Mn,%	Фосфор P,%	Сера S,%
ВСт3пс5	0,14-0,22	0,15	0,8-1,1	0,04	0,05

Свариваемость стали по величине эквивалента углерода определяют по формуле

где С– углерод, %

Mn – марганец, %

Si– кремний, %

Ni– никель, %

Cr– хром, %

Стали, у которых Сэ=0,2-0,40%, хорошо свариваются.

При расчёте величина эквивалентного углерода Сэ=0.24 %, следовательно сталь хорошо сваривается.

Допустимое напряжение определяют по формуле

где – предел текучести, =235МПа;

m – коэффициент угловой работы, m=0,9;

n – коэффициент запаса прочности, n=1,4;

1.3 Выбор способа сварки и сварочного материала

В процессе изготовления подкрановой балки использован способ электрошлаковой сварки под слоем флюса. Марка проволоки для сварки Св – 08Г2С. Данная омедненная сварочная проволока имеет сразу несколько достоинств, к которым относится незначительное наличие слоя меди на проволоке, что позволят увеличить срок службы полуавтоматических и автоматических сварочных агрегатов. Плюс ко всему покрытие меди обеспечивает покрытие небольших дефектов на стальной проволоке, которые могли быть получены при протяжке на станах. Также к преимуществам стальной проволоки можно отнести стабильный химический состав и минимальную толщину, и относительно низкая себестоимость Сварочная проволока Св – 08Г2С может очень экономно использоваться для зажигания электрической дуги. Также есть возможность применения сварочной проволоки для любого сварочного оборудования, от самых простых до дорогостоящих аппаратов, а рядная намотка позволяет значительно увеличить срок их службы. Омедненная проволока для сварки оказывает несомненное влияние на снижение уровня разбрызгивания металла во время сварочных работ.

Выбираем установку [4] для электрошлаковой сварки А -535. Наиболее распространенным и широко используемым аппаратом для сварки угловых и тавровых соединений является А -535, он удовлетворяет всем энергетическим и технологическим параметрам сварки.

Таблица 2 – Характеристика аппарата

Рабочее напряжение	Номинальный сварочный ток	Электродная проволока	Скорость подачи	Тип ИП	Габариты	Масса
36-60В	1000А	3 мм	65-480 м/ч	ТШС -1000-3	1600*820*1070 мм	380 кг

Для сварки рёбер жёсткости используем ручную дуговую сварку. Аппарат Сварочный инвертор Сварог ARC 200 [4] предназначен для ручной дуговой сварки штучными электродами. По своим характеристикам подходит для сварки угловых и наклонных соединений.

Таблица 3 – Технические характеристики

Напряжение сети	Диапазон регулирования тока, А.	Частота тока в сети, Гц.	Мощность, кВ.	Габаритные размеры	Вес
220В±15%	20 – 200	50/60	7	425х205х355	13,6 кг

Для сварки рёбер жёсткости в качестве присадочного материала используем электроды марки МР–3. Электроды оказывают определяющее воздействие на качество сварного шва. Сварочные электроды МР-3 позволяют получить шов, который по механическим показателям не отличается от основного металла. Это дает возможность применять их для сварки ответственных конструкций. Рутиловое покрытие электродов МР-3 представляет собой минерал рутил (двуокись титана) с добавлением алюмосиликатов или карбонатов. Эти вещества способствуют увеличению вязкости наплавленного металла и препятствуют образованию трещин в сварном шве. Несомненным преимуществом электродов марки МР-3 является их низкая чувствительность к качеству обработки кромок свариваемых поверхностей, к наличию влаги, ржавчины и загрязнений. Рутиловое покрытие обеспечивает высокую производительность и оптимальные экологические и технологические показатели сварочного производства.

Основные характеристики электродов МР-3: Коэффициент наплавки = 8,5 г/час; На кг металла приходится 1,7 кг электродов; Временное сопротивление = 450 МПа. Ударная вязкость = 80 Дж/см².

Таблица 4 – Химический состав металла электрода

Углерод, С	Марганец, Mn	Кремний, Si	Сера, S	Фосфор, Р
0,12 %	0,37–0,7 %	0,1–0,25 %	0,04 %	0,045 %

2 Специальная часть

2.1 Статический расчёт

Рисунок 1 Нагрузки от крана на подкрановую балку

По данным таблиц ГОСТ 7464–80:

Пользуясь справочными данными, получаем

где Р– вертикальная сила

где Т– горизонтальная сила

Расчётные усилия равны:

С учётом временной нагрузки на тормозной балке ( и её собственного веса получим:

Определяем наименьшую высоту стенки мм, по формуле

где R–расчётное сопротивление

l – длинна пролёта

Определяем требуемый момент сопротивления W_тр,

где – момент относительно оси х, см²

R – расчётное сопротивление,

Определяем требуемый момент инерции J_тр,

где – требуемы момент сопротивления, см³

– ширина стенки

Определяем момент инерции стенки

где – толщина стенки

– ширина стенки

Определяем общую площадь сечения балки F, по формуле

где –площадь верхнего пояса,

– площадь нижнего пояса,

– площадь стенки, см²

Определяем положение центра тяжести сечения по оси y по формуле

Момент инерции сечения относительно оси х определяем по формуле

Момент инерции сечения относительно оси у определяем по формуле

Определить требуемый момент сопротивления сечения балки относительно оси х, , по формуле

Определяем требуемый момент сопротивления сечения балки относительно оси у, ,

где – момент инерции верхнего пояса, ;

– ширина верхней полки, см.

Определяем требуемый момент сопротивления сечения балки нижнего пояса относительно оси х, ,

где – момент инерции относительно оси х;

– площадь нижнего пояса.

Статистический момент верхнего пояса рассчитывается по формуле ,

где – площадь верхнего пояса;

– площадь верхнего пояса.

Определяем статистический момент сечения, расположенной выше нейтральной оси ,

где – статический момент верхнего пояса;

– статический момент стенки.

Элементы сечения	F, см2	J0, см4	S0, см3	Х, см	Fx2,cм4	Jy, см4	,см2	,см3
Швеллер №24	30,6	27700	–918	–	–	–	–	–
Полоса 600х6 мм	36	10800	–	–	–	–	–	–
Полоса 300х12 мм	36	68200	1530	–	–	–	–	–
Сечение в целом	102,6	106700	612	6	3700	103000	2680	2000

Таблица – 2 Параметры сечения тормозной балки