1.2 Технічні умови на виріб

Для виготовлення великих заготовок використовувати розмітку, а дрібні деталі (ребра жорсткості тощо) розмічати за допомогою натуральних шаблонів.

У нижньому поясі балки в при опорній частини свердлити по два отвори діаметром 25 мм для кріплення балки до колонки болтами нормальної точності (клас В) діаметром 20-22 мм.

У нижній половині опорних ребер свердлити з використанням шаблону по 6 отворів для з'єднання балок між собою. Торці опорних ребер стругати. У поперечних ребрах жорсткості внутрішні кути зрізати на 40-60 мм для пропуску поясних зварних швів. Поздовжні кромки стінки обробити під зварювання.

При автоматичному зварюванні двотавра дотримуватися послідовності виконання поясних зварних швів для зменшення зварювальних напруг і деформацій. Збірку стрижня виробляти в пристосуванні. Прихватки виконувати якісними електродами типу Е=42 діаметром 4 мм. Довжина прихваток 30-50 мм з кроком 400-500 мм. Перетин прихваток не більше 30-35мм². Поясні шви варити з повним проваром. Після зварювання стрижня торці двотаврової балки для прикріплення опорних ребер - фрезерувати.

Контроль якості зварних з'єднань і швів - візуальний (зовнішній огляд) з вимірюванням розмірів зварних швів, а також з перевіркою 15% поясних швів ультразвуковим дефектоскопом ДУК-66.

Для приварки ребер жорсткості приймаємо електроди типу Е- 42 марки

AHO-6M

Для автоматичного зварювання двотавра вибираємо зварювальний дріт марки Св–08, флюс марки ОСЦ-45

1.3 Вибір та характеристика матеріалу

Для виготовлення проектованої зварної конструкції вибираємо сталь класу С 345 згідно ГОСТ 27772-88, яка поставляється незалежно від хімічного складу і марки сталі, для якої регламентовані тільки механічні властивості при розтягуванні.

Таблиця 1.3.1

МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СТАЛІ (ГОСТ 27772-88)

Клас сталі	Механічні властивості при розтягуванні (не нижче)
	Тимчасовий опір розриву, МПа	Межа плинності, МПа	Відносне подовження ε, %
С 285	400	285	23

Обрана сталь С 285 замінює сталі марок ВСТП5-2, ВСТ3ГП5-2, згідно ГОСТ 19282-79

Сталь С 285 застосовується для виготовлення поясів, стінки, а також ребер жорсткості підкранової балки.

Розрахункові характеристики основного металу і зварних з'єднань: Розрахунковий опір стали R_у = 260 МПа, згідно СНиП ІІ-23-81*,

Розрахунковий опір зварних з'єднань з кутовими швами працюють на зріз згідно ОСТ 3-5399-83 R^cв_у = 190 МПа для сталі класу С 285

2 Розрахункова частина

2.1 Визначення розрахункових зусиль в балці зa допомогою ліній впливу

При проектуванні поперечного перерізу балки необхідно для заданого прольоту і системи навантажень визначити максимальні значення розрахункових зусиль в балці при найнебезпечнішому стані навантаження.

Небезпечним станом для балки є робота двох зближених кранів максимальної вантажопідйомності. Для цього використовують лінії впливу, які виражають залежність зусилля в будь-якому заданому перерізі балки від положення одиничного вантажу на ній.

Побудову ліній впливу починають з визначення опорних реакцій R_A, R_B. Потім для перерізів х=0; х=0,1*L; x=0,2*L і т.д. до х=0,5*L, де L – довжина балки, будують лінії впливу згинаючих моментів - М і поперечних перерізаючих сил – Q.

У зазначених перетинах обчислюють максимальні значення зусиль при найнебезпечнішому для них положенні рухомих навантажень. Максимальні значення згинального моменту М_max і поперечні сили Q _max є розрахунковими.

Розрахунковий вертикальний тиск колеса крана:

F=n_C*n*k*Fⁿ_max

де n_C = 0,85 – коефіцієнт сполучень при двох кранах легкого режиму роботи.

n = 1,1 – коефіцієнт надійності за навантаженням

к = 1 – коефіцієнт динамічності

Fⁿ_max– максимальний нормативний тиск колеса (катка) крана, кН

1 кран: F₁=0,85*1,1*1*365=341,27кН

50/10

2 кран: F₂’=0,85*1,1*1*365=341,27кН

50/10

Розрахункове горизонтальне навантаження на одне колесо крана від гальмування візка з вантажем:

де К_Т=0,05 – коефіцієнт, що враховує підвіску вантажу (гнучка).

Q_K – вантажопідйомність крана

G_T – вага візка

n_K – кількість катків на одній стороні крана n_K=2;

Т₁=Т₂

Розрахункові зусилля в балці від рухомих системи вантажів (R_A, R_B, Q, M_H) визначимо за допомогою ліній впливу.

Лінія впливу - це графік, що виражає залежність зусилля (або деформації) в будь-якому заданому перерізі балки від положення вантажу на ній.

Побудуємо лінії впливу реакцій опор А і В, поперечних сил Q і згинальних моментів М_з.

Лінії впливу поперечних сил – Q_a будуємо для перерізів:

а₀=0;

а₁=0,1*L=0,1*18=1.8 м;

а₂=0,2*L=0,2*18=3.6 м;

а₃=0,3*L=0,3*18=5.4 м;

а₄=0,4*L=0,4*18=7.2 м;

а₅=0,5*L=0,5*18=9 м;

Лінії впливу згинальних моментів М_з будуємо для перерізів:

а₀=0;

а₁=0,1*L=0,1*18=1.8 м;

а₂=0,2*L=0,2*18=3.6 м;

а₃=0,3*L=0,3*18=5.4 м;

а₄=0,4*L=0,4*18=7.2 м;

а₅=0,5*L=0,5*18=9 м;

Визначаємо ординати ліній впливу поперечних сил Q з подібності прямокутних трикутників. Ординати ліній впливу Q_а – безрозмірні величини.

З побудови ліній впливу:

У₀ = 1; У₃ = 0,9; У₆ = 0,8;

У₁₁ = 0,10; У₁₄ = 0,6; У₁₈ = 0,5.

Складаємо пропорції:

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

звідки

Визначення розрахункових зусиль (поперечної сили Q) від зосереджених сил.

Визначимо розрахункові зусилля від зосереджених сил в кожному з вказаних перерізів з урахуванням того, що одна з них розташовується під вершиною лінії впливу. Ці зусилля визначаються за формулою:

У перетині а₀ при х=0, F=N=135,57 кН.

У перетині а₁=1.8м:

У перетині а₂=3.6м:

У перетині а₃=5.4м:

У перетині а₄=7,2 м:

У перетині а₅=9,0 м:

Побудуємо епюру зусиль від зосереджених сил.

Визначаємо ординати ліній впливу згинаючих моментів М_з з подібності прямокутних трикутників. Ординати ліній впливу М_з вимірюються в метрах.

Складаємо пропорції:

при а₁=0,1*L=0,1*18=1,8м:

звідки

звідки ;

звідки ;

при а₂=0,2*L=0,2*18=3,6:

звідки

звідки ;

звідки

при а₃=0,3*L=0,3*18=5,4м:

звідки

звідки ;

звідки

звідки

при а₂=0,4*L=0,4*18=7,2м:

звідки

звідки ;

звідки

звідки

при а₅=0,5*L=0,5*18=9 м:

звідки

звідки ;

звідки ;

звідки

Визначення згинаючих моментів при різному місцезнаходженні візка на балці.

Згинальні моменти у перерізах балки а₁, а₂, а₃, а₄, а₅ обчислюємо за формулою:

де F_i – зосереджені сили, що діють на балку, кН

y_i - ординати ліній впливу згинальних моментів М_з, м

Визначення розрахункових зусиль (згинальних моментів М_з) від зосереджених сил.

Визначимо згинальні моменти від зосереджених сил в кожному з вказаних перерізів з урахуванням того, що одна з них розташовується під вершиною лінії впливу.

В перерізі а₁=1,8м:

В перерізі а₂=3,6м:

В перерізі а₃=5,4 м:

В перерізі а₄=7,2 м:

В перерізі а₅=9 м:

Побудуємо діаграму моментів М_з від зосереджених сил.

Максимальний згинальний момент визначаємо з діаграми

М _{з max} = 3832.46 кН *м

З епюри перерізаючих сил Q визначаємо

Q _max = 763 кН

Розрахункові зусилля в підкранової балці з урахуванням власної ваги і тимчасового навантаження визначимо за формулами

M_з = β _{M *} M _max = 1,08 * 3832.46 = 4319 кН * м

Q = β _Q * Q _max = 1,07 * 763 = 616 кН

де β _M =1,08 , β _Q =1,07 – коефіцієнти, що враховують вплив власної ваги на величину розрахункового моменту і поперечної сили (при L = 18 м)

Розрахунковий згинальний момент від горизонтальних зусиль

;

де F^н_мах = 145 кН максимальний нормативний тиск катків крана;

максимальне нормативне навантаження на одне колесо крана від гальмування візка з вантажем.

Найбільша горизонтальна поперечна сила

;

Розрахункові зусилля в підкранової балці з урахуванням власної ваги і тимчасового навантаження - згинальний момент і поперечна сила відповідно рівні

М_и = 4319 кН *м

Q = 616 кН