1.8. Расчет подкрановой балки на выносливость

, причем, (41)

где - расчетное сопротивление по временному сопротивлению стали;

= 1,3 – коэффициент надежности по временному сопротивлению;

- расчетное сопротивление усталости;

для второй группы элементов при временном сопротивлении стали от 420 МПа до 440 МПа = 106 МПа;

при временном сопротивлении стали до 420 МПа = 100;

α – коэффициент, учитывающий количество циклов нагружения n;

;

где n – число подъемов груза за срок службы крана согласно технологическим требованиям эксплуатации.

.

1.8. Проверка прочности стенки подкрановой балки с количеством циклов нагружения n ≥ 2∙10⁶ ( тяжелый и весьма тяжелый режим работы крана).

(42)

+,

где

;.

;.

;;

здесь - сумма собственных моментов инерции кручения рельс а и верхнего пояса

М – местный крутящий момент.

М = ,

Здесь е = 1,5 см – условный эксцентриситет;

h₂ – высота рельса.

1.9. Проверка выносливости верхней зоны стенки подкрановой балки с количеством циклов нагружения

n ≥ 2∙10⁶

(тяжелый и весьма тяжелый режим работы кранов)

, (43)

где все обозначения по п 1.8.

2.Пример расчета сварной сплошностенчатой подкрановой балки

2.1. Задание.

Запроектировать разрезную подкрановую балку пролетом м под два крана грузоподъемностьюQ = 300/50 кН среднего режима для основного цеха завода металлических конструкций.

Пролет цеха L = 30м.

Материал конструкции ВСтЗГис5-1, R_y = 230МПа при t = 11…20мм, R_s=0,58 R_y=133МПа.

Данные по крану

Грузоподъемная сила крюка, КН		Основные размеры крана, м			Максимальная сила верт. Давления колеса, КН	Сила тяжести, КН
Глав.	Вспом.	Пролет Lк	Ширина В2	База К	Fк	Тележки Gт	Крана Gк
300	50	28,5	6,3	5,1	345	120	620

Схема нагрузок от двух сближенных кранов на подкрановый путь.

Рис. 2.5

2.2. Подсчет нагрузок

Расчетная вертикальная сила давления колеса

F = Fk γ_f γ_n k_d n_c=345∙1,1∙1,0∙1,0∙0,85=0,935F^н=0,935∙345=322,575.

Тормозная сила тележки:

Сила поперечного торможения на 1 колесо крана

Т _k = Т_о/n_о=21/2=10,5 кН

2.3. Определение расчетных усилий

Схема размещения колес на подкрановой балке для определения М_X и М_T (см. рис. 1.4, а)

Рис. 2.2

Определяем положение равнодействующей от трех грузов набалке относительно крайнего левого груза

Величина отрезка между равнодействующей и ближайшем к ней грузом (критическим):

C=Z-2d=2,5-1,2=1,3; С/2=0,65м.

Линия влиянияМ_X = М_F

Рис.2.3

Ординаты л.в. М_F:

∑y=2,3+2,965+0,69=5,955.

Расчетные моменты

М_X=α∙F∙∑y_i=1,07∙322,575∙5,955=2055,4 кНм,

М_T=T∙∑y=9,82∙5,955=58,48 кНм.

Схема размещения колес на подкрановой балке для определения Q_max и л.в. Q_max (см. рис. 1.5,а)

Рис 2.4

Ординаты л.в. Q_max :

∑y=1,0+0,9+0,475=2,375.

Расчетные поперечные силы

Qx_max=Q_F=∙F∙∑y_i=1,07∙322,575∙2,375=819,74кН

Qy=Q_T=T∙∑y=9,82∙2,375=23,32 кН

2.4. Подбор сечения подкрановой балки

Определяем . С учетом ослабления верхнего пояса отверстиями для крепления рельса

, где

- коэффициент, учитывающий ослабление верхнего пояса отверстиями болтов и напряжение в нем от болтовых сил.

Определяем из условия требуемой жесткости при.

Для балки симметричного сечения имеем:

Определяем оптимальную высоту балки из условия наименьшего расхода стали:

В соответствии с положением по унификации принимаем предварительную высоту балки h_w≈h-(≈40 мм)=1200 – 40 = 1160.

Из условия прочности стенки на срез

Требуемая толщина стенки из условия прочности на срез

.

Из условия обеспечения местной устойчивости стенки без продольного ребра жесткости необходимо

По условию прочности можно принять ; в этом случаечто больше рекомендуемых по табл.1.2 значенийh_optнужно корректировать. Если принять, тогда- что соответствует принятому предварительно, т.к.

Принимаем стенку балки предварительно . Площадь стенки.

Определим требуемые площади всего сечения и поясов по формулам (18) при коэффициенте асимметрии

Учитывая воздействие боковых сил сечение поясов принимаем несколько больше требуемых A_f. По конструктивным требованиям. Принимаем

По формуле (19) проверяем местную устойчивость сжатого пояса

420<479, т.е. местная устойчивость сжатого пояса обеспечена.

Тормозную балку конструируем из швеллера № 24 и листа рифленой стали ,(см. рис. 1.6).

Ширина листа тормозной балки определяем из выражения

, где

Определяем геометрические характеристики принятого сечения.

Момент инерции сечения балки брутто

Момент инерции отверстий в верхнем поясе 2 25

Момент инерции балки нетто

Момент сопротивления симметричного сечения

Определяем положение центра тяжести тормозной балки относительно оси подкрановой балки

.

Момент инерции сечения брутто относительно оси

Момент инерции площади ослабления

Момент инерции площадки сечения тормозной балки нетто

.

Момент сопротивления верхнего пояса балки

.

Статический момент полусечения (сдвигаемой части)

.