Б.4 Выбор материала для несущих и вспомогательных элементов, определение расчётных сопротивлений и допускаемых напряжений

Металлические конструкции грузоподъёмных кранов изготовляют преимущественно из малоуглеродистых и низколегированных сталей, поставляемых в виде проката различных типов.

Выбор марки стали, для несущих элементов грузоподъёмных кранов, осуществляют в зависимости от температурных условий, в которых будет эксплуатироваться кран, и режима работы.

В данном случае, минимальная температура, при которой будет эксплуатироваться машина – , а режим работы – тяжёлый. Исходя из этого, принимаем в качестве материала для несущих элементов сталь 15ХСНД. Для вспомогательных элементов выбираем сталь ВСт3сп5

Достоинства низколегированных сталей:

1. Не теряют пластичности при низких температурах;

2. Прочностные характеристики выше в 1,5–2 раза, чем у малоуглеродистых сталей, что позволяет проектировать облегчённые металлоконструкции;

3. Лучше, чем малоуглеродистые противостоят коррозии, что особо предпочтительно для кранов, работающих в агрессивных средах или на открытом воздухе.

Однако этим сталям присущи недостатки:

1. Плохо работают на выносливость;

2. Хуже работают на устойчивость;

3. Более дорогие.

В нашем случае, при тяжёлом режиме работы, приходится выбирать для несущих элементов низколегированную сталь, так как предполагается, что кран будет работать при . При такой температуре малоуглеродистые стали теряют пластичность и становятся хрупкими.

Назначение стали 15ХСНД – Элементы сварных металлоконструкций и различные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 45 °С.

Свариваемость – Сваривается без ограничений. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС.

Вид поставок – сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 8239-72, ГОСТ 8240-72, ГОСТ 6713-75, ГОСТ 535-79. Лист толстый ГОСТ 19282-73, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 6713-75, ГОСТ 14637-79. Лист тонкий ГОСТ 17066-80, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-74. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70, ГОСТ 6713-75, ГОСТ 14637-79. Поковки икованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Физико-механические свойства и химический состав стали 15ХСНД приведены в таблицах Б.4.1 и Б.4.2.

Таблица Б.4.1—физико-механические свойства стали 15ХСНД

Напряжённое состояние основного металла	Растяжение, изгиб		290
	Срез		170
	Смятие торцевой поверхности (при наличии пригонки)		430
	Смятие местное - в цилиндрических шарнирах при плотном касании		250
	Диаметральное сжатие катков при свободном касании		13
Напряжённое состояние сварного соединения	Сжатие		290
	Растяжение: автомат. сварка; полуавтом. и ручная сварка с физическим контролем качества швов		290
	Встык –полуавт. и ручная сварка при обычных методах контроля		250
	Срез		170
	Угловые швы (срез)		200

Таблица Б.4.2—Химический состав стали 15ХСНД

Сталь	C	P	S	Mn	Si	Cr	Ni	Cu	As	N
	%
15ХСНД	0,12-0,18	0,035	0,040	0,4-0,7	0,4-0,7	0,6-0,9	0,3-0,6	0,2-0,4	0,08	0,008

Для сварки стальных конструкций электроды должны соответствовать требованиям ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75. В соответствии с [9] выбираем тип и марку электродов для ручной сварки при расчетной температуре да -40⁰С (РТМ 24.090.52–85):

– тип – Э60А

– марка – АНО-10