5. Расчет и конструирование подкрановой балки.

Исходные данные:

Требуется рассчитать подкрановую балку под два крана грузоподъемностью т. Режим работы кранов 6К.

Вертикальное усилие на колесе .

Вес тележки .

Тип кранового рельса КР-120.

Материал подкрановой балки – сталь С355; .

5.1. Сбор нагрузок.

Расчетные усилия вертикальных и горизонтальных сил определяют по формулам:

; ,

где - коэффициент надежности по нагрузке;

k – коэффициент динамичности, учитывающий ударный характер нагрузки при движении крана по неровностям пути и на стыках рельсов, принимаемый по таблице;

- для работы крана 6К при шаге колонн 12 м (Кудишин, табл.15.1)

Поперечное горизонтальное усилие в колесе:

;

.

- для работы крана 6К при шаге колонн 12 м (Кудишин, табл.15.1)

5.2. Определение расчетных усилий.

Максимальный момент возникает в сечении, близком к середине пролета. Загружаем линию влияния момента в среднем сечении, устанавливая краны самым невыгодным образом.

а) б)

Рис. 5.1. Расчетные схемы подкрановой балки:

а – определение ; б – определение

Расчетный момент от вертикальной нагрузки:

,

где учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке (при шаге колонн 12 м – );

- коэффициент сочетания (для режима работы крана 6К) ;

- ординаты линий влияния.

Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:

.

Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре (рис. 5.1,б).

Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечных сил:

;

.

5.3. Подбор сечения подкрановой балки.

Материал подкрановой балки – сталь С255; (при ); .

Принимаем подкрановую балку симметрично сечению с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали и швеллера №36 ( ; ).

Принимаю ширину тормозной конструкции .

,

где .

Требуемый момент сопротивления:

Задаемся .

Оптимальная высота балки: .

Минимальная высота балки: ,

где - момент от загружения балки одним краном при .

Значение определим по линии влияния (см. рис. 5.1, а): сумма ординат линии влияния при нагрузке от одного крана;

;

- для режима работы 6К.

Принимаем (кратно 10 см).

Задаемся толщиной полок , тогда

;

.

Из условия среза стенки силой :

.

Принимаем стенку толщиной .

Размеры поясных листов определим по формулам:

;

;

Принимаем пояс из листа сечения ; .

Устойчивость полок: .

Проверка прочности сечения. Определим геометрические характеристики принятого сечения относительно оси x-x:

;

.

По полученным данным компонуем сечение балки (рис. 5.2).

Определим геометрические характеристики тормозной балки относительно оси y-y (в состав тормозной балки входят верхний пояс, тормозной лист и швеллер):

Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения:

;

;

.

Рис. 5.2. Расчетные сечения подкрановой балки.

Проверим нормальные напряжения в верхнем поясе (точка А).

.

Прочность стенки на действие касательных напряжений на опоре обеспечена, т.к. принятая толщина стенки больше определенной из условия среза.

Жесткость балки также обеспечена, т.к. принятая высота балки .

Проверим прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:

,

где при режиме работы крана 6К с гибким подвесом груза;

;

( - коэффициент для сварных балок;

;

- момент инерции рельса КР-120 (ГОСТ 4121-76)).

Проверка общей устойчивости:

общая устойчивость обеспечена.

Проверка местной устойчивости:

.

устанавливаются поперечные ребра с шагом (принимаем шаг 3,5 м) в виде полосовой стали с обоих сторон стенки балки (b=180мм, t=8мм)

Расчет соединения поясов со стенкой:

Пояса привариваем к стенке сплошными швами полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08ГА.

Предварительно определим сечение, по которому необходимо рассчитать угловой шов на срез

(условный):

где (см. П4.2), (см. Приложение 1), , (см. П4.4), , .

,

где ;

;

;

;

;

при режиме работы крана 6К с гибким подвесом груза.

Принимаем .