Основные правила проектирования металлоконструкций.

Глава 9. Металлические конструкции грузоподъемных машин.

На металлических конструкциях монтируют механизмы и другие элементы ГПМ. На изготовление металлоконструкций расходуют большое количество металла. От свойств металлоконструкции зависит работоспособность отдельных механизмов и ГПМ в целом.

Типы металлоконструкций.

Различают металлоконструкции балочного, ферменного и смешанного типов.

Металлоконструкции балочного типа (балки).

Работают, в основном, на изгиб. Примеры балочных металло- конструкций представлены на рис.9.1.

а) б)

Рис.9.1. Балочные металлоконструкции: а) кран мостового типа;

б) настенный поворотный кран.

Балки выполняют:

а) из одного прокатного профиля (рис.9.2,а);

а) б)

Рис.9.2. Примеры конструкций балок.1-верхний пояс;

2-боковая стенка; 3-нижний пояс.

Балочные металлоконструкции дешевле, технологичнее и надежнее ферменных, но тяжелее.

Балки применяют:

1) в металлоконструкциях малых и средних размеров, когда увеличение веса еще невелико;

2) при серийном производстве, требовательном к технологичности;

3) при напряженных режимах эксплуатации.

Существует тенденция к расширению применения балок.

Металлоконструкции ферменного типа (фермы).

а) б)

Рис.9.3. Ферменные металлоконструкции:

а) кран мостового типа; б) настенный поворотный кран.

1- узел; 2-стержень.

Стержни выполняют из прокатных или гнутых профилей и листов (рис. 9.4):

а) из одного элемента (рис.9.4,а),

б) составными (рис.9.4,б).

а)

б)

Рис.9.4. Примеры конструкций стержней ферм.

Узел – место, где сходятся два или более стержней. Конструкция узла зависит от конструкции стержня и числа стержней, сходящихся в узле (рис.9.5).

а) б) в) г) д)

Рис.9.5.Примеры конструкций узлов ферм.

Основные правила конструирования ферм.

1. Поперечные сечения стержней желательно выполнять симметричными.

2. Силу к стержню прикладывают по центру тяжести его поперечного сечения,

3. Продольные оси стержней, сходящихся в узле, должны пересекаться в одной точке,

4. Если стержень выполнен из не соприкасающихся между собой элементов, то их соединяют пластинами (рис.9.6).

Рис 9.6.

Шаг t пластин определяют из условия устойчивости стержня.

Ферменные металлоконструкции легче балочных и в них меньше время затухания колебаний.

Фермы применяют:

1) в металлоконструкциях средних и больших размеров;

2) при единичном производстве;

3) при ненапряженных режимах эксплуатации.

Металлоконструкции смешанного типа.

Металлоконструкции смешанного типа включают ферменные и балочные элементы. Пример металлоконструкции смешанного типа настенного поворотного крана приведен на рис.9.7.

Рис.9.7.1- колонна (труба); 2 – стрела балочного типа; 3 – оттяжка (труба);

4 – гнутый П-образный профиль; 5 – нижний пояс балки (лист, полоса).

Основные правила проектирования металлоконструкций.

1.

а) хуже б) лучше

Рис.9.8.

2. Уменьшать суммарную длину главных элементов металлоконструкции (рис.9.9).

а) хуже б) лучше

Рис.9.9.

На рис.9.9,б меньше суммарная длина главных элементов, следовательно меньше прогиб, меньше расход металла и масса.

3. Металлоконструкция должна иметь простые геометрические формы.

4.

Рис.9.10.

5. Сокращать номенклатуру сортамента: толщины листов и полос, диаметры труб и толщины их стенок, номера уголков, швеллеров и других прокатных профилей.

6. В единичном и мелкосерийном производствах не применять трубы с переменным по длине сечением .

7. Гнутые профили выполнять с постоянным по длине сечением.

8. При проектировании балок предусматривать возможность применения автоматической сварки.

9. В балках основную массу металла располагать в верхнем и нижнем поясах, а не в боковых стенках (при этом повышаются моменты инерции и сопротивления).

10. В балках переменного сечения (рис.9.11) переменной выполнять только высоту h, а ширину b - постоянной и равной, по - возможности, стандартной ширине листов или полос.

Рис.9.11.

11.

Рис.9.12.

12.
Места присоединения к колонне стрел, оттяжек и подкосов приближать к опорам (рис.9.13). При этом уменьшается момент изгибающий колонну.

а) хуже б) лучше

Рис.9.13.

13. Прутки и канаты в качестве оттяжек не применять.

14. В металлоконструкциях ферменного типа при механическом приводе поворота увеличивать горизонтальную жесткость мест присоединения к колонне стрел, оттяжек и подкосов с помощью накладок, ребер и других элементов (рис.9.14).

Рис. 9.14. 1- колонна; 2 – стрела; 3 – накладка.

15. Катет сварных швов принимают равным толщине наиболее тонкого из двух соединяемых элементов, а затем проверяют расчетом.

Материалы и сортамент.

Металлоконструкции ГПМ изготавливают, в основном, из стали марки Ст3. Углеродистые стали обыкновенного качества, к которым относится сталь марки Ст3 подразделяют на три группы:

А – стали, поставляемые по механическим свойствам;

Б – стали, поставляемые по химическому составу;

В – стали, поставляемые по механическим свойствам и химическому составу.

Для сварных крановых металлоконструкций применяют, в основном, сталь ВСт3.

Различают углеродистые стали обыкновенного качества: спокойную (сп), полуспокойную (пс) и кипящую (кп).

Для несущих элементов применяют стали Ст3сп или Ст3пс.

Сталь Ст3кп применяют для вспомогательных элементов (лестницы, перила, настилы, ограждения, кожухи и т.п.).

Главные элементы выполняют из труб, гнутых профилей и листов.

Строительный прокат (уголки, швеллера и др.) применяют, в основном, для рам.

В качестве рельсов для талей и подвесных кранов применяют нижние полки двутавровых балок и нижние пояса сварных балок.

Низколегированные стали могут оказаться целесообразными при F_Q > 500 кН.

Расчет металлоконструкций см. в [1], [2], [5].

Список рекомендуемой литературы.

1. Грузоподъемные машины:Учебник для вузов, М.П. Александров -М.: Издательство МГТУ им.Н.Э.Баумана-Высшая школа,2000-552c.

2. Справочник по кранам: В 2 т. Т.1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций/ В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и др.; Под общей ред. М.М. Гохберга. – Л.: Машиностроение. Ленингр. Отделение, 1988. – 536 с.: ил.

3. Справочник по кранам: В 2 т. Т.2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов/ М.П. Александров, М.М. Гохберг, А.А. Ковин и др.; Под общей ред. М.М. Гохберга. – М.: Машиностроение, 1988. – 559 с.: ил.

4. Снесарев Г.А., Тибанов В.П., Зябликов В.М.

«Расчет механизмов кранов» / Под ред. Д.Н. Решетова:

Учебное пособие. – М.: Изд - во МГТУ, 1994. – 60с, ил.

5. Снесарев Г.А., Тибанов В.П. Учебное пособие по проектированию и расчету металлоконструкций подъемно-транспортных устройств. –М.: Изд-во МВТУ, 1985. –54с., ил.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: