«Расчёт грузоподъемного крана с помощью

метки: Мостовая, Работа, Элемент, Дипломный, Конечный, Упругий, Напряжение, Балка

научно доказанных способов его расчетов, вводя вариантное проектирование и оптимизацию.

Определение наилучших размеров сечения и понижение металлоемкости мостовых кранов показывается важной задачей проектирования, цель предоставленной дипломной работы провести автоматизированный расчет с целю определения напряженно-деформированного состояния конструкции мостового крана. [1]

1 Назначение и область применения мостовых кранов

Мостовым краном именуется грузоподъемная машина, перемещающаяся по рельсам на кое-каком расстоянии от земли (пола) и снабжающая перемещение груза в трех взаимно перпендикулярных направлениях, рисунок 1. Мостовые краны представляются одним из особо известных средств механизации разнообразных производств, погрузочно-разгрузочных и складских работ. Передвигаясь по путям, размещённых над землей, они не захватывают полезного участка цеха или склада, снабжая в то же время обслуживанием почти каждой их точки [1].

Рисунок 1 — Однобалочный мостовой кран [1]

Мостовые краны используют в цехах ремонтных предприятий и производственных цехах предприятий. Устройства специальных мостовых кранов очень многообразны. Данные краны могут быть поступательно перемещающимися по крановым рельсам или вращающимися вокруг вертикальной оси. К вращающимся кранам причисляются хордовые, радиальные и поворотные. По грузоподъемности мостовые краны условно разделяют на малые (масса груза 5-10 т.), средние (10-25 т.) и крупные (свыше 50 т.) [1].

Мостовой подъемный кран включает в себя мост, перекрывающий весь пролет цеха, и грузовой тележки с устройством подъема и перемещения. Мост перемещается по крановым рельсам, введённым на подкрановых балках цехового здания, а грузовая тележка – по рельсам моста крана.

1.1 Описание конструкции мостового крана

Главные узлы и механизмы мостового крана.

Как обычно, мостовой кран включает в себя подкрановые пути с рельсами, балки или моста и грузовой тележки, которая передвигается, рисунок 2. Тележка оснащается устройством подъема груза. Он может быть один или несколько в соотношении от запросов производства.

Конструкция повергается в движение под воздействием электрического привода. При помощи этого мостовой кран может поднимать и опускать груз, передвигать тележку и балку.

Регулирирование подобным краном совершается за счет механизаций с пульта, который находится в подвешенной кабине или же внизу цеха. Сборка крана реализовывается на крановой эстакаде или с применением колонн и конструкций помещения [2].

Монтаж мостового крана

... фермы из стали различных профилей. Металлические ко geum.ru Курсовая работа : Технология монтажа мостового крана 1. Технология монтажа мостового крана. 1.1. виды мостовых кранов. Подъемный кран – это машина для захватывания, подъема и перемещения ... балках цеховых зданий, а грузовая тележка – по рельсам моста крана. Краны этого типа обслуживают всю площадь цеха или склада и могут перемещать грузы в ...

Рисунок 2 — Устройство мостового крана [2]

Подкрановые пути применяются для передвижения оборудования, рисунок 3. Также они вызваны разделять вес мостового крана равномерно по фундаменту. Опорные однобалочные краны имеют малой и средней грузоподъемностью, для их передвижения используются железнодорожные рельсы.

Рисунок 3 — Подкрановые пути [2]

Устройства, способные передвигать существенный вес (20 и более тонн), устанавливают на особенные крановые пути. Потому что такие краны работают под высокой нагрузкой, к подкрановым путям устанавливаются строгие требования во избежание схода тележки и прочих поломок.

Для того чтобы не выдался сход тележки, ширина колеса обязана быть больше, чем рельса. Нельзя забывать при проектировании, что рельсы необходимо укладывать с незначительным сертифицированным зазором, так как в противном случае термическое расширение может повергнуть к аварии. Однако если зазоры чересчур большие, то на колеса будут воздействовать ударные нагрузки, что повергнет к скорому их выходу из строя [2].

1.2 Технические характеристики мостового крана

Технические характеристики мостового крана предопределяют его значительные эксплуатационные потенциалы и сборочную готовность, таблица 1. Мостовые краны производятся с полным электромонтажом шкафов и кабин управления, холостой обкаткой всех приспособлений, а также контрольной сборкой всех узлов крана.

Разберём основные технические характеристики мостового крана, обусловливающие его значительную производительность и многофункциональность. Мостовые краны как правило имеют электрический привод, реже ручной, управление при этом совершается из кабины поддержкой пульта дистанционного управления. Мост крана заключается из двух пролетных балок, объединенных с концевыми балками, которые имеют коробчатое сечение. Подтележечный рельс укрепляется на верхнем поясе пролетной балки. На его концах поставлены опоры, ограничивающие крайние положения тележки. Устойчивость вертикальных стенок и прямоугольное сечение снабжаются привариванием крупных диафрагм к пролетной балке. Также есть небольшие диафрагмы, которые снабжают более ритмичную подачу груза на вертикальные стенки. На боковых пролетных балках предусмотрены площадки с перилами, которые назначены для сервиса тележки для грузов и передвижения [3].

Таблица 1 — Технические характеристики крана мостового электрического однобалочного опорного грузоподъёмностью 16 т [3]

Характеристики Ед. изм. Значение Грузоподъёмность т 16,0 Пролёт м 4,5 База крана м 1,5 Высота м 0,928 Масса т 1,720 База колёс м 1,5 Скорость подъёма груза м/мин 4 Скорость передвижения электротельфера м/мин 20 Высота подъёма м 11

Предоставленный мостовой кран применялся в качестве прототипа для дальнейших расчётов.

2 Метод расчета мостового крана в САЕ-системах

Нынешние системы инженерного анализа САЕ могут решать огромный спектр задач статики, устойчивости, модального анализа стержневых конструкций. Решающим алгоритмом заложенных в этих системах является метод конечных элементов (МКЭ).

МКЭ фигурирует собой осуществление принципа минимума полной потенциальной энергии для расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) деформируемых систем. Дальше этот метод будет разбираться для случая недвижного упругого тела.

Модернизация строительного башенного крана с целью улучшения ...

... по предельным состояниям и методов оптимального проектирования. Объектом исследования в данном проекте является строительный башенный кран КБ-674. Целью исследования является улучшение эксплуатационных характеристик крана за счет увеличения рабочих ...

Область применения МКЭ значительно расширилась, когда было представлено, что уравнения, устанавливающие элементы в задачах строительной механики, распространения тепла, гидромеханики, могут быть получены без затруднений с поддержкой таких вариантов метода взвешенных невязок, как метод Галёркина или метод наименьших квадратов [4].

Определение этого факта исполнило значительную роль в теоретическом обосновании МКЭ, т. к. позволило использовать его при решении многих типов дифференциальных уравнений. Таким образом, метод конечных элементов из численной процедуры решения задач строительной механики стал общим методом численного решения дифференциальных уравнений или систем дифференциальных уравнений. Этот прогресс был достигнут за довольно краткий срок, благодаря улучшению быстро работающих ЭВМ.

Главная идея метода конечных элементов заключается в том, что каж-

дую постоянную величину (перемещение, напряжение, деформацию и т. п.) можно аппроксимировать моделью, заключающейся из отдельных элементов (участков).

На любом из этих элементов изучаемая постоянная величина аппроксимируется кусочно-непрерывной функцией, которая основывается на значениях исследуемой постоянной величины в конечном числе точек анализируемого элемента.

В МКЭ состояние упругого тела приблизительно задается конечным числом степеней свободы. Соответственно этому методу, за степени свободы принимаются передвижения известной совокупности точек тела, именуемых узлами. Узлы предназначаются вершинами многогранников, на которые мысленно раскалывается упругое тело. Иными словами, в упругом теле выделяется совокупность довольно малых подобластей, объединенных друг с другом в узлах.

С этой точки зрения конструкцию можно анализировать как некоторую совокупность конструкционных элементов, объединенных в конечном числе узловых точек. Если известны соотношения между силами и перемещениями для каждого отдельного элемента, то, применяя знакомые приемы строительной механики, можно описать свойства и изучить поведение конструкции в целом [4].

В общей среде число точек связи безгранично, и именно это составляет существенную трудность приобретения численных решений в теории упругости. Представление конечных элементов представляет собой попытку преодолеть эту тяжесть путем разбиения общего тела на некоторые элементы, взаимодействующие между собой только в узловых точках, в которых внедряются фиктивные силы, равносильные поверхностным напряжениям, распределенным по границам элементов. Если такая идеализация возможна, то задача переводится к обычной задаче строительной механики, которая может быть решена численно.

Таким образом, МКЭ состоит в следующем:

1 разбиение соответствующей конструкции на конечное число подобластей (конечных элементов), обладающих совместные узловые точки и в совокупности аппроксимирующих форму конструкции (дискретизация тела);

2 представление абсолютной потенциальной энергии упругого тела как функции переведений его узлов;

3 составление системы линейных уравнений для передвижений узлов, снабжающих минимум полной потенциальной энергии упругого тела;

4 решение системы линейных уравнений и установление передвижений узлов;

5 нахождение НДС конструкции по передвижениям ее узлов.

Наличествует значительное количество разнообразных типов конечных элементов. Для расчета стержневых систем могут применяться конечные элементы стержневого и балочного типов.

Автоматизированное проектирование железобетонных конструкций стержневых систем

... программ, которые автоматизируют решение разных инженерно-строительных задач и построены они по разным принципам. Используемый в данной работе для расчетов ... развитую библиотеку конечных элементов, позволяющую создавать компьютерные модели практически любых конструкций: стержневые плоские и ... узла элемента b = 2.1 м; Подтвердить Аналогично назначаем нагрузку для второго элемента: в диалоговом окне для ...

Стержневые конечные элементы представляют собой прямолинейные элементы стабильного поперечного сечения с двумя узлами 1 и 2, рисунок 4. Они воспринимают исключительно осевую нагрузку и в случае расчета ферм совпадают с их конструктивными элементами. Стержневой элемент характеризуется длиной L, модулем упругости E и площадью поперечного сечения A [4].

Рисунок 4 – Стержневой элемент [4]

Балочные конечные элементы также прямолинейны, могут обладать как постоянное, так и переменное поперечное сечение и предначертаны для моделирования элементов конструкций, воспринимающих изгибную нагрузку. Характеристиками балочных элементов являются длина L, модуль упругости E, площадь поперечного сечения A, осевые моменты инерции Jx и Jy и осевые моменты сопротивления Wx и Wy [4].

2.1 Потенциальная энергия деформации упругого тела в приближении метода конечных элементов

Вообразим суммарную потенциальную энергию деформации упругого тела через передвижения его узлов. При этом ограничимся разбором только стержневых конечных элементов. Обозначив, рисунок 5, u1, u2 – перемещения узлов элемента; F1, F2 – силы, воздействующие на надлежащие узлы элемента.

Рисунок 5 – Усилие в узлах [5]

Перемещение u(x) точки элемента с координатой x при его упругом деформировании определяется формулой [5]:

 x x

u  x   1  u1  u 2

 L L , (1)

 x

N 1  x   1   N 2  x

где  L , L – функции формы стержневого элемента, определяющие перемещения в пределах этого элемента.

Функции формы имеют следующими свойствами:

1 сумма функций формы по всем узлам конечного элемента тождественно равна единице [5]:

 Ni 1

i .

2 каждая из функций формы равна единице в одном из узлов и равна нулю во всех остальных.

Очевидно, что входящие в уравнение (1) функции формы удовлетворяют этим свойствам.

В матричной форме выражение (1) имеет вид [5]:

u(x) = N1 x  N 2 x    u1   N u,

u 2 

где N = N 1  x  N 2  x  – матрица-строка функции формы стержневого элемента;

 u1 

 

u = u 2  – матрица-столбец перемещения узлов стержневого элемента.

Из курса теории упругости известно соотношение между деформациями ε и перемещениями u [5]:

du



dx .

С учетом введенных функций формы относительные деформации стержневого конечного элемента могут быть представлены в виде [6]:

du( x) dN

 

dx dx ,

u = Bu, (2)

где B = dN/dx – матрица дифференцирования перемещений (матрица связи линейных деформаций и перемещений).

Для рассматриваемого стержневого конечного элемента [6]:

В

d

N1 x  N 2 x    1 1 1

  1 1 . (3)

dx  L L  L

Техническое обслуживание и эксплуатация механизма подъёма мостового крана

... документации для включения в паспорт крана. Схема последовательности провидения работ по капитальному ремонту крана приведена на рисунке 2.4 Рисунок 2.4 - Схема последовательности проведения работ по капитальному ремонту мостового крана 3 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРАСКАЯ ЧАСТЬ 3.1 ...

 x 

 

 y

Обозначим ε =  z  – матрица-столбец линейных деформаций в преде  x 

 

 y лах конечного элемента, для стержневого элемента ε = εx= ε; σ =  z  – матрица-столбец нормальных напряжений в пределах конечного элемента, для стержневого элемента σ = σx = σ.

Связь между σ и ε устанавливается законом Гука [6]:

σ = E ε, (4)

E x 0 0

0 E 0

 y 

где E =  0 0 E z

 – матрица связи нормальных напряжений и линейных деформаций для пространственного напряженного состояния.

Эта матрица симметрична, т. е. E = E Т.

В случае стержневых конечных элементов (одноосное напряженное состояние) соотношение (4) принимает вид [6]:

σx = E εx, или σ = E ε.

С учетом формулы (2) выражение для нормальных напряжений (4) примет вид [6]:

σ = E B u.

Для стержневого конечного элемента нормальное напряжение определится формулой [6]:

σ = E B u. (5)

Удельная потенциальная энергия деформации конечного элемента U0 (потенциальная энергия деформации единицы объема элемента) определяется формулой [6]:

1 σТ ε.

U0 

С учетом формул (2) и (4) получим [6]:

1 (Eε)Tε = 1 εTETε = 1 (Bu)TE(Bu) = 1 uTBTEBu.

U0  (6)

2 2 2 2

Формула (6) связывает удельную потенциальную энергию деформации конечного элемента с перемещениями его узлов.

Определим суммарную потенциальную энергию деформации упругого тела.

Потенциальную энергию деформации всего упругого тела U получим суммированием энергий деформаций отдельных конечных элементов [6]:

1 m σТ ε.

U Vi

2 i 1

где Vi – объем i-того конечного элемента;

• m – число конечных элементов.

Если ввести диагональную матрицу объемов конечных элементов V, последняя формула примет вид [6]:

1 σTVε,

U

или с учетом формулы (6) [6]:

1 uTBTEVBu.

U (7)

В случае конечных элементов постоянного объема Vi= V = const формула (7) для потенциальной энергии деформации упругого тела примет следующий вид [6]:

V uTBTEBu.

U (8)

2.2 Уравнения метода конечных элементов

Отметим F вектор (матрицу-столбец), воздействующих на узлы сил. Для разбираемого стержневого конечного элемента [7]:

F =  F1  .

 F2 

Работа W, производимая действующими на узлы силами, в общем виде определяется формулой [7]:

1 uTF.

W (9)

Для рассматриваемого стержневого элемента [7]:

1 1

W F1u1  F2 u 2

2 2 .

Изменение потенциальной энергии деформации тела U равно работе W внешних (действующих на узлы) сил, т. е. U = W. С учетом формул (8) и (9) получим [7]:

V uTBTEBu = 1 uTF,

2 2

или

VBTEBu – F = 0. (10)

Введем обозначение [7]:

R = VBTEB (11)

R – матрица жесткости системы узлов.

С учетом этого уравнение (10) примет вид [7]:

Ru – F = 0. (12)

Уравнение (12) представляет собой матричную форму записи системы уравнений метода конечных элементов.

Формула (11) для матрицы жесткости R, входящей в уравнение (12), может быть использована для различных типов конечных элементов. В частности, для рассматриваемого стержневого элемента с учетом зависимости (3) и формулы для объема этого элемента V  AL получим выражение для матрицы жесткости [7]:

Курсовой мостовой кран

... / В расчетно-графической работе приведены результаты проектирования механизма подъема груза мостового крана. В работе изложены решения следующих задач: ... ёмные машины» / Целью данной курсовой работы является спроектировать мостовой кран для обслуживания и монтажа технологического оборудования ... концевой балки, общий вид мостового крана, 4-5 листы - сечения основных элементов главной и концевой балок) ...

R = VBTEB = AL 1  1 E 1  1 1 = EA  1  1 . (13)

L1  L L  1 1 

Следует отметить, что предложенная реализация МКЭ является наиболее простой, что составляет ее достоинство. При разбиении тела на два-три конечных элемента определить перемещения узлов по формуле (12) можно даже ручным счетом [7].

3 Автоматизированный расчёт стержневой модели металлокон-

струкции мостового крана

APM Structure 3D предназначен для комплексного анализа трехмерных конструкций произвольной формы. С его помощью можно методом конечных элементов выполнить прочностной расчет произвольно закрепленных моделей, включающих стержневые, тонкие пластинчатые и объемные твердотельные элементы конструкций (включая сборки), а также канаты и произвольные комбинации всех перечисленных выше элементов [8].

Кроме необходимых прочностных характеристики, металлоконструкция должна быть технологичной, иметь малую стоимость и вес, удовлетворять эстетическим требованиям, а внешние поверхности конструкций должны быть гладкими для снижения возможности образования коррозии и удешевления окраски. На основании этого проектируем металлоконструкцию мостового крана. Основная балка выполнена из двутавра, раскосы выполнены из уголков, а поперечные балки из труб прямоугольного сечения.

Создание расчётной модели.

Предварительно принимаем для основной несущей конструкции:

• материал: сталь 3 ИСО 630-80;
• сечение: двутавр №50 с наклоном полок МС ИСО 657-13.

Предварительно принимаем для труб:

• материал: сталь 3 ИСО 630-80;
• сечение: труба прямоугольная 250х180х8 ИСО 236-66.

Предварительно принимаем для раскосов:

• материал: сталь 3 ИСО 630-80;
• сечение: уголок равнополочный 100х100х12 ИСО509-93.

Рисунок 6 — Расчётная схема мостового крана

В представленной схеме показаны все стержни мостового крана и приложенные нагрузки.

Граничные условия и нагрузки.

Для ограничения перемещения мостового крана задаём опоры на рёбрах труб. На узлах 2 и 3 ограничиваем все перемещения. Условия опор этих двух других опор показаны на рисунке 7, а.

а) б)

а – в узлах номеров 2 и 3; б – в узлах номеров 4 и 6

Рисунок 7 — Установка опор

Опоры на узлах номеров 4 и 6 ограничивают только по X и Z. Условия опор показаны на рисунке 7, б.

Прикладываем нагрузки на расстоянии 0,75 метра от центра основной несущей конструкции равные 92 000 Н.

Статический расчёт и анализ полученных данных.

Для статического анализа конструкцию проверяем на связность и на сечение, а также в графе «Множитель» ставим «1», рисунок 6, для учёта массы металлоконструкций мостового крана.

Рисунок 8 – Загружения без учета собственного веса

Начинаем статический расчёт и, когда программа посчитает данную конструкцию, выводим расчёт на карты «Напряжения», рисунок 9, «Перемещения», рисунок 10, и «Коэффициент запаса по текучести», рисунок 11.

Рисунок 9 — Карта напряжений

Рисунок 10 — Карта перемещений

Рисунок 11 — Коэффициент запаса по текучести

Карта напряжений представляет собой изображение рассчитываемой конструкции, участки стержней которой окрашены в разные цвета, в зависимости от возникающих в них напряжений, рисунок 9. Слева от изображения рассчитываемой модели мостового крана имеется цветовая шкала, с помощью которой можно определить величину перемещений балки. Максимальное перемещение балки конструкции показано розовым оттенком шкалы, а минимально перемещение – синим.

Особенность изучения мостовых кранов

... смазку § проведение обслуживания электрооборудования крана СО - аббревиатура расшифровывается «Сезонное техническое обслуживание». ТО необходимо проводить для мостовых кранов, ... без демонтажа узлов грузоподъемного механизма. ТО1 мостового крана включает в себя проверку: металлоконструкций, механического ... проточить дорожки катания * Утечки смазочного материала из редуктора Слабо затянуты болты крышек ...

Построенная карта показывает, что максимальное напряжение создаётся в месте приложенных сил и равно 89,5 Н/мм2. Так же возникают незначительные напряжения в раскосах и поэтому их выполняют с меньшим сечением.

На карте перемещений видно, что наибольшее перемещение в центральной зоне и равно 4,069 мм, рисунок 10. Наименьшее перемещение в балке, которая не жестко закреплена и равна 0,2561 мм.

Минимальный коэффициент запаса по текучести равен 2,626, который показывает, что сечения стержней моста подобраны таким образом, что большая часть конструкции имеет коэффициент запаса в пределе 2,5, рисунок 11.

3.1 Расчёт модели металлоконструкции мостового крана, содержа-

щей объёмные конечные элементы

Создание и импорт объёмной модели.

На основе полученных результатов создаём модель мостового крана в программе Компас 3D в виде детали, рисунок 12, а.

а) б)

а — создание в Компас 3D; б — импорт модели в APM Studio

Рисунок 12 — 3D модель мостового крана

Готовую модель преобразовываем в расширение «.stp» и импортируем в программе APM Studio, рисунок 12, б.

Граничные условия и нагрузки.

Для ограничения перемещения мостового крана задаём опоры на рёбрах труб так же, как и в предварительном расчёте.

Рисунок 13 — Расчётная схема с приложенной нагрузкой и граничными

условиями

Далее прикладываем нагрузки 92 000 Н в центральной зоне.

Генерация конечно-элементной сетки.

Для генерации конечно-элементной сетки назначаем максимальную длину стороны элемента равной 50 мм, рисунок 14.

Рисунок 14 — Сгенерированная модель мостового крана

По окончании генерации у модели получилось 32 426 конечных элементов и количество узлов 10 320.

Статический расчёт и анализ полученных результатов.

После генерации начинаем статический расчёт мостового крана. По окончании расчёта выводим карты «Напряжения», рисунок 15, «Перемещения», рисунок 16, и «Коэффициент запаса по текучести», рисунок 17.

Рисунок 15 – Карта напряжений

Рисунок 16 — Карта перемещений

Рисунок 17 — Коэффициент запаса

По данным результатам видим, что наибольшее напряжение равно 160 Н/мм ; максимальные перемещения равны 2,99 мм, а минимальный коэффициент запаса по текучести равен 2,24, что соответствует прочностным требованиям.

3.2 Сравнение результатов, общие выводы и рекомендации

Конструкция мостового крана выдерживает приложенные к нему статические нагрузки. Выбранные сечения полностью удовлетворяют условиям прочности, предъявляемые к металлоконструкции, рисунок 18.

Разница напряжений между предварительным и точным расчётами равна 70,5 Н/мм2, разница в перемещениях равна 1,106 мм, по коэффициенту запаса равна 0,386.

Выразим в процентах отклонения расчётов APM Structure 3D и APM Studio: напряжения – 78,8 %, перемещения – 37 %, коэффициент запаса по текучести – 17,2 %.

Анализ материально-производственных запасов на ООО «Владелита»

... темы выпускной дипломной работы. Цель исследования в выпускной дипломной работе - изучение порядка оценки и документального оформления движения материально-производственных запасов, анализ организации и ... использования в процессе производства представлена на рисунке 1.1. Рисунок 1.1 - Классификация материально-производственных запасов Сырье и материалы - это предметы труда, предназначенные для ...

Данные сечения выбраны оптимально относительно техникоэкономического показателя, то есть нет перерасхода материала и утяжелении конструкции.

а — двутавр; б — труба; в – уголок

Рисунок 18 — Сечения профилей

4 Технологическая часть

4.1 Технология подготовительных работ

На стадии подготовительных работ нужна подготовка металлического профиля. Для произведения главной несущей устройства употребляют двутавр с уклоном полок №50 ИСО 657-13. Поперечные балки изготавливают из трубы прямоугольной с сечением 250х180х8 мм ИСО 336-66. Для укосин применяем уголок равнобокий размером сечения 100х12 мм ИСО 657-1.

Двутавр поставляют с поддержкой кран-балки на рабочее место слесаря для нарезки, а трубу и уголок передвигают вручную. Для этого заготовку доставляют на транспортной машине и дальше стропят на кран-балку для прямого перемещения на рабочее место. Для строповки назначенного к подъему груза обязан применяться грузовые стропы, соответственные массе и характеру поднимаемого груза, с учетом числа ветвей и угла их наклона. Стропы общего предназначения надлежит подбирать так, чтобы угол между их ветвями не превышал 90°. В зависимости от вида строповки изготавливается перерасчет грузоподъемности строп. Стальные и железобетонные элементы поднимают с поддержкой особых траверс, допускающих многоярусное расположение монтируемых деталей. Траверсы нужны для равномерного разделения нагрузки и могут быть как линейными, так и пространственными, в зависимости от типа поднимаемого груза.

Следующая ступень – нарезка. Нарезку можно осуществить несколькими видами инструментов: пресс-ножницы; гильотинные ножницы; дисковые ножницы; газовый резак или автоген; уголковые ножовки; приводные ножовки.

Дальше, если нужно, то шлифуют края кромок для предшествующих работ. Шлифовку можно осуществить разнообразными способами [9]:

• шлифование с продольной подачей;
• шлифование врезанием отличается;
• при бесцентровом шлифовании;
• круглое внутреннее шлифование;
• плоское шлифование.

Помимо шлифовки, с изделия убирают заусенцы. Убрать их можно вручную при поддержки напильника, так же убирают электролитическим удалением и вибрационным обрабатыванием в абразивной среде, пескоструйной очисткой, ополаскиванием разными веществами и промыванием абразивными добавками под высоким давлением.

Дальше после обработок кромок заготовку подготавливают к сварке. В подготовку металла под сварку входит нарезка фасок, правка, разметка и наметка, резка и обработка кромок, холодная и горячая гибка. Исправление производится предпочтительно на станках, а иногда вручную. Профильный прокат исправляют на вальцах, которые больше всего имеют семь или девять валков [9].

4.2 Технология сварочных работ

Сварка – это процесс произведения неразъёмного соединения деталей путём местного нагрева их до расплавленного состояния с употреблением или без употребления механического усилия, рисунок 19. Соединение деталей сваркой занимает одно из главных мест в современной технологии. Сварка более экономична, чем клёпка.

Проект производства работ по строительству РВС-20000 м3 на Рыбинской ЛПДС

... давления принимаем равным 2кПа; r – радиус резервуара, м; Ry − расчетное сопротивление материала конструкции, МПа; γ c − коэффициент условий работы стенки резервуара для нижнего пояса, принимаем γc = ... γж  ρ  g где γ с − коэффициент условий работы стенки резервуара, принимаем γс = 0,8; R y − расчетное сопротивление материала конструкции, МПа; Δ − приведенная толщина стенки или кровли, выбираем ...

Рисунок 19 — Сварочные работы [10]

Трудоемкость сварочных работ в сварных устройствах составляет примерно 30% общей трудоемкости ее изготовления. Изготовление сварных устройств из разных металлов и сплавов изготавливается разными методами и вариантами сварки. В подъемно-транспортном машиностроении по объему использования электродуговая сварка является главным видом сварки. Наиболее обширно используют ручную электродуговую сварку, полуавтоматическую и автоматическую сварку под слоем флюса и в среде защитных газов. Электродуговую сварку можно исполнять металлическим или угольным электродами. Преимущественно распространена сварка металлическим электродом, тут сварочная дуга создастся и горит при прохождении сварочного тока между электродом и свариваемым изделием. Преимущественно сварку ведут на переменном токе, так как меньше тратится электроэнергии, и используют относительно нетрудную аппаратуру. Для предохранения расплавленного металла от вредного воздействия атмосферного воздуха и получения качественного сварного шва при ручной электродуговой сварке используют электроды с защитными (качественными) покрытиями, а при автоматической и полуавтоматической — флюсы и углекислый газ.

Электроды для ручной электродуговой сварки, используемые для сварки металлоконструкций в подъемно — транспортном машиностроении, выпускают по ИСО 467-75. Размеры и общие технические запросы для электродов регламентируются ИСО 466-75.

Незамедлительно после завершения сварки необходимо провести зачистку для того чтобы убрать рыхлость и скопление разных частиц [10].

Местоположения швов на металлоконструкции представлены на чертеже КП МКСМ.15091372.10.00.001.

Технология окрасочных работ.

При покраске кранов есть обусловленные нюансы, зависящие от его вида и среды использования, от чего зависит и предпочтение лакокрасочных материалов для их покраске и проведения работ. Осложняющим фактором при покраске крана это покраска без отрыва крана от производства [10].

Покраску кранов можно выполнять при температуре от -10, а то краска будет при нанесении растекаться и трескаться.

Этапы покраски крана:

1 зачистка металла от прежней краски и ржавчины.

Наиболее распространёнными способами очистки и подготовки к покраске металлов показываются:

• механическая очистка вручную или с поддержкой электроинструмента, рисунок 20;
• химическая очистка – с использованием химических средств, снабжающих размягчение и удаление коррозии и загрязнений;
• пескоструйная обработка – очистка при поддержки жёстких абразивных материалов (песок, купершлак и т.п.), подаваемых под давлением на шлифуемую поверхность.

Рисунок 20 — Механическая зачистка металла при помощи УШМ [10]

Все перечисленные методы имеют значительные недостатки:

Механическая очистка – продолжительный трудоёмкий процесс, не снабжающий высокого качества, в особенности при шлифовке поверхностей сложной конфигурации, не ручающийся сохранения целостности материала шлифуемой поверхности

Химическая очистка – довольно затратный метод, к тому же наносящий главный экологический вред.

2 обезжиривание и обеспыливание металла.

Обеспыливание и обезжиривание поверхности – это неизменный процесс в подготовке поверхности после очистки. Обеспыливание поверхности происходит при помощи мягкой кисти, сжатого воздуха или сильной струей воды. После воды поверхность нужно тщательно просушить, рисунок 21 [11].

Рисунок 21 — Обезжиривание металла растворителем [11]

Обезжиривают поверхность разными растворителями, больше всего уайт-спиритом, или водными моющими растворами. Испытать чистоту поверхности можно при помощи белой бумаги или салфетки.

3 грунтовка металла.

Каждая грунтовка после нанесения и высыхания образует на поверхности прозрачный слой, что мешает попаданию влаги и коррозии в следствии губительного воздействия. Включая того, верно подобранный грунт способен при соблюдении правил и техники нанесения существенно улучшить адгезию обработанной поверхности и главного отделочного материала.

Предпочтение отделочного материала постоянно зависит от особенностей основного материала, на которую он будет наноситься, а также от обстоятельств, в которых будет совершаться нанесение

4 нанесение лакокрасочного материала не менее двух слоев.

Для покрытия красок, лаков и других лакокрасочных материалов создано несколько различных вариантов: в барабанах, распыление в электрическом поле, аэрозольное распыление, налив, электроосаждение, нанесение с использованием валков, струйный облив, распыление под высоким давлением, пневматическое распыление, шпателей кисти, шпателей и т.п., рисунок 22.

Рисунок 22 — Нанесение лакокрасочного материала распылением под

высоким давлением [12]

Способ нанесения лакокрасочного материала выбирается с учетом вида детали, ее назначения, габаритов, требований к готовому покрытию, условий производства, экономической целесообразности и т. д.

Пневматическое распыление – более распространенный метод нанесения красок и лаков. Пневматическое распыление может исполняться с подогревом лакокрасочного материала и без него (используется чаще).

Пневматическое распыление с подогревом лакокрасочного материала.

Подогрев дозволяет распылять лакокрасочный материал с увеличенной вязкостью без употребления растворителей (добавочного разведения красок), т. к. при нагреве уменьшается поверхностное натяжение и вязкость ЛКМ. Часто для обусловленных лакокрасочных материалов рекомендуется лучший показатель исходной вязкости. То, на сколько понизится вязкость, в большей степени зависит от пленкообразующего компонента лакокрасочной системы [4].

Покрытие, заработанное данным методом, выделяется более значительным качеством. Это определено тем, что при подогреве краски возрастает ее текучесть, умножается глянец и поверхность не «белеет» от конденсата влаги. Пневматическое распыление с нагревом лакокрасочного материала имеет некоторые преимущества перед распылением без нагрева [12]:

• за счет минимального числа наносимых слоев увеличивается производительность;
• благодаря нагреву истратится меньше растворителей (для пентафталевых, глифталевых, масляных, меламино-, мочевиноалкидных материалов около 40%, а для нитроцеллюлозных – до 30%);
• можно наносить материалы с значительным содержанием сухого вещества и повышенной вязкости;
• из-за быстроты нанесения и уменьшенного содержания в ЛКМ растворителей понижаются потери на туманообразование;
• при подогреве усиливается укрывистость лакокрасочного материала и усиливается толщина наносимого защитного слоя, за счет чего понижается число наносимых слоев.

Не все лакокрасочные материалы можно наносить способом пневматического распыления с подогревом. Годятся только те, структура которых не изменяется при нагревании, а покрытие создастся с большими защитными свойствами. Обширно применяются меламиноалкидные, мочевинные, битумные, глифталевые эмали и лаки, нитроцеллюлозные, нитроглифталевые, перхлорвиниловые, нитроэпоксидные эмали марки ХВ-113.

Лакокрасочные покрытия, нанесенные пневматическим распылением с предварительным подогревом, по механо-физическим свойствам и коррозионной стойкости не уступают слоям из тех же материалов, разбавленных до необходимой вязкости растворителем и нанесенных распылением без подогрева (при одинаковой толщине).

В машиностроении подогретые лакокрасочные материалы больше всего наносятся с применением установки УГО-5М (установка горячей окраски).

Данный аппарат взрывонепроницаем [13].

5 Нанесение информационных и технических обозначений.

Маркировка обязана наноситься в точках, доступных для обзора [7].

На мостовом кране обязана быть поставлена табличка, содержащая:

• обозначение изделия (тип, марка);
• грузоподъёмность
• наименование или товарный знак изготовителя;
• наименование изделия;
• пролёт моста;
• высоту подъёма грузозахватного органа;
• напряжение питания;
• заводской порядковый номер изделия;
• дату выпуска (изготовления).

Табличка должна соответствовать требованиям ГОСТ 12969 и ГОСТ 12971 [14].

4.3 Испытания мостового крана

Кран-балка электрическая подвесная и кран-балка электрическая опорная обязана быть подвергнута статическим и динамическим проверкам, рисунок 23.

Статические проверки крана проводятся нагрузкой, на 25% превосходящей его паспортную грузоподъёмность [15].

Рисунок 23 — Испытание мостового крана [15]

Статические проверки мостового крана проводятся следующим образом. Кран мостовой монтируется над опорами кранового пути, а его тележка (тележки) — в положение, отвечающее предельному прогибу моста. Кран подвесной однобалочный и кран опорный однобалочный монтируется над опорами кранового пути, а его таль электрическая канатная — в положение, отвечающее максимальному прогибу несущей балки. Контрольный груз подымается краном на высоту 100-200 мм и выдержит в таком положении в течение 10 мин.

После 10 минут груз спускается, после чего проверяют наличие остаточной деформации моста крана. При обнаружении остаточной деформации, появившейся следствием проверки крана грузом, кран не обязан пропускаться к работе до выяснения специализированной организацией причин деформации и нахождения возможности дальнейшей работы крана.

Кран мостовой считается перенесшим статические проверки, если в течение 10 минут поднятый груз не опустится на землю, а также не будет найдено трещин, остаточных деформаций и других повреждений металлоконструкций, и механизмов.

Динамические проверки крана проводятся грузом, масса которого на 10% превосходит его паспортную грузоподъёмность, и обладают целью испытание действия ее механизмов и тормозов.

При динамических проверках кранов (не включая кранов кабельного типа) совершают многократный (не менее трех раз) подъём и опускание груза, а также контроль действия всех иных механизмов при сочетании рабочих действий, предусмотренных руководством по использованию крана.

У крана, оснащенного двумя и более механизмами подъёма, обязан быть испытан всякий механизм. Для проведения статических и динамических проверок владелец крана обязан снабдить наличие комплекта проверочных (контрольных) грузов с подтверждением их действительной массы [15].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломной работе были рассмотрены назначение и область применения мостовых кранов, описаны конструкции мостового крана, устройства для перемещения крана (двигатель, тормозная система), механизм подъема (лебедка, тележка), технические характеристики мостового крана.

В теоретической части были приведены основы метода расчета стержневых конструкций — метода конечных элементов. Представлены основные уравнения этого метода, уравнения потенциальной энергии деформации упругого тела в приближении метода конечных элементов.

В дипломной работе был создан алгоритм компьютерного расчета главной балки мостового крана, как стержневой модели в APM STRUCTURE и солид модели в STUDIO.

На основе расчета были сделаны следующие выводы:

• конструкция мостового крана выдерживает приложенные к нему статические нагрузки;
• выбранные сечения полностью удовлетворяют условиям прочности, предъявляемые к металлоконструкции;
• разница напряжений между предварительным и точным расчётами равна 70,5 Н/мм2, разница в перемещениях равна 1,106 мм, по коэффициенту запаса равна 0,386, процентах отклонения расчётов APM Structure 3D и APM Studio: напряжения – 78,8 %, перемещения – 37 %, коэффициент запаса по текучести – 17,2 %;
• выбранные сечения оптимально относительно техникоэкономического показателя, т.

е. нет перерасхода материала и утяжелении конструкции.

В технологической части приведены последовательность монтажных работ и методы испытания грузового крана.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/diplomnaya/diplomnyie-rabotyi-po-mostovomu/

1 Богуславский П.Е. Металлические конструкции грузоподъемных машин и сооружений. — М.: Машгиз, I96I. — 519 с.

2 Болотин В.В. 12 Аксенов Н.П. Грузовая устойчивость передвижных кра-нов. М.: Машгиз, 1952. — 152 с.

3 Вышнеградский И.А. Курс подъемных машин. – С-Петербург, 1985. 460 с.

4 Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. — М.: Машгиз, 1975 — 268 с.

5 Зарецкий А.А. Исследование колебаний строительных башенных кранов с поворотной колонной при работе механизма подъема. Дисс. канд. техн. наук — М.: 1962. — 171 с.

6 Шелофаст В.В., Чугунова Т.Б. Основы проектирования машин. М.: АПМ, 2007, 240 стр.

7 Шарафутдинов Г. Некоторые плоские задачи теории упругости.М: Научный мир, 2014,464 с.

8 Замрий А. Практический учебный курс. CAD/CAE система ARM WinMachine М: Научный мир 2008-240 с.

9 Александрии А.И, Соколов Н.Д. Передвижные краны в строительстве. — М.: ОНТИ, 1936. — 156 с.

10 Майзель В.С. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. Учеб. пособ. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1966. 182 с.

11 Ицкович Г.М. и др. Курсовое проектирование деталей машин. 6-е издание., переработанное. М., «Машиностроение», 197015 Иванова B.C.’Усталостное разрушение металлов. — М.: Ме-таллзфгиздат, 1963. — 272 с.

12 remcran.ru/articles/article/technology-installation-of-bridge-crane/

13 Инструментальные испытания башенного крана XI33I фирмы Зейтц: Отчет/ВНИИстройдормаш; руководитель работы А.А.Зарецкий; Арх. й 2231 М.: 1966. — 117 с

14 docs.cntd.ru/document/1200121690

15 Экспериментальное исследование крана БК-180: Отчет /ВНИИстройдормаш; руководитель работы А.А.Зарецкий; Арх. № 2469. — М.: 1967. — 80 с.

Приложение А

Приложение В

Приложение С