ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.04.2024
Просмотров: 56
Скачиваний: 0
Таблица 10.3
Расчетные сопротивления материалов
Сталь по |
Марка стали проката |
|
Предел |
Временное |
|
ГОСТ |
|
|
|
текучести |
сопротив- |
27772-78 |
|
|
|
R, МПа |
ление Rа, |
|
|
|
|
|
МПа |
|
Для сварных конструкций |
|
|
||
С 235 |
В Ст3 кп 2 |
толщиной до 20 мм. |
230 |
350 |
|
|
В Ст3 кп 2 |
-”- |
21-40 мм. |
220 |
350 |
С 255 |
В Ст3 сп 5 |
толщиной до 20 мм. |
240 |
360 |
|
|
В Ст3 сп 5 |
-”- |
21-40 мм. |
230 |
360 |
С 345 |
09Г2С |
толщиной до 20 мм. |
315 |
460 |
|
|
09Г2С |
-”- |
21-40 мм. |
300 |
450 |
С 345 |
14Г2 |
толщиной до 20 мм. |
315 |
460 |
|
|
14Г2 |
-”- |
21-40 мм. |
325 |
470 |
С 375 |
10Г2С1 |
толщиной до 20 мм. |
345 |
480 |
|
|
10Г2С1 |
-”- |
21-40 мм. |
325 |
470 |
С375 |
15ХСНД |
толщиной до 20 мм. |
345 |
480 |
|
|
15ХСНД |
-”- |
21-40 мм. |
325 |
470 |
|
Сталь 20 |
|
|
225 |
375 |
|
Для осей и шарниров |
|
|
||
|
Ст5 |
|
|
250 |
450 |
|
Сталь 45 |
|
|
330 |
550 |
|
40Х улучшенная |
|
450 |
650 |
Поскольку не всегда под рукой имеется государственный стандарт или технические условия, то для вышеуказанных марок сталей можно пользоваться табл. 10.3.
10.3. Расчетные схемы
Прежде чем приступить к расчету, надо точно определить величину, направление и места приложения сил, возникающих при монтажных операциях, на оборудование (конструкции) или на монтажную оснастку. Для этого составляется расчетная схема, на которой наносятся места приложения всех нагрузок, усилий и реакций с их величинами, направлениями и размерами до них от какой-либо выбранной оси. По составленной расчетной схеме приступают к непосредственному определению напряже-
55
ний, сравнению их с расчетными и решению поставленных задач.
Все расчеты рекомендуется выполнять в системе СИ, но некоторые целесообразно выполнять в системе МКГСС с переводом окончательных результатов в систему СИ.
Расчет на растяжение и сжатие производится по формуле
= NF Rр ,
где N – растягивающая или сжимающая сила в сечении; F - площадь сечения; Rр – расчетное сопротивление материала на растяжение.
Расчет на срез производится по формуле
= QF Rcр ,
где Q – сила, перпендикулярная срезаемому сечению; Rср – расчетное сопротивление материала на срез; F – площадь срезаемого сечения.
Расчет на смятие производится по формуле
= N Rсм;
Fc
где Fсм – площадь сминаемого сечения; Rсм – расчетное сопротивление материала на смятие.
Расчет на изгиб производится по формуле
= M Rр ,
W
где М – максимальный изгибающий момент в расчетном сечении; W – момент сопротивления сечения.
Расчет на устойчивость центрально-сжатых стержней производят по формуле
= N Rр ,F
где – коэффициент поперечной устойчивости, зависящий от гибкости элемента, определяется по таблице.
Гибкость элемента определяется по формуле
56
= rl ,
где l – приведенная расчетная длина элемента; r – минимальный радиус инерции сечения элемента.
Расчет на устойчивость внецетренно-сжатых и сжатоизгибаемых стержней следует выполнять по формуле:
|
|
N |
R , |
|
|
||
e |
F |
В данной формуле е определяется по таблице.
а). Для сплошностенчатых стержней – в зависимости от условной гибкости у и приведенного относительного эксцентриситета mpr
y |
|
|
Ry |
, |
m m |
, |
E |
|
pr |
|
|||
|
|
|
|
|
|
где - гибкость стержня; Ry - расчетное сопротивление материала на растяжение по пределу текучести; - коэффициент влияния формы сечения, определяется по таблице; m - относительный эксцентриситет;
m e F , Wc
где е – эксцентриситет, определяется как отношение M ; F –
N
площадь сечения; W - момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна.
б). Для сквозных стержней – в зависимости от условной приведенной гибкости pr и относительного эксцентриситета mу. Условная приведенная гибкость определяется по таблице в зависимости от формы сечения, а относительный эксцентриситет по формуле
m e a F , J
а- расстояние от главной оси сечения до наиболее сжатой ветви. Необходимые таблицы для определения коэффициентов и
более подробные сведения о расчетах металлических конструкций можно найти в СНиП II-23-81* «Стальные конструкции».
57
10.4. Пример расчета конструкции в зависимости от действия на нее монтажных нагрузок
Условие задачи
Рассчитать полиспаст и монтажную балку пролетом 6 м для подъема груза массой 70 т, на высоту 10 м. Полиспаст закреплен в середине пролета балки. Тяговая нить сбегает с неподвижного блока полиспаста и через отводной блок идет на лебедку с тяговым усилием 80 кН. Материал балки В Ст 3 сп 5 ( С 255 ).
Порядок решения задачи
Определим число рабочих нитей в полиспасте:
S= Q, отсюда = S/Q = 80/700 = 0,114 .
Поскольку по условию задачи канат сбегает с неподвижного блока полиспаста то один ролик в блоке является отводным, который вносит дополнительную нагрузку на балку и один отводной ролик изменяет направление движения каната, следовательно, по табл. 3.4 в столбце, где два отводных ролика на подшипниках качения, находим ближайшее меньшее значение, равное 0,113, и в графе «Число рабочих нитей» получаем 10.
Подбираем монтажные блоки, составляем расчетную схему полиспаста и определяем диаметр каната.
Рис. 10.2. Расчетная схема полиспаста
Выбираем семирольные блоки (рис. 10.2), грузоподъемностью 75 т, с максимально запасовываемым диаметром каната 27 мм. Масса каждого блока Мб = 1667 кг.
Определяем усилие в канате, идущем на лебедку:
S= Q = 0,113 700 = 79,1 кН .
Определяем требуемое разрывное усилие для каната:
G = k S = 5 79,1 = 395,5 кН .
58
По табл. 2 приложения выбираем канат по ГОСТ 7668-80* с пределом прочности проволок 1770 кН/мм2 диаметром 27 мм с разрывным усилием каната в целом 396500 Н.
Определяем минимальную необходимую длину каната для полиспаста. Нам необходимо поднять груз на высоту 10 м и плюс длина полиспаста в стянутом виде 2 – 3 м. Итого 13 м на 11 ниток. Всего 143 м (принимаем 150 м ).
Определяем массу каната:
Мк = 2,8 х 150 = 420 кг = 0,42 т .
Определяем общую нагрузку, действующую на балку учитывая, что канат сбегает с неподвижного блока:
P = Q + S+ 2Мб + Мк = 70+7,91+2х1,667+0,42 = 81,664 т,
принимаем 81,7т или 817 кН.
Расчетная схема балки
|
|
|
|
|
|
Р=70 т. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
3000 |
|
3000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определим расчетную нагрузку на балку:
Рр= Р кд = 81,7 1,04 = 85,785 т = 860 кН ,
где кд - коэффициент динамичности, учитывающий неравномерность навивки каната на барабан лебедки ( принимаем 1,04 ).
Определим изгибающий момент в балке:
M Pp l 860 600 129000 кН см, 4 4
Находим требуемый момент сопротивления:
WT |
M |
|
129000 |
6324 cм3 , |
|
m R |
0,85 24 |
||||
|
|
|
где m – коэффициент условий работы для грузоподъемных монтажных приспособлений ( принимается 0,85 - 0,9); R – расчетное сопротивление металла на растяжение, сжатие, изгиб.
По сортаменту проката такой балки с указанным моментом сопротивления нет, поэтому выполним ее сварной двутаврового сечения.
Определим оптимальную высоту балки:
59
|
|
|
|
|
|
|
ho k |
W |
11, |
6324 |
87,5 |
см , |
|
ct |
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
где сt – толщина стенки, для балок высотой до одного метра принимается 0,8-1,0 см. k – эмпирический коэффициент, принимается для сварных балок постоянного сечения 1,1 - 1,15.
Для стенки балки принимаем прокатный лист высотой 90 см и толщиной 1 см.
Проверяем стенку балки из учета ее работы на срез
ct |
1,5 |
Qmax |
1,5 |
400 |
0,479 |
1,0 |
. |
|
RS |
h |
13,92 90 |
|
Требуемый момент инерции всего сечения балки, см4
I W h 6324 90 284580 , 2 2
Поскольку сечение стенки известно, то момент инерции поясов
Jn J Jct |
J |
ct |
h3 |
284580 |
1 903 |
223830 см4 . |
|
12 |
12 |
||||
|
|
|
|
|
Момент инерции поясов относительно центральной оси сечения балки (без учета моментов инерции относительно собственных осей, которыми, ввиду их малого влияния, можно пренебречь)
|
h |
2 |
||
Jn |
2Fn |
|
|
, |
|
||||
|
|
2 |
|
отсюда, требуемая площадь одного пояса
Fn |
2 Jn |
|
2 223830 |
55,27 |
(принимаем 56 см). |
||
h |
2 |
90 |
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
Подбираем сечение пояса, руководствуясь следующими критериями:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- ширина пояса |
|
|
1 |
|
1 |
; |
||
bn |
|
|
|
hct |
||||
|
|
|
||||||
|
|
3 |
|
5 |
|
- толщина пояса |
n |
Fn |
. |
|
bn |
||||
|
|
|
||
Принимаем ширину |
пояса |
1/3 от высоты стенки, т.е. 30 см, |
а толщину 56/30 = 1,87 см. (принимаем 2 см ).
60