Проектирование грузовой кабины для подъема людей краном

3 РАСЧЕТ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ ГРУЗОВОЙ КАБИНЫ 

     3.1 Расчет подхватывающей балки АВ

     Металлоконструкция  подъемной люльки испытывает нагрузку от веса поднимаемого груза и от собственного веса металлоконструкции.

     Металлоконструкция  люльки состоит из проката уголка стального горячекатанного неравнополочного размером 63 40 4мм по [2] из стали 09Г2С.

     Определим массу металлоконструкции по формуле:

     где L_пр – общая длина углового проката, используемая в конструкции, м;

     m_пм – масса погонного метра углового проката, кг.

     Общий вес нагрузки металлоконструкции с  грузоподъемностью определим по формуле:

G=9,81

(Q+Q_к);

G=9,81

(300+102)=3945Н.

     Определим реакции опор и исходя из условия равновесия относительно точки А:

     Определим изгибающие моменты, возникающие в опорах А и В по формуле:

     Определим расчетный предел текучести по формуле:

     где - коэффициент запаса прочности (принимаем =2).

     Произведем  проверку нормальных напряжений по формуле:

     где М_max – максимальный изгибающий момент;

     W_x – момент сопротивления сечения относительно оси X.

     Определим расчетное касательное напряжение по формуле:

     Произведем  проверку касательных напряжений по формуле:

     где - максимальная перерезывающая сила, Н;

      - статический момент инерции относительно оси x-x, см³;

      - толщина стенки, см;

      - момент инерции относительно оси x-x, см⁴.

     Определим статический момент инерции относительно оси x-x по формуле:

     где S – площадь поперечного сечения уголка, см²;

      - радиус инерции относительно  оси x-x, см.

     При равномерно распределенной по длине  балки нагрузки определим максимальный прогиб по формуле:

     где Е – модуль упругости первого  рода.

 

     3.2 Расчет стержней на прочность

     Рассмотрим  стержень АС, который действует на растяжение.

     Стержень  нагружен сосредоточенной силой  Р, которую определим по формуле:

     Продольная  сила N в поперечном сечении стержня будет иметь вид:

N=P=986,25Н.

     Определим нормальное напряжение в поперечном сечении стержня по формуле:

     Определим перемещения поперечных сечений  стержня по формуле:

     Стержень  выдерживает расчетное напряжение с большим запасом прочности  и его растяжение составляет 0,02мм. Условие прочности для заданного стержня выполняется.

     Рассмотрим  стержень DС, действующий на сжатие.

     Чтобы определить усилие в стержне, воспользуемся  способом моментных точек. Рассмотрим правую половину. Моментная точка  А.

     Определим нормальное напряжение в поперечном сечении стержня по формуле:

     Определим перемещения поперечных сечений  стержня по формуле:

     Стержень  выдерживает расчетное напряжение с большим запасом прочности  и его сжатие составляет 0,01мм. Условие прочности для заданного стержня выполняется.

     Рассмотрим  стержень MF, действующий на сжатие.

     Чтобы определить усилие в стержне, воспользуемся способом моментных точек. Рассмотрим правую половину. Моментная точка В.

     Определим нормальное напряжение в поперечном сечении стержня по формуле:

     Определим перемещения поперечных сечений  стержня по формуле:

     Стержень  выдерживает расчетное напряжение с большим запасом прочности  и его сжатие составляет 0,01мм. Условие прочности для заданного стержня выполняется. 

     3.3 Расчет сварного соединения

     Расчет  сварного соединения проведем в наиболее нагруженной точке А.

     Сварное соединение производим ручной дуговой сваркой электродами марки УОНИ 13/55 (типа Э50А) с пределом текучести =39кгс/мм²=380МПа.

     Расчет  углового шва произведем по формуле:

     где N – продольная сила, Н;

     l_ш – расчетная длина шва, мм;

      - коэффициент полноты шва, который зависит от способа сварки ( =0,7 – для ручной дуговой сварки);

     k – катет шва, мм;

      - расчетное касательное напряжение  сварного шва, МПа, которое  определим по формуле:

     где - расчетный предел текучести сварного шва, МПа, который определяется по формуле:

      - предел текучести электрода,  МПа;

      - коэффициент запаса прочности( =2);

     Возникающее в сварном шве напряжение не превышает  допускаемое, что обеспечивает прочность  соединения. 

     3.4 Расчет проушин, работающих на растяжение

     Исходные  данные: усилие, действующее на проушины N=986,25Н, толщина проушины b=10мм, диаметр отверстия проушины d=50мм, ширина проушины l=100мм, расстояние от отверстия до кромки h=20мм. Материал проушин – сталь 09Г2С с пределом текучести =345МПа, коэффициент запаса прочности =2.

     Проверим  проушину на растяжение в сечении  а-а, б-б, в-в, задаваясь основными её размерами по формуле:

     где - площадь сечения проушины, мм², в зависимости от места сечения;

      - допускаемое напряжение растяжения, равное расчетному пределу текучести.

     Определим площади сечений проушины а-а, б-б, в-в, испытывающие наибольшую нагрузку:

     Проверим  проушину на смятие по формуле:

     где - допускаемое напряжение смятия, которое определим по формуле:

     Сварное соединение производим ручной дуговой сваркой электродами марки УОНИ 13/55 (типа Э50А) с пределом текучести =39кгс/мм²=380МПа.

     Односторонний сварной шов со скосом одной кромки проушины.

     Расчет  сварного стыкового шва произведем по формуле:

     где - толщина проушины, мм.

     Результаты  расчетов показали, что проушины выдерживают  нагрузку с большим запасом прочности.