Совершенствование метода расчёта пролетных балок мостовых кранов

• Автор: Калабин, Павел Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ МОСТОВЫХ КРАНОВ
1.1 Анализ металлоконструкций мостовых кранов
1.2 Обеспечение технологичности конструкции
1.3 Существующая методика проектирования металлических конструкций мостовых кранов
1.3.1 Выбор материала
1.3.2. Выбор геометрических параметров металлоконструкций
1.3.3. Методы расчётов на прочность
1.3.4. Расчетные сочетания нагрузок
1.3.5. Определение нагрузок на металлоконструкцию крана
1.4. Анализ массогабаритных характеристик пролётных
металлоконструкций
1.5 Обоснование выбора марки стали для несущих металлических
конструкций мостовых кранов
1.6. Анализ существующих методов оптимизации параметров поперечного сечения пролётных балок мостовых кранов
1.7 Цель и задачи исследования
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ МЕТАЛЛОЁМКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ МОСТОВЫХ КЛАНОВ
2.1 Влияние металлоёмкости на технологичность конструкции
2.2 Методика оценки металлоёмкости металлической конструкции мостовых кранов
2.3 Уточнение значения коэффициента оребрения
2.4 Выводы
3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЛЕТНЫХ БАЛОК МОСТОВЫХ КРАНОВ
3.1 Математическая модель расчёта оптимальных размеров попереч-
ного сечения пролетной балки
3.1.1. Обоснование необходимости расчета поперечного сечения пролётной балки с поясами разной толщины
3.2 Условия работоспособности металлической конструкции мостового крана
3.3 Метод расчёта оптимальных параметров поперечного сечения пролётной балки
3.4 Программное обеспечение расчёта металлических конструкций с оптимальными массогабаритными показателями
3.5 Сравнительный анализ технологичности металлических конструкций пролётных балок
3.6 Выводы
4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВ-

4.1 Формирование информационной базы данных для проектирования пролётных балок мостовых кранов
4.2 Исследование напряжённо-деформированного состояния пролётных балок, с размерами поперечного сечения, полученными предлагаемым методом
4.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Мостовые краны широко применяются практически во всех отраслях народного хозяйства при технологических, погрузочно-разгрузочных, монтажных, складских и других работах. Они имеют большую номенклатуру типоразмеров и исполнений, их грузоподъемность достигает 800 т. Наиболее широко используются краны грузоподъемностью от 5 до 50 т.
Работоспособность, надёжность и безопасность эксплуатации кранов во многом зависит от качества исполнения их металлических конструкций. Несущим элементом металлической конструкции мостового крана является пролётная балка. При необходимых прочностных характеристиках пролётные балки должны быть технологичными, иметь малую стоимость и массу. Масса изделия машиностроения в значительной степени определяет его стоимость (выше 70 %) и сокращение расхода металла на 1 % ведет к снижению себестоимости изделия до 5 %. Особое значение металлоемкость имеет для мостовых кранов, в которых доля металлических конструкций достигает 80 % их металлоемкости.
В комплекс работ по снижению металлоемкости изделия входит внедрение научно обоснованных методов его расчетов, включая вариантное проектирование и оптимизацию. При этом, как правило, оптимальные металлические конструкции в целом не могут быть получены на основе оптимальных частных решений их элементов, так как в составе металлических конструкций отдельные элементы могут утрачивать оптимальные значения своих параметров.
Анализ металлоёмкости существующих металлических конструкций пролётных балок мостовых кранов показал, что разность в массах пролётных балок, предназначенных для одного типоразмера мостового крана, но изготовленных на разных предприятиях составляет до 15%. Поэтому совершенствование метода расчета металлических конструкций мостовых кранов, обеспечивающего низкую материалоемкость и себестоимость мос-

т.д. Для несущих конструкций грузоподъемных машин, эксплуатируемых при температуре не ниже -40 °С обычно используют стали 12-й категории, для которых контролируется ударная вязкость при температуре -40 °С и после механического старения при нормальной температуре. Для конструкций, предназначенных для использования при температуре до -65 °С, применяют стали 15-й категории, ударная вязкость которых нормируется при температуре -70 °С и также после механического старения. Прокат из сталей указанных категорий поставляется в нормализованном или улучшенном состоянии.
По сравнению с углеродистыми сталями низколегированные имеют более высокие механические характеристики (временное сопротивление и предел текучести), повышенную хладостойкость, лучшую износостойкость, нормальную свариваемость, но большие значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений.
В условиях среднеагрессивной атмосферы для металлоконструкций грузоподъемных кранов рекомендуется применять сталь с добавкой меди, повышающей ее коррозионную стойкость (в марочное обозначение сталей входит буква Д).
Малоуглеродистые стали обычного качества рекомендуется назначать для несущих металлоконструкций грузоподъемных машин для диапазона расчетных температур окружающего воздуха до -20 °С [32]. Для несущих сварных элементов металлоконструкций ПТМ, эксплуатируемых при температуре ниже -20°С, а также для снижения металлоемкости, следует применять низколегированную сталь или малоуглеродистую термо-упроченнуго сталь [32].
В сварных соединениях несущих элементов металлоконструкций ПТМ допускается применять сочетания углеродистых сталей с низколегированными, при этом температура эксплуатации крана должна выбираться по менее хладостойкой стали.
Характеристики сталей для изготовления крановых металлических