Хвостовик колонны

3.8.2. Хвостовик колонны.

Нижний конец колонны - хвостовик.

Задаемся размерами хвостовика, исходя из следующих рекомендаций:

длина хвостовика lхв = 1,35 * D = 1,35 * 207 = 279 мм;

 = 0,06 * lхв = 0,06 * 279 = 16,74 мм;

диаметр хвостовика d = D - 2 *  = 207 - 2 * 16,74 = 173,5 мм;

h0 = (1,3...1,4) * D = 1,3 * 207 = 269 мм.

Цилиндрический хвостовик колонны (рис.3.8.1.) вставляют в сварную раму. Вертикальную силу V, в этом случае, воспринимает кольцевой выступ.

Хвостовик рассчитываем на смятие от силы F, возникающей между хвостовиком и рамой от момента, изгибающего колонну.

Необходимо, чтобы выполнялось условие прочности /4/:

см = F / ( * d) = (106 * H * h) / ( * d * h0)  [см], (3.8.2.1.)

где  - толщина листа сварной рамы, мм; принимают  = 20...30 мм;

[см] - допускаемое напряжение для материала рамы ([см] = 120...140 МПа).

см = (106 * 78,4 * 1,25) / (30 * 173,5 * 269) = 70 МПа  [см]

Условие прочности выполняется.

3.8.3. Фундамент крана.

Фундамент предназначен для восприятия всех действующих на кран нагрузок, передачи их на грунт и обеспечения устойчивости крана.

Максимальные суммарные напряжения на подошве фундамента не должны приводить к разрушению грунта под ним, а минимальные суммарные напряжения должны быть больше нуля, чтобы не происходило раскрытия стыка и перекоса крана. Соответствующие условия при действии в плоскости подошвы вертикальных сил V1, веса фундамента Gф и момента М= Н * h = 78,4 * 1,25 = 98 кН можно записать в виде /4/:

max = v + м  [см]; min = v - м > 0, (3.8.3.1.)

где [см] - допускаемые напряжения смятия для грунта, МПа, выбираемые по табл.11. /4/.

Равномерно распределенные между фундаментом и грунтом напряжения смятия от сил V1 и Gф определяются по формуле /4/:

v = (V1 + Gф) / b2 , (3.8.3.2.)

где V1 - вертикальная сила, действующая на фундамент, кН;

Gф - вес фундамента, кН;

b - сторона квадрата фундамента; принимаем b = 2,5 м.

Напряжения от момента М определяются по формуле /4/:

м = М / Wп , (3.8.3.3.)

где Wп - момент сопротивления подошвы фундамента относительно оси, перпендикулярной плоскости действия момента М, м3.

Поскольку напряжения м неодинаковы, в расчет следует принимать максимальное напряжение изгиба на подошве фундамента, которое получается, когда стрела крана совпадает по направлению с диагональю основания фундамента. При этом момент сопротивления Wп минимален и составляет:

Вес колонны вместе с фундаментной плитой определяется по формуле /4/:

Gкол = 2 * g * ст * ( * D2) / (4 * 106) * h, (3.8.3.5.)

где ст - объемный вес стали (ст = 7,85 т/м3).

Gкол = 2 * 9,8 * 7,85 * (3,14 * 2072) / (4 * 106) * 1,25 = 6,5 кН

Сила инерции опускаемого груза при торможении определяется по формуле /4/:

Fин = Q * vгр / (60 * tторм), (3.8.3.6.)

где vгр - скорость движения груза при опускании м/мин.

Fин = 80 * 5 / (60 * 2,5) = 2,7 кН

Вертикальная сила, действующая на фундамент, определяется по формуле /4/:

V1 = g * Q + Gкр + Gстр + Gпр + Gкол + Fин (3.8.3.7.)

V1 = 9,8 * 8 + 54,2 + 2,5 + 72 + 6,5 + 2,7 = 216,3 кН

Вес фундамента определяется по формуле /4/:

Gф = g * бет * b2 * hф , (3.8.3.8.)

где бет - объемные вес бетона (бет = 2 т/м3);

hф - глубина заложения фундамента; принимаем hф = 1,5 м.

Gф = 9,8 * 2 * (2,5)2 * 1,5 = 183,75 кН

По формуле 3.8.3.2. определяем напряжения смятия от сил V1 и Gф:

v = (216,3 + 183,75) / (2,5)2 = 64 кПа = 0,064 МПа

По формуле 3.8.3.3. определяем напряжения от момента М:

м = 98 / 1,9 = 51,6 кПа = 0,052 МПа

По формуле 3.8.3.1. определяем суммарные напряжения:

max = 0,064 + 0,052 = 0,116 МПа

min = 0,064 - 0,052 = 0,012 МПа

Условия выполняются.

По табл.11. /4/ выбираем песок влажный, у которого [см] = 0,1...0,2 МПа.

Для обеспечения нераскрытия стыка между подошвой фундамента и грунтом принимают v = 1,25 * м , тогда условие прочности грунта под фундаментом можно записать в виде /4/:

max = 2,25 * м = 2,25 * (Н * h) / (0,12 * b3)  [см],

откуда размер подошвы фундамента (b, м) задаваясь видом грунта будет определяться /4/:

Следовательно, b = 2,5 м нас удовлетворяет.

3.8.4. Фундаментная плита.

Фундаментная плита (рис 3.8.4.) необходима для прочного и жесткого закрепления колонны крана на фундаменте. Она состоит из ступицы, в расточенное гнездо которой устанавливают хвостовик колонны, и 4-х, 6-ти или 8-ми радиальных лап, на концах которых размещают фундаментные болты.

Чтобы верхнее основание фундамента не выкрашивалось, лапы плиты не должны доходить до края фундамента на 200...400 мм, т.е. расчетная длина лап L1 = b/2 - (200...400) = 2500 / 2 - 300 = 950 мм.

Задаемся поперечным сечением, принимая симметричное сечение из двух швеллеров.

Число лап у плиты принимаем z = 6/

При достаточной жесткости плиты считают, что вертикальная сила, прижимающая лапы плиты к фундаменту, распределена между болтами равномерно и при числе болтов z составляет (в Н) /4/:

Fv = (103 * V) / z, (3.8.4.1.)

где V - суммарная осевая вертикальная сила, которая определяется по формуле /4/:

V = V1 - Gф (3.8.4.2.)

V = 216,3 - 183,75 = 32,55 кН

Fv = (103 * 32,55) / 6 = 5425 кН

Нагрузка в болтах от опрокидывающего момента М при условии, что основание плиты остается плоским при работе крана, создает опрокидывающее или прижимающее усилие (Fм, Н), максимальное значение которого для плиты с числом лап z = 6 определяется по формуле /4/:

Fм.max = Миз / (3 * lл), (3.8.4.3.)

где lл - расстояние от оси колонны до центра фундаментного блока, м;

Миз - суммарный изгибающий момент, Н*м.

Расстояние от оси колонны до центра фундаментного блока принимают lл = Lл / 1000 - 0,12 = 950 / 1000 - 1,12 = 0,83 м.

Суммарный изгибающий момент определяется по формуле /4/:

Миз = 103 * Н * h + Fм.max (3.8.4.4.)

Миз = 103 * 78,4 * 1,25 + 3120,6 = 101120,6 Н*м

Fм.max = 101120,6 / (3 * 0,83) = 40610,7 Н

Наибольшее результирующее усилие, которым лапа плиты отрывается от фундамента определяется по формуле /4/:

Fотр = Fм.max - Fv (3.8.4.5.)

Fотр = 40610,7 - 5425 = 35185,7 Н

Для обеспечения нераскрытия стыка фундаментные болты должны быть предварительно затянуты усилием, которое определяется по формуле /4/:

Fзат = К * (1 - ) * Fотр , (3.8.4.6.)

где К - коэффициент запаса, учитывающий непостоянство внешней нагрузки (К = 1,8...2,0);

 - коэффициент, учитывающий податливость при отсутствии в стыке мягких прокладок ( = 0,2...0,3).

Fзат = 1,8 * (1 - 0,2) * 35185,7 = 50667,4 Н

Расчетная нагрузка на наиболее загруженный фундаментный болт определяется по формуле /4/:

Fрасч = 1,3 * Fзат +  * Fотр (3.8.4.7.)

Fрасч = 1,3 * 50667,4 + 0,2 * 35185,7 = 72905 Н

Внутренний диаметр болта (в мм) определяется по формуле /4/:

где [р] = 60 МПа - допускаемое напряжение растяжения в болте.

По таблице резьб наружный диаметр резьбы принимаем равным 39 мм.

Наибольшая сила, которой лапа плиты прижата к фундаменту определяется по формуле /4/:

Fл.max = Fм.max + Fv (3.8.4.9.)

Fл.max = 40610,7 + 5425 = 46035,7 Н

С учетом предварительной затяжки болта давление между опорной поверхностью лапы и фундаментом проверяют по условию /4/:

р = (Fл.max +  * d12 * [р] / 4) / Аоп  [р], (3.8.4.10.)

где Аоп - опорная площадь лапы, мм2;

[р] - допускаемое напряжение смятия фундамента; для бетонного фундамента [р] = 2,0...2,5 МПа.

Принимаем сварную лапу в виде квадрата; сечение лапы из двух швеллеров №24 и устанавливаем их с зазором 40 мм. Получаем опорную площадь лапы в виде квадрата со стороной а = 2 * 90 + 40 = 220 мм.

Тогда давление между опорной поверхностью лапы и фундаментом будет равным:

р = (46035,7 + 3,14 * 392 * 60 / 4) / 2202 = 2,4 МПа  [р] = 2,0...2,5 Мпа.

Условие выполняется.

Проверяем лапу на изгиб в сечении примыкания ее к ступице фундаментной плиты по условию /4/:

из = Миз.max / Wл = (Fл.max * bл) / Wл  [из], (3.8.4.11.)

где bл - плечо действия силы Fл.max относительно расчетного сечения, мм; принимают bл = l1 - D0 = 830 - 207 = 327 мм;

Wл - момент сопротивления расчетного поперечного сечения лапы , мм3 (для швеллера №24 Wл = 289 см3);

[из] - допускаемое напряжение на изгиб, МПа; для стали марки Ст3 [из] =120 МПа.

из = (46035,7 * 623) / 289000 = 99 МПа  [из] = 120 МПа

Условие на изгиб выполняется.

Похожие работы

Башенные краны и другие машины, используемые в строительстве

Скачать

72917

11

4

... (рис 2, в), через которое из кривошипной камеры в цилиндр поступает свежий заряд топливовоздушной смеси. В дальнейшем все эти процессы повторяются в такой же последовательности. 3.2 Промышленные тракторы, используемые в строительстве Промышленные тракторы используются для разработки тяжелых грунтов, когда имеет место ударное взаимодействие орудия с грунтом. И тем не менее на ближайшие годы ...

Работа бурильной колонны

Скачать

90533

2

11

... и противовыбросового оборудования буровых установок используют манометры с поршневыми средоразделителями, отделяющими буровой раствор от гидравлической жидкости в манометре. Измерение расхода бурового раствора на входе в бурильную колонну производят наиболее точно с помощью электромагнитных датчиков расхода или по числу двойных ходов буровых насосов. В электромагнитном датчике расхода буровой ...

Пролетные и консольные краны

Скачать

21329

0

6

Длина консолей для кранов консольного типа принимается в пределах 0,25—0,35 пролета. Скорость подъема груза составляет 8—32 м/мин. Скорость передвижения грузовых тележек— до 40 м/мин и скорость передвижения крана до 100 м/мин. Высота подъема груза — в пределах 4—25 м в зависимости от габаритов грузов. Рельсы подкрановых путей укладываются строго горизонтально на полушпалах с шагом 0,5 м и должны ...

Автомобильный кран

Скачать

100345

15

29

... ограждена из-за возможности нанесения им вреда перемещаемыми грузами и разрушающимися конструкциями. Оценка эргономических характеристик условий труда крановщика при эксплуатации автомобильного крана Эргономические условия труда определяются совокупностью психофизиологических факторов, возникающих в процессе трудовой деятельности. Психофизиологические опасные и вредные производственные ...