Расчёт формы для изготовления наружных стеновых панелей (Расчетно-конструктивная часть)

1.  РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

РАСЧЁТ ФОРМЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАРУЖНЫХ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ

Исходные данные и нагрузки

Требуется рассчитать поддон-вагонетку размером в плане 7260×3430 мм, предназначенную для изготовления широкой номенклатуры плоских плит из двух слоев тяжелого бетона В15 и промежуточного слоя пенополистирола. Общий объемный вес данных плит составляет γ=1086 кг/м³. Раскладка изделий на поддоне-вагонетке, обеспечивающая наибольшую нагрузку – одна плита размером 3400×5980×240 мм (вес плиты – 5300 кг).

Форма для уплотнения бетонной смеси устанавливается на виброплощадке с частотой 3000 кол/мин и амплитудой А=0,6 мм. База вагонетки 4040 мм. Вес поддона-вагонетки 9300 кг.

Нормативные значения нагрузок:

вес поддона на единицу длины

 кН/м;

вес изделия на единицу длины

 кН/м;

суммарная вертикальная нагрузка на единицу длины

 кН/м;

суммарная вертикальная нагрузка

 кН/м.

Давление от вибрируемой бетонной смеси на единицу площади поддона  по формуле

,                                                               (3.1)

где  - коэффициент геометрии (табл. 5.1[1]) по отношению ширины формы b к высоте h;

 - коэффициент усиления (табл.5.2[1]);

 - амплитуда колебаний виброплощадки.

,.

 кН/м.

3.1.2  Обоснование выбора конструкции поддона

При площади плиты 14,4 м² допускается неплоскостность 8 мм (ГОСТ 13015-67). С учетом того, что длина изделия меньше длины поддона примерно на 15%, при диагональном опирании может быть допущена деформация  мм.

При базе 4040 мм отношение  и деформации угла поддона на 9,2 мм соответствует опускание колеса на  мм.

Если при прохождении поддона-вагонетки по путям конвейера, а также по путям камеры, обгонным путям и (или) рольгангам возможна разность отметок опор большая, чем 6 мм, то должна быть обеспечена высокая жесткость поддона на кручение; когда же гарантируется разность отметок опор в пределах до 6 мм, жесткость на кручение не является определяющим фактором.

В качестве основного варианта принимается поддон с высокой жесткостью на кручение.

3.1.3  Геометрические характеристики и расчетные жесткости поддона

Для обеспечения высокой жесткости при диагональном опирании поддон проектируется с двумя обшивками. Моменты инерции поддона, сечения которого изображены на рисунке 3.1. б, равны: I_x=98790 см⁴ и I_y=149880 см⁴. Расчетные жесткости на изгиб при продольной силе N_x=N_y=0 соответственно равны:

B_x=2,1×10⁶×98790=20,8×10¹⁰;

B_y=2,1×10⁶×149880=31,4×10¹⁰.

Момент инерции при свободном кручении определяем по формуле:

            ,                                (3.2)

где S₁ и S₂ – ширина и высота профиля (в осях);

       δ₁ и δ₂ – соответствующие им толщины листа;

       δ_н – толщина нижнего листа.

                       см⁴.

Расчетная жесткость на кручение:

             Н×м.

Рисунок 3.1 – а) План поддона-вагонетки; б) сечение поддона вагонетки с двумя обшивками; в) сечение поддона-вагонетки с одной обшивкой.

3.1.4  Определение деформаций поддона

Прогиб поддона при диагональном опирании подсчитывается по формуле:

                       ,                                (3.3)

для которой предварительно определяется коэффициент Ω. В этот коэффициент входят величины:

  ;

    (табл. 2 приложение IV [1] по );

   (табл. 4 приложение IV [1] по  и ).

По формуле:

            ;                                           (3.4)

            ;

             см  <   см.

Прогиб поддона при четырехточечном опирании определяется по формуле:

            ,                (3.5)

в которой принимается N_X=N_Y=0. Предварительно вычисляются входящие в коэффициент  величины и сам этот коэффициент по формуле:

            ,                                           (3.6)

где       ;

            ;

λ₁ и λ₂ – определяются по таблице 6.1 [1];

 - определяется по таблице 6.2 [1];

B_x и B_y – жесткости сечений, перпендикулярных соответственно осям x и y.

При ; λ₁=0,0418 и λ₂=0,0183.

Коэффициент ;

            ;

            ;

             см  << [y].

Прогиб ячейки обшивки размером примерно 670×670 выражается по формуле:

                      ,                                                  (3.7)

где    P₁ – давление на единицу площади поддона;

          k₁ – коэффициент, принимаемый по таблице 9.1 [1], k₁=0,0138.

                       см.

3.1.5  Расчетные значения поддона с одной обшивкой

Поддон, сечения которого изображены на рис. 3.1, в), весит примерно на 1500 кг меньше, то есть его вес принимается равным 7800 кг. Соответственно вес поддона на единицу длины:

                       кН/м;

суммарная вертикальная нагрузка на единицу длины:

                       кН/м.

Моменты инерции поддона равны: I_x=34310 см⁴ и I_y=51790 см⁴.

Расчетные жесткости на изгиб при продольной силе N_x=N_y=0:

             Н×м²;

             Н×м²

Момент инерции при свободном кручении определяем по формуле:

            ,                                                  (3.8)

где  - момент инерции при свободном кручении балки, принимается  по таблице 1 [1];

n – количество продольных балок;

b – ширина плоской обшивки.

             см⁴

Расчетная жесткость на кручение:

             Н×м².

Прогиб поддона при четырехточечном опирании определяется по , так как отношение расчетных жесткостей осталось неизменным. По формуле (3.5):

             см  <  [y]=0,4 см.

При низкой жесткости поддона на кручение вычисление деформаций поддона при диагональном опирании не целесообразно.