Разработка конструкции крана, предназначенного для более быстрой разборки и сборки двигателя (Конструкторская часть дипломного проекта), страница 4

J_Н = π(D⁴ – d⁴)/64                                  (4.31)

где  D – внешний диаметр неподвижной колонны, см (D = 24см);

d – внутренний диаметр неподвижной колонны, см (d = 9,5см).

J_Н = 3,14(24⁴ – 9,5⁴)/64 = 15878,2 см⁴.

δ₀₃ = 362∙200³/(3∙2,15∙10⁶∙15878,2) = 0,028,

tg(α₀₃) = δ₀₃/l₃,                                         (4.32)

tg(α₀₃) = 0,028/200 = 0,0002, α₀₃ = 0,011⁰.

4.8.4 Суммарный угол прогиба без груза

α₀ = α₀₁ + α₀₂ + α_02' + α₀₃,                                    (4.33)

α₀ = 0,017 + 0,001 + 0,003 + 0,011 = 0,032⁰.

Для того, что бы скомпенсировать уклон расположим стрелу не горизонтально, а под углом α_С0 = 0,032⁰.

4.8.5 Прогиб консоли от веса   груза, тали и собственного веса

δ₁ = (Q + G_T)l³/(3EJ_Д) + G_Cl³/(8EJ_Д),                       (4.34)

δ₁ = (2000+66)397,5³/(3∙2,15∙10⁶∙13380) + 210∙397,5³/(8∙2,15∙10⁶∙13380) = 1,561.

tg(α₁) = δ₁/l,                                           (4.35)

tg(α₁) = 1,561/397,5 = 0,0039,   α₁ = 0,225⁰.

4.8.6 Прогиб вращающейся колонны

а) на участке l₂

δ₂ = М_ИЗГопl₂²/(2EJ),                                   (4.36)

δ₂ = 772573,4∙160²/(2∙2,15∙10⁶∙48077) = 0,096,

tg(α₂) = δ₂/l₂,                                        (4.37)

tg(α₂) = 0,096/160 = 0,0006,  α₂ = 0,034⁰;

б) на участке l₃

δ_2' = Н∙l₃³/(3EJ),                                     (4.38)

δ_2' = 4362∙200³/(3∙2,15∙10⁶∙48077,0) = 0,113,

tg(α_2') = δ_2'/l₃,                                           (4.39)

tg(α_2') = 0,113/200 = 0,0006, α_2' = 0,032⁰.

4.8.7 Прогиб неподвижной колонны

δ₃ = Н l₃³/(3EJ_Н),                                       (4.40)

δ₃ = 4362∙200³/(3∙2,15∙10⁶∙15878,2) = 0,340,

tg(α₃) = δ₃/l₃,                                        (4.41)

tg(α₃) = 0,340/200 = 0,0017, α₃ = 0,098⁰.

4.8.8 Суммарный угол прогиба с грузом

α = α₁ + α₂ + α_2' + α₃                                                           (4.42)

α = 0,225 + 0,034 + 0,032 + 0,098 = 0,389

4.8.9 Суммарный уклон

Суммарный уклон с грузом

tg(α) = tg(0,389) = 0,0068.

Суммарный уклон от груза без учета собственного прогиба конструкции

tg(α') = tg(α – α₀),                                       (4.43)

tg(α') = tg(0,389 – 0,032) = 0,0062

Суммарный прогиб не должен превышать 0,003. Для того, что бы скомпенсировать уклон от груза увеличим угол подъема стрелы до α_С = 0,389 –arctg(0.003) = 0,217⁰.

4.9 Расчет рамы неподвижной колонны

Изгибающий момент у основания  колонны

М_ИЗГок = М_ИЗГа = 872390 кг∙см.

Напряжение смятия опорной рамы на поверхности контакта с фундаментом от момента (рисунок 4.6):

Рисунок 4.6 – Рама фундамента

σ^М_СМ = М_ИЗГок/ W_сеч,                                                (4.44)

где W_сеч – момент сопротивления сечения основания рамы

W_сеч = 14,5∙2(440² - 60²)/6 + (440 - 60)(59,0² - 30,0²)/6 = 1081796,7 см³.

σ^М_СМ = 872390/1081796,7 = 0,8 кг/ см².

Напряжение смятия от веса крана

σ^В_СМ = G/F,                                                        (4.45)

где G = 4000 кг – вес крана.

F – опорная площадь рамы, см².

F = (440 - 60)14,5∙4 = 22040 см².

σ^В_СМ = 4000/22040 = 0,18 кг/см².

Напряжение смятия  от момента (наименьшее)

σ^м'_СМ = σ^М_СМ∙(50/202,5) = 0,8∙(30/220) =0,11 кг/ см².

Центр действия сил

х = (0,11∙190²/2 + (0,8 - 0,11)190²/3)/(0,11∙190 + (0,8 - 0,11)190/2) = 119см.

Сила, действующая на балку рамы,

Т =  (σ^м'_СМ + σ^М_СМ)∙14,5∙19/02

Т = (0,11 + 0,8)∙14,5∙190/2 = 1253,5 кг.

Сила, действующая на балку рамы от веса крана,

Т₁ = σ^В_СМ∙14,5∙190,

Т₁ = 0,18∙14,5∙190 = 495,9 кг

Изгибающий момент балки

М_Б = Т∙119 + Т₁(190 - 119),

М_Б = 1253,5∙119 + 495,9∙(190 - 119) = 184375,4 кг∙см.

Напряжение изгиба