Diseño curricular de estructura soldada Guía de diseño curricular de estructura soldada
"Diseño de estructura metálica y proceso de producción de grúa puente universal"
Cao Yongsheng, Li Muqin, Cao Lijie
Escuela de Ingeniería de Materiales, Universidad de Jiamusi
Guía de diseño del plan de estudios "Estructura metálica y tecnología de producción de grúas aéreas generales"
1. Propósito del diseño
1. Capacitar a los estudiantes Capacidad para aplicar de forma integral los conocimientos aprendidos. A través del diseño de estructuras de soldadura y procesos de producción típicos, los estudiantes pueden formular planes de diseño para estructuras de soldadura y procesos de producción basados en el rendimiento del producto y las condiciones de uso. En el proceso de diseño específico, de acuerdo con las características y requisitos técnicos de la estructura, se deben plantear los problemas, se deben analizar las causas de los problemas, se deben encontrar métodos y medidas específicas para resolver los problemas y se debe diseñar un proceso estructural y de producción razonable. Se deben formular planes para resolver problemas prácticos de ingeniería del ejercicio. 2. Cultivar la capacidad de autoaprendizaje de los estudiantes. Permita que los estudiantes se familiaricen con libros de herramientas y libros de referencia, encuentren y apliquen métodos y utilicen su iniciativa subjetiva y su coraje para innovar basándose en el aprendizaje de experiencias de diseño previas.
3. Comprender las principales tareas, contenidos de trabajo y métodos de los técnicos en ingeniería de soldadura.
2. Contenido y plan del diseño (1) Contenido del diseño
Diseño de estructura de caja de viga principal de grúa puente general de 1,5 ~ 50 T. 2. Diseño del proceso de producción de la viga principal de un puente grúa de uso general de 5~50T.
3. Plano de producción de la estructura de viga principal de un puente grúa universal 5-50T. (2) Plan de diseño
1. Acepte el resumen de diseño, revise la información y formule el plan de diseño. (2 días) 2. Cálculo del diseño de la estructura de la viga principal (7 días) 3. Plano de producción de la estructura de la viga principal (1 día) 4. Análisis del proceso de fabricación de la estructura de la viga principal (2 días) 5. Normas del proceso de fabricación de la viga principal; (2 días) 6. Resumen y evaluación. (1 día) (3) Estado de finalización de la tarea
Una vez completado el diseño del curso, los estudiantes deben entregar los siguientes materiales: 1 Instrucciones de cálculo del diseño de la estructura de la viga principal 2 Proceso de producción de la viga principal y análisis de la estructura; producción y construcción de estructuras de vigas Figura 4 Procedimientos del proceso de fabricación de vigas.
Diseño de la estructura de la viga principal del puente grúa ordinario y del proceso de fabricación
§ 1 Introducción al puente grúa ordinario
El puente grúa ordinario es una grúa con un gancho o un general - Puente grúa con cuchara de agarre (algunos también utilizan un disco electromagnético) para levantar mercancías. Consta de dos partes: un bastidor de puente (carro) y un carro elevador. El bastidor del puente se extiende sobre el edificio de la fábrica o la carga al aire libre. y la vía de grúa discurre longitudinalmente a lo largo del tramo de viga de grúa. El puente salva el edificio de la fábrica o la carga abierta y discurre longitudinalmente a lo largo de la vía de la grúa sobre la viga de la grúa. El puente grúa general tiene tres mecanismos de trabajo, como el mecanismo operativo del carro (instalado en el puente), el mecanismo de elevación y el mecanismo operativo del carro (instalado en el carro), todos los cuales son mecanismos eléctricos. Los puentes grúa de uso general tienen una capacidad de elevación de hasta 500 toneladas y una luz de 50 a 60 metros.
1.1 Composición básica del puente grúa general
1.1.1 Composición básica del puente grúa general 2 Parámetros básicos del puente grúa general 1 Capacidad nominal de elevación Q (tf) 2 Luz L (m )
3 Velocidad de marcha de la cabina (m/min) 4 Velocidad de marcha de la cabina (m/min) 5 Altura de elevación (m) 6 Velocidad de elevación (m/min) 7 Índice de continuidad de energía JC
p> JC = 100ti/T %
ti - El tiempo total de funcionamiento de la grúa en un ciclo de trabajo. T - El tiempo necesario para un ciclo de trabajo de la grúa. T = 360/Nh (s)
Nh - El número de cargas que la grúa levanta por hora.
1.3 Estructura de la viga principal de un puente grúa general
La estructura de la viga cajón se muestra en la Figura 1, la cual está compuesta principalmente por placas de cubierta superior e inferior, almas sobre ambos lados y refuerzos.
Características de las vigas cajón:
(1) El proceso de fabricación es sencillo y se puede utilizar soldadura automática; (2) Adecuadas para la producción en masa
(; 3) Rigidez Mayor que el tipo truss; (4) Fácil de instalar y mantener.
Generalmente, cuando Q≥80tf, se utiliza el haz fuera de vía;
Cuando Q≤63tf, se utiliza el haz en sentido derecho o haz único.
§2 Diseño estructural de la viga principal de un puente grúa general
2.1 Determinar la forma de la sección transversal de la viga principal
La base para determinar la sección transversal La forma de la viga principal es: 1. Capacidad de elevación; 2 luz; 3 entorno operativo. 2.2 Parámetros principales de la estructura de la viga principal 1 Parámetros conocidos
(1) Peso de elevación Q (tf) (2) Luz L (m) (3) Distancia entre ejes del carro blj (2) Otros parámetros
(1) Altura de la viga principal h: h=(1/14～1/18) L (m) (2) Espaciado entre almas bo: bo=(1/50～1/60) L (m)< / p>
h/bo ≤3 L/bo ≤ 50 durante la soldadura. El proceso requiere una distancia mínima entre bomin de aproximadamente 300 mm, momento en el cual la altura de la viga no debe exceder los 650 mm. (3) Ancho tapa b
Soldadura manual b=bo+2 (1δo) (mm)
Soldadura automática b=bo+2 (2δo) (mm )
(4) Espesor del alma δo
Para considerar la corrosión y controlar la ondulación, el alma de la viga principal generalmente toma Q=5~63tf, δo≥6mm Q=80~ Cuando 100tf , δo≥6mm. Cuando Q=5～63tf, δo≥6mm Cuando Q=80～100tf, δo≥8mm Cuando Q=125～200tf, δo≥10mm Cuando Q=250tf, δo≥12mm
(5) Placa de cubierta Espesor δ1
Espesor cubierta de presión δ1: b1/δ1≤60 Espesor cubierta de tensión δ2: δo≤δ2≤δ1
(6) Alto y ancho viga final Altura viga final h Extremo= (0.4-0.6)h(m) Ancho de la viga final extremo b=(0.5-0.8)h extremo(m) Extremo de la viga principal sobre la distancia C: C=(1/5-1/10)L( m) (7) Altura del alma ho=h-δ1-δ2
2.3 Configuración de la placa reforzada de la viga principal
Para garantizar que el alma y la placa de cubierta no causen inestabilidad local después de tensar la viga principal , debe configurarse. Los refuerzos transversales también deben estar equipados con nervaduras longitudinales cuando sea necesario.
En el diseño preliminar de la grúa, se pueden consultar los datos relevantes del mismo tipo de productos para determinar inicialmente el peso propio del puente. Cuando no hay datos de referencia adecuados, el peso propio Gq del puente de dos vigas tipo caja de tipo intermedio Q=5~250tf se puede estimar de acuerdo con la Figura 3. El peso propio del puente grúa de servicio pesado debe ser aumentó un 5% según los datos del gráfico.
Peso por unidad de longitud del puente (viga única) q=Gq/2L tf/m
Cuando el mecanismo de accionamiento del carro es de accionamiento central, considerando el peso del eje de transmisión, q también debería ser Aumento (0,1-0,2) tf/m.
b. Carga fija centralizada
La carga fija centralizada y su posición de acción se muestran en la Tabla 2.
x Carga de elevación Q
Carro El peso propio se puede seleccionar consultando los datos relevantes del mismo tipo de productos, o se puede hacer una estimación preliminar de acuerdo con la siguiente fórmula: Gx = αQ tf
α--el coeficiente para determinar el peso propio del carro Q = 5 ~ 100tf carro de gancho. Carro de gancho de 100 tf α=0.35 2 Fuerza de inercia horizontal
La fuerza de inercia horizontal cuando el carro arranca o frena se refiere a la masa del carro (incluido el marco del puente, el mecanismo de operación del carro y el peso instalado en el puente). bastidor) cuando la grúa arranca o frena, la fuerza de inercia provocada por la cabina del conductor, el equipo eléctrico, etc.).
), su valor es:
Fdg = βPx∑ qdg = βq
Px∑-La suma algebraica de la presión de la rueda del carro sobre una viga principal kgf q-La auto -el peso de la viga principal del puente por metro de longitud es kgf/m
coeficiente β Cuando la mitad del número total de ruedas del carro es la rueda motriz, se toma β=0,1; 1/4 del número total de ruedas del carro es Al conducir la rueda, tome β=0,05
2.4.2 Combinación de carga
Para diferentes situaciones de cálculo, se deben usar diferentes combinaciones de carga. se utilizará para calcular la estructura metálica del puente grúa Las combinaciones de carga se muestran en la Tabla 3
2.5 Diseño y cálculo de vigas principales 2.5.1 Análisis de esfuerzos internos de vigas principales
Tabla 3 Cálculo de combinaciones de cargas de estructura de puente grúa
2. Encuentre la fuerza de reacción del apoyo en el punto A y el momento flector en el punto B
∑F=0 ∑MB=0
VA=(L-x-blj/2)R/ L
En la sección transversal en x del soporte A, la fuerza cortante y el momento flector generados por la carga activa son: ① Cuando 0
Q carga viva máxima = VA = (L-x-blj/2) R/L M Carga viva máxima=VA.x=(L-x-blj/2)xR/L ② Cuando L- b1
Q Carga viva máxima=VA=P(L-x )/L
M Carga viva máxima = VA.x = P(L-x)x/L (2) Momento flector y fuerza cortante causados por carga fija ① Carga distribuida
Distancia desde el punto de apoyo
La distancia de la carga uniforme fija en la sección transversal es x. La fuerza cortante y el momento flector causados por la carga uniforme fija son:
VA=qL.( L/2)/L=qL/2
Q=VA-qx
M=VA.x-qx(x/2)
= VA .x-qx2/2 q= KIIGq/2L ② Carga concentrada
Determinar la fuerza de pivote
VA=[VA-[L/2](x/2)
VA=[L/2] (L/2) /L=qL/2
VA=[VA-[L/2](L/2)/L=qL/2 ]/L=qL/2
VA= [G1(L-L1) + G1L1 + G2(L-L2) + G3(L-L3)] KⅡ/L VB= (2G1-G2- G3) KⅡ -VA a. Cuando 0 〈 x 〈 L1
Q-set Ⅰ= VA
M-set Ⅰ= VA p>
Q set Ⅱ= VA- KⅡG1<. /p>
M conjunto Ⅱ= VA.x-KⅡG1(x- L1) c. Cuando L2〈x〈L3
Q conjunto III= VA-KⅡ(G1+ G2) d. 〈x〈L3/p>
Q conjunto III= VA-KⅡ(G1+ G2) cuando L3〈x〈(L- L1) Cuando Q, sea IV= VB-KIIG1
M Sea IV= VB.X' -KIIG1(X '- L1)
e. Cuando (L- L1) f. Cuando (L- L1) 〈x〈L Q Sea Ⅴ= VB El momento flector total y la fuerza cortante total de Q set)max (primero determine el punto de corte máximo) 2 Momento flector horizontal y fuerza cortante Cuando la mitad del número total de ruedas de un vehículo grande es la rueda motriz, el momento flector horizontal y la fuerza cortante en la dirección horizontal La fuerza se puede tomar aproximadamente como 1/10 del valor calculado en la dirección vertical . M∥max=M⊥max/10 Q∥max=Q⊥max/10 2.5.2 Cálculo de resistencia de la viga principal 1 Flexión máxima Normal esfuerzo en la sección de la viga principal cuando se aplica el momento σmax= M⊥max/Wz + M∥max/Wy ≤ [σ] 2 Esfuerzo cortante en la sección de la viga principal cuando se aplica la fuerza de corte máxima τmax= Qmax.S/Jzδ ≤ [τ] En la fórmula, S - el momento del área (momento estático) de la sección sobre el eje neutro al neutro eje M Sea III= VA.x -KII [G1 (x- L1) + G2 (x- L2)] Acero A3 [σ] = 1600 kgf/cm2S= = ?FydF [τ] = 950 kgf/cm2 3 Fuerza resultante σ=2+3τ2≤[σ] 4 Comprobación de rigidez de la viga principal (sin factor de potencia) Deflexión vertical f1 f1=Rl(0.75L2-l2) 12EJZ L-bLJ 2≤[ f] Donde l= la distancia entre la rueda y el punto final cuando el carro llega a la mitad del tramo [f]=L/(700- 1000) 5 Diseño de deflexión Después de soldar la grúa, la curvatura superior del tramo medio de la viga principal debe ser f'=L/1000, y la curva de curvatura superior es distribuido según y=4f'(L-x)x/L2. Considerando el peso propio del puente y la deformación del ensamblaje y la soldadura, el alma inferior del arco superior a menudo se toma como: Q=5～63tf, f0'=L/250～L/450; Q=80 ~100tf, f0'=L/500~L/550. 6 Diseño del tamaño de la soldadura La placa de cubierta y el tramo principal deben establecerse en f'=L/1000, y la curva del arco superior debe distribuirse de acuerdo con y=4f'( L-x)x/L2. p> La soldadura de filete que conecta la placa de cubierta y el alma generalmente no tiene ranura y utiliza una soldadura de filete plana. El ángulo de soldadura K generalmente no es mayor que el espesor del alma. se determina calculando el valor de esfuerzo cortante máximo K. QSτmax=max≤[τ"] [τ"]=10000N/cm2 2aJz En la fórmula, S - el momento estático de la placa de cubierta superior al final de la viga principal en el eje Z a--Espesor calculado de la soldadura de filete a=0.7K, Soldadura con protección de gas y soldadura automática por arco sumergido a=(0.8~1)K §3 Análisis del proceso de producción de las vigas principales I Características estructurales de las vigas principales 1 Esquema estructural 2 Composición y características técnicas principales de las vigas principales datos 3 Disposición y tamaño del punto de soldadura de la viga principal II Principales problemas técnicos en la producción de la viga principal 1 Efecto de la deformación de la soldadura en la precisión dimensional estructural 1 La influencia de la deformación de la soldadura en la precisión dimensional estructural 1 La influencia de la deformación de la soldadura en la precisión dimensional estructural 1 La influencia de la deformación de la soldadura en la precisión dimensional estructural La influencia de la deformación de la soldadura sobre la precisión dimensional estructural Impacto Qué deformaciones, lugares de deformación, causas e impactos pueden ocurrir durante el proceso de soldadura de la estructura de la viga principal. 3 Soldabilidad de la posición de soldadura 3 Medidas del proceso para la producción de vigas principales 1 Cómo cortar materiales; 2 Dirección de soldadura ; 3 Métodos y especificaciones de soldadura; 4 Métodos de prueba 5 Medidas correctivas. § 4 Planos de construcción Requisitos: 1 Todas las piezas están disponibles 2 Las dimensiones son precisas y completas, y el código de soldadura; los números deben ser adecuados para soldaduras; 3 deben cumplir con los requisitos técnicos de construcción; 4 los planos deben cumplir con las normas nacionales. Referencias 1 Manual de Diseño de Grúas 2 Manual de Ingeniería Mecánica. Volumen 12 3 Jia Andong. Estructura soldada y diseño de producción" 4 "Mecánica de materiales" 5 "Estructura soldada" 6 "Dibujo mecánico"