Модернизация путевой рельсосварочной машины (стр. 4 из 8)

. (2.8)

Приведенная масса конструкции

, кг:

кг.

Перемещение точки подвеса груза

, м:

= 7,1 ∙ 10^-3 м.

Коэффициент жесткости с_м:

= 17,7 ∙ 10⁶.

Статический прогиб

м:

= 5,13 ∙ 10^-3 м.

Динамический коэффициент

:

.

Вес груза

, кН:

Q_г = 1,25 ∙ 1,35 ∙ 50 ∙ 10³ = 84,4 кН.

Горизонтальная перекосная нагрузка из-за превышения уровня одного из рельсов в кривых участках пути

, кН:

F_пр = n₁Q_Hsinγ, (2.9)

где γ – угол наклона плоскости пути к горизонту из-за превышения уровня одного из рельсов, γ ≈ 6⁰ – соответствует превышению в 150 мм.

F_пр = 1,1 ∙ 50 ∙ 10³ ∙ sin 6⁰ = 5,5 кН.

Ветровая нагрузка на груз и тельфер

, Па:

(2.10)

где

– статическая составляющая ветровой нагрузки, Па; - динамическая составляющая ветровой нагрузки, Па.

= p_ВΣA_M, (2.11)

где p_В – распределенное давление ветра в данной зоне высоты, Па; ΣA_M – наветренная площадь груза и тельфера, ΣA_M = 3м² – по фактическим обмерам.

Распределенное давление ветра р_В , Па:

р_В = q_Вkcn₇, (2.12)

где q_В – динамическое давление (скоростной напор) ветра на высоте до 10 м над поверхностью земли , q_b = 125 Па; k – поправочный коэффициент для фактической высоты, k = 1 [1]; с – аэродинамический коэффициент , с = 1,2 [1]; n₇ - коэффициент перегрузки , n₇ = 1[1].

Распределенное давление ветра р_В , Па:

р_В = 125 ∙ 1 ∙ 1,2 ∙ 1 = 150 Па.

Статическое давление ветра

, Па:

= 150 ∙ 3 = 450 Па.

Динамическое давление ветра

, Па:

= 3m_nξ_b , (2.13)

где m_n – коэффициент пульсации скорости ветра, m_n = 0,12 [1]; ξ_В – коэффициент динамичности;τ - периода собственных колебаний портала, с:

. (2.14)

Период собственных колебаний портала τ,с:

= 0,11 с.

При τ =0,11 коэффициент динамичности ξ_В = 1,75.

Динамическое давление ветра

, Па:

= 3 ∙ 0,124 ∙ 1,75 ∙ 450 = 290 Па.

Суммарная ветровая нагрузка на груз и тельфер

, Па:

= 450 + 290 = 740 Па.

2.2.2.2 Нагрузки сочетания «b»

Вес груза для сочетания «b» примем в зависимости от паспортного веса сварочной головки Q_н.

Вес сварочной головки Q_н, кН:

Q_н = m_a ∙ g, (2.15)

где т_a – масса сварочной головки, кг.

Q_н = 3500 ∙ 9,81 = 34,34 кН.

Расчетом по формуле (2.3) при Q_н =34,34 кН получено

=47,21 кН.

В горизонтальной плоскости, кроме ветровой и перекосной нагрузки, учитываемых для сочетания «а» следует учесть нагрузки от уклона пути F_y в продольном профиле и нагрузки, возникающие при разгоне тельфера F_р и инерционные нагрузки от раскачивания груза F_и.

Нагрузка от уклона пути F_y, кН[1]:

F_y = n₃ (m_a + m_T+т_КБ) ∙ tgφ ∙ g, (2.16)

где φ – угол уклона пути , φ = 10⁰.

F_y = 1,1 (3500 + 500+60) ∙ 0,176 ∙ 9,81 = 7,71 кН.

Инерционная нагрузка от раскачивания груза F_и, кН[2]:

, (2.17)

где n₅ – коэффициент перегрузки , n₅ = 1,2; a_max – максимальное ускорение при разгоне или торможении тельфера , a_max = 0,67 м/с² [2].

= 1,2 (3500 + 500+60) ∙ 0,67 = 3,26 кН.

Нагрузки при разгоне тельфера F_p, кН[2]:

F_p = Q_a ∙ tg (n₆ α), (2.18)

где n₆ – коэффициент возможного превышения принятого угла раскачивания, n₆ = 1,1; α – угол отклонения грузового каната от вертикали, α = 6⁰ [1].

F_p = 34,34 ∙ 10³ ∙ tg (1,1 ∙ 6⁰) = 3,97 кН.

Расчетом по формуле (2.9) при Q_н =34,34 кН получено

=3,95 кН.

2.2.3 Определение усилий в элементах металлоконструкции портала

2.2.3.1 Сочетание нагрузок «a»

Нагрузки, связанные с весом груза и тельфера, передаются на МК в местах контакта ходовых колес тельфера с поперечной кран-балкой. Для расчета положение тельфера принято наиболее неблагоприятным с позиции нагружения портала – портал наклонен, тельфер находится в крайнем положении (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Расчетные схемы для сочетаний нагрузок «а»

Сосредоточенные силы:

= 45,48 кН;

кН.

2.2.3.2 Сочетание нагрузок «b».

Сосредоточенные силы:

= 27,18 кН;

=10,2 кН.

кН;

Расчет усилий в металлоконструкции портала выполнен в программе APMStructure3D (приложение А).

2.3 Проверочный расчет тельфера

Цель расчета: определить диаметр ходовых колес тельфера и рассчитать цилиндрическую зубчатую передачу привода колес.

Условия расчета:

- тельфер перемещается по полке двутавра №20;

- момент вращения на ведомом валу Т=355 Н^. м;

- частота вращения ведомого вала n=20 об/мин ;

- передаточное число u=2.

2.3.1 Выбор ходовых колес

Максимальная статическая нагрузка на ходовые колеса F_max, кН [7]:

(2.19)

где k_н – коэффициент неравномерности распределения нагрузки на колеса, k_н=1,1[7]; m_T– масса тельфера; g – ускорение свободного падения; n_к – число ходовых колес, n_к=4.

Принят диаметр ходовых колес тельфера D=160 мм.

Выбранное колесо проверяют по напряжениям смятия в зависимости от типа контакта колеса с поверхностью катания, который обусловлен конструкцией колеса и типом поверхности. В качестве поверхности катания колеса выбрана полка двутавра.

Напряжения смятия при линейном контакте s, МПа [7]:

(2.20)

где K_r – коэффициент, учитывающий влияние тангенциальной нагрузки (силы трения) на напряжение в контакте, зависит от условий работы, K_r= 1,1 [7]; K_Д – коэффициент динамичности,

u - номинальная скорость передвижения; a_ж – коэффициент, зависящий от жесткости пути; K_Н - коэффициент неравномерности нагрузки по ширине колеса, K_Н =1,5 [7]; b – рабочая ширина полки двутавра, м.

(2.21)

здесь B₀ – ширина полки двутавра; r – радиус фасок полки двутавра; D - диаметр ходового колеса, м; F_max – максимальная статическая нагрузка на колесо, Н; [s_N] – допускаемое напряжение при приведенном числе оборотов N за срок службы: