Определение величины опрокидывающего момента конвертера
Страницы работы
Содержание работы
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Определение величины опрокидывающего
Цель работы
1. Знакомство с конструкцией механизма наклона ковша и измерительной аппаратурой.
2. Закрепление полученных теоретических знаний по расчету механизмов наклона сосудов с жидкими средами.
3. Экспериментальное определение характера изменения момента опрокидывания ковша в зависимости от угла его наклона.
При оценке работоспособности механизма опрокидывания ковша необходимо знать не только величину максимальной нагрузки, но и характер его нагружения.
Лабораторная установка (рисунок 1) состоит из ковша 1, к которому прикреплены направляющие 2. Эти направляющие вместе с ковшом могут перемещаться в вертикальной плоскости относительно рамы 3. Перемещение осуществляется при помощи винтовой пары 4, гайка которой приварена к этой раме. Две противоположные стороны рамы, тоже в виде направляющих. Этими направляющими, под действием винтовой пары 5, рама передвигается относительно гаек, прикрепленных к цапфам ковша, опирающимися на текстолитовые вкладыши опор 6. Опоры установлены на основании. Такая система подвески ковша на опоры позволяет перемещать его ось вращения относительно центра тяжести как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Опрокидывается ковш с помощью механизма 9, смонтированного на одной из цапф рамы ковша. Опрокидывающий механизм состоит из мотор-редуктора 10, открытого зубчатого зацепления 8 и противовеса 11. На другой цапфе установлен регистрирующий прибор 7.
Механизм опрокидывания ковша состоит из двигателя 1 (рисунок 2), редуктора 2, шестерни 3 и колеса 4, которое жестко прикреплено к цапфе рамы ковша. Двигатель и редуктор механизма опрокидывания собраны на вращающейся вокруг цапфы 5, платформе 6. Для того, чтобы опрокидывался ковш, а платформа не вращалась вокруг цапфы, к ней приварен рычаг с контргрузом 7.
Механизм опрокидывания работает так, что с одной стороны на него действует момент от веса ковша, а с другой – момент от контргруза. Момент, создаваемый контргрузом, зависит от его веса и плеча приложения этого веса относительно оси вращения, или, что тоже самое, угла отклонения рычага контргруза от вертикальной оси. Замеряя угол отклонения рычага от вертикальной оси, можно определить момент опрокидывания. Этот факт и взят за основу прибора, измеряющего момент.
К рычагу контргруза 7 (рисунок 2) прикреплен гибкий трос 8, который через систему блоков подводится к каретке самописца 9. На цапфе ковша жестко закреплен барабан 10, на который устанавливается бумага. При наклоне ковша с ним синхронно поворачивается и барабан, фиксируя угол поворота, а отклонение рычага контргруза показывает величину момента опрокидывания ковша при данном угле наклона.
Рисунок 1 – Схема лабораторной установки ковша
Рисунок 2 – Схема механизма опрокидывания ковша
с устройством для записи момента
Содержание и порядок выполнения работы
1. Произвести тарировку измерительного прибора.
2. Подготовить лабораторную установку к экспериментальному исследованию: налить воды в ковш (уровень указывает преподаватель), закрепить лист миллиметровой бумаги на барабане измерительного прибора.
3. Включить привод наклона ковша и слить из него воду.
4. Реверсировать привод наклона ковша и вернуть в исходное положение.
5. Расшифровать полученную характеристику изменения момента с помощью тарировочного коэффициента.
6. Замерить основные размеры ковша и определить его вес, уровень и вес воды, находящейся в нем до слива.
7. Рассчитать центр тяжести ковша и определить момент от его веса при различных углах наклона.
8. Каждому студенту рассчитать момент от веса воды и момент трения, действующие на привод, при наклоне ковша (угол наклона задается преподавателем).
9. На экспериментальную диаграмму нанести данные теоретических расчетов момента от веса порожнего ковша, воды, момента трения и суммарного теоретического момента.
10. Произвести анализ результатов работы, написать отчет.
Тарировка прибора – это определение цены деления, т.е. ответ на вопрос, сколько Нм опрокидывающего момента в 1 мм перемещения каретки самописца.
Производится тарировка следующим образом:
– замеряется расстояние от центра тяжести контр груза и механизма наклона до оси цапф ковша,
где – вес контргруза, Н,
– расстояние от центра тяжести контр груза до оси цапф ковша, м,
– вес механизма наклона, Н,
– расстояние от центра тяжести механизма наклона до оси цапф ковша, м,
– угол поворота рычага, град.
находится величина момента, соответствующего определенному углу поворота рычага ,
– фиксируется величина отклонения каретки S, (мм) соответствующая повороту рычага на угол , для которого подсчитан момент,
– определяется цена деления регистрирующего прибора как
– нахождение цены деления повторяется три раза для различных углов отклонения рычага от вертикальной оси. После этого определяется среднее значение цены деления по формуле
Методика расчета величины опрокидывающего момента
Определение величины опрокидывающего момента конвертера
Определение величины опрокидывающего момента конвертера Страницы работы Содержание работы Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение
Источник: vunivere.ru
Опрокидывающий момент расчет
При решении задач на опрокидывание рассматривается та предельное положение, в котором тело находится в состоянии неустойчивого равновесия, т. е. когда оно готово перейти из состояния покоя в движение. Всякое незначительное изменение элементов конструкции или сил, действующих на эту конструкцию, ведет к опрокидыванию (вращению) конструкции вокруг некоторой оси, называемой осью опрокидывания, перпендикулярной плоскости чертежа. Условием равновесия такого тела (конструкции) является равенство нулю суммы моментов относительно точки пересечения оси опрокидывания с плоскостью чертежа всех заданных (активных) сил, действующих на тело:
При составлении уравнения следует помнить, что реакции опор в это уравнение не входят, так как при предельном положении конструкция опирается только на те опоры, через которые проходит ось опрокидывания. Величины, которые при этом определяются из уравнения имеют критические (максимальные или минимальные) значения и для обеспечения запаса устойчивости должны быть при конструировании соответственно уменьшены (те, для которых найдено максимально возможное при равновесии значение) или увеличены (те, для которых найдено минимально возможное при равновесии значение).
Часть активных сил, действующих на тело, создает пары, которые стремятся опрокинуть тело. Сумма моментов таких сил, относительно оси опрокидывания называется моментом опрокидывания:
Другая часть активных сил создает пары, которые стремятся возвратить тело в первоначальное положение.
Сумма моментов таких сил относительно оси опрокидывания называется моментом устойчивости:
Отношение абсолютного значения момента устойчивости к абсолютному значению момента опрокидывания называется коэффициентом устойчивости:
Задача 15. Водонапорная башня состоит из цилиндрического резервуара высотой диаметром укрепленного на четырех симметрично расположенных столбах, наклонных к горизонту (рис. 48). Дно резервуара находится на высоте над уровнем опор, вес башни давление ветра рассчитывается на площадь проекции поверхности резервуара на плоскость, перпендикулярную к направлению ветра, причем удельное давление ветра принимается равным Определить необходимое расстояние между основаниями столбов.
Решение. 1. Рассматриваем равновесие водонапорной башни (рис. 49). Так как требуется определить критическое значение расстояния между основаниями столбов, а именно то считаем, что башня находится в состоянии неустойчивого равновесия, т. е. при малейшем уменьшении этого расстояния башня опрокинется под действием ветра, вращаясь вокруг шарнира А против направления движения часовой стрелки.
Следовательно, в положении неустойчивого равновесия нужно считать, что башня опорами В только касается земли, но не давит на землю,
2. Изображаем активные силы, действующие на башню. Сила вес башни и сила давление ветра на резервуар.
3. Освобождаем башню от связи в точке А, заменяя действие связи реакцией Таким образом, водонапорная башня нахо дится в равновесии только под действием трех сил:
4. Составляем только одно уравнение равновесия:
Очевидно, что при момент устойчивости будет больше, чем момент опрокидывания.
Опрокидывающий момент расчет
Научная библиотека популярных научных изданий
Источник: books.sernam.ru
Определение удерживающего момента, Нм
Общие сведения об устойчивости крана
Устойчивость – это способность крана противодействовать опрокидывающим его моментам от силы тяжести поднимаемого груза, ветровой нагрузки, собственного веса элементов крана, динамических нагрузок и уклона.
Устойчивость крана определяют для наиболее неблагоприятных условий его работы.
Ребро опрокидывания – линия, относительно которой может произойти потеря устойчивости.
При проверке устойчивости определяют коэффициент устойчивости машины и сравнивают его с допустимым значением.
Мв – восстанавливающий момент
Мопр – опрокидывающий момент.
Для кранов определяют грузовую и собственную устойчивость машины и сравнивают ее с допустимыми значениями при подъеме максимального груза с учетом всех допустимых воздействий (уклон, ветер, инерция).
Ку 1,15 (с учетом всех нагрузок)
Ку 1,4 (с учетом основных нагрузок)
Расчет устойчивости производится для следующих случаев: при работе крана с грузом (грузовая устойчивость), нерабочего состояния (собственная устойчивость), внезапного снятия нагрузки с крана (обрыв груза), монтажа (демонтажа) крана.
Грузовая устойчивость – способность крана при работе противостоять действию всех внешних нагрузок, стремящих опрокинуть его в сторону стрелы.
Собственная устойчивость – способность крана в нерабочем состоянии противостоять действию нагрузок с учетом наклона пути и силы ветра, стремящегося опрокинуть кран в сторону, противоположную стреле.
Для характеристики устойчивости крана применяют коэффициенты грузовой Кгр и собственной Ксоб устойчивости, определяемые по правилам и формулам.
Грузовую устойчивость проверяют как для максимального, так и для минимального вылета.
Собственную устойчивость кранов с маневровым изменением вылета контролируют при положении стрелы на максимальном вылете.
Устойчивость кранов с установочным изменением вылета устанавливают для положения, когда стрела поднята до минимального вылета.
Правилами Госгортехнадзора предписывается по окончании работы закрепить краны противоугонными устройствами за рельсы. При этом усилие от закрепления за рельсы при расчете собственной устойчивости не учитывается. Оно идет в запас устойчивости крана.
1. Ознакомиться с общими сведениями об устойчивости машин.
2. Определить удерживающий (восстанавливающий) момент крана.
3. Определить опрокидывающие моменты:
– от сил инерции, возникающих при подъеме груза
– от силы ветра, действующей на кран
– от силы ветра, действующей на груз
– от сил инерции, возникающих при движении крана с грузом.
4. Определить устойчивость крана, работающего на горизонтальной площадке при участии только основных нагрузок.
5. Определить грузовую и собственную устойчивость крана
6. Сделать выводы.
7. Ответить на вопросы теста.
Методика расчета:
Определение удерживающего момента, Нм
где Gкр – вес крана, Н. (G = m g)
b – расстояние от оси вращения крана до ребра опрокидывания, м
с – расстояние от оси вращения до центра тяжести крана, м
h1 – высота центра тяжести, м
α – угол наклона крана, град
2. Определение опрокидывающих моментов,Нм
Момент от груза:
где Gгр – вес максимального рабочего груза, Н
а – расстояние от точки подвеса до оси вращения, м
Момент от сил инерции, возникающих при подъеме груза:
Мгр ин = Gгр (а – b) ,
Где V – скорость подъема (опускания) груза, м/с
t – время неустановившегося режима работы, с
Момент от силы ветра, действующей:
на кран: Мв кр = Fв кр Н,
Мв кр =
Мв гр =
Где Fв – сила ветра, действующая на кран (груз), Н
р – давление ветра, Н/м 2
Ка – коэффициент аэродинамического сопротивления
Ка = 1,4 – для решетчатого тела (кран)
Ка = 1,2 – для сплошного тела (груз)
Н и Н1 – плечи ветровой нагрузки на кран и груз, м
Кр – коэффициент решетчатости
Кр = 1 – для сплошного тела (груз)
Кр = 0,3 – 0,4 – для решетчатого тела (кран)
S – подветренная площадь крана (груза), м 2
Момент от сил инерции, возникающий при движении крана с грузом:
где V1 – скорость передвижения крана, м/с
t1 – время неустановившегося режима работы крана, с
h1 – высота центра тяжести крана, м
h – расстояние от опорной поверхности до точки подвеса груза, м
Момент от центробежных сил, возникающих при вращении поворотной части. Мц – пренебрегаем.
3. Определяем устойчивость крана, работающего на горизонтальной площадке при участии только основных нагрузок:
К у1 = ≥ 1,4
Условие выполняется (не выполняется)
4. Определяем грузовую устойчивость крана:
≥ 1,15
Условие выполняется (не выполняется)
5. Определяем собственную устойчивость:
Ку3 = ≥ 1,15
Условие выполняется (не выполняется)
Вывод: (отразить возможные пути повышения устойчивости крана, особенно в случае, когда не выполняется хотя бы одна проверка).
Определение удерживающего момента, Нм
Определение удерживающего момента, Нм Общие сведения об устойчивости крана Устойчивость – это способность крана противодействовать опрокидывающим его моментам от силы тяжести поднимаемого
Источник: megalektsii.ru
Продолжаем расчет рекламной конструкции
Продолжаем расчет рекламной конструкции, определяем устойчивость конструкции на опрокидывание и проводим расчет на прочность ответственных соединительных элементов.
Расчет на устойчивость
Расчет фундаментных болтов рекламной конструкции
В зависимости от ветрового района установки и высоты конструкции сущетст-вуют два варианта исполнения фундаментных болтов: М 30 или М36 (см табл.1). Проверка сечения болтов ведется для каждого из вариантов исполнения, при этом рассматривается случай, при котором сумма изгибающих моментов для элемента заданного сечения является наибольшей
Расчетная схема (фундаментные болты М 30)
Ветровой район III, высота стойки 4.5м ветровая нагрузка под углом 45гр к щиту
Проверка сечения фундаментных болтов М30:
– усилие в одном болте от действия момента относительно оси Х-Х
– усилие в одном болте от действия момента относительно оси Y-Y:
Итого на самый загруженный болт приходится
P = px+py =5968+ 2948 = 8916кг
Несущая способность фундаментного болта М36 составит: Nb=Rbt×Ab =1900×5.6 = 10640 кг, где
Rbt – расчетное сопротивление болтов растяжению ([2], табл.60)
Abn – площадь сечения болта нетто ([2], табл.62)
Итого: P = 8916
Расчетная схема (фундаментные болты М36)
Ветровой район V, высота стойки 4.5м, ветровая нагрузка под углом 45гр к щиту
Проверка сечения фундаментных болтов М36:
– усилие в одном болте от действия момента относительно оси Х-Х
– усилие в одном болте от действия момента относительно оси Y-Y:
Итого на самый загруженный болт приходится
P = px+py =9525+ 4280 = 13805кг
Несущая способность фундаментного болта М36 составит:
Nb=Rbt×Ab = 1900×8.16 = 15504кг , где
Rbt – расчетное сопротивление болтов растяжению ([2], табл.60) Abn – площадь сечения болта нетто ([2], табл.62)
Итого: P = 13805
Расчет конструкции на устойчивость против опрокидывания
Расчетная схема
Под действием ветровой нагрузки конструкция пытается повернуться относительно ребра фундамента (точка А)
Mопр=Pw×L, кгс × см
Удерживающий момент возникает от собственного веса фундаментного блока Рф , веса конструкции Pк и веса насыпного грунта с объемной массой не ниже 1.5т/м3
Результаты расчета в зависимости от высоты конструкции и ветрового района установки. Табл.3
Вет-
ровой район
Опро-
киды-
вающий момент, М
‘ ‘опр
Размеры фунда-
мента, м
Вес фунда-
мента, кг
Вес кон-
струк ции, кг
Вес насып-
ного грун
та, кг
Вывод: устойчивость конструкции обеспечена
Расчет рекламной конструкции с помощью программного комплекса APM WinMachine
Расчет верхнего строения (поперечных балок и оголовка) выполнен с помощью системы автоматизированного расчета APM WinMachine модуля APM Structure3D, предназначенного для расчета напряженно-деформированного состояния стержневых, пластинчатых, оболочечных и твердотельных конструкций, а также их комбинаций.
В зависимости от ветрового района установки и высоты конструкции существуют два варианта исполнения поперечных балок (гнутый швеллер 236х70 и швеллер с усилением из того же сечения, длиной 2м) и оголовка (труба 160х160х8(С245) и 160х160х8(С345)) (см. табл 1) Проверка элементов ведется для каждого из вариантов исполнения, при этом рассматривается случай, при котором сумма изгибающих мо-ментов для элемента заданного сечения является наибольшей
Проверка прочности поперечных балок, выполненных из гнутого швеллера 236х70 без усиления
Расчетная схема (согласно табл.1 и табл.2) принимается для IV-го ветрового района, высота стойки 4м, при этом нагрузка на поперечные балки (соотв . на верхнюю, среднюю и нижнюю) составит:
Проверка прочности сечения оголовка выполненного из трубы 160х160х8 (С245) Расчетная схема (согласно табл.1 и табл.2) принимается для IV-го ветрового района, высота стойки 4.5м, при этом нагрузка на поперечные балки составит:
Погонная нагрузка на балки составляет:
Проверка прочности сечения оголовка, выполненного из трубы 160х160х8 (С345) и поперечных балок из гнутого швеллера с усилением
Расчетная схема (согласно табл.1 и табл.2) принимается для V-го ветрового района, высота стойки 45м, при этом нагрузка на поперечные балки составит:
Погонная нагрузка на балки составляет:
Проверка прочности сечения оголовка, выполненного из трубы 160х160х8 (С345) и поперечных балок из гнутого швеллера с усилением
Расчетная схема (согласно табл.1 и табл.2) принимается для V-го ветрового района, высота стойки 45м, при этом нагрузка на поперечные балки составит:
Погонная нагрузка на балки составляет:
Результаты расчета приведены в приложении к расчету (соотв. Приложению 2, 3)
Вывод: представленный расчет показал, что несущие элементы конструкции удовлетворяют требованиям прочности, максимальные эквивалентные напряжения не превышают допустимых .
Расчет болтового соединения оголовка (рекламного поля) конструкции
Проверка сечения болтов М24 (Кл 8.8):
– усилие в одном болте от действия момента относительно оси Х-Х
– усилие в одном болте от действия момента относительно оси Y-Y:
Итого на самый загруженный болт приходится
P = px+py=6197 + 1755 = 7952кг
Несущая способность болта М24 составит:
Nb = Rbt ×Ab = 4000×3.52 = 14080кг, где
Rbt – расчетное сопротивление болтов растяжению (Кл 8.8)
Abn – площадь сечения болта нетто
Итого: P = 7952
Список используемой литературы
1. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
2. СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»
3. Уманский А . А . «Справочник проектировщика», Москва 1960г. 4. Работнов Ю. Н . «Сопротивление материалов»
5. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»
6. СНиП 2.0311-85 “Защита строительных конструкций от коррозий”
* В качестве примера показано выполнение расчетов рекламной конструкции одним из ведущих операторов наружной рекламы, действующих на территории России.
** Используемые при расчетах рекламных конструкций СНиПы
Продолжаем расчет рекламной конструкции
Продолжаем расчет рекламной конструкции Продолжаем расчет рекламной конструкции, определяем устойчивость конструкции на опрокидывание и проводим расчет на прочность ответственных соединительных
Источник: auditmedia-ru.1gb.ru
Расчет оснований стоек по устойчивости на опрокидывание
11.21.Основания стоек по устойчивости на нагрузки, действующие в произвольных направлениях, допускается рассчитывать раздельно в каждой из двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостей с введением дополнительных коэффициентов условий работы принимаемых по табл. 140. Для круглых стоек вводятся на горизонтальные нагрузки каждого направления, а для квадратных – только на пассивное давление грунта на ригели. Расчет закреплений по устойчивости на опрокидывание выполняется с учетом пассивного отпора грунта и сил трения на боковых поверхностях стойки и ригелей.
Примечание. и – опрокидывающие моменты во взаимно перпендикулярных плоскостях.
11.22. В схеме закрепления с банкеткой на участке, расположенном ниже отметки поверхности природного грунта, учитываются те же силы сопротивления, что и для закреплений без банкеток, в пределах банкетки учитывается только сопротивление грунта на ригеле и сила трения на боковой поверхности ригеля.
11.23. Закрепление считается устойчивым, если обеспечивается условие
где Q – расчетная горизонтальная сила на отметке поверхности грунта, полученная в результате расчета опоры, кН (тс),
– коэффициент условий работы закрепления, принимаемый по табл.141,
– предельная горизонтальная сила, приложенная на высоте Н, определяемая по указаниям п. 11.25, кН (тс),
– коэффициент надежности, принимаемый по указаниям п. 11.9 (11.8).
Рис. 83. Схема к расчету стоек на опрокидывание
а – схема нагрузок на опору, б – схема приведения опрокидывающих нагрузок к равнодействующей, в – расчетная схема заделки стойки в грунте
11.24.При расчете закрепления все действующие на опору нагрузки каждого сочетания заменяются силами: поперечной Q, приложенной на высоте от отметки поверхности земли, и вертикальной силой F, приложенной на отметке подошвы стойки.
Нагрузка M, Q и F принимаются по усилиям, действующим в сечении столпила отметке поверхности грунта,: полученным в результате статического расчета опоры.
11.25. Предельная горизонтальная нагрузка в общем случае при наличии верхнего и нижнего ригелей определяется по формуле
где – коэффициент формы эпюры давления грунта на стойку
– пассивное давление грунта на поверхности стойки, кН (кгс), определяемое по формуле
– расчетная ширина стойки, м (см),
d – глубина заделки стойки в грунт, м (см),
– относительная глубина центра поворота, определяемая по формулам (303)-(306),
– безразмерный коэффициент, определяемый по формуле
– расчетные характеристики грунта: соответственно удельное сцепление, кПа (кгс/см 2 ), угол внутреннего трения, град, и удельный вес, кН/м 3 (кгс/см 3 ),
– коэффициент, трения грунта по бетону, принимаемый по табл. 142,
– средняя ширина стоики в грунте, м (см),
– сопротивления грунта верхнему и нижнему ригелю, кН (кгс), определяемые по формулам (300) и (301),
– расстояние от поверхности грунта до середины высоты верхнего ригеля, м (см)
– расстояние от нижнего основания стойки до середины высоты нижнего ригеля, м (см),
– безразмерные коэффициенты, определяемые по формулам:
-соответственно ширина верхнего и м (см).
Расчетная ширина стойки определяется по формулам (256)-(258). При устройстве сверленого котлована определяется как для грунта ненарушенного сложения, в случае копаного – как для грунта засыпки.
Расчет оснований стоек по устойчивости на опрокидывание
Расчет оснований стоек по устойчивости на опрокидывание 11.21. Основания стоек по устойчивости на нагрузки, действующие в произвольных направлениях, допускается рассчитывать раздельно в каждой
Источник: cyberpedia.su
Станьте первым!