Исследование напряженного состояния диафрагм главных балок мостового литейного крана

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Механика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АПК
УДК621. 873. (031)
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДИАФРАГМ ГЛАВНЫХ БАЛОК МОСТОВОГО ЛИТЕЙНОГО КРАНА
Ю.И. ПОПОВА
ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»
А.А. ОЛЬШЕВСКИЙ ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»
Исследовано напряженное состояние диафрагм модели главной балки мостового литейного крана конструкции Сибирского завода тяжелого машиностроения методом конечных элементов. Расчетная схема представляет собой пластинчатую пространственную конструкцию, учитывающую основные особенности реального объекта. Проводится сопоставление результатов расчетов и экспериментов.
Главные балки мостовых литейных кранов конструкции Сибирского завода тяжелого машиностроения представляют собой сварные составные коробчатые балки с рельсом посредине и набором поперечных вертикальных диафрагм двух видов. Для этого объекта одной из основных проблем является задача исследования напряженного состояния зоны соединения диафрагм, верхнего пояса и боковых стенок, т.к. именно в этой зоне в процессе эксплуатации наблюдается появление трещин. Влияние диафрагм на напряженное состояние балки и распределение напряжений в самих диафрагмах недостаточно изучено.
Сибирским заводом тяжелого машиностроения совместно с кафедрой сопротивления материалов Красноярского политехнического института были проведены экспериментальные исследования модели участка главной балки из малоуглеродистой стали. Модель имеет коробчатое поперечное сечение — вертикальные листы толщиной 4 мм, пояса — 12 мм. Имеется девять диафрагм (5 больших и 4 малых) толщиной 4 мм. Большие диафрагмы, как и в натуре, приварены прерывистым швом по всей высоте балки и в середине имеют большое отверстие. Высота малой диафрагмы составляет 1/3 высоты вертикальной стенки. Снаружи по всей длине балки на расстоянии 1/3 высоты от верхнего пояса приваривались продольные ребра размером 4×50мм. Диафрагмы приваривались к верхнему поясу балки сплошным швом, в натурных образцах к верхнему поясу в зоне рельса диафрагмы не варятся.
Подробно исследовалось напряженное состояние двух диафрагм — одной малой и одной большой при приложении нагрузки непосредственно над диафрагмой.
Расчет модели выполнялся на основе метода конечных элементов с использованием программного комплекса Б8МБет, разработанной на кафедре «Динамика и прочность машин» БГТУ [1]. Конечно-элементная модель балки приведена на рис. 1. С учетом симметрии рассматривалась половина балки с введением соответствующих связей.
Рис. 1. Конечно-элементная модель балки в деформированном состоянии (а) и схема наклейки датчиков на диафрагмах (б).
Для моделирования использованы треугольные и четырехугольные конечные элементы типа «плоская оболочка», которые сопротивляются растяжению-сжатию, сдвигу, изгибу и кручению. Модель содержит более 23 000 узлов, характерный размер элемента 13×18 мм. Нагрузка над диафрагмой прикладывалась в шести узлах модели и соответствует параболическому закону. Суммарная сила на диафрагму равна 100 кН. Модель опирается на опоры по всей ширине балки под 3-й и 7-й диафрагмами.
В результате расчета были определены напряжения в диафрагмах в зонах наклейки датчиков. Распределения напряжений по сечениям большой диафрагмы показаны на рис. 2 и рис. 3. Точками показаны результаты эксперимента [2].
а)
18. 209!"
Рис. 2. Распределение напряжений ах (а) и ау (б) в большой диафрагме в сечениях по
датчикам
а)
1 1. 5236
Рис. 3. Распределение касательных напряжений по торцевому сечению (а) и
нормальных напряжений по кромке выреза в большой диафрагме (б) Что касается остальных компонентов напряжений, то имеется существенное
расхождение результатов расчетов и эксперимента. Отметим зону верхнего ряда датчиков
в большой диафрагме для напряжений °'-х. В малой диафрагме расхождение результатов расчетов и эксперимента наблюдается по всем точкам.
При экспериментальных исследованиях выявлены существенные изгибные деформации в диафрагмах, что говорит о возможной потере местной устойчивости. В зоне приложения нагрузки имеется концентрация напряжений с высоким градиентом. При экспериментальных исследованиях с помощью тензорезисторов деформации усредняются на площади розетки, что может привести к существенной погрешности.
В результате исследований сделан вывод, что необходимо исключить сварку диафрагм с верхним поясом воне подошвы рельса и тем смягчить концентрацию напряжений. Возможна постановка поперечных ребер жесткости в диафрагмах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Программный комплекс БЗМБеш. Свидетельство о регистрации № 25 611 101 от 11мая 2005г
2. Попова, Ю. И. Экспериментальное исследование напряженного состояния диафрагм главных балок мостовых кранов. ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 11(217), 1989, с. 141.
RESEARCH OF TENSE STATE OF MAIN GIRDERS DIAPHRAGM OF
BRIDGE BAIL CRANE
U.I. POPOVA
The Bryansk State Agricultural Academy
A.A. OLSHEVSKIY The Bryansk State Technical University
SUMMARY
The tense state of mail girder model'- s diaphragm of bridge bail crane constructed by finite element method at Siberian heavy engineering plant was researched. The calculation scheme is laminate spatial construction considering main features of real object. Comparison of calculated and experimental results is presented.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой