WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Сосредоточенные нагрузки

Вес груза

Вес тали

Вес механизма поворота крана

Вес противовеса

Распределенные нагрузки

Погонный вес стрелы

Погонный вес колонны

Погонный вес консоли противовеса

Примечание:,,,,, - коэффициенты перегрузки для консольных кранов, веса тали, механизма поворота, веса противовеса, погонного веса стрелы и колонны, соответственно; - коэффициент динамичности при подъеме груза;, - номинальный вес груза, тали;, - вес механизма поворота и противовеса;,, - погонный вес стрелы, колонны, консоли противовеса.

В процессе создания автоматизированной системы проектирования консольных стационарных кранов используется математическое обеспечение, включающее алгоритм расчета консольных стационарных кранов.

Расчет консольных кранов предусматривает выполнение следующих основных расчетных действий:

  1. Расчет стрелы на прочность и местную устойчивость (включая выбор двутавра и электрической канатной тали).

Нагрузка, действующая на стрелу крана:

    • для комбинации нагрузки I.1.А

, (1)

    • для комбинации нагрузки I.1.Б

, (2)

    • для комбинации нагрузок III.1.В

. (3)

В конструкции стрелы используется стандартный прокат (двутавр). Её расчёт сводится к проверке прочности и устойчивости по третьей и четвёртой теориям прочности.

  1. Расчет колонны на прочность и жесткость.

На колонну действуют следующие силы:

продольная сила сжатия колонны, Н:

, (4)

горизонтальная сила, Н:

, (5)

где - коэффициент учёта дополнительного оборудования; - вес поворотной части крана без противовеса, Н; - расчетная нагрузка на каждое колесо электротали, Н; - расстояние от оси вращения крана до центра тяжести стрелы, м; - длина стрелы, м; - коэффициент, учитывающий использование крана по грузоподъёмности; - высота крана, м.

Колонна выбирается из условия прочности (6) и жёсткости (7). Определение эквивалентных напряжений в колонне и проверка условия прочности выполняется по зависимости:

, (6)

где, - изгибающие напряжение и напряжение сжатия колонны, МПа.

Проверка на жесткость колонны производится исходя из значения горизонтального прогиба конца колонны под действием суммарного изгибающего момента :

, (7)

где - модуль упругости материала колонны, Па; - момент инерции сечения колонны, м4.

  1. Расчёт подшипников траверсы колонны ведётся по статической грузоподъёмности, так как динамическая грузоподъёмность не является определяющей в связи с малыми скоростями поворота консольных кранов.
  2. Расчет механизма поворота и выбор стандартизированных механизмов и узлов.

Моменты сопротивления в опорах колонны:

  • для типов кранов,,,

; (8)

  • для типов кранов,

, (9)

где,,, - моменты трения в верхней опоре от горизонтальной силы Т и от вертикальной силы, в нижней опоре от горизонтальной силы Т и вертикальной силы, соответственно.

Конструктивно выбирается схема механизма поворота. Затем рассчитываются и подбираются стандартные механизмы и узлы (двигатель, муфта, тормоз, редуктор, шестерни, зубчатые колеса).

  1. Расчет фундамента.

Расчёт фундамента ведётся по допустимому давлению на грунт

, (10)

и по условию работоспособности стыка

, (11)

, (12)

где - площадь стыка, м2; диаметр подошвы колонны, м; - момент сопротивления стыка, м3; - сила затяжки болта, Н.

Далее вторая глава посвящена разработке автоматизированной системе проектирования консольных стационарных кранов. С учетом разработанных математических моделей сформированы структурно-функциональные требования к САПР. Также определены и формализованы основные понятия, связанные с программным представлением математических моделей, и отношения между ними. Разработана структурная схема автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема системы автоматизированного проектирования

консольных стационарных кранов

Процесс автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов осуществляется конструктором в интерактивном режиме с помощью разработанной автоматизированной системы проектирования и всех видов её обеспечения.

На первом этапе из БД выбирается конструктивная схема консольного стационарного крана ( - ) исходя из его функционального назначения и места размещения. Исходными данными для выполнения проектного расчета консольных стационарных кранов является техническое задание на их проектирование.

Затем производится расчёт конструктивных параметров выбранного крана. Разработаны методика и алгоритм автоматизированного расчёта консольных стационарных кранов. Поэтапно рассчитываются модульные узлы (стрела, колонна, подшипники, механизм поворота, фундамент, фундаментные болты, крепление крана) на прочность, жёсткость, устойчивость.

Подсистема расчёта конструктивных параметров тесно взаимодействует с БД справочных материалов, из которой выбираются необходимые стандартизованные элементы крана (двутавр для стрелы, электрическая таль, труба для колонны, подшипники, муфта, тормоз, электродвигатель, уголки, фундаментные болты). Также информационную поддержку автоматизированного проектирования обеспечивает база данных, предназначенная для хранения промежуточных модульных результатов расчётов, которые можно выводить на печать и при необходимости использовать как отдельно проектируемые узлы.

Информационное обеспечение САПР консольных стационарных кранов является открытым для внесения изменений, пополнения и копирования, для создания на его основе новой модификации объекта.

Построена сетевая модель на основе базовой конструкции консольного стационарного крана. На рис. 2 показана общая схема сетевой модели базовых конструкций консольных кранов, описывающая их структуру и топологию. Она получена в результате систематизации их структурных элементов.

Взаимосвязанные конструктивные элементы сетевой модели отображают информацию об общем виде, сборочных единицах и деталях крана. При параметризации в соответствии с исходными данными, сформулированными в техническом задании, происходит формирование изображений по набору задаваемых размерных параметров, определяемых параметрическими связями между конструктивными элементами консольных поворотных кранов.

Таким образом, построенная в соответствии с предложенным подходом сетевая модель консольного крана необходима для выявления его структурных элементов и четкого определения отношений между ними. Модель была использована при разработке параметрических библиотек автоматизированной системы проектирования, с помощью которых конструктор в CAD-системе формирует общий вид проектируемого консольного стационарного крана.

Рис. 2. Сетевая модель типовой конструкций

консольного стационарного крана

Разработан общий алгоритм автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов (рис. 3), а также алгоритмы функционально-независимых программно-методических модулей быстрого наполнения, обеспечивающих достижение целей, отвечающих предъявляемым требованиям к автоматизированной системе проектирования.

Рис. 3. Общий алгоритм автоматизированного проектирования

консольных стационарных кранов

В результате работы автоматизированной системы проектирования консольных стационарных кранов в автоматизированном режиме при изменении исходных данных на проектирование происходит получение комплекта конструкторской документации, включающей чертеж общего вида и спецификации.

В третьей главе рассмотрен порядок проектирования консольных стационарных кранов с использованием разработанной автоматизированной системы. Сформулированы минимальные требования к программному и техническому обеспечению САПР консольных кранов.

Для удобства пользователя автоматизированной системой, входные данные представлены в табличной форме (рис. 4), реализующей все операции по созданию, редактированию моделей и визуализации получаемых результатов. Поддерживается обмен данными в стандартных форматах с текстовыми редакторами и электронными таблицами. Таким образом, пользователь может выполнять все операции в программном комплексе в удобной для него форме.

Рис. 4. Ввод исходных данных для расчёта консольного

поворотного крана на колонне с верхней и нижней опорами

В базу данных системы заложены 256 вариантов кранов шести типов, отличающихся по грузоподъёмности в интервале 0,5…3,2 т и конструкторским параметрам. Из них консольных поворотных настенных кранов – 16 вариантов; консольных поворотных кранов на колонне с верхней и нижней опорами – 48 вариантов; консольных поворотных кранов на колонне свободностоящих – 42 вариантов; настенных электрических консольных кранов – 20 вариантов; электрических консольных кранов на колонне с верхней и нижней опорами – 66 вариантов; электрических консольных кранов на колонне свободностоящих – 64 вариантов. Конструктор может выбрать для расчёта любой из этих кранов, а также при необходимости добавить новый вариант крана с техническими характеристиками и геометрическими размерами, не соответствующими стандартным значениям. Возможность расширения БД за счёт добавления новых кранов позволяет использовать автоматизированную систему проектирования консольных кранов универсально в предметной области.

Принцип действия разработанной автоматизированной системы проектирования сводится к тому, что при изменении исходных данных на проектирование консольного стационарного крана осуществляется полностью расчёт крана (также возможен расчёт отдельных модулей), а затем полученные данные передаются в параметрическую модель консольного крана, в состав которой входит чертёж общего вида. В результате происходит обновление параметров параметрической модели и соответственно обновление чертежа (рис. 5). При этом наглядный интерфейс позволяет легко сохранять результаты расчётов в БД (рис. 6) или выводить в текстовом редакторе Microsoft Word.

Рис. 5. Параметрический чертёж свободностоящего консольного поворотного

крана на колонне

Рис. 6. Расчёт стрелы для свободностоящего консольного

поворотного крана на колонне

Разработанная система является законченной программой, которая может быть использована в производственных условиях и в учебных целях.

В четвёртой главе показана практическая реализация автоматизированной системы проектирования консольных стационарных кранов с разным техническим заданием. Были спроектированы следующие краны:

  • консольный поворотный настенный кран;
  • электрический консольный поворотный кран на колонне с верхней и нижней опорами;
  • консольный стационарный полноповоротный кран.

Эти краны имеют разные группы режимов (класс нагружения, класс исполнения), условия эксплуатации (место установки, агрессивность окружающей среды), размеры зоны обслуживания и её ограничения, грузоподъёмности, конструктивное исполнение. Апробация автоматизированной системы показала её многовариантные возможности при проектировании консольных стационарных кранов.

Предусмотрен экспорт результатов расчётов кранов в систему в T-FLEX CAD, которая содержит чертёж общего вида. После завершения работы автоматизированной системы с данным комплектом, а также с чертежами, хранящимися в архиве, можно вести более детальную конструкторскую проработку крана в системе T-FLEX CAD, внося необходимые коррективы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»