Монтаж вертикальных конструкций

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет"

Институт КПМТО

Кафедра МАХП

Контрольная работа

Монтаж вертикальных конструкций

Студент группы 0 МА-1 В.И. Шатохин

Руководитель проекта А.Н. Козлита

Исходные данные

L₁ = 8 м

L₂ = 8 м

L₃ = 8 м

D₁ = 4 м

D₂ = 4,5 м

D₃ = 5 м

E₁ = 12 мм

E₂ = 14 мм

E₃ = 16 мм

Метод подъема: поворот вокруг шарнира, 1 кран.

Содержание

1. Расчет веса конструкции и определение центра тяжести аппарата

2. Выбор крана по длине стрелы и грузоподъёмности

3. Расчет стропов, оттяжек, траверс

4. Расчет шарнира

5. Расчет монтажных штуцеро

6. Расчет транспортной операции

7. Техника безопасности

Список используемых источников

1. Расчет веса конструкции и определение центра тяжести аппарата

Построим 3D-модель аппарата (Рис.1) в приложении T-FLEX CAD 11.0. и с помощью возможностей анализа 3-х мерного тела получим масс-инерционные характеристики колонны (Рис.2) с учетом ранее заданного материала - стали. Для построения примем все размеры в 10 раз меньше.

Рис. 1. 3D-модель аппарата.

Рис. 2. Масс-инерционные характеристики колонны.

Объём 372,829 куб. метры;

Масса 42106,7 килограммы;

Координата X центра масс 2.52698e-011метры;

Координата Y центра масс - 1.53919e-016 метры;

Координата Z центра масс 12.7546 метры;

Момент инерции относительно оси X2.63293e+006 килограммы * кв. метры;

Момент инерции относительно оси Y2.63293e+006 килограммы * кв. метры;

Момент инерции относительно оси Z21128 килограммы * кв. метры;

Произведение инерции XY1.00584e-025 килограммы * кв. метры;

Произведение инерции YZ-7.39968e-026 килограммы * кв. метры;

Произведение инерции ZX-3.78894e-009 килограммы * кв. метры.

2. Выбор крана по длине стрелы и грузоподъёмности

Способ поворота вокруг шарнира применяется в тех случаях, когда масса монтируемого оборудования превышает паспортную грузоподъемность кранов.

Определим максимальное подъемное усилие, действующее на кран, т:

,

где G - вес аппарата, т; l_{ц. т -} расстояние от шарнира до центра тяжести оборудования, м; l_c - расстояние от оси шарнира до места строповки, м.

l_c=h_а=L₁+L₁´+L₂+L₂´+L₃+L₃´=25,5

.

Подсчитаем необходимую высоту подъема крюка крана, задаваясь длинной стропа h_c=2м:

+

где h_ф высота фундамента, примем её 0,5 м; 0,3 высота анкерных болтов.

Определим графически минимальный вылет стрелы: 4700 (см. рис.3).

Рис. 3 Графическое определение вылета стрелы

Подбираем кран СКГ 100 с длинной стрелы 40 м, и высотой подъема при минимальном вылете стрелы 37,5 м.

3. Расчет стропов, оттяжек, траверс

Расчет стропа.

Усилие в каждой ветви стропа:

;

где  - число ветвей стропа.

 т. с.

Находим разрывное усилие в ветви стропа:

,

 т. с.

Подбираем канат для изготовления стропов по ГОСТ 7668-69 "КАНАТ ДВОЙНОЙ СВИВКИ ТИПА ЛК-РО КОНСТРУКЦИИ": диаметр 33 мм; расчетное разрывное усилие 70,1 тс, маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 170 кгс/мм². Обозначение: канат 33-Г-1-О-Р-1670 ГОСТ 7668-80.

Строп УСК1-1,25/4000

Строп следует укреплять только за надежные части груза. Все ветви должны быть натянуты равномерно. Ветви стропа не должны соскальзывать вдоль груза в случае нарушения равновесия. Строп не должен иметь переломов, перекручивания и петель.

4. Расчет шарнира

Так как аппарат поднимается на шарнире с помощью крана, то необходимо рассчитать шарнир. Максимальная реакция в шарнире будет во время посадки аппарата на фундамент.

.        Определим максимальное усилие, тс:

,

.

2.      Рассчитаем ось шарнира:

Находим максимальный изгибающий момент в оси шарнира, кгс^. см, задаваясь расстоянием между опорными проушинами l_пр=30 см и количеством косынок n=6 шт.

; .

Определим минимальный момент сопротивления поперечного сечения оси, см³:

,

где m=0,9; R=2100 кгс/см².

.

Диаметр оси, см:

;

.

Принимаем d=7см.

5. Расчет монтажных штуцеро

Монтажные штуцера представляют собой стальные патрубки различных сечений, привариваемые торцом в виде консоли к корпусу аппарата на его образующей диаметрами. Для увеличения жесткости внутри штуцера могут быть вварены ребра из листовой стали; для устранения трения между стропом и штуцером при наклонах аппарата на штуцер надевается свободный патрубок большего диаметра; для предохранения стропа от соскальзывания к внешнему торцу штуцера приваривается ограничительный фланец.

Монтажные штуцера, присоединяемые к поднимаемому оборудованию регламентированы ГОСТ 14114-85 "Устройства строповые для сосудов и аппаратов. Штуцера монтажные". Выбираем штуцер

 =480×13; его обозначение: Штуцер 13 ГОСТ 14114-85.

Расчет монтажного штуцера ведем в следующей последовательности:

1.      Усилие от стропа, действующее на каждый штуцер:

;

где

 - вес аппарата, ;

=1,1 - коэффициент перегрузки;

=1,1 - коэффициент динамичности;

=1,2 - коэффициент неравномерности нагрузок.

 тс;

2.      Определим величину момента, действующего на штуцер

;

где  - расстояние от линии действия усилия  до стенки аппарата; примем =70 .

 кгс·см = 2140 Н ∙ м;

3.      Проверим прочность сечения на изгиб, см²:

;

где =0,9 - коэффициент условий работы, =2100  - расчетное сопротивление прокатной стали на сжатие и изгиб.

. Проверим прочность сварного шва, крепящего штуцер к аппарату:

;

где  - коэффициент, учитывающий глубину провара; =0,7 - для ручной сварки; = 149,8 см - расчетная длина шва; = 1 - толщина шва, ; по ГОСТ 14114-69  зависит от усилия на штуцер; =1500  - расчетное сопротивление сварного шва.

;  тс;

;

174,85< 1350.

Полученное неравенство свидетельствует о том, что сварной шов удовлетворяет условиям прочности.

6. Расчет транспортной операции

Для транспортировки аппарата выбираем полуприцеп ЧМЗАП-9990 с собственной массой 18 т. Трасса транспортировки сухая, бетонная в хорошем состоянии. Подъемы на трассе отсутствуют.

Для предварительного расчета выберем седельный тягач МАЗ-537Г с мощностью двигателя 386 кВт, и массой 22,3 т.

Минимально необходимая сила тяги по мощности двигателя:

F_д=.

где F_д - сила тяги на ведущих колесах или гусеницах тягача, кгс; N - мощность двигателя, л. с.; v - скорость движения, км/ч;  - к. п. д. машины (для автомашины =0,85; для трактора =0,80).

F_д =0,85 = 5468 кгс.

Использование этой мощности будет не эффективным, если не будет обеспечено надлежащее сцепление ведущих колес или гусениц с поверхностью трассы.

Отсюда важно знать второе условие пригодности тягача к транспортировке груза - силу тяги по сцеплению с поверхностью трассы F_с.

F_с=Р_сφ,

где Р_{с -} сцепной вес (сила тяжести) тягача, кгс; φ - коэффициент сцепления колес или гусениц с поверхностью.

F_с = 22300∙0,7∙0,85 = 13268,5 кгс.

Определим полное сопротивление движению автопоезда:

W=Qω_т + G_rω_r ± (Q + G) ω_y,

где

Q - масса тягача, т; ω_т - основное удельное сопротивление движению тягачей, кгс/т; G_r - масса груза с прицепом, т; ω_r - основное удельное сопротивление движению прицепа, кгс/т (табл.6); ω_y - дополнительное сопротивление от максимального подъёма на трассе, кгс/т,

W=22,3*15 + (42,106 + 18) 20= 1516,62;

Сила тяги F больше сопротивления движению F >W. Следовательно одного тягача МАЗ-537Г достаточно для транспорта груза.

7. Техника безопасности

. Монтажные краны и такелажные приспособления.

Краны должны размещаться согласно ППР (проект производства работ). Работа их запрещается под действующими линиями электропередач.

Краны вблизи выемок (котлованы, траншеи, канавы), должны находится на безопасном расстоянии от них.

Металлические части монтажных кранов с электроприводом необходимо заземлять, а движущиеся их части в местах возможного доступа людей - ограждать.

Установка, регистрация, освидетельствование и эксплуатация монтажных кранов и грузозахватных приспособлений осуществляются в соответствии с требованиями действующих правил Госгортехнадзора.

Масса поднимаемой конструкции с учетом такелажных приспособлений не должна превышать максимальной грузоподъемности крана на определенном вылете крюка. Запрещается подтаскивать (волочить) и поднимать примерзшие или заваленные монтажные элементы.

Изменять вылет, если на крюке - металлоконструкция, допускается

Использование грузоподъемных машин при ветре силой более 6 баллов не допускается.

Администрация монтажного управления обязана:

обеспечить рабочих-исполнителей прочными, испытанными такелажными приспособлениями необходимых типов;

организовать своевременное испытание кранов.

Монтаж конструкций

Зона, опасная для нахождения людей во время монтажных работ, обозначается хорошо видимыми предупредительными знаками.

Рабочие должны находиться вне контура монтируемых конструкций со стороны, противоположной их подаче.

Список используемых источников

1. Гальперин М.И. Монтаж технологического оборудования НПЗ / М.И. Гальперин, В.И. Артемьев, Л.М. Местечкин. - М.: Стройиздат, 1982.

, Матвеев В.В. Примеры расчета такелажной оснастки / В.В. Матвеев. - Ленинград: Стройиздат, 1983.

. Никитин Н.В. Краткий справочник монтажника и ремонтника / Н.В. Никитин, Ю.Ф. Гаршин, С.Х. Меллер, - М.: Энергоатомиздат, 1983.

. Хальфин М.Н. Грузоподъемные машины для монтажных и погрузочно-разгрузочных работ. - Учебно-справочное пособие / М.Н. Хальфин, А.Д. Кирнев, - Ростов на Дону: "Феникс", 2006.

Задание на курсовой проект/работу по курсу (дисциплине) Монтаж вертикальных конструкций

Тема курсового проекта/работы (распоряжение № 2 от "09" 09 2014 г.) Спроектировать и рассчитать ход подъемной и транспортной операции вертикального аппарата (колонны).

Срок сдачи проекта/работы 26.12.2014 г.

Исходные данные: Высота первой части L₁ = 8м, высота второй части L₂ = 8м, высота третей части L₃ = 8м, диаметр первой части D₁ = 4м, диаметр второй части D₂ = 4,5м, диаметр третей части D₃ = 5м, толщина стенки первой части Е₁ = 12мм, толщина стенки второй части Е₂ = 14мм, толщина стенки третей части Е₃ = 16мм. Метод подъема - поворот вокруг шарнира, 1 кран.

Перечень вопросов, подлежащих разработке

1 Содержание расчётно-пояснительной записки: расчет веса конструкции и определение центра тяжести аппарата; выбор крана по длине стрелы и грузоподъёмности; расчет стропов, оттяжек, траверс; расчет шарнира; расчет монтажных штуцеров; расчет транспортной операции; техника безопасности.

Перечень графического материала:

) Подъемная операция. Формат А1.

) Шарнирное устройство. Формат А2.

Календарный план выполнения задания

Руководитель проекта А.Н. Козлита

должность, ученая степень профессор, К.Т. Н.

"09" 09 2014 г.

Автор проекта, В.И. Шатохин

студент группы 0МА-1

"09" 09 2014 г.

монтаж вертикальная конструкция кран