книги / Строительные краны

Сущность расчета по предельному состоянию заключается в том, что условие предельной прочности и устойчивости рассчитываемого элемента определяется исходя, с одной стороны, из статистического учета возмож­ ной перегрузки по каждой из действующих нагрузок, а с другой — из статистического учета возможного снижения несущей способности нагру­ жаемого материала.

Этот метод является более общим, чем метод расчета по допускае­ мым напряжениям, так как он более дифференцированно учитывает как нагружение, так и работу материала рассчитываемого элемента.

Он обеспечивает также возможность выполнения проверочных рас­ четов как металлоконструкций, так и механизмов крана по единой ме­ тодике.

Большая общность метода расчета по предельному состоянию заклю­ чается также и в том, что его можно использовать и при анализе работы элементов, подбираемых по несущей способности (канаты, подшипники качения и др.).

Условие предельного состояния

= Оn0pM^k0QHy

где о* — напряжения от нормативной нагрузки, т. е. предельной номи­ нальной нагрузки, которую может воспринимать рассчитывае­ мый элемент;

rii — коэффициент возможной перегрузки; Онорм — предельное нормативное напряжение; kodu — коэффициент однородности материала;

mv — коэффициент, характеризующий условия работы рассчитывае­ мого элемента.

Общность обоих методов прочностных расчетов устанавливается для случая, когда при расчете по предельному состоянию коэффициент воз­ можной перегрузки един для всех видов нагружения, т. е. является по­ стоянной величиной.

В этом случае

где п — комплексный коэффициент запаса прочности.

Полученное уравнение аналогично базовому уравнению при расчетах по методу допускаемых напряжений, приведенному ранее.

Использование метода предельных состояний предопределяет полу­ чение более достоверных результатов. Поэтому везде, где это возможно, желательно применять этот метод. Однако в ряде случаев при выпол­ нении проектных расчетов использование его оказывается невозможным, поэтому приходится применять метод допускаемых напряжений. Исполь­ зуя дифференциальный метод определения общего запаса прочности и одинаковые коэффициенты, определяющие локальный запас прочности при расчете по методу допускаемых напряжений или перегрузку при расчете по методу предельных состояний, расчеты по обоим методам в значительной мере унифицируются.

Расчет по методу предельного состояния. При расчете для первого и третьего предельных случаев должны быть соблюдены определенные условия.

В нагрузках

Щ п { = [Q] mpkodH

в напряжениях

т kodH,

При расчете по второму предельному состоянию должно быть соблю­ дено условие

т 1т 2

где h — расчетный срок службы элемента крана;

[h]— нормативный срок службы элемента крана, выраженный в ча­ сах (см. табл. 13); для отдельных тяжелонагруженных эле­ ментов, передач, валов, подшипников допускается уменьше­ ние нормативного срока службы пропорционально ремонтным

периодам в 2—5 раз; т\ и т2— по табл. 37 и 38.

Расчет по методу допускаемых напряжений. При расчете4по методу допускаемых напряжений должно быть соблюдено условие прочности

o<[o] = anped^ L ”, пн

где о — максимальное, с учетом концентрации, действующее в рассчи­ тываемом элементе напряжение при расчете для первого и третьего предельных случаев нагружения от максимальной на­ грузки и при расчете для второго предельного случая от экви­ валентной нагрузки;

[а]— допускаемое напряжение в материале рассчитываемого эле­ мента;

Опрев — механическая константа материала — предел прочности, теку­ чести или выносливости (табл. 42) ;

пн — коэффициент нагрузки, зависящий от режима работы меха­ низма; значения его могут быть взяты аналогичными коэффи­ циенту перегрузки по табл. 36;

к0дн — коэффициент однородности, учитывающий влияние внутренних

моменту

тг — коэффициент, характеризующий конструктивно-производствен­ ные особенности элементов крана (табл. 39).

кодн^пр

эксплуатации могут быть приняты по табл. 40.

Т а б л и ц а 40

Ориентировочные значения обобщенного коэффициента запаса прочности (при среднем режиме работы)

П р и м е ч а н и е . Верхние значения относятся, к пульсирующей нагрузке (коэффициент

Для изготовления металлоконструкций и механизмов строительных кранов применяются металлы обширной номенклатуры (табл. 35).

Характеристика физико-механических свойств сталей приведена в табл. 41.

Прочностными параметрами металлов являются: оъ — предел прочности при растяжении; оь' — предел прочности при изгибе;

Os — предел текучести;

б — относительное удлинение;

ф— относительное сужение;

—ударная вязкость;

НВ — твердость по Бринелю;

HR — твердость по Роквеллу;

о-\, и, pi т -1, х, сто, и, р и to, к — пределы выносливости.

Характеристика физико-механических свойств сталей

При прочностных расчетах для выбора основной характеристики при­ меняемого материала следует руководствоваться табл. 42.

В качестве приближенных данных пределов выносливости сталей можно пользоваться зависимостями, приведенными в табл. 43.

Зависимость между пределами текучести при изгибе и кручении и пределом текучести при растяжении определяется следующими соотно­ шениями.

При изгибе:

для углеродистых сталей

0$. и~ 1,2aSt р*

для легированных сталей

Нормативные сопротивления углеродистых и низколегированных сва­ риваемых прокатных сталей для металлоконструкций и сталей для их соединительных элементов при различных видах напряженного состояяия, выраженные в долях предела текучести, приведены в табл. 45.

Т а б л и ц а 45

Нормативные сопротивления при различных видах напряженного состояния в долях от предела текучести