Металлические конструкции ГПМ
.pdfОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
1.Системы инженерных расчётов……………………………………………………... 2
2.Напряжённо-деформированное состояние конструкции………………………….. 3
2.1Поля напряжений в элементах конструкций……………………………… 3
2.2Уровни детализации моделирования напряжённого состояния…………. 4
2.3Систематизация нагрузок…………………………………………………….. 5
3.Прочность несущих конструкций…………………………………………………... 5
3.1Напряжения для расчётов на прочность…………………………………... 6
3.2Расчёты на прочность………………………………………………………... 6
3.3Расчёт максимальных и минимальных напряжений в металлоконст-
рукции главной балки………………………………………………………... 8 Пример расчёта……………………………………………………………….. 29
3.4Расчёт максимальных и минимальных напряжений в узле сопряжения главной и концевой балок…………………………………………………… 41 Пример расчёта……………………………………………………………….. 43
3.5Расчёт максимальных и минимальных напряжений в соединении главной и концевой балок…………………………………………………… 47
3.6Расчёт максимальных и минимальных напряжений в концевой балке.. 48
Пример расчёта………………………………………………………………... 56
4.Сопротивление усталости……………………………………………………………. 61
4.1Явление усталости металлов в конструкции……………………………… 61
4.2Усталостная кривая…………………………………………………………… 61
4.3Факторы, влияющие на долговечность сварных узлов…………………... 63
4.4Напряжения для расчёта на сопротивление усталости. Конструктивный коэффициент…………………………………………………………………… 66
4.5Методика прогнозирования долговечности конструкции при эксплуатационном нагружении. Расчётные зоны…………………………………… 74
4.6Расчёт на сопротивление усталости………………………………………... 75
4.7Оценка остаточного ресурса………………………………………………… 86
4.8Краткий алгоритм проведения расчётной оценки остаточного ресурса по схеме А……………………………………………………………………... 87
5.Сопротивление конструкций образованию трещин………………………………. 95
6.Трещиностойкость металлических конструкций…………………………………... 95
6.1Постановка задачи о трещиностойкости конструкции…………………… 95
6.2Теоретические основы прогнозирования трещиностойкости конструкции при однократных и циклических нагрузках…………………………. 97
6.3Расчёт долговечности по критерию трещиностойкости при цикличе-
ском нагружении……………………………………………………………… 107
6.4Оценка остаточного ресурса………………………………………………… 111
6.5Краткий алгоритм проведения расчётной оценки остаточного ресурса по трещиностойкости (схема В)……………………………………………… 111
Пример расчёта………………………………………………………………... 112
6.6Конструкционное торможение трещин …………………………………….. 114
7.Строительный подъём………………………………………………………………... 115
8.Балки. Основы конструирования…………………………………………………….. 117
8.1Основы конструирования…………………………………………………….. 117
8.2Аналитическое определение параметров сечения………………………… 118
8.3Балки постоянного сечения………………….………………………………. 119
8.4Балки переменного сечения…………………………………………………. 120
8.5Короткие балки………………………………………………………………... 121
8.6Кручение балок………………………………………………………………... 122
8.7Ездовые балки…………………………………………………………………. 127
9.Соединения…………………………………………………………………………….. 133
9.1Шарнирные соединения………………………………………………………. 133
9.2Расчёты сварных соединений………………………………………………... 135
9.3Болтовые соединения…………………………………………………………. 140
10.Нагрузки при ударе о буферный упор……………………………………………. 148
Таблицы………………………………………………………………………………... 150
Литература……………………………………………………………………………... 210 Заметки….……………………………………………………………………………... 211
Автор-составитель Савченко А.В. |
стр. 1 |
Металлические конструкции подъёмно-транспортных машин
Данные материалы предназначены для проверочных расчётов.
1. Системы инженерных расчётов.
Система инженерных расчётов по допускаемым напряжениям (СРДН) является наиболее старой и в настоящее время применяется для расчёта конструкций и деталей механизмов.
Данная система базируется на следующих положениях:
опасным считается состояние, при котором максимальные номинальные напряжения, вычисленные в предположении идеально упругого состояния материала и бездефектного состояния конструкции, достигают критического уровня;
все вышеперечисленные факторы неопределённости расчёта учитываются коэффициентом запаса прочности;
ВСРДН условия несущей способности и долговечности имеют вид:
ДН [ ]; (1.1)
где: ДН - расчётное значение действующего напряжения;
[ ] ult 
n - допускаемое напряжение;
ult - значение опасного, предельного или критического напряжения;
n - коэффициент запаса прочности, учитывающий все неточности расчёта;
Достоинством этой системы является её простота. Она же является и недостатком, поскольку значения допускаемых напряжений и коэффициентов запаса, несмотря на известные исследования в этой области, назначаются в значительной мере волюнтаристски, а перенос этого метода на расчёты на трещиностойкость, долговечность, определение остаточного ресурса, весьма проблематичен.
Система вероятностных расчётов конструкций является разделом теории надёжности машин. Эта система ориентирована на обеспечение заданной вероятности невозникновения отказа, и в её основе лежит условие:
Р [Р]; (1.2)
где: Р- расчётная вероятность выполнения условия работоспособности элемента, конструкции или машины в целом; [Р] - допустимое значение вероятности, зависящее от степени ответственности конструкции:
[Р] 0,95 0,99 ;
Система расчёта по предельным состояниям (СРПС) рекомендована для проектирования крановых конструкций (ГОСТ 28609-90). Основы этой системы применительно к строительным конструкциям: «… предельным называют такое состояние конструкции, при котором её экс-
плуатация должна быть прекращена». Возможные предельные состояния разделяются на три группы:
1.Связанные с потерей несущей способности;
2.Вызванные чрезмерными перемещениями;
3.Вызванные местными повреждениями;
Воснове этой системы лежат два базовых положения:
1.Вводится понятие предельного состояния конструкции, которое может отличаться от рабочего наличием некоторых локальных повреждений, пластических деформаций, потери устойчивости некоторых элементов, трещин, которые не снижают эксплуатационных свойств конструкции. В связи с этим в условии работоспособности могут фигурировать нагрузки, деформации, раскрытие трещины или другие оценки состояния конструкции.
2.Вместо одного коэффициента запаса используется целая система частных коэффициентов надёжности - , раздельно учитывающих различные факторы неточности расчёта, что
обеспечивает большую прозрачность этой системы.
Автор-составитель Савченко А.В. |
стр. 2 |
Для каждой конструкции можно установить множество частных предельных состояний в соответствии с количеством достаточно интенсивно нагруженных элементов и видов повреждений, которые могут в них произойти. Применительно к несущим конструкциям возможные предельные состояния целесообразно разбить на три группы:
Группа предельных со- |
Критерий эксплуатационной пригодности |
|
стояний |
||
|
||
|
Сопротивление усталости |
|
|
Исчерпание запаса циклической трещиностойкости |
|
|
Ограничение остаточного прогиба |
|
1.Исчерпание ресурса |
Коррозионное повреждение |
|
Эти виды повреждений связаны с многократно или дли- |
||
|
||
|
тельное время действующими эксплуатационными воздей- |
|
|
ствиями - нормальными или типичными условиями эксплуа- |
|
|
тации и являются постепенными отказами |
|
|
Прочность (по условию сопротивление пластическому де- |
|
|
формированию и вязкому разрушению) |
|
2.Нарушение несущей |
Сопротивление хрупкому разрушению |
|
Устойчивость (общая и местная) |
||
способности |
||
Эти виды повреждений соответствуют понятию внезап- |
||
|
||
|
ного отказа в теории надёжности. В расчётах использу- |
|
|
ются максимальные значения нагрузок. |
|
3.Чрезмерные деформа- |
Ограничение упругих деформаций |
|
ции конструкции |
|
Условия работоспособности в СРПС могут иметь различный вид. Типичная его структура записывается в виде следующего неравенства:
n d m Rуn ; (1.3)
J
где: - сумма всех напряжений действующих в данном узле, элементе конструкции, со-
J
единении.
n - коэффициент надёжности по назначению конструкции или её элемента;
d - коэффициент условий работы;
m - коэффициент надёжности по характеристике материала;
Rуn - нормативное сопротивление материала, узла, элемента конструкции, соединения.
Конкретные значения коэффициентов n , d , m в зависимости от конструкции и условий работы приведены далее
2. Напряжённо-деформированное состояние конструкции.
2.1 Поля напряжений в элементах конструкций
Поля напряжения в элементах конструкций обусловлены тремя группами факторов:
1.Геометрией конструкции;
2.Внешними воздействиями (нагрузками, реакциями опор и т.д.);
3.Характером процессов деформирования (упругое или упруго-пластическое);
Напряжённо-деформированное состояние конструкции формируется в результате наложения полей напряжений от внешней нагрузки на поля остаточных напряжений.
Наиболее значительные остаточные напряжения возникают при сварке ( res ), которые в
районе сварных швов образуют двухосные, а в узлах с элементами больших толщин – трёхосные поля. Наибольшие растягивающие остаточные напряжения в упруго-пластической зоне направлены вдоль шва и достигают предела текучести ( res.х Т ). На небольшом расстоянии от
шва они резко уменьшаются до нуля и далее меняют знак. Напряжения, действующие поперек шва, имеют меньшие значения res. y (0,3 0,7) Т . С увеличением размеров сварного узла возрас-
Автор-составитель Савченко А.В. |
стр. 3 |
тает общий уровень остаточных напряжений, указанных пре дельных значений они достигают при длине шва l 200мм и толщине листов t 20мм.
sres.х |
sres.y |
sres.x |
|
sres.y |
s |
|
|
Рис.1 При нагружении элемента конструкции происходит наложение напряжений от внешней
нагрузки на поля остаточных напряжений. Если материал находится в пластическом состоянии, то возникают местные пластические деформации, в результате чего остаточные напряжения релаксируют (уменьшаются). После небольшого количества циклов процессы деформирования конструкции становятся упругими. В условиях низких температур, при суммировании напряжений может произойти хрупкое разрушение.
2.2 Уровни детализации моделирования напряжённого состояния
Для расчётов металлических конструкций по различным критериям работоспособности необходимо знать параметры напряжённого состояния от внешних нагрузок. Для систематизации целесообразно выделить три уровня детализации оценки напряжённого состояния элементов конструкции:
1.Общее напряжённое состояние, которое характеризуется номинальными напряжениями от внешней нагрузки. В этих расчётах фигурируют номинальные параметры геометрии конструкции, т.е. без учёта размеров сварных швов, неточностей сборки, сварочных поводок и пр. Максимальные напряжения номинального поля используются для расчётов на прочность и устойчивость при выборе основных параметров сечения балок и элементов ферм.
2.Местное напряжённое состояние нижнего уровня. Этот уровень расчётной оценки направлен на описание напряженного состояния в зонах локального искажения номиналь-
ного поля напряжений, вблизи галтелей, вырезов и люков в несущих конструкциях, в зонах действия стеснения при изгибе и кручении, в области приложения местной нагрузки от колёс тележки или присоединения кронштейнов, расчётные оценки полей остаточных сварочных напряжений выполненных по простейшим схемам на основе анализа размеров упруго-пластических зон и т.д. Местное повышение напряжений в этих зонах охватывает области с характерных размером не менее 50-200 мм.
В расчётах данного уровня используют параметры номинальной геометрии конструкции, а так же конфигурации и размеров рассчитываемого узла. В необходимых случаях учитывают параметры искривления листов и стержней. Результаты этих расчётов используют в условиях прочности и сопротивления усталости узлов и сварных соединений.
3.Моделирование местного напряжённого состояния верхнего уровня. Это степень детализации рассчитываемых напряжений действующих в зонах концентрации напряжений, возникающей от конфигурации сварных швов.
Концентрация напряжений верхнего уровня зависит от конфигурации и размеров сварного соединения, наличия дефектов, сварочных поводок, неточностей сборки конструкции и пр.
Напряжённое состояние реальной конструкции представляет собой единое поле, а данная классификация условна и относится не к полям действующих напряжений, а к методам их моделирования (расчёта).
Степень местного повышения напряжений в конструкции характеризуется коэффициентом концентрации напряжений:
Автор-составитель Савченко А.В. |
стр. 4 |
|
max |
; (2.2.1) |
где: max - максимальное напряжение в зоне концентратора;
- номинальное напряжение в элементе конструкции;
2.3 Систематизация нагрузок
Значения нагрузок, действующих на несущие конструкции, зависят от множества факторов и представляют собой случайные величины. Для систематизации этих данных введены так называемые расчётные случаи нагружения:
I. расчётный случай – нормальные нагрузки рабочего состояния. Он включает всю информацию о нормальной эксплуатационной нагруженности несущей конструкции и используется для расчёта на сопротивление усталости и циклическую трещиностойкость (предельные состояния первой группы, табл.1). В этот комплекс входят данные о собственном весе конструкции, весах поднимаемых грузов, значениях инерционных нагрузок, усилиях перекоса, технологических нагрузках, а также число циклов работы крана и структура характерных технологических циклов его работы. Нагрузки от ветрового давления не учитываются. При расчёте в СРПС значения коэффициентов надёжности (например: коэффициент перегрузки) по всем нагрузкам принимаются как i 1. При этом не следует путать данные коэффициенты с коэффициентами n ,
d , m , значения которых приведены далее.
II.расчётный случай – максимальные нагрузки рабочего состояния. Он используется для расчёта по предельным состояниям второй группы. Особенностью этого блока информации является то, что сюда входят все максимальные эксплуатационные нагрузки с соответствующими коэффициентами перегрузки.
III.расчётный случай – максимальные нагрузки нерабочего состояния. Он также используется для расчёта по предельным состояниям второй группы, но при наиболее неблагоприятных нагрузках нерабочего состояния также с соответствующими коэффициентами перегрузки.
Для систематизации переменных силовых воздействий используются расчётные комбинации нагрузок, которые соответствуют определённым, типичным ситуациям, возникающим в процессе эксплуатации машины. Для кранов мостового типа установлены следующие комбинации:
a. – кран неподвижен, производится подъём груза с основания или торможения опускающего груза;
b.– разгон или торможение механизма передвижения крана; остальные механизмы не работают или обеспечивают движение с постоянной скоростью;
c.– разгон или торможение механизма передвижения тележки; остальные механизмы не работают или обеспечивают движение с постоянной скоростью;
В рамках I расчётного случая необходимо рассматривать комбинацию, обеспечивающую минимальное напряжение в расчётной зоне (Imin ).
Информация об эксплуатационных нагрузках для расчёта конструкции мостового крана в СРПС приведена в табл.1
3. Прочность несущих конструкций
В несущих конструкциях ПТМ не допускаются возникновения существенных по величине и по охватываемому объёму материала пластических деформаций, которые приводят к:
1.Нарушению взаимодействия механизмов;
2.Появлению циклической пластичности, которая приводит к резкому сокращению ресурса несущей конструкции;
3.Снижению запаса пластичности и возникновению хрупких трещин;
Для защиты конструкции необходимо:
1.Ограничить уровень максимальных номинальных напряжений;
2.Использовать стали с достаточно большим запасом пластичности;
3.Не допускать чрезмерно большой концентрации напряжений;
Автор-составитель Савченко А.В. |
стр. 5 |
Расчёт на прочность является основным при выборе параметров сечения элементов конструкций.
3.1 Напряжения для расчётов на прочность
Характеристикой нагруженности конструкции в расчётах на прочность являются максимальные эквивалентные напряжения es , возникающие от действия эксплуатационных нагрузок.
Для трёхосного напряжённого состояния (см.п. 2.1), характеризуемого шестью компонентами нормальных ( х , y , z ) и касательных ( хy , yz , zx ) напряжений:
|
|
1 |
|
|
|
|
|
; (3.1.1) |
||
es |
|
|
|
( x y )2 ( y z )2 ( z x )2 6( xy2 |
yz2 |
zx2 ) |
||||
|
|
|
||||||||
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
То же равенство в главных напряжениях имеет вид:
|
es |
|
( |
2 |
|
2 |
|
2 |
( |
2 |
|
|
3 |
|
1 |
) ; (3.1.2) |
||
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
||||
Для элементов тонкостенных конструкций более характерно двухосное напряжённое со- |
||||||||||||||||||
стояние: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
es |
|
|
2 |
2 |
|
y |
3 2 |
; (3.1.3) |
||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
y |
x |
|
|
xy |
|
|
|
|||
Для изгибаемых элементов, рассчитываемых с использованием гипотезы плоских сечений (допущение отсутствия поперечных напряжений между слоями металла):
es 
x 2 3 xy2 ; (3.1.4)
где: х - нормальные напряжения в балке от изгиба и продольной силы;
хy - касательные напряжения от перерезывающих сил и кручения.
Если же касательными напряжениями в зоне действия максимальных напряжений можно пренебречь, то es x.max .
Для расчёта стержневых и балочных элементов постоянного сечения, напряжённое состояние которых основном обусловлено общим изгибом, продольными и поперечными усилиями, эквивалентные напряжения вычисляются по формуле (3.1.4). Для более сложных задач целесообразно использовать двухмерные конечные элементы. В этом случае размер конечного элемента можно принимать e (0,1 0,25)В и для расчёта использовать напряжения, найденные
в его центре (В- поперечный размер элемента конструкции).
При наличии в рассчитываемом сечении концентраторов напряжений, расчёт следует вести по номинальным напряжениям, вычисленным по сечению нетто. Это означает, что в сечениях с отверстиями расчётные напряжения вычисляются с учётом ослабления сечения. Можно игнорировать отверстия, которые уменьшают площадь сечения не более чем на 10% и расположены не ближе 2,5d от наиболее нагруженной кромки.
3.2 Расчёты на прочность
В рамках СРДН условие прочности имеет вид:
es. ДН ; (3.2.1)
где: es. ДН - максимальное эквивалентное напряжение ( es ), которое вычисляется по формулам
(3.1.2) – (3.1.4) при действии максимальных нагрузок рабочего или нерабочего состояния машины, найденных по правилам СРДН.
Допускаемое напряжение в формуле (3.2.1) определяется как:
Т ; (3.2.2) n
где: Т - предел текучести материала; n - коэффициент запаса прочности,
n 1,4 - для расчётов ординарных несущих конструкций при нагрузках II расчётного случая; n 1,6 - для конструкций кранов, транспортирующих опасные грузы (расплавленный металл,
взрывоопасные грузы и т.п.), а также для расчёта элементов, нагруженность которых отличается большой неопределённостью (рамы тележек, стойки козловых кранов, стойки порталов и т.п.); n 1,3 - при расчётах по нерабочим, эпизодическим нагрузкам (от ураганного ветра, сейсмическим и пр.)
Автор-составитель Савченко А.В. стр. 6
Условие прочности в СРПС имеет вид:
es.ПС n d m Rуп ; (3.2.3)
где: es.ПС - максимальное эквивалентное напряжение, вычисленное
от действия нагрузок I расчётного случая, где значения коэффициентов надёжности (перегрузок и т.д.) i 1, (см. п.2.3)
от действия нагрузок II или III расчётного случая с использованием соответствующих коэффициентов надёжности i , (см. табл.1)
n 1- коэффициент, учитывающий степень ответственности конструкции или элемента, а
также степень опасности того вида повреждения, по которому ведётся расчёт, (табл.2)
d - коэффициент, учитывающий неточности математической модели процесса повреждения
иметодики расчёта действующих напряжений, несовершенства учёта возможных сочетаний нагрузок и т.п. (табл.3)
m - коэффициент надёжности по характеристике материала, для сталей, рекомендуемых к
применению в сварных конструкциях, принимается равным m 0,95 0,98 . При использовании в расчёте конкретной конструкции значения предела текучести ( Т ), полученного на образцах, вырезанных из пробы, m 0,9 .
В соответствии с материалами – [9] значение коэффициента m : для сталей обыкновенного качества (ГОСТ 380 – 71) и низколегированных с пределом текучести до 380 МПа (ГОСТ 19281
– 89 и ГОСТ 19282 – 89) m 0,95 ; для сталей (ГОСТ 19281 – 89 и ГОСТ 19282 – 89) с пределом текучести σт > 380 МПа (3874,92кгс) m 0,9 ; для низколегированных сталей с сортировкой по группам прочности (ТУ 14-1-3023-80) m 0,97 . При применении сталей, для которых отсутствуют нормированные значения коэффициента неоднородности материала, следует принимать m 0,87
В соответствии с материалами – [7] значения коэффициента m по табл.4.
Rуп Т - нормативный предел текучести. В соответствии с ГОСТ 28609-90 действующие
напряжения не должны превышать предел текучести материала, т.к. пластические деформации в несущих конструкциях недопустимы!
По материалам [7] условие прочности в СРПС имеет вид:
es.ПС c' c" m Rуп ; (3.2.4)
где: c' - коэффициент условий работы отдельных элементов конструкций, табл.5;
c" - коэффициент условий работы элементов конструкции кранов отдельного типа, табл.6;
Формулы (3.2.3) и (3.2.4) аналогичны друг – другу и в конкретный расчёт принимается та формула, которая более подходит под условия расчёта, работы конструкции, более удовлетворяет фактическим исходным данным и которая даёт наиболее невыгодный вариант расчёта.
По материалам [7] m Rуп Rу - расчётное сопротивление материала, узла, элемента конструк-
ции, соединения, табл.15 (или табл.3.3 – [7])
Далее приводятся методики расчётов несущей металлоконструкции мостового двухбалочного (коробчатого сечения) крана с примерами. Данные методики в основном предназначены для проверочного расчёта несущей способности данной металлоконструкции. Но некоторые их положения могут быть использованы и для расчёта на сопротивление усталости.
1 Следует иметь в виду, что приводимые значения коэффициентов n , d и m даны для расчётов на проч-
ность (например, для расчёта на несущую способность). Для расчёта на сопротивление усталости значения этих
коэффициентов могут отличаться от приводимых здесь. |
|
Автор-составитель Савченко А.В. |
стр. 7 |
3.3 Расчет максимальных и минимальных напряжений в металлоконструкции главной балки
Приведенный расчет – расчет максимальных и минимальных нормальных напряжений в любой точке металлоконструкции главной балки моста коробчатого сечения, предусматривающий наиболее неблагоприятные случаи нагружения по II-му расчётному случаю, (табл.1):
Подъем груза с земли или торможение его при опускании с полной скоростью. (комбинация нагрузок – IIа, табл.1)
Передвижение крана с грузом при резком торможении моста.
(комбинация нагрузок – IIb, табл.1)
При последующих расчётах принимаем, что колеса тележки нагружены равномерно.
I.Расчетные нагрузки
Подвижная нагрузка, передаваемая на рельс одним колесом тележки Gт, (кгс) - при работе крана с номинальным грузом:
|
P |
|
|
1 КД Q 1,05GT |
; (3.3.1) |
||||
|
I |
. max |
|
дин |
|
4 |
|
|
|
- при работе незагруженного крана: |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1,05GT |
|
|
|||
|
|
|
P1min |
Кс |
; (3.3.2) |
||||
где: Q – грузоподъемность крана, (кгс); |
4 |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
GT |
– масса тележки, (кгс); |
|
|
|
|
|
|
|
|
КД |
– коэффициент перегрузки. (табл.7) |
|
|
|
|
|
|
||
Для грейферных и магнитных кранов коэффициент перегрузки брать из табл.8.
1,05 – коэффициент, учитывающий увеличение веса тележки, против проектного значения. (Примечание: Коэффициенты, учитывающие увеличение веса металлоконструкции моста и тележки против проектного значения, допускается не учитывать); Кс - коэффициент, учитывающий толчки при движении крана:
Кс 1 – для кранов с обычными конструкциями установки ходовых колёс;
Кс 1 0,5 – для кранов с балансирными тележками;
Кс 1 0,7 – при укладке крановых рельсов на упругой прокладке;
- коэффициент толчков, табл.9;
дин1 - динамический коэффициент, учитывающий вертикальные инерционные силы
дин1 |
1 |
|
VП |
|
Q GS |
; (3.3.3) |
|
|||
yS |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
cS |
|
|||||
где: VП - скорость подъёма груза, м/с; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 1,5 - поправочный коэффициент, 1,2 1,3 |
|
при V 0,3 м/с, 1,4 1,5 при |
V 0,3 м/с |
|||||||
Q - масса груза и грузозахватного приспособления, кг; |
|
|||||||||
GS - приведённая к точке подвеса груза масса конструкции с тележкой, кг, (табл.10); |
||||||||||
сS - коэффициент жёсткости конструкции; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
сS |
9,81(Q GT ) |
; (3.3.4) |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
yS |
|
|
|
|
|
|
yS - перемещение (м) точки подвеса груза (точка А - табл.10); |
|
|||||||||
- удлинение канатного подвеса (м) |
от статически приложенного веса груза (перемещение точки |
|||||||||
В относительно точки А, табл.10): |
|
|
|
9,81QlQ |
|
|
|
|
||
|
|
; (3.3.5) |
|
|||||||
|
|
|
||||||||
zEK AK
где: lQ 0,5H - длина подвеса груза, м;
H - диапазон подъёма, м;
z - число ветвей каната, на которых висит груз; EK 1011 - модуль упругости каната, Па;
Автор-составитель Савченко А.В. |
стр. 8 |
AK - площадь сечения всех проволок каната, м2;
Значение динамического коэффициента дин1 , для кранов мостового типа общего назначе-
ния, при предварительном проектировочном и проверочном расчётах удобно определять в зависимости от типа привода механизма подъёма:
|
Двигатель с короткозамкнутым ротором – дин1 |
1,05 V ; (3.3.6) |
||||
|
Двигатель с фазным ротором – дин1 |
1,05 0,7V ; (3.3.7) |
||||
|
Система плавного регулирования – дин1 |
1,05 0,25V ; (3.3.8) |
||||
|
При условии, что механизм передвижения моста равномерно нагружает |
|||||
одну из балок, распределенная нагрузка от собственного веса половины |
||||||
двухбалочного моста и механизма передвижения, (кгс/м) |
||||||
|
qб Кс |
|
0,5GМ 1,1 Gмех |
; (3.3.9) |
||
|
|
|
||||
|
|
|
|
L |
|
|
где: 0,5Gм – собственная масса половины двухбалочного моста без концевых балок, (кгс); Gмех – масса механизма передвижения крана, (кгс);
L – пролет крана.(м)
1,1 - коэффициент, учитывающий увеличение веса моста, против проектного значения.
Сосредоточенная нагрузка от массы кабины с электрооборудованием, (кгс):
P2 1,05КсGК ; (3.3.10)
где: Gк – масса кабины с электрооборудованием, (кгс);
Механизм передвижения моста с центральным приводом, расположенный на площадке
присоединенной к главной балке, скручивает ее моментом, (кгс м):
МСКР GМЕХ еМ ; (3.3.11)
где: ем – расстояние от нейтральной вертикальной плоскости главной балки до оси колеса крана. (м)
При пуске и торможении механизма передвижения крана на элементы несущей конструкции крана действуют динамические горизонтальные нагрузки:
РiД 0,15Gi аmax [4]
где: аmax – допускаемое ускорение разгона и (или) торможения из условия отсутствия проскальзывания (буксования) приводных колёс крана по рельсу, (м/с2)
Распределенная поперечная инерционная нагрузка, (кгс/м):
qИ max |
0,15аmaxЗ |
0,5GМ 1,1 GМЕХ |
F ; |
(3.3.12) |
||
L |
||||||
|
|
|
|
|||
qИ min |
0,15аminН |
0,5GМ 1,1 GМЕХ |
F ; |
(3.3.13) |
||
|
||||||
|
|
L |
|
|
||
F - коэффициент надёжности по горизонтальной инерционной нагрузке:
F 1,1- для механизмов передвижения крана, оборудованных системой плавного регулирования
скорости;
F |
1,2 1,3 - для механизмов |
передвижения крана |
с ручным контакторным управлением (двига- |
тели с фазным ротором), F 1,2 при Vкр 1,2 м/с, F 1,3 при Vкр 1,2 м/с, |
|||
F |
1,4 1,5 - для механизмов |
передвижения крана |
с нерегулируемыми двигателями с коротко- |
замкнутым ротором, F 1,4 при Vкр 1,2 м/с, F 1,5 при Vкр 1,2 м/с,
Сосредоточенная поперечная инерционная нагрузка от веса кабины, (кгс):
РИ1max 0,15аmaxЗ 1,05GК F ; (3.3.14)
РИ1min 0,15аminН 1,05GК F ; (3.3.15)
Сосредоточенная поперечная инерционная нагрузка от веса тележки, (кгс):
- |
с грузом: |
Р |
И2max |
0,075аЗ |
(1,05G Q) |
F |
; (3.3.16) |
|
||||
|
|
|
|
max |
Т |
|
|
|
|
|
||
- |
без груза: |
Р |
И 2min |
0,075аН |
1,05G |
F |
; (3.3.17) |
|
|
|||
|
|
|
|
min |
Т |
|
|
|
|
|
||
При назначении коэффициента F |
в формуле (3.3.16) необходимо учитывать следующее: ес- |
|||||||||||
ли дин1 |
Кс , то коэффициент |
F не учитывается, если дин1 |
Кс , то коэффициент |
F учитывает- |
||||||||
ся. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Автор-составитель Савченко А.В. |
стр. 9 |
|
|
Для определения допускаемого ускорения – аmax смотри раздел II. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
II. Ускорение |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Статическая нагрузка, (кгс) |
|
|
|
|
Нагрузка |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
RА |
|
|
0,5G'М |
|
|
|
|
|
|
|
|
GТ |
|
|
RВ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gк |
|||||
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
L/2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lк |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- нагрузка на одно колесо опоры В (рис. 2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
(0,5G' G |
) L 2 G (L l ) G |
2(L lВ) |
; (3.3.18) |
|||||||||||||||
|
|
PСТ |
М |
|
МЕХ |
|
|
K |
|
K |
|
|
|
T |
|
|
Т |
|
||
|
|
В. |
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
нагрузка на одно колесо опоры А (рис. 2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
PСТ |
(0,5G' G |
|
) L 2 G l |
G |
2 lВ |
(3.3.19) |
||||||||||||
|
|
|
|
М |
МЕХ |
|
|
K K |
|
|
|
T |
|
Т ; |
||||||
|
|
A. |
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при изменении положения тележки: |
||||||||||||||||||
|
|
RА |
|
|
GТ |
|
|
|
|
0,5G'М |
|
|
|
RВ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gк |
||||||||
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
l АТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L/2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- |
нагрузка на одно колесо опоры В (рис. 3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
||||||||
|
|
PСТ# |
(0,5G' |
М |
G |
|
)L 2 G (L l |
K |
) G |
2 l |
; |
(3.3.20) |
||||||||
|
|
|
МЕХ |
|
K |
|
|
|
|
|
T |
Т |
||||||||
|
|
В. |
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
нагрузка на одно колесо опоры A (рис. 3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
PСТ# |
(0,5G' |
М |
G |
|
)L 2 G l |
K |
G |
|
2 (L lА) |
; |
(3.3.21) |
|||||||
|
|
|
МЕХ |
|
K |
|
|
T |
|
|
Т |
|
||||||||
|
|
А. |
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где:0,5G'М - масса одной главной балки с площадками обслуживания и одной концевой балки, (кг); |
||||||||||||||||||||
lТА и lТВ |
- минимальное расстояние от опор до оси тяжести тележки, (м); |
|||||||||||||||||||
lК - расстояние от опоры В до оси тяжести кабины управления, (м); |
||||||||||||||||||||
|
|
При данном расчёте статических нагрузок необходимо рассчитать максимальные и ми- |
||||||||||||||||||
нимальные статические нагрузки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Нагрузка на приводные колёса, (кгс) |
|
|
|
|
; |
|
(3.3.22) |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
N0 |
PСТ |
РСТ |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
ПР |
|
B. min |
A. min |
|
|
|
(3.3.23) |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
N1 |
PСТ |
РСТ |
|
|
; |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
ПР |
|
B.max |
A.max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Автор-составитель Савченко А.В. |
|
|
|
|
|
|
стр. 10 |
|
|
|
|
|
|
|||||||