3.Расчет остова пролетного типа

4. Расчет остова крана пролетного типа
К металлоконструкциям пролетного типа относятся конструкции мостовых
кранов, кран-балок и козловых кранов. На предприятиях сельскохозяйственного
назначения наиболее распространены кран-балки. Их основной несущий
элемент — продольная балка, как правило, имеет сплошное сечение стандартного профиля или выполнена в виде сварного соединения (рис. 4.37).
Конструктивное исполнение основных элементов остова двухбалочных
мостовых кранов показано на рисунке 4.38 а, б, в.
Металлоконструкции козловых кранов (рис. 4.38 г, д, е) имеют решетчатое
исполнение из труб или фасонного проката.
Рисунок 4.37- Типы сечений несущих балок остова кранов
в
г
д
е
Рисунок 4.38 – Примеры металлоконструкций мостовых (а, б, в) и козловых
(г, д, е) кранов
При работе кран-балки металлоконструкции пролетного типа испытывают
деформации изгиба в вертикальной плоскости от веса груза и собственного
веса, а в горизонтальной плоскости — от сил инерции при трогании и торможении крана с грузом. В этих случаях проектировочный расчет сводится к
определению момента сопротивления сечения балки относительно
соответствующих осей. Условие прочности при изгибе в вертикальной
плоскости имеет вид
σИ ≤ [σ].
Максимальный изгибающий момент определяют в середине пролета с
учетом коэффициента динамичности нагрузки ψд при подъеме «с подхватом», а
также с учетом сил тяжести тележки Gт и несущей балки моста Gм:
Mx max =( ψдG+GT) L/4 + Gм L/8.
(4.57)
Рисунок 4.38а – Расчетная схема крана пролетного типа
В предварительных расчетах силу тяжести тележки GT c расположенными
на ней механизмами вычисляют по формуле GТ=(0,1…0,2)mгрg,
Сила тяжести моста
Gм=g q L,
где q –масса 1м длины несущей балки, кг/м;
L – пролет моста, м.
Момент сопротивления балки моста в среднем сечении пролета
WX =
M x max
,
ψ σ [σ]
где ψσ — коэффициент снижения допустимых напряжений для балок, не
имеющих вспомогательных элементов, обеспечивающих устойчивость в
горизонтальной плоскости.
Величину ψσ выбирают в зависимости от длины свободного участка ℓ(6,
рис. 5.4, б):
ℓ,м
3
4
5
6
7
8
≥10
9
ψσ
0,91 0,89
0,82
0,71
0,64 0,54 0,48
0,44
По моменту сопротивления сечения WX выбирают номер профиля балки,
как правило, двутавр, или проектируют сварную балку.
При значительных пролетах несущую балку усиливают дополнительным
горизонтальным листом или швеллером со стороны зоны сжатия (рис. 4.39) с
целью увеличения жесткости.
B
h
Рисунок 4.39 – Примеры усиления зоны сжатия несущей балки двутавром
(а), сдвоенным швеллером (б,в,г)
Высота сплошных одностенных балок h= (1/14...1/17)L, а балок коробчатого
сечения h= (1/15...1/20)L. Ширина балки В= (1/2.. .1/3)h. В то же время должно
выполняться условие: В> (1/40.. .1/ 50)L.
При механическом приводе передвижения остов проверяют на изгиб от
действующих инерционных нагрузок при пуске и торможении. Максимальное
напряжение, МПа,
σи = σих + σиy =Mx /Wx + My /Wy ≤ [σ] ,
(4.58)
где σих и σиy — напряжения изгиба балки в вертикальной и горизонтальной
плоскостях, МПа.
Изгибающий момент в вертикальной плоскости определяют по формуле
4.57, а коэффициент динамичности ψд от подъема груза «с подхватом» в этом
случае не учитывают, так как груз уже поднят и изгиб рассматривается при
торможении моста.
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости от сил инерции всех
движущихся масс при торможении (пуске)
Му= Fи L/4.
В данном случае сила инерции движущихся масс, Н,
FИ =
(m ГР
+ m М + mТ ) ⋅ v КР
tТ (П )
,
где тгр — масса груза, кг;
mм — масса несущей балки моста, кг;
mт — масса тележки, кг;
vкр — скорость движения кран-балки, м/с;
tт(п) — время торможения (пуска), с.
Независимо от прочности несущую балку следует проверять на жесткость
во избежание сильных вибраций и колебаний во время работы. Жесткость
оценивают по прогибу (f, мм) в середине пролета при номинальной нагрузке
M X L2
f =
≤ [ f ],
10 EI X
(4.59)
где Е- модуль упругости материала балки: для стали Е= (2,1...2.15) 105Па;
IX — момент инерции сечения, мм4.
Изгибающий момент МX определяют только от сил тяжести груза и
тележки:
Mx=( G+GT) L/4.
Допустимые значения прогиба:
[f] < L/400 для мостовых кранов с ручным приводом; [f] < L/500 для кранбалок; [f] < L/700 для мостов с механическим приводом.
Чтобы компенсировать прогиб при пролете более 17м, балки следует изготовлять с небольшой выпуклостью.
При пролете балок более 10м для усиления горизонтальной жесткости
применяю раскосы. Эти элементы рассчитывают с учетом гибкости, допустимое
значение которой должно быть [λ]< 250.