Розрахункові навантаження для металоконструкцій мостових кранів
При розрахунку металевих конструкцій кранів враховують такі навантаження.
Постійні вертикальні навантаження. Вони визначаються масою металоконструкції моста, механізму пересування, тролеїв, електроустаткування та апаратури.
Навантаження, створювані масою балок мосту, робочих майданчиків, тролеїв, а також трансмісійним валом у механізму пересування крана з центральним приводом приймають рівномірно розподіленими, а навантаження, що створюються масою приводів механізмів пересування та масою кабіни кранівника, - зосередженими.
Маса елементів металоконструкцій залежить від їх розмірів перерізів, які внаслідок похибок при прокатці можуть перевищувати номінальні розміри, передбачені відповідними стандартами. При визначенні маси крана коефіцієнтом tig враховується можливість її збільшення через перевищення розмірів та внаслідок інших технологічних відхилень при виготовленні. При вантажопідйомності крана до 12,5 т /zG=l,l, за більшої вантажопідйомності nG = l,05.
При визначенні маси прогонової будови моста, кабіни та механізму пересування крана зазвичай використовуються дані про аналогічні конструкції, які в процесі проектування крана уточнюються.
Мал. 2.2. Графіки мас мостів кранів вантажопідйомністю:
Мал. 2.3. Схема визначення навантажень на раму візка
Для кранів легкого режиму роботи значення маси слід зменшити на 10%, а кранів важкого режиму — збільшити на 10%. Для мостів, що виготовляються із низьколегованих сталей, масу потрібно зменшувати на 10—20%. Масу механізму пересування крана середнього режиму роботи з центральним приводом та його майданчика можна приймати рівною 0,9 т за Q=15 т; 1,5 т при Q = 20/5 та 30/5 т; 2,7 т при Q = 100/20-250/32 т.навантаження від маси трансмісійного валу механізму пересування можна приймати 0,1-0,2 т/м. Маса відкритої кабіни кранівника становлять 600-800 кг, закритої - 1000-1200 кг, а маса електроапаратури в кабіні - 400-500 кг. Вертикальними рухомими навантаженнями для кранового моста є сили тиску ходових коліс візка.
Для чотириколісних візків завдання, пов'язане з визначенням вертикальних сил тиску ходових коліс, є один раз статично невизначеним. Для уточненого вирішення цього завдання крім трьох рівнянь статики необхідно ще одне додаткове рівняння деформацій, що враховує похибки виготовлення крана (візка) та підстави.
При наближеному рішенні рама візка розглядається як статично визначеної системи, і навантаження на колеса визначаються розкладанням сил і моментів. При цьому рама візка приймається у вигляді конструкції, що складається з шарнірно зчленованих балок або у вигляді жорсткої рами. В останньому випадку рама розглядається як абсолютно жорстке тіло, що спирається до навантаження у всіх чотирьох точках. При цьому формули, що визначають сили тиску чотирьох ходових коліс, лінійні щодо ексцентриситету застосування навантаження, що не суперечить принципу незалежності дії сил.
На рис. 2.3 наведено схем; визначальна положення точок О г і 02 докладання до рами чотириколісного візка сил GT і Q. Прийнято, що обидві точки зміщені щодо центральної точки візка.
Аналогічно визначаються тиски на ходові колеса за інших положень точок Ох і 02.
При числі ходових коліс візка більше 4, коли візок виконується з балансиром, навантаження на одне ходове колесо приймається рівною Р1пк, де Р - навантаження на ходове колесо чотири-опорного візка; пк - число ходових коліс у балансирі.
При розрахунку головних балок кранових мостів у разі відсутності Даних, необхідно для визначення еквівалентного навантаження, коефіцієнт змінності навантаження фе приблизно можна приймати для кранів середнього режиму роботи сре=0,75ч-0,8; для кранів важкого режиму фе=0,9.
При визначенні динамічних коефіцієнтів зазвичай розглядають два випадки: відрив вантажу від основи при слабонатягнутому канаті (підйом з підхватом) і розгін (при підйомі) або гальмування (при опусканні) вантажу навісу. Динамічні коефіцієнти грх і •фі, прийняті при розрахунках на витривалість і міцність, визначають за однією і тією самою формулою, але з підстановкою різних значень швидкості.
Динамічні коефіцієнти для випадків підйому вантажу мостовими кранами, у яких канати, що спускаються з барабанів, розташовуються вертикально, завжди більше динамічних коефіцієнтів, що визначаються для миттєвого гальмування вантажів, що опускаються. Це пояснюється тим, що при миттєвому гальмуванні вантажу, що опускається, в потенційну енергію конструкції моста і канатів переходить лише кінетична енергія вантажу, а при відриві вантажу від землі і в процесі підйому — кінетична енергія не тільки вантажу, а й моста, що прогинається внаслідок натягу канатів.
Як показали дослідження кранових мостів, величина, що визначає значення динамічного коефіцієнта, змінюється в порівняно невеликих межах; приблизно можна вважати, що а «0,025-0,04. Тому динамічний коефіцієнт залежить насамперед від швидкості відриву вантажу від землі і, отже, від номінальної швидкості підйому вантажу. Зі збільшенням вантажопідйомності, швидкості підйому, як правило, зменшуються, у зв'язку з чим для кранів великої вантажопідйомності виходять менші значення динамічних коефіцієнтів, ніж для кранів того жрежиму роботи, але меншої вантажопідйомності.
При визначенні динамічних навантажень коефіцієнти навантаження від мас вантажу та металоконструкції не враховують. Їх не враховують також і щодо горизонтальних інерційних навантажень. Ці інерційні навантаження від мас елементів прогонової будови моста (головних балок, робочих майданчиків тощо) приймають рівномірно розподіленими по довжині головних балок, а інерційні навантаження від мас окремо розташованих вузлів (кабіни, приводів механізмів пересування) приймають у вигляді зосереджених сил. Інерційні навантаження від мас візка і вантажу також приймають у вигляді зосереджених сил і вважають прикладеними до головок рейок моста в місцях розташування ходових коліс візка і спрямованими при розгоні та гальмуванні механізму пересування крана перпендикулярно осі моста.
З метою спрощення розрахунку замість двох (або чотирьох) таких сил для кранів з чотирьох або восьми колісними візками для кожної головної балки приймають одну силу — рівнодіючу поперечних сил тиску ходових коліс візки на рейку головної балки, при цьому вважають, що візок з вантажем розташовується у середині прольоту. Для випадку виходу з ладу одного з приводів механізму пересування крана з роздільним приводом розглядають положення візка біля однієї з кінцевих балок.
При розрахунку горизонтальних інерційних навантажень за методикою, викладеною в роботі [10], спочатку визначають найбільше розрахункове прискорення, обумовлене максимальним моментом двигуна (гальма) і обмежується умовою зчеплення ходових коліс з рейками: де \х - коефіцієнт зчеплення коліс з рейкою; g - прискорення вільного падіння; PnV, РСУи — відповідно сила тиску на приводні колеса (включаючи вплив горизонтальних інерційних сил та вітру) та силатиску на всі колеса.
Потім визначають горизонтальні навантаження Рі та PjJlax, що враховуються при розрахунках головних балок на витривалість та міцність.
При цьому величина j приймається не більшою за значення, що визначається за умовою зчеплення ходових коліс з рейками при середніх значеннях.
При розрахунках на міцність необхідно виходити з умови різкого розгону або гальмування, приймаючи Ри=2(тк+тг)/ при значеннях, що не перевищують величин, що визначаються з умови зчеплення при найбільших значеннях.
Як розрахункову зосереджену інерційну силу Рі приймається найбільше значень Ріп і Рит.
p align="justify"> При роботі кранів на відкритому повітрі характерним є нерівномірний вплив температури і. сонячної радіації на елементи головних балок. Відмінність у нагріванні верхніх та нижніх поясних листів викликає викривлення балок, а нагрівання вертикальних стінок – поява температурних напруг. Тому при розрахунку кранів з прольотом понад 40 м, які працюють на відкритому повітрі з коливаннями температури ±40°С, повинні враховуватися навантаження, що виникають від теплових деформацій прогонової частини моста.
Вітрове навантаження на кран і вантаж визначається відповідно до вказівок ГОСТ 1451-77 «Крани вантажопідйомні. Навантаження вітрове». При цьому приймаються поверхня номінального вантажу без урахування перевантаження, величина коефіцієнта перевантаження від дії вітрового навантаження 1,1, а величина динамічного коефіцієнта 1,0.
Сейсмічні навантаження повинні враховуватись відповідно до вимог СНиП II-A-12-62 «Будівництво в сейсмічних районах. Норми проектування».