11.Расчет на прочность

Важнейшей частью расчета является определение изгибающих и крутящих моментов и перерезывающих сил в балочных конструкциях и осевых сил в стержнях ферм.

В ломаных стрелах горизонтальные инерционные нагрузки создают крутящие моменты. Учитывая, что вызываемые ими напряжения невелики, в курсовых проектах ими можно пренебречь.

11.1 Поворотные краны.

Объекты расчета: стрела, подвижная колонна, неподвижная колонна.

Кран с внешней верхней опорой ферменного типа с постоянным вылетом (см. рис. 4.1)

Расчетное усилие в стержне фермы

F = K_Q·F_Q + F_G

где F_Q – усилие в стержне от полезного груза;

F_G – усилие в стержне от собственного веса.

При определении гибкости стержней из длину принимают равной расстоянию между точками пересечения осей.

Колонну проверяют на изгиб и сжатие от реакций, определенных от груза Q с динамическим коэффициентом K_Q и веса крана G.

Если механизм поворота имеет механический привод, то дополнительно действует горизонтальный инерционный момент, равный

M₂ = 0,1 (Q·L + G·x)

Определение G и х см. в 6.1.

Этот момент скручивает колонну и изгибает стержни в месте их соединения колонной. Между стержнями он условно делится поровну.

Кран с внешней опорой смешанного типа с переменным вылетом (см. рис.4.2).

Подвижную нагрузку можно считать сосредоточенной в точке приложения груза и равной

F_п=K_Q·Q + K_qG_тел

Расчетный изгибающий момент в стреле

M_в = М_п + М_G,

где М_п – момент от подвижной нагрузки;

М_G – момент от собственного веса стрелы.

Момент М_в определяют в двух положениях груза: на наибольшем вылете и между колонной и оттяжкой.

Усилие в оттяжке определяют при положении груза на наибольшем вылете.

Колонну проверяют на изгиб и сжатие от реакций, определенных от веса крана G и подвижной нагрузки F_п.

При механическом приводе механизма поворота дополнительно действует горизонтальный инерционный момент, равный

M₂ = 0,1 [(Q + G_тел)L + G·x]

Этот момент скручивает колонну и изгибает балку в горизонтальной плоскости. При расчете стыка балки и колонны исходят из того, что он воспринимает весь горизонтальный момент.

Полка двутавра проверяется на изгиб. При положении груза между колонной и оттяжкой напряжение от отгиба геометрически суммируется с напряжениями изгиба в вертикальной плоскости.

Кран с внешней верхней опорой балочного типа с переменным вылетом (см. рис. 4.3)

Подвижная нагрузка и момент в стреле определяют так же, как и в предыдущем кране, но только при наибольшем вылете. Колонну рассчитывают аналогично, но напряжением сжатия можно пренебречь. Консоли нижнего пояса проверяют на отгиб, причем возникающее напряжение с другими напряжениями не суммируется. Вертикальные изгибающие моменты в колонне и стреле равны.

Кран с неподвижной колонной и постоянным вылетом (см. рис. 4.5)

Подвижная нагрузка

F_п=K_Q·Q.

Момент, изгибающий стрелу в вертикальной плоскости

M_в = М_п + М_G.

Моменты в подвижной и неподвижной колонных равны, их вычисляют аналогично.

Если имеется противовес, то моменты в подвижной и неподвижной колонне равны.

М_в = 0,5K_Q·Q·L

При наличии механического привода механизма поворота, установленного на подвижной части крана, на стрелу действует момент от горизонтальной инерционной силы.

М₂ = 0,1(Q·l_Q + G_стр·l_G)

где l_Q и l_G - плечи действия инерционных сил от груза и стрелы.

В этом случае неподвижная колонна скручивается, но возникающими напряжениями можно пренебречь.

Момент от инерционных сил, изгибающий неподвижную колонну можно не учитывать.

Кран с неподвижной колонной и переменным вылетом.

Расчет аналогичен расчету крана (см. рис. 4.5) с учетом горизонтальной стрелы. Добавляется проверка напряжения в консолях нижнего пояса от отгиба

Кран с неподвижной и подвижной трубчатой колонной (см. рис. 4.6.)

Расчет аналогичен крану, изображенному на рис. 4.5, но внутренняя неподвижная колонна кручения не испытывает. Моменты, изгибающие стрелы и подвижную колонну в вертикальной плоскост, при отсутствии противовеса равны. Момент, изгибающий стрелу в горизонтальной плоскости, равен моменту, который скручивает подвижную колонну.

Подвесной кран с опорой на круговой рельс.

Моменты в вертикальной плоскости:

при постоянном вылете

М_в = K_Q·M_Q + K_q·M_q;

при переменном вылете

М_в = M_П + K_q·M_q,

где М_П – момент от подвижной нагрузки F_П

F_П = K_Q·Q + K_q·G_тел

Горизонтальный инерционный момент

М₂ = 0,1(Q + G_тел)l,

где l – расстояние от груза до оси кольцевого рельса.