3.2 Розрахунок конструкції за допустимими напруженнями

Єдиними нормами і технічними умовами передбачається розрахунок кранових конструкцій за допустимими напруженнями. За цим методом розраховують конструкції на міцність та стійкість за максимальними навантаженнями робочого стану. При цьому допустимі напруження визначаються у залежності від розрахункової комбінації навантажень, режиму роботи конструкції і марки сталі.

Для марки сталі М16С з режимом роботи крану середнім і комбінацією навантажень «Б», допустимі напруження [σ]= 1800 кгс/см² [6].

Дотичні допустимі напруження визначаються за формулою:

[τ]=0,6[σ] (3.1)

[τ]=0,6∙1800=1080кгс/см²

Розрахунок металевих конструкцій на стійкість виконується для кранів важкого режиму роботи і виконується за нормальними навантаженнями робочого стану. Допустимі напруження для метала зварних швів наведені у табл.3.2

Таблиця 3.2– Допустимі напрудення [σ]' для метала зварних швів [8]

Вид шва	Рід зусиль	Зварювання автоматичне,напівавтоматичне, ручне електродам Э46А. кгс/см2
Стиковий	Розтягування	[σ]'р=[σ]р =1800
	Стиснення	[σ]'с=[σ]с=1800
	Зріз	[τ]'=0,65[σ]р=1080
Кутовий		[τ]'=0,65[σ]р=1080

4 Розрахунок головної балки мостового крану

З різноманітних поєднувань навантажень, які діють на кран, можна виділити три основних розрахункових випадка [6].

Перший випадок- номінальні навантаження робочого стану, які виникають при роботі у звичайних умовах експлуатації.

Другий випадок- максимальні навантаження робочого стану, які виникають при роботі у найбільш тяжких умовах експлуатації з номінальеим вантажем.

Третій випадок- навантаження неробочого стану, які виникають при відсутності вантажу, але при наявності вітру під час неробочого стану крану.

Для металевих конструкцій типів кранів та їх елементів в залежності від умов експлуатації встановлюються розрахункові комбінації навантажень.

Загальними для даних розрахункових випадків є наступні комбінації навантажень:

А- кран нерухомий (працює тільки підйомний механізм), виконується підйом вантажу від основи або гальмування його при спусканні(рис.а) ;

Б- кран з вантажем знаходиться у русі, причому відбувається гальмування або розгін одного з механізмів.(рис.4.1 а,б).

а)

б)

в)

а - від навантажень у вертикальній площині;

б - від навантажень у горизонтальній площині;

в - від скручувального моменту.

Рисунок 4.1 – Схема до розрахунку головної балки

4.1 Розрахункові навантаження та їх комбінації

Розрахунковими навантаженнями для мостових кранів загального призначення є вертикальні постійні й рухомі, горизонтальні постійні й рухомі інерційні, а також скручувальні навантаження.

Постійні навантаження від власної маси моста і площадок, на яких розташовується відповідне устаткування ( вали, підшипники, механізм переміщення крану тощо), приймаються у вигляді рівномірно розподіленого навантаження q_Б (кгс/см) по довжині прольоту моста [9]. На головну балку зі тролеїв не будуть діяти навантаження від маси механізму переміщення й кабіни керування. Розрахунковою повинна бути балка зі сторони механізму переміщення, тому що вона виявляється найбільш навантаженою, тоді:

q_б = (G_б+G_м) Кс/L (4.1)

де G_б- маса половини металоконструкції кранового моста, кгс. для кранів вантажопідйомністю 160 тс G_б= 65,1 [10].

G_м- маса центрального вузла механізму переміщення крана, кгс. визначається у залежності від вантажопідйомності за співвідношенням [6]:

при Q=160 – 2,7 тс.

К_с – коефіцієнт, який враховує поштовхи при русі крану:

К_с=1,0 при V_к≤ 1м/с

V_к- швидкість переміщення крану. приймається в залежності від вантажопідйомності і режиму роботи крану [13].

L- довжина прольоту крану,см.

L= 1050

q_б =

Якщо прийняти, що колеса візка однаково навантажені, рухоме навантаження Р₁, яке передається на рельс одним колесом, при роботі крана з номінальним навантаженням визначається за формулою [9], кгс:

= , (4.2)

де Q- вантажопідйомність крану,кгс. приймається у залежності з завданням на розрахунок;

G_т - маса візка. G_т= 65 (Q= 160 тс з нормальною висотою підйому (Н) та середнім режимом роботи) [13].

К_д – динамічний коефіцієнт, який враховує інерційні сили при підйомі та опусканні вантажу; К_д =1,1;1,2;1,3 відповідно для легкого, середнього і важкого режиму роботи [9].

Р₁=1,2 .

Режиму роботи крану в цілому і його металевих конструкцій визначається режимом роботи механізму головного підйому. Режим роботи механізму визначається сукупністю наступних факторів: коефіцієнтом вікористання номінальної вантажопідйомності крана; відносної тривалості вмикання механізму; кількістю часів роботи механізму за рік. Класифікацію вантажопідйомних машин з машинним приводом за рижимами роботи наведено у роботі [6].

Зосереджене навантаження Р₂ (4.1) від маси кабіни з електроустаткуванням визначається за формулою [9], кгс:

P₂=K_c ∙ G_k, (4.3)

G_к – маса кабіни, кгс. Маса відчиненої кабіни керування мостового крану приймається 600-800 кгс, а зачиненої – 1000-1200 кгс; електроустаткування у кабіні 400-500 кгс. Вибираємо зачинену кабіну з масою рівну 1100 кгс, масою електроустаткування у кабіні – 45 кгс, отже отримуємо масу кабіни G_к=1550 кгс [6].

Р₂=1.1∙1550=1705 кгс.

Розподілене поперечне інерційне навантаження у горизонтальній площині q_i (рис.4.1), яке виникає при гальмуванні моста, визначається за формулою [9] кгс/см:

q_i = 0,1 ∙ P_в (4.4)

де P_в – навантаження на ведучі колеса, кгс/см. Вважаючи, що кран має два привідних колеса, формула для визначення навантаження на ведучі колеса має вигляд [9]:

P_в = G_б + G_м/2L, (4.5)

P_в =65,1+ 66,38

q_i = 0,1∙ 66,38=6,638

Зосереджене поперечне інерційне навантаження у горизонтальній площині P_i1 від маси кабіни при гальмуванні моста визначається за формулою [9],кгс:

P_i1 = 0,1G´_к , (4.6)

де G´_к – навантаження на ведучі колеса від маси кабіни з електроустаткуванням, кгс. Враховуючи, що два колеса привідні,навантаження G´_к визначається за формулою:

G´_к = G_к/2 , (4.7)

де G_к - вага кабіни , кгс.

G´_к =

P_i1 = 0,1∙ 775=77,5

Зосереджене інерційне поперечне навантаження у горизонтальній площині від маси візка при гальмуванні моста визначається за наступною формулою [9], кгс:

P_i2 = 0,1 (G_т/4+Q/4), (4.8)

P_i2 = 0,1( 5625

Момент, який скручує головну балку, визначається після вибору розмірів елементів попереднього перерізу балки.