1 Обгрунтування загальної схеми

Металеві конструкції кранів – це мости та рами візків. Міст вантажопідйомного крана загального призначення складається з прольотних та кінцевих балок коробчастого перетину.

Основними елементами мостового крану являється головна та кінцева балки. Головна балка мостового крану сприймає основне навантаження. На ній розміщені рельси, по яким пересувається вантажний візок. Так як на візок діє основне навантаження від ваги вантажу, то головна балка являється основним навантаженим елементом металоконструкції мостового крану, на ній розміщені також майданчик для огляду та кабіна машиніста.

На кінцевій балці кріпляться букси та ходові колеса. Вони виконують функцію опори головних балок.

Рисунок 1 – Конструктивна схема моста двобалочного мостового вантажопідйомного крана.

2 Визначення основних конструктивних параметрів крана

Зміст складається у прийнятті одного з двох існуючих у будівельній механіці критеріальних умов придатності металоконструкції до експлуатації (за методом допустимих напруг або методом граничних станів). Відповідно до кранових металоконструкцій необхідно застосовувати метод граничних станів та показати його перевагу у порівнянні з методом допустимих напруг.

Визначаємо базу крана

де Lк – прогін крана, .

Приймаємо базу крана .

Колія візка

Приймаємо .

Базу візка приймаємо з співвідношення

Приймаємо B_Т=4000 мм.

Висота перетину головної балки приймається із співвідношення

Приймаємо .

Відстань між стінками приймаємо із співвідношення

и .

Принимаем расстояние между стенками b=0,7 м.

Товщину вертикальних листів головної та кінцевої балок приймаємо виходячи із вантажопідйомності: (табл. 4.3): при , Обираємо стандартне значення

Товщина поясів головної балки приймаємо в залежності від товщини вертикальних стінок:

Приймаємо

Висота перетину кінцевої балки

Приймаємо .

Ширина кінцевої балки

Приймаємо .

На кінцях головних балок, для зручності їх прикріплення до кінцевих балок, рекомендується робити скоси, величина яких назначається із співвідношення:

Принимаем С = 3 м.

Рисунок 2 – Схема моста із попередньо визначеними конструктивними параметрами

Рисунок 3— Попередньо визначений перетин головної та кінцевої балки

Визначимо геометричні характеристики перетину головної та кінцевої балок:

Момент інерції головної балки відносно вісі х–х

Момент інерції головної балки відносно вісі y–y

Момент опору перетину головної балки відносно вісі х–х

.

Момент опору перетину головної балки відносно вісі y–y

.

Площа поперечного перетину головної балки в середині прольоту

Момент інерції кінцевої балки відносно вісі х–х

Момент інерції кінцевої балки відносно осі y–y

Момент опору перетину кінцевої балки відносно вісі х–х

.

Момент опору перетину кінцевої балки відносно вісі y–y

.

Площа поперечного перетину кінцевої балки

3 Вибір метода розрахунку

Одним із найважливіших етапів проектування будь-якої машини являється вибір методу розрахунку. Обраний метод має не тільки забезпечувати міцність, надійність та безпечність експлуатації виробу, але й забезпечувати мінімальну металоємність, а, як наслідок, і вартість. У даний час, найбільш сучасним та прогресивним, являється метод граничних станів.

Переваги методу граничних станів перед методом допустимих напружень:

1. Кожен вид навантаження вводиться зі своїм коефіцієнтом перевантаження, чим точніше визначене навантаження, тим менше цей коефіцієнт;

2. Виключається суб’єктивізм при виборі запасів міцності;

3. Дозволяє виконати імовірнісний розрахунок досягненням елементом граничного стану.

Розрізняють два види граничних станів: перший граничний стан – за несучою здатністю; другий граничний стан – за деформацією чи місцевим пошкодженням.

Задача розрахунку металоконструкції за цим методом полягає у тому, щоб за весь строк служби в ній не виник ні перший, ні другий граничний стан.

Критеріальна умова відсутності граничного стану має вид:

,

де N – розрахункове зусилля в елементі конструкції;

Ф – несуча здатність елемента.

Розрахункове зусилля знаходиться за формулою:

,

де P_НI – нормативне навантаження, що діє на конструкцію;

n_i – введений у розрахунок коефіцієнт перенавантаження по І-му виду навантаження;

– коефіцієнт передачі І-го нормативного навантаження на елемент, що розраховується.

Таким чином, розрахунок наперед передбачує, що в реальному житті фактичне навантаження може перевищити нормативне, чим і забезпечує високу гарантію надійності.

Несуча здатність елементу визначається за формулою:

,

де F – геометричний фактор перетину;

R_p – розрахунковий опір матеріалу конструкції;

– коефіцієнт умов роботи.

,

де – коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності конструкції;

– коефіцієнт, що враховує можливе зменшення геометричних характеристик від тих, які були закладені у розрахунок;

– коефіцієнт, що враховує неточність розрахункових схем.

Визначимо коефіцієнт умов роботи для нашого випадку [8, с. 111].

– руйнування із попереджувальною ознакою (відмову елементу викликає безпосередню загрозу для життя людини).

– за наявності гарантованих даних про фактичні значення допусків на профілі елементів.

– для коробчастих прольотних балок при розташування під візкової рельси у середині балки.