6 Визначеня внутрішніх силових факторів

Для визначення необхідного моменту опору перерізу головної балки, необхідно знати навантаження, що діють на балку і місця їх застосування. Нерухомі навантаження є закріпленими, тому місця їхнього прикладення визначаються з конструктивних міркувань. Рухливі навантаження, змінюють свій вплив в залежності від положення візка, тому необхідно поставити візок в таке положення, при якому її вплив буде максимальним, тобто встановимо візок за правилом Вінклера.

Рисунок 5 – Розрахункова схема докладання вертикальних навантажень комбінацій IIа та IIb

Попередні розрахунки показали, що найбільше значення тиску ходових коліс візка має розрахунковий випадок IIа, отже, при визначенні максимального згинального моменту будемо використовувати цей розрахунковий випадок.

Максимальний згинальний момент, що діє в перерізі під внутрішнім колесом з тиском при шістнадцяти колісному візку, визначимо за формулою:

де – Відстань від рівнодіючої до найбільш навантаженого колеса, b₁=2м;

Відстань від осі підкранової рейки до центра ваги механізму пересування, ;

– Відстань від осі підкранової рейки до центра ваги кабіни, ;

b_{2 -} відстань між колесами букси, приймаємо рівним 650 мм, так як діаметр колеса 560 мм;

Д_R – рівнодіюча тисків коліс візка,

Навантаження, які діють на металоконструкцію у горизонтальній площині, визначаємо для розрахункової схеми, показаної на рисунку 2. Горизонтальні навантаження виникають при розгоні і гальмуванні крана, як сили інерції від вертикальних навантажень. Як показує практика, горизонтальні складові від маси механізму пересування і кабіни, незначні і ними можна знехтувати.

При визначенні горизонтальних інерційних навантажень на крановий міст, прискорення, що виникає в період несталої роботи механізму пересування, слід визначати за формулою

_Де: - номінальна швидкість пересування крана _;

- час розгону крана, яких можна вважати за рівним с.

Рисунок 6 - Розрахункова схема додатка горизонтальних навантажень за правилом Вінклера

Визначимо сумарний горизонтальний згинальний момент в розрахунковому перерізі прогону:

Де - горизонтальна складова від розподіленого навантаження,

;

– горизонтальна складова від рівнодіючої тиску коліс

;

S - коефіцієнт, що обчислюється за формулою:

Де — база крана, ;

—момент інерції г.б. відносно вертикальної осі, ;

– момент інерції к.б. відносно вертикальної осі, .

7 Розрахункок розмірів поперечного перетину головної балки

Розміри поперечного перерізу визначають з умови забезпечення міцності балки при дії навантажень комбінації IIа. Момент опору балки при згині в вертикальній площині повинен відповідати умові:

.

Виходячи з цього визначимо момент опору перерізу, при якому буде виконуватися умова міцності:

.

де: - максимальний згинальний момент у розрахунковому перетині головної балки у вертикальній площині, ;

- коефіцієнт умов роботи, ;

- розрахунковий опір матеріалу на вигин , ;

Оптимальну, за умовою мінімуму ваги при забезпеченні заданої міцності, висоту стінки для балки з двома осями симетрії визначимо за виразом:

.

Приймаємо висоту перетину головної балки h = 3 м.

За рекомендаціями ВНІІПТМАШа гнучкість стінок доцільно призначати в межах Sc = 100 ... 300. в нашому випадку гнучкість стінки становить:

.

Умова рекомендованої гнучкості забезпечується.

З умови забезпечення заданої мінімальної твердості визначимо момент інерції балки у вертикальній площині

де – коефіцієнт твердості мосту,

,

тут – граничний відносний прогин мосту при дії номінального рухомого навантаження , [8, с. 119].

Оптимальну по мінімуму ваги висоту стінки при забезпеченні заданої жорсткості визначають за формулою:

Рисунок 7 – Уточнений перетин пролітної балки

Визначимо геометричні характеристики перетину головної балки c уточненими розмірами:

Момент інерції головної балки щодо осі х-х:

Момент інерції головної балки відносно осі y-y:

Момент опору перетину головної балки відносно осі х-х:

.

Момент опору перетину головної балки щодо осі y-y:

.

Площа поперечного перерізу в другому наближенні становить:

Різниця площі між першим і другим наближенням:

.

Так як різниця більше 10%, то требо проводити уточнюючий розрахунок.

Відповідно до рекомендації [8] беремо, що вага повздовжніх і поперечних ребер жорсткості становить 0,3 від ваги несучих елементів. Тоді погона вага саме балки складе:

,

де p – щільність матеріалу, .

Погонна вага інших елементів:

.

У другому наближенні нормативна інтенсивність р.н. :

.

Уточнений згибальний момент:

Різниця моментів між першим і другим наближенням:

.

Так як різниця менше 10%, то не треба проводити корегування поперечного перерізу балки.

Перевірка міцності балки в середній частині прольоту:

.

Умова забезпечення міцності балки: