6.1.5 Перевірка міцності, жорсткості та витривалості балки

Після підбору перетину балки визначають її фактичні геометричні характеристики (момент інерції, моменти опору та інш.) і перевіряють балку на міцність та жорсткість.

Перевірка нормальних напруг у верхньому поясі підкранової балки при наявності суцільної гальмівної балки виконуються за формулою

= , (18)

де М – розрахунковий момент від вертикального навантаження;

М_Т – розрахунковий момент від горизонтальних поперечних гальмових сил;

W_x^нТ – момент опору нетто для верхнього волокна балки з урахуванням ослаблення перетину верхнього поясу отворами для болтів, які прикріплюють кранову рейку до балки за допомогою планок;

W_Т– момент опору відносно вертикальної нейтральної осі гальмівної балки, яка складається з верхнього пояса підкранової балки, горизонтального листа та поясу гальмівної балки (див. рисунок 3), а при відсутності гальмівної балки – момент опору тільки верхнього поясу підкранової балки.

Перевірка дотичних напружень на опорі в центрі ваги перетину виконується за формулою

, (19)

де Q⁰ – максимальна розрахункова поперечна сила;

S_x – статистичний момент половини площини перетину балки відносно нейтральної осі Х –Х;

І_х – момент інерції перетину відносно осі Х –Х без урахування послаблення верхнього поясу отворами;

R_ср – розрахунковий опір сталі зрізу.

Перетин підібрано правильно, якщо обчислене за формулою 16 значення відрізняється від значення mR в межах 5 %.

Якщо М та Q мають в одному перетині достатньо більші значення, то перевіряють еквівалентні напруги на верхній крайці вертикальної стінки

, (20)

, (21)

, (22)

де S_n – статичний момент площини поясу відносно центру ваги перетину балки;

Q – поперечна сила в перетині, що перевіряється.

Перевірка міцності перетину балки при місцевому тиску колеса крана виконується за формулою

, (23)

де n₁ – коефіцієнт умов роботи

для балок в умовах и важкого режиму роботи:

1,5 - якщо кран має жорсткий підвіс вантажу,

1,3 – якщо кран має гнучкий підвіс вантажу;

для інших підкранових балок приймається - 1,1.

F – розрахункове зосереджене навантаження (без урахування коефіцієнта динамічності, але з урахуванням коефіцієнта перенавантаження);

t – товщина стінки балки;

L - умовна довжина розподілу тиску зосередженого навантаження.

Величина L визначається за формулою

L = 3,25 , (24)

де І_п^′ - сума моментів інерції поясу балки та кранового мосту рейки відносно власних осей (якщо рейку приварено до поясу, то І_п^′ - загальний момент інерції рейки та поясу відносно осі, яка проходить через їх загальний центр ваги).

В якості кранових рейок приймаються рейки спеціального профілю КР (кранова рейка) за ГОСТом 4121 – 76, звичайні залізничні рейки або прямокутні бруски. Зварювання рейки з балкою допускається тільки для кранів полегшеного режиму роботи [2]. Спеціальні кранові рейки прикріплюються болтами за допомогою планок.

Основні параметри деяких кранових рейок за ГОСТом 4121 – 76 надано в таблиці 4, додаток А. #ДА

Жорсткість балки перевіряється за величиною відносно прогину. Максимальний прогин балки може бути визначений за формулою

f_макс = , (25)

де М_н – момент від вертикальних нормальних навантажень (без

урахування коефіцієнта перевантаження та коефіцієнта динамічності).

Величина відносного прогину не повинна перевищувати допустимого,

встановленого нормами (див. таблицю 3, додаток А) #ДА

Підкранові балки з кількістю циклів навантажень 10⁴ і більше розраховуються на витривалість [5]. Розрахунок на витривалість виконується за формулою

, (26)

де R_u – розрахунковий опір втоми, який використовується в залежності від часового опору сталі та груп елементів конструкції;

- коефіцієнт, який враховує кількість циклів навантажень;

- коефіцієнт, який визначається в залежності від виду зовнішнього стану та коефіцієнту асіметрації напружень

(27)

Розрахунковий опір R_u та коефіцієнт визначаються за таблицями 8 - 11 [5].

Коефіцієнт визначається за формулою

= 0,064 ( )² – 0,5( ) + 1,75, (28)

де n_ц – кількість циклів напружень (за кількість циклів навантажень число підйомів вантажу за термін служби крана відповідно технологічним вимогам експлуатації).

Розрахунок на витривалість виконується за вказівкою керівника проекту.