3.4 Материалы металлоконструкций

Металлоконструкция грузоподъемных машин (ГПМ) представляет собой несущий остов, на котором монтируется все механизмы. Это наиболее металлоемкая часть ГПМ, от которой зависят долговечность и надежность работы всех механизмов. При расчете и конструировании металлоконструкции необходимо стремиться к использованию распространенных марок сталей, снижению металлоемкости, повышению надежности и долговечности, улучшению условий эксплуатации и ремонта. Металлоконструкции кранов должны быть высокотехнологичны, экономичны в изготовлении и транспортабельны.

Все металлоконструкции, как и краны, бывают пролетного и консольного типов. К основным элементам металлоконструкций кранов относятся балки, фермы, колонны, стрелы, подкосы, стержни, опоры.

Для изготовления металлоконструкций широко используют прокат из малоуглеродистых и низколегированных сталей в виде листов, широких полос, уголков, швеллеров, двутавров, прутков, квадратов, фасонного проката, труб круглого и прямоугольного профилей и др. В большинстве случаев используют горячекатаный прокат из сталей обыкновенного качества, качественных и легированных.

При выборе марки стали для изготовления металлоконструкций кранов руководствуется режимом работы, температурой эксплуатации, экономической целесообразностью. Так, для ручного, легкого и среднего режимов работы при температуре эксплуатации не ниже -30⁰ С рекомендуется сталь ВМСт3кп (по ГОСТ 380-94). Для тяжелого и весьма тяжелого режимов работы при тех же температурных условиях металлоконструкции изготавливают из сталей ВМСт3сп и 20 (по ГОСТ 1050-88). С целью уменьшения массы кранов, а также при низких температурах эксплуатации (-40…-60⁰ С) применяют низколегированные стали 09Г2, 09Г2С, 15ХСНД, 10ХСНД и т.п. (по ГОСТ 19281-89). Эти стали имеют более высокую коррозионную стойкость и примерно в 1.5 раза более высокое значение предела текучести, чем сталь Ст3. следует иметь в виду, что низколегированные стали более чувст вительны к концентрации напряжений. Их применение оправдано, если достигается снижение массы не менее 10% по сравнению с конструкциями из стали Ст3.

В целях унификации все стали, применяемые в металлоконструкциях, делят на семь классов по гарантированным механическим свойствам. В числителе и знаменателе соответственно указывают гарантированные значения временного сопротивления и предела текучести. Например, к классу С38/23 относят сталь обыкновенной прочности, к С44/29, С46/33 и С52/40 – повышение прочности, к классам С60/45, С70/60 и С85/75 – высокой прочности.

3.5 Расчет металлоконструкции

Металлоконструкция крана состоит из поворотной колонны со стрелой и неподвижной колонны. В качестве стрелы 1 мы использовали двутавр, по ребордам которой перекатывается таль. Для разгрузки стрелы служит растяжка 2, состоящая из сдвоенных уголков.

Вращающаяся колонна 3 представляет собой сдвоенные швеллеры, к которым приваривают двутавр стрелы, уголки растяжек и площадку для размещения противовеса. Неподвижная колонна 4 выполнена в виде двух усеченных конусов. Нижний конус служит для установки колонны в опорную плиту. Конец верхнего конуса колонны используют для монтажа подшипников верхней опоры.

Рисунок 3.2 – Схема металлоконструкции крана.

Исходные данные:

Грузоподъемность Q=1т

Вылет стрелы L=3.5м

Высота подъема Н=3м

Вес тали G_т=0.45кН

Вес крана G_кр=10кН

Вес противовеса G_пр=20кН

Расстояние между опорами h=1.4м