ГЛАВА 9. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ ГПМ
.pdf
Технологические грузоподъемные машины. |
94 |
_______________________________________________________________________________ |
|
Глава 9. Металлические конструкции грузоподъемных машин.
На металлических конструкциях монтируют механизмы и другие элементы ГПМ. На изготовление металлоконструкций расходуют большое количество металла. От свойств металлоконструкции зависит работоспособность отдельных механизмов и ГПМ в целом.
§1. Типы металлоконструкций.
Различают металлоконструкции балочного, ферменного и смешанного типов.
1. Металлоконструкции балочного типа (балки).
Работают, в основном, на изгиб. Примеры балочных металлоконструкций представлены на рис.9.1.
Технологические грузоподъемные машины. |
95 |
_______________________________________________________________________________ |
|
а) |
б) |
Рис.9.1. Балочные металлоконструкции: а) кран мостового типа;
б) настенный поворотный кран.
Балки выполняют:
а) из одного прокатного профиля (рис.9.2,а); б) составными из прокатных или гнутых профилей и листов
(рис.9.2,б)
а) |
б) |
|
Рис.9.2. Примеры конструкций балок.1-верхний пояс; |
|
2-боковая стенка; 3-нижний пояс. |
Балочные металлоконструкции дешевле, технологичнее и надежнее ферменных, но тяжелее.
Балки применяют:
1)в металлоконструкциях малых и средних размеров, когда увеличение веса еще невелико;
2)при серийном производстве, требовательном к технологичности;
3)при напряженных режимах эксплуатации.
Существует тенденция к расширению применения балок.
2. Металлоконструкции ферменного типа (фермы).
Состоят из стержней, нагруженных осевой силой. Примеры ферменных металлоконструкций представлены на рис. 9.3.
Технологические грузоподъемные машины. |
96 |
_______________________________________________________________________________ |
|
а) б)
Рис.9.3. Ферменные металлоконструкции:
а) кран мостового типа; б) настенный поворотный кран. 1- узел; 2-стержень.
Стержни выполняют из прокатных или гнутых профилей и листов (рис. 9.4):
а) из одного элемента (рис.9.4,а), б) составными (рис.9.4,б).
а)
б)
Рис.9.4. Примеры конструкций стержней ферм.
Узел – место, где сходятся два или более стержней. Конструкция узла зависит от конструкции стержня и числа стержней, сходящихся в узле (рис.9.5).
Технологические грузоподъемные машины. |
97 |
_______________________________________________________________________________ |
|
а) |
б) |
в) |
г) |
д) |
Рис.9.5.Примеры конструкций узлов ферм.
Основные правила конструирования ферм.
1.Поперечные сечения стержней желательно выполнять симметричными.
2.Силу к стержню прикладывают по центру тяжести его поперечного сечения,
3.Продольные оси стержней, сходящихся в узле, должны пересекаться в одной точке,
4.Если стержень выполнен из не соприкасающихся между собой элементов, то их соединяют пластинами (рис.9.6).
Технологические грузоподъемные машины. |
98 |
_______________________________________________________________________________ |
|
Рис 9.6.
Шаг t пластин определяют из условия устойчивости стержня. Ферменные металлоконструкции легче балочных и в них
меньше время затухания колебаний. Фермы применяют:
1)в металлоконструкциях средних и больших размеров;
2)при единичном производстве;
3)при ненапряженных режимах эксплуатации.
3.Металлоконструкции смешанного типа.
Металлоконструкции смешанного типа включают ферменные и балочные элементы. Пример металлоконструкции смешанного типа настенного поворотного крана приведен на рис.9.7.
Технологические грузоподъемные машины. |
99 |
_______________________________________________________________________________ |
|
Рис.9.7.1- колонна (труба); 2 – стрела балочного типа; 3 – оттяжка (труба); 4 – гнутый П-образный профиль; 5 – нижний пояс балки (лист, полоса).
§2. Основные правила проектирования металлоконструкций.
1.Уменьшать зону, занимаемую металлоконструкцией под краном (рис.9.8).
а) хуже |
б) лучше |
|
Рис.9.8. |
Технологические грузоподъемные машины. |
100 |
_______________________________________________________________________________ |
|
2. Уменьшать суммарную длину главных |
элементов |
металлоконструкции (рис.9.9). |
|
а) хуже |
б) лучше |
|
Рис.9.9. |
На рис.9.9,б меньше суммарная длина главных элементов, следовательно меньше прогиб, меньше расход металла и масса.
3.Металлоконструкция должна иметь простые геометрические формы.
4.В большинстве случаев металлоконструкции выполняют неразъемными. Разъемы предусматривают при длине более 32 м и ширине более 4 м. Разъемы не обязательно шарнирные; достаточно болтового соединения фланцевого типа как, например, на рис.9.10.
Рис.9.10.
Технологические грузоподъемные машины. |
101 |
_______________________________________________________________________________ |
|
5. Сокращать номенклатуру сортамента: толщины листов и полос, диаметры труб и толщины их стенок, номера уголков, швеллеров и других прокатных профилей.
6.В единичном и мелкосерийном производствах не применять трубы с переменным по длине сечением .
7.Гнутые профили выполнять с постоянным по длине сечением.
8.При проектировании балок предусматривать возможность применения автоматической сварки.
9.В балках основную массу металла располагать в верхнем и нижнем поясах, а не в боковых стенках (при этом повышаются моменты инерции и сопротивления).
10.В балках переменного сечения (рис.9.11) переменной выполнять только высоту h, а ширину b - постоянной и равной, по - возможности, стандартной ширине листов или полос.
Рис.9.11.
11. Высокие боковые стенки балок облегчать окнами (рис.9.12).
Рис.9.12.
Технологические грузоподъемные машины. |
102 |
_______________________________________________________________________________ |
|
12. Места присоединения к колонне стрел, оттяжек и подкосов приближать к опорам (рис.9.13). При этом уменьшается момент изгибающий колонну.
а) хуже |
б) лучше |
|
Рис.9.13. |
13.Прутки и канаты в качестве оттяжек не применять.
14.В металлоконструкциях ферменного типа при механическом приводе поворота увеличивать горизонтальную жесткость мест присоединения к колонне стрел, оттяжек и подкосов с помощью накладок, ребер и других элементов (рис.9.14).
Технологические грузоподъемные машины. |
103 |
_______________________________________________________________________________ |
|
Рис. 9.14. 1- колонна; 2 – стрела; 3 – накладка.
15.Катет сварных швов принимают равным толщине наиболее тонкого из двух соединяемых элементов, а затем проверяют расчетом.
§3. Материалы и сортамент.
Металлоконструкции ГПМ изготавливают, в основном, из стали марки Ст3. Углеродистые стали обыкновенного качества, к которым относится сталь марки Ст3 подразделяют на три группы:
А – стали, поставляемые по механическим свойствам; Б – стали, поставляемые по химическому составу;
В– стали, поставляемые по механическим свойствам и химическому составу.
Для сварных крановых металлоконструкций применяют, в основном, сталь ВСт3.
Различают углеродистые стали обыкновенного качества: спокойную (сп), полуспокойную (пс) и кипящую (кп).
Для несущих элементов применяют стали Ст3сп или Ст3пс. Сталь Ст3кп применяют для вспомогательных элементов
(лестницы, перила, настилы, ограждения, кожухи и т.п.).
Главные элементы выполняют из труб, гнутых профилей и листов.
Строительный прокат (уголки, швеллера и др.) применяют, в основном, для рам.
Вкачестве рельсов для талей и подвесных кранов применяют
нижние полки двутавровых балок и нижние пояса сварных балок. Низколегированные стали могут оказаться целесообразными
при FQ > 500 кН.
Расчет металлоконструкций см. в [1], [2], [5].