Тема 1. Нагрузки, действующие на гпм (2 ч)

Различают нагрузки рабочего и нерабочего состояния машин. В рабочем состоянии ГПМ с грузом или без него может совершать рабочие движения собственными механизмами. Нерабочим состоянием считается такое, при котором эксплуатация ГПМ не допускается по условиям внешней среды (ураган, землетрясение и т.п.) или из-за необходимости проводить ремонтные или монтажные операции.

К нагрузкам нерабочего состояния относятся повышенные ветровые, монтажные и испытательные (при испытаниях машины с нагрузкой, превышающей номинальную).

Нагрузками являются:

1 Наибольший допускаемый вес груза, а также вес грузозахватного устройства (крюковой обоймы, грейфера и т.п.):

2 Вес элементов конструкции машины, включая балласт и противовес:

3 Давление ветра, зависящее от скоростного напора движущегося воздуха (ветра) и конфигурации воспринимающей поверхности конструкции и груза;

4 Вес снега и слоя льда при обледенении, причем воздействие последнего особо ощутимо для тонких растяжек и канатов;

5 Сила инерции как крана и груза, так и элементов любого механизма и двигателя в периоды неустановившегося движения, а при вращательном установившемся движении системы, сила инерции поворотной части крана и груза.

1.1. Нагрузка от весовых воздействий

Вес Q поднимаемого груза является функцией его массы, максимальные значения которой соответствуют номинальной грузоподъёмности крана для данного вылета крюка: Q₀ = Q_g.

Грузоподъемность стреловых кранов переменная и обычно изменяется по закону сохранения постоянства силового грузового момента М = Q₀R_i = const, однако в ряде конструкций для обеспечения удобства эксплуатации она является постоянной. У некоторых типов башенных кранов, грузоподъемность изменяется ступенчато (рис. 1.1).

В кранах пролётного типа грузоподъемность постоянна при любом положении груза Относительно пролетного строения.

Массу нормальных грузозахватных приспособлений — крюковых блочных обойм и подъемных канатов — принимают равной 0,03 ... 0,05 номинальной массы груза. Массу специализированных захватов — грейферов, подъемных электромагнитов, вакуумных захватов, траверс, клещевых захватов — учитывают в текущей, зависящей от вылета крюка, грузоподъемности, соответственно уменьшая полезную грузоподъемность.

R

Рисунок 1.1. 3ависности грузоподъемности Q крана от вылета R:

1 — Q = const; 2 — Q изменяется ступенчато; 3 — Q изменяется плавно

Для проектных расчетов массу крана в целом и его отдельных частей — металлоконструкций, механизмов, силового оборудования— принимают пo аналогии с уже выполненными конструкциями, данные по которым приводятся в ГОСТах, атласах н опубликованных технических характеристиках машин (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Основные параметры строительных кранов

Параметр	К р а н ы
	Башенные (ГОСТ 13556-85)									Автомобильные (ГОСТ 22827-85)							Пневмоколесные (ГОСТ 22827-85)
	Максимальная грузоподъемность
	8	10	12,5	12,5	25		40	50	4		6,3	10	16		25	16		25	40	63		100
Максимальный грузовой момент М, тм	100	160	200	250	400		630	1000	12		20	35	61		100	64		125	180	315		520
Максимальная высота подъема груза Н, м	40	56	45	80	50		80	80	6		8	8,5	10		10	10		14	14,2	14,2		18,1
Максимальная удельная конструктивная масса крана p=m/(MH), т/(т∙м2)	0,01	0,007	0,009	0,0054	0,0054		0,0035	0,0028	0,08		0,055 – 0,067	0,048 – 0,058	0,035 – 0,041		0,039 – 0,046	0,036		0,017 – 0,021	0,019	0,016		0,010 – 0.012
Полная (ориентировочная) масса крана (±10%), вып. промышленностью, т	76	95	115	132	215		305	415	7,1		9,5	14,3	22,7		-	-		33	48	75		114
Параметр	К р а н ы
	Короткобазовые (ГОСТ 22827-85)					На самоходном шасси автомобильного типа (ГОСТ 22827-85)								Гусеничные (ГОСТ 22827-85)
	Максимальная грузоподъемноссть
	10	16	25	40	25		40	63	100		160	250	16		25	40		63	100	160	250
Максимальный грузовой момент М, тм	29	52	80	128	80		140	220	350		560	1000	66		110	200		320	600	1040	1850
Максимальная высота подъема груза Н, м	6,6	7,2	8,7	10,2	8,5		10,6	12	12,8		13	13,8	10		13,7	13,5		13	18	29	29
Максимальная удельная конструктивная масса крана p=m/(MH), т/(т∙м2)	0,038	0,063	0,041 – 0,045	0,0029 – 0,03	0,0041 – 0,044		0,003 – 0,033	0,0027	0,022		0,017	0,011 – 0,013	0,04		0,025	0,023		0,022	0,012	0,008	0.006
Полная (ориентировочная) масса крана (±10%), вып. промышленностью, т	-	-	-	-	28		44	68	87		-	-	26		51	103		114	163	260	320

Обобщая и усредняя, с известным приближением можно функционально связать массы крана и его основных узлов с базовыми параметрами крана: номинальной грузоподъемностью Q, вылетом при номинальной массе груза R (или пролетом крана L), наибольшей высотой подъема Н (таблица 1.2). В формулах таблицы: Q — номинальная грузоподъемность крана при основной стреле; вылет R = M/Q (м), Н — в м, М — в кг∙м.

Снеговая нагрузка Р, определяется по массе снега, распределенной по площади горизонтальной проекции воспринимающей поверхности из расчета 50 ... 250 кг/м³ в зависимости от зоны работы крана (СНИП ІІ-6-74). Для средней полосы европейской части бывшего СССР и Сибири (ІІІ зона) снеговую нагрузку на единицу площади принимают равной 1000 Н/м².

При определенных атмосферных условиях и температуре от 0 до -5 °С на оттяжках и канатах образуется слой льда толщиной 1 ... 1,2 см. Плотность льда δ = 900 кг/м³. Для круглых оттяжек и канатов линейная масса m слоя ориентировочно равна m ≈ 0,36 (1 + d) кг/м, где d — диаметр оттяжки или каната, см.

Таблица 1.2

Расчетные формулы для ориентировочного определения массы (т) 6ашеиных кранов и их элементов