Глава 5. Расчёт механизмов

При расчетах механизмов и их элементов должны применяться методы расчета по предельным состояниям и допускаемым напряжениям.

Метод расчета необходимо принимать в зависимости от наличия действующих методик и исходных данных.

При расчетах по методу предельных состояний для обеспечения прочности и устойчивости элементов механизмов должны выполняться следующие неравенства:

• при сравнении усилий

KN^H ≤ K₀N^П

• при сравнении моментов

KM^H ≤ K₀M^П

• при сравнении напряжений

Kσ^H ≤ K₀R^П

где N^Н, М^Н, σ^Н - соответственно усилие, момент, напряжение (нормальное, касательное или приведенное) от нормативных составляющих нагрузок, Н (кН), Н·м (кН·м), МПа;

N^П - несущая способность по усилию, Н (кН);

М^П - несущая способность по моменту, Н·м (кН·м) (при проверке двигателей и тормозов по наибольшему моменту, принимаемому равным максимальному моменту двигателя М_дв с учетом ограничения его значения электрическими и механическими устройствами или моменту тормоза М_т, на который он регулируется для обеспечения безопасной работы; при проверке устойчивости против опрокидывания - удерживающему моменту);

R^П - расчетное сопротивление, МПа, принимаемое для детален механизмов равным меньшему из двух значений: 0,8 от предела текучести или 0,5 от предела прочности; для металлических конструкций - отношение нормативного сопротивления к коэффициенту надежности по материалу в соответствии со СНиП II-23-81;

K - коэффициент надежности по нагрузке; K₀ - коэффициент условий работы.

Коэффициент надежности по нагрузке определяется по формуле

K=K_п/K_р,

где K_п, K_р - коэффициенты перегрузки и ответственности соответственно.

Коэффициент перегрузки K_п принимается: при расчете на испытательные нагрузки K_п=1; при расчете на другие сочетания нагрузок - по табл. 4.

Таблица 4

Вид расчета	Элементы механизмов	Коэффициент перегрузки Кп
Проверка прочности	Поворота, передвижения, замков запирания и пролетных замков	1,15
	Подъема и раскрытия	1,50
Проверка двигателей по наибольшему моменту	Поворота, передвижения, подъема и раскрытия	1,20
Проверка тормозов по наибольшему моменту	Поворота, передвижения, подъема и раскрытия	1,50

Значение коэффициента ответственности с учетом характеристики безопасности следует принимать K_р = 0,85.

Значение - коэффициента условий работы следует принимать: для элементов механизмов поворота, передвижения, замков запирания и пролетных замков - K₀ = 0,85, Для элементов механизмов подъема и раскрытия - K₀ = 0,80, для элементов крепления канатов K₀ = 0,60.

При расчетах по методу допускаемых напряжении для обеспечения прочности и устойчивости элементов -механизмов должны выполняться следующие условия

N_р ≤ [N],

σ_p≤[σ] или n≥[n],

где N_p - расчетная нагрузка, выраженная в силовых факторах (сила, момент), или другие расчетные величины (деформация, температура, срок службы и т.п.);

σ_р - расчетное напряжение при действии расчетных нагрузок;

n - расчетный коэффициент запаса прочности, устойчивости и пр.;

[N], [σ], [n] - допускаемые нагрузка или другие величины, напряжение и коэффициент запаса соответственно.

Мощность (кВт) приводов механизмов разводки моста для выбора двигателей предварительно допускается определять по формуле

где ∑A - суммарная работа, расходуемая на преодоление всех сил сопротивлений движению пролетного строения на всем пути разводки, Н·м;

t₀ - приведенное время, которое потребовалось бы для перемещения пролетного строения при равномерном движении от начала до конца перемещения, с.

Приближенно

t - время перемещения, с;

t₁ - время пуска (разгона) двигателя, с;

t₂ - время торможения двигателя, с;

η₀ - общий КПД механизма разводки от пролетного строения до двигателя.

При ориентировочных расчетах можно принимать: η₀ = 0,75÷0,80, а при уточненных расчетах - η₀ = η₁·η₂·η₃…η_n, где η₁, η₂... η_n и т.д. - КПД каждого звена кинематической цепи механизма.

Приближенно (с некоторым запасом) ∑A следует принимать:

для вертикально-подъемных мостов

∑A=∑R_maxh;

где ∑R_max - максимальная сумма всех нагрузок и сопротивлений, приведенных к ободу шкива, Н;

h - полная высота подъема пролетного строения, м;

для раскрывающихся и поворотных мостов

∑А = ∑М_mахα;

где ∑М_mах - максимальный суммарный момент от всех нагрузок и сопротивлений относительно оси поворота пролетного строения, Н·м;

α - угол поворота .пролетного строения, рад.

Мощность (кВт) приводов механизмов подклинки и механизмов пролетных замков необходимо определять по максимальному усилию, действующему на рабочий орган механизма, с учетом пути и времени его работы по формуле

где N_max - максимальное усилие на рабочий орган (щеколду, засов, клин и т.п.), Н;

l - ход рабочего органа под нагрузкой, м; t - время работы механизма, с;

η₀ - КПД механизма.

Независимо от данных расчета мощность двигатели приводов замков меньше 3 кВт принимать не рекомендуется.