Зовнішні навантаження, діючі на елементи крана і вантаж

Таблиця 4.2

Елемент	Координати центра маси елемента, м	Статичний момент т·м
Найменування	Маса	x	y	G · x	G · y
Візок, траверса з гаком Підйомні лебідки Тягова лебідка Ходові візки Гнучка опора Жорстка опора Міст	GВГЗ GПЛ GТЛ GХВ GГО GЖО GМ	x ≈ 0 x ≈ 0 x ≈ L/2 x ≈ L x ≈ 0 x ≈ L/2	yПЛ ≈ h-hM yТЛ ≈ h-hM /2 yХВ ≈ 0.5 yГО ≈ (h-hM)/2 yЖО ≈ 2(h-hM)/3 yМ ≈ h-hM /2

Примітка: При установці двох підйомних лебідок одна з них встановлюється над гнучкою опорою і в цьому випадку Хцл.=І./2

Зовнішні навантаження, діючі на елементи крана і вантаж

При розрахунку кранів, крім масових сил, необхідно враховувати вітрові та інерційні навантаження

Вітрові навантаження визначаються для робочого та неробочого станів крана у відповідності до ГОСТу 1451-77. Значення вітрових навантажень робочою стану використовуються при розрахунку стійкості крана у цілому, а також при розрахунку механізмів, які забезпечують виконання основних робочих операцій. Вітрові навантаження неробочого стану враховуються при розрахунку власної стійкості крана, протиугінних пристроїв та металоконструкцій.

Статична складова вітрового навантаження на кран, його елемент або вантаж (Н) визначається по формулі:

(5.1)

де Р_іВІТ розподілений тиск вітру на висоті розташування і -то елемента або вантажу, Па; Р_іН- розрахункова навітряна площа (нетто) і -то елемента конструкції або вантажу, м².

Розрахункову навітряну площу елементів приблизно приймають рівною:

(5.2)

де F_Б - площа брутто (геометрична) елемента металоконструкції; φ - коефіцієнт суцільності, який находиться у межах 0.2 ч 0, 6 для ґратчастих конструкцій прямокутних профілів і 0, 2 ч 0, 4 - з труб.

Навітряна площа вантажу приймається по фактичним даним, а при їх відсутності - по табл. 5.1.

Розподілений тиск вітру, Па:

Р_ВІТ = qkcn (5.3)

де q - динамічний тиск (швидкісний напір) на висоті 10 м над рівнем землі, який для будівельних, вантажно-розвантажувальних та монтажних кранів приймається рівним 125 Па; к - коефіцієнт, що враховує збільшення тиску зі збільшенням висоти (табл. 5.2); с - коефіцієнт аеродинамічної сили, який приймається для вантажу рівним 1, 2, для елементів металоконструкції - 0, 5 ч ч 1, 6; n - коефіцієнт перевантаження, рівний 1 для робочого стану, 1.1 - при розрахунку металоконструкції! по граничним станам і 1 - по методу допустимих напружень.

Результати розрахунків доцільно звести до таблиці, зразок якої наведений у табл. 5.3.

Таблиця 5.3

Координати х і у точок прикладення вітрового тиску повинні визначатися з врахуванням розміщення елемента над рівнем землі. При переміщенні візка по верхній панелі мосту координата точки підвісу вантажу у_В ≈ h а по нижній –

y_B ≈ h-h_M.

В кранах з консолями візок завжди прямує по нижній панелі моста. B кранах без консолей при одинарному поліспасті візок також прямує по нижній панелі, а при здвоєному поліспасті може переміщатися як по верхній, так і по Нижній панелях.

Інерційні навантаження визначаються для періодів несталого руху крана - розгону та гальмування крана у цілому, його вантажного візка, а також механізму підйому. Максимальні значення інерційних навантажень можна установити, використовуючи значення.допустимих для заданих умов роботи крана прискорень. Для козлових кранів, що забезпечують вантажно- розвантажувальні роботи допустиме прискорення [ а ] механізмів приймається рівним (0, Іч0, 8) м/с², в залежності від його призначення (задається викладачем).

Інерційні навантаження, діючі в горизонтальній плоскості по напрямку підкранових путей, виникають при розгоні - гальмуванні усього крана і можуть бути прикладені до його центра мас.

Сили інерції, що визначаються масою вантажу, повинні бути прикладені до точки його підвісу. Остання з достатнім наближенням, визначається висотою направляючій, по якій рухається вантажний візок. Результати визначення інерційних навантажень, діючих у напрямку підкранових путей, доцільно привести у табличній формі (див. табл. 5.4).

Горизонтальне інерційне навантаження (кН), направлене поперек підкранових путей, виникає при розгоні - гальмуванні візка з вантажем та може бути визначене по наступній залежності:

PВГЗ = (G_ВГЗ + Q) [a] (5.4)

Вертикальна сила інерції (кН), яка виникає в період розгону - гальмування вантажу, що підіймається або опускається, визначається як:

Р_В^ВЕРТ = Q [a] (5.5)

6. Розрахунок механізму підйому вантажу

6.1. Визначення параметрів каната, барабана і блоків

Схема підвіски вантажу вибирається в залежності від заданої максимальної вантажопідйомності. Для кранів вантажопідйомністю до 10 т включно при переміщенні візка по нижньому поясу моста можна приймані одинарним 4-кратний поліспаст, представлений на рис. 6.1. а;. Більш потужні крани вантажопідйомністю до 20 т включно обладнуються здвоєним 4-кратним поліспастом (рис. 6.1, б). При цьому обидві вігки каната навиваються на один барабан вантажної лебідки.

На кранах вантажопідйомністю більше 25 т можуть встановлюватися 4-6 кратні здвоєні поліспасти, кінці канатів яких навиваються на барабани різних лебідок, розташованих над жорсткою та гнучкою опорами.

Для визначення зусиль в канаті необхідно розглянути рівновагу підвіски гака.

Якщо позначити зусилля в перерізі канату, який навивається на барабан, через S_K, ККД блоку - через η, то розрахункові схеми, наприклад, для випадків підвіски вантажів по схемам рис. 6.1, а і 6.1, 6 будуть мати вид відповідно рис. 6.2, а і 6.2, б).

Рівняння рівноваги:

- для простого поліспаста (рис. 6.2, а):

η ³S_K(1+ η + η ² + η ³) - Q_H g = 0 (6.1)

- для здвоєного поліспаста (рис. 6.2, б):

2η ³S_K (1+ η + η ²+η ³) - Q_Hg (6.2)

Для блоків козлових кранів ККД може бути прийняте рівним 0.96 ч 97. Знаючи режим роботи механізму (задається викладачем), визначають розрахункове розривне зусилля, кН:

F_o ≥ S_K· Z_P, (6.3)

де F_o розривне зусилля каната в цілому, яке приймається по ГОСТу, кН; Z_P - мінімально допустимий коефіцієнт використання каната (мінімальний коефіцієнт запасу міцності каната) визначається потабл. 6.1.

а)

б)

в)

Рис. 6.1 Схеми підвіски вантажу зі застосуванням поліспастів

а - одинарного 4-кратного; б - здвоєного 4-кратного; в - здвоєного 6- кратного

Рис. 6.2 Розрахункові схеми для визначення зусилля у підйомному

канаті

По розривному зусиллю вибирається тип та діаметр каната. Для козлових кранів можна рекомендувати канати но ГОСТу 2688-80.

Мінімальні діаметри барабана і блоків по центру витків каната, мм:

D_Б ≥ h₁ d, D_БЛ ≥ h₂ d, (6.4)

де D_Б і D_БЛ - діаметри відповідно барабана і блоків по центру витків каната, мм: h₁ і h₂ - коефіцієнти вибору діаметрів відповідно барабана і блоків (мінімальні значення коефіцієнтів наведені у табл. 6.2); d - діаметр каната, мм.

Таблиця 6.2 – Мінімальні коефіцієнти діаметрів барабана h₁ і блоків h₂