Компоновка конструкцій крана

Дозволяється використовувати результати компоновки конструкцій крана, виконані згідно з [2], в іншому випадку конструкції компонуються за наближеними емпіричними формулами, що викладаються нижче.

Стріла крана може бути двох типів – підйомна або балкова, але в обох випадках стріла приймається наскрізного перерізу (рис. 1). Довжина стріли дорівнює максимальному вильоту , поділеному на (де для підйомної стріли). Балкова стріла виконується як наскрізна трьохгілкова або чотирьохгілкова. Вертикальна решітка – розкісна, а горизонтальна – розкісно-стойкова.

Балкові стріли виконують однопідвісними, місце підвіски призначається на відстані від п'яти стріли так, щоб розрахункове навантаження по середині балкового прогону було близьке до розрахункового навантаження в консольній частині стріли. Балкові стріли, як правило, приймаються постійного перерізу. Висота перерізу стріли . Ширина перерізу .

Підйомні стріли виконуються наскрізними трьох– або чотирьохгілковими (трикутного, прямокутного або квадратного перерізу, див. рис.2). Для зменшення ваги підйомні стріли виконуються змінного поперечного перерізу по довжині. Ширина п'яти стріли в місці кріплення до поворотної частини , ширина перерізу стріли в середині , а в кінці стріли – . Висота стріли . Для стріли рекомендується використовувати просту розкісну трикутну решітку з довжиною панелі . Вузли решітки можуть бути як суміщені, так і не суміщені (рис. 2). Довжина однієї секції стріли повинна бути в межах від 3 до 6 м. Переріз елементів стріли рекомендується приймати для кранів з малою вантажопідйомністю з кутових профілів, а для кранів з трьохгілковою стрілою або вантажопідйомністю – з труб.

У балковій стрілі дозволяється суміщати функції нижнього поясів стріли та їздових балок возика.

Башта крана може проектуватися суцільного перерізу з труби при висоті башти до 15 м. Маса кранів із суцільним перерізом більша, ніж маса наскрізних, але вони простіші у виготовленні й значно краще протистоять багатоцикловим навантаженням. Наскрізний переріз башти слід приймати чотирьохгілковим квадратної форми. Відстань між гілками башти h_б приймається рівною (0.05... 0.10) висоти башти.

k

 

L_ог

 

h_c

b L_c

_max

L_пр

 

L

 

L_б

L_max

 

h_б

 

 

	Рис. 1. Геометричні параметри крана   Lс – довжина стріли; Lmax – макс. виліт стріли; hс – висота перерізу стріли; bс – ширина перерізу стріли Lб – висота башти; hб – відстань між гілками башти; К – ширина колії крану; В – проліт балки ходової рами; Lог – висота оголовка башти Lпр – довжина стріли противаги

 

 

К/3 К/3 К/3

 

К

В/3

 

 

В/3

В

В/3

 

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

и)

к)

л)

м)

н)

Рис. 2. Схеми решіток та типи перерізів наскрізних конструкцій крана. Схеми решіток: а – розкісна; б – розкісно-стойкова.

Розгортки бокових поверхонь: в – із суміщеними; г – з несуміщеними вузлами;

типи перерізів: д, е, ж, з –підйомна стріла; и, к, л – балкова стріла; м, н –башти.

Схема решітки башти – розкісно-стойкова, а для легких кранів – розкісна без додаткових стійок.

На гранях секцій башти і стріли обов'язково виконуються діафрагми жорсткості.

Висоту оголовка башти, що виконується наскрізного перерізу, приймають у межах .

Довжину стріли противаги назначають рівною 4... 10 м залежно від вантажного моменту крана.

Ширина колії крана визначається також залежно від вантажного моменту крана:

при ;

при

при .

Розмір центральної рами ходової частини порталу приймається за 1/3 ширини колії крана.

ВИЗНАЧЕННЯ НАВАНТАЖЕНЬ

Постійні навантаження

До групи постійно діючих навантажень уходять навантаження від ваги металоконструкцій крана, машин і механізмів, баласту, контрваги і тросових систем.

Для визначення зусиль від власної ваги конструкцій дозволяється використовувати орієнтовні значення ваги окремих елементів або визначати їх згідно з [2]. Після добору перерізів елементів слід перевірити їх вагу, порівняти з попередньо заданою і в разі значного розходження (більше ніж 20 %) повторити розрахунок.

Орієнтовна вага конструкцій крана:

– стріли – G_c = (2... 3 кН/м) × L_с;

– башти – G_б = (3... 4 кН/м) × L_б;

– оголовка – G_ог = (1.5 кН/м) × L_ог;

– возика – G_в = 4 кН;

– вантажного блоку – G_бл = 3кН;

– ходової рами – G_хр = ;

– троси та механізми крана – G_тм = ,

де – вантажопідйомність крана при максимальному вильоті стріли.

Момент від контрвантажу повинен урівноважити 40% нормативного вантажного моменту з урахуванням сили інерції вантажу. Тоді вага контрвантажу:

,

де – довжина стріли проти вантажу.

При верхньому положенні контрвантажу слід визначити його лінійні розміри для визначення вітрового навантаження на контрвантаж:

.

 

Інерційні навантаження

Інерційні навантаження виникають лише при роботі крана. При неробочому стані крана інерційні навантаження відсутні.

Вертикальне інерційне навантаження:

,

де – вага вантажу;

– вага вантажного блока (крюкової підвіски зі стропами).

Горизонтальне інерційне навантаження (виникає при обертанні крана з вантажем):

де – відповідно інерційне навантаження від повороту стріли та вантажу;

– вага стріли (кН);

– прискорення вільного падіння;

– лінійна швидкість центру ваги стріли;

– відстань від осі обертання крана до центру ваги стріли;

=0.8 об/хв. – частота обертання поворотної частини крана;

=5 cек. – час нестримного руху;

– лінійна швидкість центру ваги вантажу;

= 3.14.

Вітрове навантаження

Вітрове навантаження, яке діє на стрілу , вантаж , башту крана (при верхньому розташуванні контрвантажу ще додається ), визначають за формулами:

де – відповідно ефективна площа поверхні стріли та башти, для наскрізних конструкцій визначається за формулою

де – площа контуру бічної поверхні (як для суцільної конструкції);

= 0.2... 0.4 – коефіцієнт суцільності для наскрізних конструкцій.

– площа вантажу, що орієнтовно приймається за таблицею 3.1.

Таблиця 3.1

Орієнтовна вага вантажу

Вага вантажу Qmax, кН
Площа вантажу Aв, м^2	2.8	5.6	7.1

 

Навантаження від вітру визначається як сума статичної та динамічної складових. Для баштових кранів обов'язково слід ураховувати обидві складові, але в курсовій роботі умовно дозволяється враховувати для вітру робочого стану крана статичну складову вітрового навантаження, а динамічну складову визначати за інтегральним коефіцієнтом . Граничне розрахункове значення вітрового навантаження на один метр площі конструкції (башти стріли) визначається за формулою:

,

де = коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження (при терміні експлуатації Т_ef =40 років приймається рівним 0.96);

– характеристичне значення вітрового тиску (приймається рівним 0.180 кПа для вітру робочого стану та 0.650 кПа для вітру неробочого стану крана);

C – коефіцієнт, що визначається за формулою

,

де C_aer — аеродинамічний коефіцієнт для вертикальних поверхонь, який ураховує вплив форми перерізу елемента (для труб C_aer = 1.0; для інших перерізів C_aer = 1.4);

C_h — коефіцієнт висоти споруди, що враховує зміну швидкісного напору вітру залежно від висоти та типу місцевості. Для розрахунків приймаємо тип місцевості А, визначається за таблицею 3.2;

C_alt — коефіцієнт географічної висоти, C_alt = 1;

C_rel — коефіцієнт рельєфу, C_rel = 1;

C _dir — коефіцієнт напрямку, C _dir = 1;

C_d — коефіцієнт динамічності, C_d = 1.

Таблиця 3.2

Значення коефіцієнту

Висота, м
	0.75	1.0	1.25	1.5	1.7	1.85	2.0	2.25

– коефіцієнт урахування динамічної складової (для башти = 2.2; для стріли – 1.5, для вантажу – 1.25).

З метою спрощення для кранів висотою понад 10 м вітрове навантаження на башту приймають еквівалентним рівномірно розподіленому по довжині башти.

Еквівалентне рівномірно розподілене навантаження на довжині башти можна визначити за умови рівності згинальних моментів у защемленій стійці від фактичної епюри вітрового тиску і від рівномірно розподіленого навантаження:

,

де – момент від одиничного навантаження в нижньому перерізі башти, обчислений, як для консолі.