Расчет элементов грузоподъемных средств, работающих на поперечныйизгиб

 

В такелажных приспособлениях и грузоподъемных устройствах широко используются элементы, работающие как балки на поперечный изгиб. К таким элементам относятся траверсы, монорельсы, кран-балки, ригели порталов, шевров и др.

В зависимости от назначения и величины нагрузок они могут быть сплошными, выполненными из одиночных швеллеров, двутавров, или стальных труб, либо сквозными. Сквозные составлены из парных швеллеров или двутавров, соединенных стальными пластинами, а также из стальных труб, усиленных элементами жесткости (уголками, пластинами и т.п.).

Балки, работающие на поперечный изгиб, рассчитывают в следующем порядке:

1. Подсчитывают нагрузки, действующие на балку с учетом всех внешних факторов (массы, поднимаемого груза, усилий в оттяжках и ветвях полиспатов и т.д.). При этом действующие нагрузки берут с учетом коэффициентов перегрузки К _п и динамичности К _д, которые принимают равными 1,1.

2. Находят максимальный изгибающий момент от действующих расчетных нагрузок М _max. В практических расчетах изгибающим моментом от собственной массы балки можно пренебречь.

3. Вычисляют требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки

 

W _тр .

 

4. Для сплошных балок, пользуясь прил. 5-7, выбирают стандартный профиль с моментом сопротивления, ближайшим к большему требуемому W _тр. Для сквозных балок момент сопротивления рассчитывают при условии, что он должен быть также не менее W _тр.

5. При необходимости определяют прогиб балки и сравнивают его с допускаемым прогибом.

На рис. 2 представлена монтажная балка с закрепленным за средину полиспастом,предназначенным для подъема аппарата.

Расчет монтажной балки выполняют в следующем порядке:

1. Определяют усилие, действующее на монтажную балку в точке подвески полиспаста с учетом К _п и К _д.

 

Р= 10 ·G _о К _п К _д / n + 10 · G _п К _п + S _п,

где ·G _о– масса поднимаемого аппарата, т; n – количество полиспастов; G _п – масса полиспаста, т; S _п– усилие в сбегающей ветви полиспаста, кН.

Рис. 2. Расчетная схема монтажной балки

 

2. Максимальный изгибающий момент рассчитывают по формуле

М _max= ,

где l – пролет монтажной балки.

3. Вычисляют требуемый момент сопротивления, по которому подбирают стандартный профиль

 

W _тр= ,

где R – расчетное сопротивление, МПа (прил. 3); m – коэффициент условия работы(прил.4).

Пример 6. Рассчитать монтажную балку пролетом l=3 м для подъема аппарата массой 18 т одним полиспастом, закрепленным за средину балки, если известно, что масса полиспаста G_п=1,2 т, усилие в сбегающей ветви S_п=35 кН. Материал балки Ст.3.

 

Решение:

1. Определяем усилие, действующее на монтажную балку в точке подвески полиспаста:

Р = 10· G _о К _п К _д+10 G _п К _п+ S _п=10·18·1,1·1,1+10·1,2·1,1+35=266 кН.

2. Максимальный изгибающий момент в монтажной балке рассчитываем по формуле

М _max = кН·см.

3. Находим требуемый момент сопротивления поперечного сечения монтажной балки

W _тр = = 19950 / (0,85·0,1·210)=1117,6см³.

4. Для балки сплошного сечения (прил. 5) принимаем двутавр № 45 с W_х= 1231см³, что удовлетворяет условию W_х>W _тр.

Варианты заданий для расчета монтажной балки см. Приложение 15.

Расчет траверс

 

Траверсы представляют собой жесткие грузозахватные приспособле-ния, предназначенные для подъема крупногабаритного, длинномерного, а также тонкостенного оборудования, например обечаек.

Одно из важных назначений траверсы при монтаже тонкостенных аппаратов – воспринимать возникающие сжимающие усилия и изгибающие моменты, чтобы не допустить деформацию поднимаемого аппарата.

Обычно траверса представляет собой балку, изготовленную из одиночных двутавров, швеллеров или стальных труб различных размеров. Иногда траверсу изготавливают из парных двутавров или швеллеров, соединенных стальными пластинами, или стальных труб, усиленных элементами жидкости.

При подъеме оборудования несколькими кранами разной грузоподъемности применяют уравновешивающие или балансирные траверсы, имеющие разные плечи.

Траверса работает на изгиб и на сжатие. Масса траверсы составляет незначительную долю от массы поднимаемого груза (как правило, не более
1 %), поэтому в практических расчетах изгибающим моментом в траверсе и прогибом от ее собственной массы можно пренебречь.