Вся электронная библиотека >>>

 Грузоподъемные машины >>>

 

 

 Грузоподъёмные машины


Раздел: Наука и техника

 

2.2. РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

  

При расчете механизмов грузоподъемных машин и их элементов необходимо учитывать возникающие в процессе работы нагрузки, возможное совпадение действия этих нагрузок, определять наиболее опасные их сочетания и по ним проводить расчет на прочность и сопротивление усталости. Для грузоподъемных машин возможные основные комбинации расчетных нагрузок можно разделить на три расчетных случая.

Расчетный случай I — нормальная нагрузка в рабочем состоянии крана (машины), включающая номинальный вес груза и грузозахватного устройства, собственный вес конструкции, нагрузки от ветра в рабочем состоянии машины, а также динамические нагрузки, возникающие в процессе пуска и торможения при нормальных условиях использования механизма и при нормальном состоянии крановых путей.

Для этого случая металлические конструкции и детали механизмов рассчитывают на сопротивление усталости относительно предела выносливости, а также на нагревостойкость, износ, стойкость и долговечность. При расчете на сопротивление усталости нагрузку от ветра в рабочем состоянии машины можно не учитывать, ввиду ее относительно небольшого значения, принимаемого равным 50 Па. При переменном весе груза сопротивление усталости рассчитывают не по номинальному, а по эквивалентному значению веса. Расчет металлоконструкций на сопротивление усталости обязательно проводить для кранов режимов работы 5К, 6К и более высоких групп. Для кранов группы режима работы 4К необходимость проведения расчета сопротивления усталости устанавливают на основе данных опыта эксплуатации. Для кранов группы режима работы IK, 2К и ЗК металлоконструкцию на сопротивление усталости не рассчитывают. При расчете элементов механизмов кранов на сопротивление усталости исходят из обеспечения надежной работы всех элементов крана без ремонта и замены (за исключением быстроизнашивающихся сменных деталей механизмов и электрооборудования — тормозных фрикционных накладок, канатов, щеток двигателей и т. п.) в течение расчетного срока службы (см. с. 66).

Расчетный случай II — максимальная рабочая нагрузка, включающая кроме нагрузки от собственного и номинального весов груза и грузозахватного приспособления также и максимальные динамические нагрузки, возникающие при резких пусках, экстренном торможении, внезапном включении или выключении тока, движении крана по неровному пути, быстром изменении нагрузки на крюке, разгрузке грейфера или бадьи в подвешенном состоянии, обрыве грузовых стропов и предельной ветровой нагрузке в рабочем состоянии машины. Предельные значения динамической рабочей нагрузки ограничиваются значением момента пробуксовки или юза ходовых колес, а также максимальных моментов двигателя или тормоза или специальными предохранительными устройствами (проскальзыванием фрикционной муфты предельного момента, срезом предохранительных штифтов, срабатыванием электрозащиты и т. п.). Расчет в этом случае ведут с учетом максимального заданного уклона пути, а для плавучих кранов учитывается максимальный крен. Металлические конструкции и детали механизмов рассчитывают на прочность с обеспечением заданного коэффициента запаса прочности относительно предела текучести (для сталей) и сопротивления (для чугунов). По этому расчетному случаю проводят проверку грузовой устойчивости крана (см. гл. 13).

Нагрузку от собственного веса крана и его элементов определяют по конструкторской документации или по результатам взвешивания. При проектировочных расчетах собственный вес машины выбирают по данным аналогичных конструкций кранов.

Расчетный случай III — нагрузка в нерабочем состоянии машины, установленной на открытом воздухе при отсутствии груза и неподвижных механизмах. При этом на машину, кроме ее собственного веса, действует ветровая нагрузка в нерабочем состоянии машины, а иногда нагрузки, вызываемые снегом, обледенением или температурным воздействием. По этому расчетному случаю определяют прочность металлических конструкций, деталей противоугонных устройств кранов, тормозных устройств тележек, механизмов изменения вылета стрелы, опорно-ходовых и опорно-поворотных устройств по сниженным значениям запаса прочности (см. табл. 2.8).

Расчетную нагрузку от действия снега определяют по горизонтальной проекции воспринимающей поверхности. Для средней полосы Европейской части СССР и Сибири рекомендуется принимать давление снега 103 Па. Толщину гололеда на оттяжках, канатах и решетчатых элементах металлоконструкций принимают равной 1 ... 1,2 см при плотности 0,9 кг/дм3. Перегрузки от действия снега и гололеда в расчет не входят. Снеговую и ветровую нагрузки одновременно не учитывают. Нагрузки, вызываемые температурными изменениями окружающей среды, указывают в технических заданиях на проектирование крана и учитывают только при расчетах статически неопределимых конструкций. Допускается принимать интервал колебаний температур от —40 до +40 °С.

По этому расчетному случаю проводят также проверку собственной устойчивости крана. Положения стрелы, поворотной части и грузовой тележки принимают при определении действующих нагрузок наиболее опасными, т. е. создающими наибольшие нагрузки в рассчитываемых элементах.

При монтаже и перевозке кранов, кроме указанных выше нагрузок, возникают особые монтажные и транспортные нагрузки, которые необходимо учитывать при проверочном расчете, а также при составлении проекта монтажа крана и при выборе мест расположения опор и способов крепления перевозимых элементов кранов.

Эти нагрузки в ряде случаев могут оказаться весьма значительными и существенно отличаться от рабочих нагрузок. При этом нерабочие элементы конструкции при монтаже могут выполнять функции рабочих, а растянутые элементы могут стать сжатыми и т. д. Поэтому при проектировании должны быть учтены методы монтажа, способы захвата, предусмотрены места креплений.

Расчет деталей на сопротивление усталости, износ и нагрево- стойкость (случай I) производят по эквивалентным нагрузкам, т. е. по таким нагрузкам стационарного режима (нагрузки с постоянной амплитудой), которые вызывают ту же степень усталостного повреждения детали в течение рассматриваемого срока службы, как и фактически действующая нагрузка нестационарного режима (на грузки с переменной во времени амплитудой). Эквивалентную нагрузку определяют по графикам загрузки механизма во времени, построенным с учетом действительного режима работы механизма.

В грузоподъемных машинах широко применяют нормальные редукторы различного типа, например цилиндрические горизонтальные двухступенчатые крановые редукторы типа Ц2, Ц2У, РЦД, РМ; трехступенчатые горизонтальные цилиндрические редукторы типа ЦЗУ; одноступенчатые горизонтальные цилиндрические редукторы типа РЦ1 и ЦУ; коническо-цилиндрические редукторы — двухступенчатые (с одной цилиндрической ступенью) типа КЦ1 и трехступенчатые (с двумя цилиндрическими ступенями) типа КЦ2; вертикальные трехступенчатые цилиндрические редукторы типа ВК, ВКЦ, В400, а также глобоидные крановые мотор-редукторы типа ПК-5, состоящие из фланцевого электродвигателя, тормоза и редуктора, объединенных в один блок; глобоидный редуктор типа РГС-160 для лифтов.

Выбор размера редуктора грузоподъемных машин производят в соответствии с указаниями отраслевых нормалей на редукторы по расчетной мощности, которая должна быть равна или меньше мощности редуктора, указанной в нормали при соответствующей частоте вращения или по значению крутящего момента на тихоходном валу. При выборе редуктора должна быть также учтена допускаемая радиальная нагрузка на быстроходном и тихоходном валах.

При расчете подшипников качения грузоподъемных машин следует учитывать наиболее опасное их состояние, т. е. восприятие наибольших нагрузок без вращения, что приводит к появлению остаточных деформаций (лунки на беговых дорожках), трещинам, разрушению.

Подшипники качения, находящиеся под нагрузкой без вращения, а также подшипники, работающие при частоте вращения менее 1 об/мин (например, упорный подшипник грузового крюка, подшипники в опорах колонн некоторых кранов на колонне и т. п.) подбирают по статической грузоподъемности, приведенной в каталоге на подшипники качения. Так же подбирают подшипники, которые длительное время воспринимают нагрузку в условиях статического воздействия, даже если они некоторое время работают при п > 1 об/мин.

При частоте вращения более 1 об/мин подшипники рассчитывают на долговечность по их динамической грузоподъемности, приведенной в каталоге, причем подшипники, работающие при частоте вращения от 1 до 10 об/мин, рассчитывают при п — 10 об/мин.

Подшипник, работающий при переменном режиме нагружения, рассчитывают по условной постоянной эквивалентной нагрузке, вызывающей усталостные повреждения того же порядка, что и сумма всех переменных фактических нагрузок. Эквивалентную нагрузку определяют с учетом фактического или усредненного графика работы механизма в зависимости от группы режима работы:

При определении частоты вращения для механизмов с приводом постоянного тока, частота вращения которого существенно зависит от нагрузки, необходимо по характеристике двигателя установить частоту вращения, соответствующую каждой из нагрузок. Для механизмов с приводом от электродвигателя переменного тока, частота вращения которого мало изменяется с изменением нагрузки, с достаточной степенью точности можно считать частоту вращения независимой от нагрузки и при расчетах принимать частоту вращения двигателя при номинальной нагрузке. Колебания частоты вращения в периоды неустановившегося движения в расчете не учитывают.

Наибольшую нагрузку на подшипник Fmax определяют с учетом динамических нагрузок по уравнению (2.4).

При расчете подшипников по статической грузоподъемности принимают максимальные нагрузки в рабочем и нерабочем состояниях машины (расчетные случаи II и III), при расчете долговечности принимают нормальные нагрузки в рабочем состоянии машины (расчетный случай I).

При расчете прочности и устойчивости грузоподъемных машин, работающих на открытом воздухе, необходимо учитывать ветровую нагрузку, которую согласно ГОСТ 1451—77 разделяют на ветровую нагрузку рабочего состояния крана (при действии этой нагрузки кран должен нормально работать) и на нагрузку нерабочего состояния крана (при действии этой нагрузки механизмы крана не работают).

Нагрузку рабочего состояния крана учитывают при расчете металлоконструкций, механизмов, тормозов, мощности двигателя, собственной и грузовой устойчивости кранов. За ветровую нагрузку на кран в его рабочем состоянии принимают предельную ветровую нагрузку, при которой обеспечивается нормальная эксплуатация крана с грузом номинальной массы.

Нагрузку нерабочего состояния крана учитывают при расчете металлоконструкций, механизмов поворота и передвижения, изменения вылета стрелы, осей и валов ходовых колес, противоугонных устройств и собственной устойчивости крана. За ветровую нагрузку на кран в нерабочем состоянии принимают предельную ветровую нагрузку, с учетом которой должны быть рассчитаны указанные элементы в нерабочем состоянии крана.

Ветровую нагрузку на груз согласно ГОСТ 1451—77 следует принимать не менее 500 Н. Расчетная площадь грузовых и ходовых тележек, лебедок, аппаратных шкафов, балластных плит противовесов, грузовых подвесок, кабин управления и т. п. определяется как проекция наружного контура на плоскость, перпендикулярную направлению скорости ветра. Коэффициент аэродинамической силы с при этом принимается равным 1,2.

Если предельная ветровая нагрузка рабочего состояния, действующая на груз или элемент крана, ограничена условиями безопасности ведения работ или технологией выполнения перегрузочных или монтажных операций, то допускается принимать значение динамического давления q в соответствии с техническими заданиями на проектирование, но не менее 50 Па. При отсутствии дополнительных требований, предусмотренных техническим заданием на проектирование крана, ветровая нагрузка рабочего состояния, учитываемая при определении мощности и приводных двигателей крановых механизмов, не должна превышать 70 % статической составляющей ветровой нагрузки на кран или на соответствующий элемент крана или груз.

При определении ветровой нагрузки на груз коэффициент аэродинамической силы с применяют равным единице; коэффициент k при этом принимают по максимальной высоте подъема груза.

Динамическое давление q на высоте 10 м над поверхностью земли для нерабочего состояния крана зависит от места установки крана в соответствии с картой районирования, приведенной в ГОСТ 1451—77, согласно которой территория СССР разделена на семь районов, причем для первого района динамическое давление q = 270 Па, для второго и последующих — соответственно 350, 450, 550, 700, 850, 1000 Па. Если район установки крана точно неизвестен, то динамическое давление q допускается принимать равным 450 Па, что соответствует третьему району.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Подъемно-транспортные машины и оборудование

 

Смотрите также:

 

Расчетные нагрузки и усилия

2. расчетные нагрузки и усилия. Совокупность нагрузок, которые необходимо учитывать при проектировании зданий...

 

Нагрузка, расчетные схемы, расчет конструктивных элементов...

Все нагрузки, действующие на сооружения, подразделяются на постоянные и временные.
При расчете конструкций и оснований на особые сочетания нагрузок расчетные значения...

 

Метод расчета по предельным состояниям

Расчетные нагрузки для расчета конструкций на прочность и устойчивость определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке Vf...

 

ПОСТОЯННЫЕ НАГРУЗКИ - нормативные нагрузки от веса конструкций

Предлагается следующая методика вычисления расчетной нагрузки от кровли при реконструкции.

 

Определение расчетных нагрузок на раму. Строительные конструкции....

3) при расчете рамы на горизонтальные нагрузки (ветер, крановые нагрузки) деформациями
Расчетные усилия получают в результате составления сочетаний отдельных загружений.

 

СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ. Расчет свай, свайных фундаментов

При промежуточном числе свай процент повышения расчетной нагрузки определяется интерполяцией. * В скобках даны значения в случае...

 

НАГРУЗКИ ОТ МОСТОВЫХ КРАНОВ - усилия от мостовых кранов...

Поэтому при реконструкции следует использовать возможность индивидуального подхода к назначению расчетных нагрузок от мостовых кранов...

 

КЛАССИФИКАЦИЯ НАГРУЗОК

Расчетные нагрузки представляют собой произведения нормативных нагрузок на коэфициенты перегрузки. Все воздействия (силовые, температурные и пр...

 

УТОЧНЕНИЕ НАГРУЗОК. Фактические нагрузки. Проверочные расчеты...

Фактические нагрузки могут значительно отличаться от проектных как по величине, так и по характеру воздействий.
Расчетные нагрузки и усилия.

 

ВЕТРОВЫЕ НАГРУЗКИ - функции распределения Вейбулла, функция...

Расчетные нагрузки и усилия. Усилия в здании от действия ветровой нагрузки в общем случае должны определяться как сумма статической и динамической составляющих...