Грибкова Е.В. 1 ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ (Лекция №6) Профессор Ерохин

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ -
МСХА ИМЕНИ К.А.

ТИМИРЯЗЕВА

ГОСТ-28609.

Конструкция должна иметь:
достаточную прочность, жесткость и устойчивость;
надежность и

долговечность;
экономичность при изготовлении;
защиту от коррозии;
хороший доступ для контроля и очистки;
отсутствие мест сбора влаги;
хорошее проветривание.

металлоконструкций
необходимо руководствоваться техническими условиями:

УК-36.24-100-97 «Металлоконструкции грузоподъемных машин, оборудования

и подъемников. Капитальный ремонт».

Широко используется прокат в виде листов, полос, уголков, швеллеров,
двутавров, труб и др. из:
сталей обыкновенного качества;
низколигированных сталей;
алюминиевых сплавов

В.
Она имеет гарантии как по механическому, так и химическому

составу.

Основная марка – сталь ВСт3.

Она обладает высокими механическими (прочность, ударная вязкость) и
технологическими (свариваемость) свойствами.
Различают:
сталь спокойную (ВСт3сп)
полуспокойную (ВСт3пс)
кипящую (ВСт3кп).

Стали (ВСт3сп) и (ВСт3пс) – для несущих элементов.
Стали (ВСт3пс) и (ВСт3кп) – для вспомогательных элементов.

Стали марок 10 и 20 применяют для конструкций из трубчатых элементов.

обладают высокими значениями предела текучести и временного
сопротивления, менее склонны к

хрупкому разрушению при пониженных
температурах, повышенной стойкостью против коррозии.
В условиях агрессивных сред рекомендуется применять стали с добавкой меди, повышающей их коррозионную стойкость.

Недостатки сталей.
Более дороги и более чувствительны к концентрации напряжений при
действии переменных нагрузок

и магния.
Для основных элементов АМг6 и АМг5.
Для вспомогательных элементов АМг2

и АМn (алюминий + марганец).

Достоинства сплавов:
малая плотность (2,8…3 раза меньше чем у стали);
высокая механическая прочность (близка к прочности стали Ст3);
высокая коррозионная стойкость; стабильность механических свойств при низких температурах (до -65 0С).

Использование легких сплавов позволяет существенно снизить массу кранов, что приводит к уменьшению давления на колеса, снижению мощности механизма передвижения, к увеличению производительности крана.

Недостатки сплавов:
малый модуль упругости (7·104 МПа), что снижает устойчивость элементов конструкции на сжатие;
высокий коэффициент линейного расширения, что приводит к увеличению температурных деформаций;
низкое значение предела выносливости -1;
стоимость алюминиевых сплавов примерно в 10 раз выше стоимости стали Ст3.

состояния при которых конструкция становится непригодной для дальнейшей эксплуатации.

Для металлоконструкций

установлено три вида предельных состояний

Первое – потеря несущей способности при однократном нагружении максимальной нагрузкой. В этом случае проводят расчет на статическую прочность и устойчивость.

Второе – потеря несущей способности при многократном действии нагрузки за расчетный срок. Характерные отказы при этом - усталостное разрушение, нагрев, чрезмерный износ.

Третье – возникновение деформаций, нарушающих нормальную эксплуатацию крана. Работоспособность сохраняется, но снижается точность фиксации крана. В этом случае расчет проводят на ограничение деформаций.

способности положено условие



Qi – возможные максимальные нагрузки и их комбинации

в процессе эксплуатации;
ni – коэффициенты перегрузки нагрузок, обуславливаемые особенностями эксплуатации;
А – геометрическая характеристика рассчитываемого элемента (площадь сечения, момент сопротивления;
R – расчетное сопротивление материала элемента;
mo – коэффициент, учитывающий особые условия работы, степень ответственности рассчитываемого элемента.

Нагрузки: силы тяжести от груза, тележки, противовеса, элементов самой конструкции; натяжения канатов; динамические нагрузки; инерционные нагрузки при пусках и торможении.

кранов, работающих в группах режимов А1…А3 (А4).

Суть расчета заключается в

сравнении действующих напряжений с допустимыми


Действующие напряжения определяют при максимальных нагрузках и при
неблагоприятном их сочетании.

Сжатые стержни проверяют на устойчивость по условному напряжению

где Fp – расчетная сжимающая сила, Н; []– допустимое нормальное напряжение, МПа; А – площадь поперечного сечения стержня, мм2; φ – коэффициент продольного изгиба, который зависит от гибкости стержня.

в группе режимов
кранов А5 и выше.

По стандарту ВНИИПТМАШ

СТО 24.09.-5821-01-93 «Нормы и методы расчета элементов стальных конструкций». Расчет на сопротивление усталости проводят по формуле

где max – наибольшее напряжение растяжения (сжатия) в расчетном сечении;
av – коэффициент режима работы элемента;
Rv – расчетное сопротивление усталости для выбранной марки стали
с учетом группы соединения и степени концентрации напряжений;
v – коэффициент, учитывающий вид напряженного состояния и
асимметрию действующих напряжений;
с – коэффициент условий работы.

расчета – ограничение деформаций или перемещений, которые могут повлиять на

точность выполнения операций





Для мостовых кран-балок с ручным приводом


С электрическим приводом .



Для мостов с механическим приводом

кранов,
кран-балок и козловых кранов
Типы сечений основных (несущих) балок: а –

комбинация двутаврового типа;
б – коробчатые сечения; в – сечения балок козловых кранов; г – вариант увеличения
жесткости двутавра в результате раскроя и последующей сварки со сдвигом.

ферменная;
в – с нессиметричными коробчатыми балками;
г, д –

с балками, усиленными коробками;
е – с открытой пространственной фермой

уголка с нижним расположением основания;
б – трехгранная трубчатая конструкция

с нижним расположением основания;
в – трехгранная трубчатая конструкция с верхним расположением основания;
г – трехгранная листовая конструкция с ребрами жесткости;
д – трехгранная листовая конструкция с эллипсовидной трубой и ребрами жесткости;
е – двутавровая конструкция с усилением;
ж, з – трубчатые трехгранные конструкции для тележек с расставленными колесами

двутавра швеллером или двутавром;
б, в, г – варианты усиления

сдвоенного швеллера полосой;

Балки с элементами горизонтальной жесткости:

а – за счет фермы;
б – за счет раскосов;

балки в середине пролета относительно соответствующих осей


из условия

( - коэффициент гибкости балок).
По Wх выбирают номер профиля балки.

Максимальный изгибающий момент с учетом коэффициента динамичности нагрузки  при подъеме с подхватом


Сила тяжести моста .

При механическом приводе движения и большой длине свободного участка балку проверяют на изгиб от действующих инерционных нагрузок в режиме пуска и торможения при положении тележки с грузом в середине пролета.
В этом случае

при номинальной нагрузке



где Е – модуль упругости материала балки, МПа:

для стали Е = (2,1…2,15)·105 МПа;
Iх – момент инерции сечения, мм4;
Мх – момент изгибающий, Н·мм;
L – длина балки, мм.




При пролете балок более 10 м для усиления горизонтальной жесткости применяют дополнительные раскосы. Эти элементы рассчитывают с учетом гибкости, принимают
 250.

– сдвоенный швеллер; в – трубы прямоугольного сечения;
г – сочетание

уголка, полосы, швеллера.

небольшой грузоподъемности применяют упрощенный метод расчета. Пространственную конструкцию расчленяют на

отдельные плоские системы и каждую из них рассматривают под действием сил, возникающих в соответствующих плоскостях.
Детали металлоконструкции могут испытывать деформации растяжения, сжатия и изгиба.
Вначале подбирают профиль нужного сечения, а затем рассчитывают элементы на прочность.
Обычно расчет выполняют по сжатому наиболее нагруженному стержню, исходя из условия устойчивости



 – коэффициент, учитывающий способ заделки стержня;
l – расчетная длина сжатого участка стержня, мм; rmin – минимальный радиус инерции сечения стержня, мм; [] – допустимая гибкость.

испытывающие изгиб и сжатие


С учетом эйлеровой силы


результирующее напряжение



Момент сопротивления общего

сечения ,

где IX - момент инерции общего сечения относительно главной оси Х;
Уmax - максимальное удаление точки сечения от главной оси Х.

из равенства горизонтальных реакций в опорах нагруженного и ненагруженного кранов