Кран консольный поворотный

      При 

          М_ОПРОК  =  G × a + G_П × а_П + G_Р × а_Р + G_Л × а_Л  =

                         = 9800·4 + 1170×2 + 956 ×2 + 3124 ×0,5 = 45014 Н×м .

      Внутренний  диаметр трубы: 

  где – толщина трубы.

      Вес колонны из стальной трубы можно  вычислить по формуле

      G_KH =V·ρ·g = 0,0697∙7800∙9,81 = 5349 Н,

   где V=0,785(d² – d₁²) · l_KH = 0,785(0,18²-0,136²)∙1,75 = 0,0697 м3 – объём;

       ρ=7800 кг/м³ – плотность стали; g=9,8 м/с² . 

      3.2 Подбор подшипников для опор крана и определение размеров цапф

            под подшипники. Подбор подшипников  для отклоняющего блока 
 

      Радиальная  нагрузка на подшипники верхней и  нижней опор крана

F_R = М_ОПРОК  / h  =  45014 / 1,  =  28134 Н,

где h – расстояние между радиальными подшипниками верхней и нижней опор.

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						16
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата

 

      Такую нагрузку выдержит радиальный сферический  роликовый «Подшипник 3588 ГОСТ РФ 5721-75» c размерами: d = 190 мм , D = 310 мм , В = 92 мм,  у которого С₀ =805 кН > F_R = 28,134 кН. Этот подшипник разместим в качестве нижней опоры. Для верхней опоры примем «Подшипник 1217 ГОСТ 5720-75» с размерами: d = 85мм, D = 150мм, В = 28 мм, у которого С₀ =28,5 кН > F_R = 28,134 кН. Выбираем сферические подшипники из-за их способности сохранять грузоподъёмность при значительных перекосах колец (до 2…3 градусов), в то время как остальные подшипники допускают всего от 2 до 8 мин.

      Осевая  нагрузка на упорный подшипник

      F_X = G + G_П + G_Л + G_Р + G_КП = 9800 + 1170 + 3124 + 956 + 706 = 15756 Н

      Такую нагрузку выдержит упорный шариковый подшипник 8104 ГОСТ РФ 6874-75  с размерами: d = 20 мм,  D = 35 мм, Н = 8 мм, у которого

С₀ = 21,2 кН > F_X = 15,756 кН  [6, c. 235 ].

      Радиальные  шарикоподшипники отклоняющего блока, в отличие от опор крана, подбирем по динамической грузоподъёмности С, так как частота вращения блока n_БЛ = 9,55V_K / 0,5D_Б^{по оси}  = 9,55 · 0,40 /  (0,5· 0,198)  =  39 об/мин > 1 об/мин. 
 
 

где Р – эквивалентная  радиальная динамическая нагрузка на подшипник, Н;

      L_h – требуемый ресурс подшипника, ч;

      n_БЛ – частота вращения блока, об/мин;

      а₂₃ – коэффициент пересчёта стендовой грузоподъёмности к реальным

              условиям эксплуатации.

                    Р = V · (F_RБЛ / 2) · К_б = 1,2 · (13721 / 2) · 1,2 = 9879 H

где V  – коэффициент вращения (при вращении наружного кольца V=1,2);

      F_RБЛ – радиальная нагрузка на два подшипника блока, Н;

      К_б    – коэффициент безопасности.

      Радиальную  нагрузку на подшипники можно найти  как геометрическую сумму векторов натяжений каната до и после блока (графически или аналитически): 
 
 

      При диаметре оси блока 40 мм  подбираем  «Подшипник 208 ГОСТ 8338-75»

у которого С^КАТ = 32 кН > C^ТРЕБ = 18,358 кН , с размерами d = 40 мм, D = 80 мм,

В = 18 мм. 
 

      3.3 Определение продольных и поперечных усилий в элементах

      

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						17
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата

 

                 металлоконструкции крана ( в  основном элементе стрелы,

                 подкосе, растяжке) 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						18
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата

 

 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 3.2 – Схема нагружения фермы крана

      Продольные  усилия в стреле и подкосе, с небольшими допущениями, можно определить, как  в стержнях фермы с шарнирными узлами в месте сварки.

      Определим силы, приходящиеся на узлы фермы от натяжения каната и сил тяжести: груза, лебедки, стрелы и подкоса.

      Из  равенства моментов сил относительно узлов I, II и III, например

G_Р · a_Р = G_{З I} · a_I ;     G_Р · ( a – a_Р ) =  G_{Р II} · a ,   видно, что распределение сил по узлам обратно пропорционально расстояниям до узлов от точки приложения соответствующих сил. Тогда

      Узел  I: 
 
 

      Узел II: 
 

      

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						19
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата

 

Узел III: 
 
 
 

      Сумма вертикальных сил, действующих на первый ( I ) узел фермы,

F_{ВЕРТ  НА 1 УЗЕЛ}  =  G_I  + G_{Р I}  + G_{П  I} + G_{Л I} = 9800+ 478 + 585 + 390,5 = 11254 Н.

      Определим продольные усилия в основном элементе стрелы и подкосе.

      Векторы сил в силовом многоугольнике, составленном из сил, действующих на первый узел фермы, пропорциональны  длинам стержней фермы.

 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 3.3 – Силовой многоугольник из сил, действующих на узел 1 
 
 
 
 

     3.4 Проверочный расчёт элементов металлоконструкции крана

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						20
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата

 

      3.4.1  Расчёт основного элемента стрелы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                 Рисунок 3.4 - Схема нагружения основного элемента стрелы

     Определим реакции опор, в соответствии с рисунками 3.2 и 3.4

                  R_I   =  R_B =  G_{P I}  =  478 H;

                  R_II =  R_A =  G_{P II}   = 478 Н.

     Строим эпюру продольных сил

           N_В = F_P + R_Icos58 = 39,551 + 0,478∙0,53 = 39,804 кН;

                     N_C = N_B – G_P∙cos58 =39,804 – 0,956∙0,53 = 39,297 кН.

                

     3.4.1.3  Строим эпюры изгибающих моментов

                       M _ИС = R_I · а_р = 478∙2 = 956 H·м.

                      

        Проверяем прочность основного элемента стрелы в опасном сечении С 

где W_X – момент сопротивления изгибу сечения одного швеллера;

       А   – площадь поперечного  сечения одного швеллера.

     Допускаемое напряжение в сечении швеллера из стали Ст 3 при среднем режиме работы  [σ] = 160 МПа     [2, с.223].  

Прочность основного  элемента  стрелы из двух швеллеров  №10 обеспечивается.

     

     

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						21
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата

 

3.4.2  Расчёт  подкоса

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                        

                               Рисунок 3.5 - Схема нагружения подкоса

      Определим реакции опор, в соответствии с рисунками 4.2 и 4.5

                    R_I  = G_{П  I}  + G_{Л  I} = 0,585 + 0,3905 = 0,9755 кН;

                    R_III = G_{П  III} + G_{Л  III} = 0,585 + 0,11715 = 1,7565 кН.

      Строим эпюру продольных сил

N_B   =  – F_П - F_max + R _I · cos44 =  – 44,803 – 10  + 0,9755 · 0,719 = - 54,102 кН;

N_D = N_B  – G_П · cos44 - F_max =  – 54,102 – 1,17 · 0,719 - 10 =  – 64,943 кН;

N_C = N_D + F_max – 0,5GЛ∙cos44 = - 64,943 + 10 – 0,5∙3,124∙0,719 =55,6 кН.

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						22
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата

 

      Строим эпюру изгибающих моментов:

M _ИD = R_I · (а – a_пл) = 975,5∙(4 – 2) = 1951 H·м;

M _ИС = R_I · (а – а_пл) – G_n∙(а_п – а_пл) = 975,5(4 – 1) – 1170(2 – 1) = 1756 H·м. 

      3.4.2.4 Проверим прочность подкоса в опасном сечении D: 
 

      где  j - коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости подкоса λ

по [ 2, c.243 ] . 
 

     где m – коэффициент приведения длины подкоса (если оба

              конца шарнирных  – m = 1);

      r _X – радиус инерции швеллера (r _X = 39,9 мм , r _Y  = 13,7 мм)

       

      где l¢_П  –расстояние между приваренными накладками (l¢_П=1м).