книги / Мостовые однобалочные краны (опорные кран-балки)
..pdfМеханизм передвижения кран-балок
Ниже приведен современный нормальный метод расчета меха низмов передвижения кран-балок [1].
Сопротивления передвижению кран-балки. Полное статиче ское сопротивление передвижению кран-балки с грузом от сил трения (в кге)
W « .r = «ГЛ =(0., -I- Q) |
к |
(44) |
|
U TL.К |
|
где И7Т — сопротивление трения без учета трения реборд н тор цов ступиц в кге;
кр — коэффициент, учитывающий дополнительные сопротив ления от трения реборд о головки рельсов и от трения торцов ступиц ходовых колес кран-балки; ftp= l,5 при цилиндрическом ободе ходовых колес с ребордами;
Gо — вес кран-балки в кге;
Q— грузоподъемность кран-балки в кге;
ц— плечо трения качения в см; для рельса с выпуклой го ловкой при диаметре ходового колеса 0 5-к= =2004-320 мм р=0,04 см; при Dx.«=4004-560 мм ц=0,06 см, для рельса с плоской головкой при DXM= =2004-320 мм (1=0,03 см; при DX.K= 4004-500 мы
(1=0,05 см;
d — диаметр подшипников ходовых колес в см (для под шипников качения — диаметр вала);
/— коэффициент трения в подшипниках опор вала ходо вого колеса, для шариковых и роликовых подшипни
ков /=0,015;
DX.K — диаметр ходового колеса в см.
Сопротивление (в кге) передвижению кран-балки с грузом от уклона подкрановых путей
№ук =—а (С/„ Q), |
(4Ô) |
где а — уклон подкрановых путей; для путей на металлических балках с железобетонным фундаментом а = 0 ,0 0 1 .
Сопротивление (в кге) передвижению кран-балки с грузом от ветровой нагрузки (для крап-балок, работающих на открытом воздухе)
W B = |
<jpF, |
(46) |
где qp — расчетный напор ветра |
рабочего состояния |
в кге-'м2, |
принимаемый по ГОСТ 1451—65;
F — подветренная площадь кран-балки с грузом в плоско сти, перпендикулярной к направлению движения кран-балки, в м2
Полное статическое сопротивление передвижению крап-балки
с грузом (в кге) |
|
w Q= w a.r + w ,x - \- w t. |
(47) |
111
Момент статического сопротивления передвижению кран-бал ки с грузом, приведенный к валу электродвигателя механизма передвижения:
л/ _ т |
к |
( 4 8 ) |
Q |
Q 2 V P |
|
где цр — к.п.д. редуктора привода механизма передвижения;
— передаточное число редуктора привода.
Статические сопротивления передвижению кран-балки без груза (кроме сопротивления передвижению от ветровой нагруз ки) равны произведению сопротивлений передвижению кран-бал-
0 (
ки с грузом на отношение —— s— .
On + Q
Время и пути торможения кран-балки. Затормаживающий момент (в кгс-см) механизма передвижения у кран-балки без груза, приведенный к тормозному валу:
Л /,„ = М т -|-М Ст. |
(49) |
где Л/т — тормозной момент выбранного |
по каталогу тормоза |
в кгс-см; |
сопротивления передвижению |
Мст — момент статического |
|
крап-балки без груза, приведенный к тормозному ва |
|
лу, в кгс-см. |
|
+ |
df) Armi|| р |
М сх — Gо |
(50) |
■^Чтах т *Т
(&minp — наименьший коэффициент, учитывающий дополни тельные сопротивления от трения, L n P= 1,0 ;
*]majт — наибольший возможный к.п.д. механизма передви жения от ходового колеса до тормозного вала;
/т — передаточное число механизма передвижения от хо дового колеса до тормозного вала).
Время и пути торможения кран-балки и допустимый тормоз ной момент тормоза определяют из условия исключения возмож ности буксования ходовых колес по рельсам (движения кранбалки «юзом») в период торможения и поэтому рассчитывают для случая движения кран-балки без груза, когда сцепной вес меньше и возможность буксования больше.
Максимально допускаемые замедления / (в м/с*) при тормо жении и отношении суммарного давления ведущих (тормозных) ходовых колес к общему весу кран-балки, равном 0,5,
Удош.отхр== 0,45
(работа на открытом воздухе при коэффициенте сцепления хо довых колес с рельсами fi = 0 ,1 2 ) и
Удоя.закр “ 0 ,7 5
(работа в закрытом помещении при / 1= 0 ,2 ).
112
Замедление (в м/с2), создаваемое при торможении кран-бал ки без груза:
J --- |
, |
1 / |
(U \ .K |
2,G&nr |
|
2glr W |
T 'г |
375 v |
где МэаТ — затормаживающий момент в кгс-м; DXK — диаметр ходового колеса в м;
g — ускорение свободного падении;
пт — частота вращения тормозного вала в об/мин; v — скорость передвижения кран-балки в м/с;
"2]GD3 — суммарный маховой момент (в кг• м2) вращающих ся масс механизма, приведенный к тормозному валу,
%G£r=*KGD*PA% |
(52) |
(GD\ — маховой момент ротора электродвигателя, шестерен
или шкивов и муфт, находящихся на одном валу с ним, в кг-м2;
к— коэффициент для приближенного учета маховых моментов остальных вращающихся частей механиз
ма передвижения, к= 1,14-1,2; 1д — передаточное число механизма передвижения от ва
ла электродвигателя до тормозного вала; Лтахд — наибольший возможный к. п. д. механизма передви
жения от вала электродвигателя до тормозного вала).
В том случае, когда маховой момент ротора электродвигателя неизвестен, приведенный момент вращающихся масс [второй член знаменателя формулы (51)] можно принимать равным 15% для кранов, перемещающихся со скоростью о>60 м/мин, и 25% при и<60 м/мии от момента поступательно движущихся масс кран-балки [первый член знаменателя формулы (51)].
Если при полном использовании тормозного момента тормоза замедление кран-балки без груза будет превышать допустимое, то допустимый затормаживающий момент (в кгс-м) определяет ся из выражения
•Мдоп.эат — |
GnDx.K„ |
iI |
375г ; Удоп' |
(53) |
2 gir 'max т |
Допустимый тормозной момент тормоза, на который он дол жен быть отрегулирован:
•Мдоп т == ^доп.зат -Мет- |
(54) |
Время торможения кран-балки без груза (в с)
*тоР = у . |
(55) |
из
8 Зак. 557
Минимальные тормозные пути кран-балки без груза (в м) при О : G0= 0,5 при работе на открытом воздухе ([1= 0,12)
m in откр |
(56) |
|
3250 |
при работе в закрытом помещении (fi =0,2)
г* |
|
V 1 |
(57) |
|
m in |
закр ' |
5500 |
||
|
||||
|
|
|
где V — скорость передвижения кран-балки в м/мин. Путь торможения кран-балки без груза
(58)
При торможении кран-балки с грузом замедление уменьшает ся, путь торможения увеличивается.
Затормаживающий момент (в кгс-см) механизма передви жения кран-балки с грузом, приведенный к тормозному валу:
MQ38т = Мдоп.т + М = Млоал + (О. + Q) |
?1' Р' • (59) |
|
Zr>ma.x т It |
Замедление (в м/с2), создаваемое при торможении кран-бал ки с грузом:
м,Q здт
(60)
jQ |
(Gn + Q)Dx.K |
|
|
2giT |
375» |
Время торможения кран-балки с грузом (в с)
t |
= — |
(61) |
« Top |
JQ |
|
Путь торможения кран-балки с грузом (в м)
о |
_ |
V*Qтор |
(62) |
|
Q |
~ |
2 |
||
|
Для кран-балок, работающих на открытом воздухе и не име ющих специальных противоугонных устройств, тормозной момент тормоза должен быть проверен на удерживание крана в непо движном состоянии. В этом случае момент тормоза должен быть равен (в кгс-см)
м т= |
w |
(Гд +Wy K _ Wi)t |
(63) |
Zlr
где к — коэффициент запаса, к= 1,2;
WB — ветровая нагрузка на кран-балку без груза; Ww — усилие от уклона подкрановых путей;
Wi — сопротивление трения передвижению кран-балки без груза при кр= 1 .
Время разгона и ускорения кран-балки при пуске. Приведен ный к валу электродвигателя условный маховой момент (вкг-м2) вращающихся и поступательно движущихся частей кран-балки без груза с поправкой для учета дополнительных потерь в меха низме при пуске
Ш У = |
K G D \ + |
- р 5 0 ^ 3 , |
(64) |
|
|
л в ’linax ред |
|
где п„ — номинальная |
частота |
вращения вала электродвига |
|
теля в об/мин; |
|
|
|
Лтахрек — наибольший возможный к.п.д. механизма передви жения от ходового колеса до вала электродвигателя.
Время разгона (в с) кран-балки без груза при пуске
|
|
|
|
|
tп |
GD3n„ |
|
|
|
|
(65) |
|
|
|
|
|
375А1И |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
Мп — номинальный момент электродвигателя в кгс-м; |
||||||||||
|
/до — относительное время пуска, определяемое методом |
||||||||||
|
|
графического интегрирования для нормальных пуско |
|||||||||
|
|
вых диаграмм крановых |
приводов |
и |
выражаемое |
||||||
|
|
в относительных единицах. |
|
|
|
||||||
|
На рис. 54 приведены графи |
|
|
|
|
|
|||||
ки кривых /до для приводов с ко |
|
|
|
|
|
||||||
роткозамкнутыми |
двигателями |
|
|
|
|
|
|||||
трехфазиого тока. По оси абсцисс |
|
|
|
|
|
||||||
графика |
отложены значения ко |
|
|
|
|
|
|||||
эффициента а=М :М„ загрузки |
|
|
|
|
|
||||||
электродвигателя в период пуска |
|
|
|
|
|
||||||
относительно |
номинального |
мо |
|
|
|
|
|
||||
мента. |
На |
графике |
приведены |
|
|
|
|
|
|||
кривые /до для различных значе |
|
|
|
|
|
||||||
ний максимального пускового мо |
|
|
|
|
|
||||||
мента электродвигателя, который |
|
|
|
|
|
||||||
следует принимать равным ката |
|
|
|
|
|
||||||
ложному значению максимально |
Рис. 54. Графики для опреде |
||||||||||
го |
момента |
электродвигателя |
ления относительного |
временя |
|||||||
Мща*. |
|
ускорение |
(в |
м/с2) |
разгона привода с коротко- |
||||||
|
Среднее |
замкнутыми |
|
двигателями |
|||||||
при пуске кран-балки |
без груза |
|
(трехфазпый ток): |
||||||||
/ |
— при Мтлх «=• 2М и; 2 |
— п р и |
|||||||||
|
/ер = |
7 “ </доп- |
|
(66) |
Afmax —2,5 М в; |
3 |
— при |
М в ах — |
|||
|
|
|
- |
Ш и |
|
||||||
|
Время разгона (в с) кран-балки с грузом при пуске |
|
|||||||||
|
|
|
|
. |
|
Odq Пи |
|
|
|
|
(67) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qn~ 375 Ми Q по 9
где
GD*Q= KGDl-t
365 (G»+ 9 )^ (68)
2
n\i rimax рсд
Запас сцепления кран-балки. Запас сцепления кран-балки при передвижении без груза следует проверять по формуле
kru. -- |
1,2, |
(69) |
г - + 0 - г а г |
£>х |
|
где G0 — вес кран-балки без груза в кгс;
Осц — суммарное давление ведущих ходовых колес на рель сы (сцепной вес) в кгс;
Wo — суммарное статическое сопротивление передвижению кран-балки без груза в кгс;
а — общее число ходовых колес;
b — число ведущих ходовых колес;
d — диаметр вала ходового колеса в см; Ас.н — диаметр ходового колеса в см;
/ср — среднее ускорение кран-балки без груза при разгоне в м/с2;
f— коэффициент трения в подшипниках букс ходовых ко лес;
fi — коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами.
П Р И Л О Ж Е Н И Е
ПРИМЕР РАСЧЕТА МОСТОВОГО ОДНОБАЛОЧНОГО КРАНА (ОПОРНОЙ КРАН-БАЛКИ) С УПРАВЛЕНИЕМ ИЗ КАБИНЫ
Исходные данные. Грузоподъемность кран-балки Q=»5 т; пролет кран-бал- ки L „= ii м, высота подъема груза Я «6 м, тип электрической тали ТЭ5-911; вес электрической тали Рт— 700 кге; вес кран-балки (с крановщиком) 3300 кге; режим работы кран-балки средний. Управление кран-балкой из кабины.
Расчет стальных конструкций кран-балки
Пролетное строение моста кран-балки состоит из несущей ездовой двутавро вой балки, опирающейся на концевые балки. Устойчивость ездового двутавра ври действии сил инерции в горизонтальной плоскости, которые возникают в периоды пуска и торможения во время передвижения кран-балки, обеспечи вается вспомогательной горизонтальной решетчатой фермой из легких прокат
ных угольников, размещенной сбоку от ездового двутавра в |
плоскости |
его |
|
верхних полок. |
в е з д о в о м д в у т а в р е |
||
Расчет ездового двутавра. Н а п р я ж е н и я |
|||
о т в е р т и к а л ь н ы х н а г р у з о к . Расчетная |
суммарная |
подвижная |
на |
грузка (3) |
|
|
|
Дсум = Рт+ nQ Q = 700 + 1,3 • 5000 = 7200 кге,
где nQ — динамический коэффициент; ng=J,3 (для среднего режима работы). Подвижные расчетные нагрузки на тележки электротали (6 и 7).
Р { = |
2 |
Дсум = |
2 |
= 4800 |
кге; |
— |
— 7200 |
||||
|
3 |
|
3 |
|
|
Р2 = |
" |
У?сум = |
- у - 7200 |
= 2400 |
кге. |
Принимаем, что элсктроталь подвешена к ездовому двутавру в четырех точках (так как восемь катков тележек размещены попарно вплотную друг к другу). При четырехопориой подвеске электротали наибольший изгибающий момент в ездовом двутавре от всех вертикальных нагрузок действует в сече нии, расположенном от левой опоры (см. рис. 48) на расстоянии (8, 9).2
м,
|
2 |
2 |
2 |
где |
|
|
|
а |
Рф |
|
2400 « 0,49 |
Лсум |
|
0,164 м. |
|
|
|
7200 |
Суммарный изгибающий момент от вертикальных нагрузок в сечении, рас положенном на расстоянии х от левой опоры (10):
м = MR + Мд= |
/?сум |
(Лк — d f + 0,5^paCq х (Лк —х) = |
|
|
4 L к |
7200
(11 -0,164)3 + 0 , 5 - 110-5,42 (1 1 -5,42) =
4 - 11
= 19200 + 1670 = 20 900 кгс - м,
где Урйсч — расчетная постоянная вертикальная равномерно распределенная нагрузка (1 и 2),
фрасч = nqQ = 1 , 1 - 1 0 0 = 110 кгс/м.
Принимаем для ездовой балки двутавр 45М (ГОСТ 5157—53) с усилением нижних полок приваркой полосы 130X6 (рис. 55). Определяем для сечения ездовой балки расчетные параметры.
Площадь сечения
26^150 |
|
F = |
/"дв + /"пол = 98,7 + 7,8 = 106,5 см*. |
||||||
|
|
|
|||||||
|
|
Статический момент сечения относительно оси х0— |
|||||||
|
|
*о |
|
|
|
|
|
|
|
|
^ II |
х0сеч = |
^ о п о л 5=5 ^пол^пол |
7,8 • 22,8 = 177,8 см5* |
|||||
|
Положение центра тяжести сечения относительно |
||||||||
|
I |
||||||||
|
N'» Х0 |
оси xQ—Хо |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
‘'JCe сеч |
177,8 |
|
|||
|
|
|
Z = |
|
|
= 1,67 см. |
|||
|
|
|
|
F |
106,5 |
|
|||
|
|
Момент инерции сечения относительно оси х—х |
|||||||
гр2=1ф |
Jx = /где + /дгпол = /г0 ДВ “Ь Т^ДВ^3 + |
/"полг*= |
|||||||
= |
31900 + 98,7 - 1,672 + |
7,8 -21,1* = |
31 900 + |
||||||
Рис. 55. |
Расчетное |
+ 275 + 3470 = 35 600 см4, |
|
|
|||||
сечение |
ездового |
Моменты сопротивления сечения относительно оси |
|||||||
двутавра |
|||||||||
X—X |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
т |
Jx |
35600 |
|
|
, |
|
|
|
|
WXÜ= |
h1 |
24,2 |
■= |
1470 см3; |
|
||
|
|
|
|
35600 |
|
1660 см8. |
|
||
|
|
|
h2 |
21,4 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Момент инерции сечения относительно оси у—у |
|
|
|||||||
/у —«/удв + /упол — 908 + |
0,6- 133 = 908 + |
110=1018 |
см4. |
||||||
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
Моменты сопротивления сечения относительно оси у—у |
|
||||||||
|
|
|
|
1018 |
= |
136 см3; |
|
||
|
|
|
|
7,5 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
г уп = -/у ~ |
1018 |
= |
157 см8. |
|
|||
6,5
М |
2 090000 |
1420 кгс/см2; |
°л*в — |
= |
|
М |
1470 |
|
2090 000 |
1260 кгс/см2. |
|
ахп = *хи |
= |
|
1660 |
|
Н а п р я ж е н и я в е з д о в о м д в у т а в р е от г о р и з о н т а л ь н ы х на г р у з о к . Принимаем, что на ездовой двутавр действует приложенная в середине пролета горизонтальная инерционная нагрузка от вертикальной по движной нагрузки (5):
Prop = 0,1/? = 0,1 (Рт + (?) = 0,1 (700 + 5 0 0 0 ) = 570 кгс.
Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости воспринимаются гори зонтальной вспомогательной фермой (пояс из угольников 70X70X5, раскосы в
Рис. 56. Схема горизонтальной фермы при действии горизонтальной инерционной нагрузки, приложенной в середине пролета, и диаграм ма усилий в стержнях горизонтальной фермы от единичной силы Р= 1
стойки из угольников 50X50X5). Для определения напряжений в ездовом дву тавре от горизонтальной инерционной нагрузки определяем горизонтальное пе ремещение ездового двутавра в середине пролета (12):
SpSl
* ~~ ЕР '
Построив общую диаграмму усилий S (диаграмму Максвелла—-Кремоны) в
стержнях горизонтальной фермы от единичной силы />= 1 (рис. 56), опреде-
SpSl
ляем выражение — — для каждого стержня фермы. Данные расчета прн-
F
SpSl
ведены в табл. 12. Определив сумму выражений —- — для Btex элементов
г
фермы и разделив ее па Е, получим искомое перемещение:
827 000
2,1 • 10е = 0,394 см.
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 12 |
|
|
Данные для расчета напряжений в ездовом двутавре |
|
|||||
|
|
от горизонтальных нагрузок |
|
|
|||
|
|
|
|
Усилие в стержне в кге |
Расчетные величины |
||
Название |
Длина |
Площадь |
Отношение |
|
от задан |
|
|
стерж |
сечения |
— в 1/см |
|
|
|
||
стержня |
ня 1 |
стержня |
от единич ной нагруз |
sp s |
1рЛ |
||
|
в см |
Р в см1 |
F |
ной силы |
ки |
||
|
|
|
|
ps = i |
Р*У«гор= |
В КГС |
F |
|
|
|
|
|
|
Ь КГС/СМ |
|
= 670 кге
1—2 |
100 |
1—4 |
100 |
1 -6 |
100 |
1 -8 |
100 |
1—10 |
100 |
1—12 |
100 |
Г - 10' |
100 |
1 -8' |
100 |
1—6' |
100 |
1—4' |
100 |
1 -2' |
100 |
Ш —1 |
50 |
III—3 |
100 |
III—5 |
100 |
III—7 |
100 |
III—9 |
100 |
III—11 |
100 |
II—1Г |
100 |
II- 9 ' |
100 |
11-7' |
100 |
II—5' |
100 |
II—3' |
100 |
И—1' |
50 |
III—1 |
58,5 |
Н - Г |
58,5 |
22 |
77 |
раскоса |
6,86
106 5
4,8
14,58 |
0,43 |
245 |
105 |
1530 |
14,58 |
1,29 |
735 |
949 |
13830 |
14,58 |
2,15 |
1226 |
2 630 |
38400 |
14,58 |
3,01 |
1716 |
5160 |
75200 |
14,58 |
3,87 |
2210 |
8 550 |
124 700 |
14,58 |
4,73 |
2700 |
12 760 |
186000 |
14,58 |
3,87 |
2210 |
8550 |
124 700 |
14,58 |
3,01 |
1716 |
5160 |
75200 |
14,58 |
2,15 |
1226 |
2630 |
38400 |
14,58 |
1,29 |
735 |
949 |
13 830 |
14,58 |
0,43 |
245 |
105 |
1530 |
0,47 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,94 |
0,86 |
490 |
422 |
397 |
0,94 |
1,72 |
980 |
1686 |
1585 |
0,94 |
2,58 |
1471 |
3 790 |
3560 |
0,94 |
3,44 |
1961 |
6750 |
6350 |
0,94 |
4,30 |
2450 |
10540 |
9910 |
0,94 |
4,30 |
2450 |
10540 |
9910 |
0,94 |
3,44 |
1961 |
6 750 |
6350 |
0,94 |
2,58 |
1471 |
3790 |
3560 |
0,94 |
1,72 |
980 |
1686 |
1585 |
0,94 |
0,86 |
490 |
422 |
397 |
0,47 |
0 |
0 |
0 |
0 |
12,2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
12,2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
16,05 |
0,67 |
382X22= |
5 630 |
90 300 |
|
|
=8400 |
|
|
Sp_Sl _
F