Статичний розрахунок несучих канатів
Статичний розрахунок несучого каната зводиться до визначення його натягу при різних видах статичного навантаження. Знаючи натяг каната, неважко обчислити його запас міцності, або, користуючись формулами для гнучкої нитки (параболи), визначити величини стріл провисання в різних точках прогону, реакцій на опорах, кутів переміщення візків по канату і т. Д.
Навантаження каната складається з рівномірно-розподіленого навантаження від власної ваги каната і ваги підтримок з спиралися б на них робочими канатами і з зосередженого навантаження від ваги вантажного візка з вантажем або без такого.
Визначення натягу каната залежить від способу його закріплення. Тому в подальшому викладі розглядається кілька характерних випадків закріплення несучого каната.
Випадок 1 - один кінець каната закріплений, інший натягується натяжним вантажем.
Випадок 2 - один кінець каната закріплений, інший кінець натягується хитається опорної вежею.
В даному випадку коливається вежа, повертаючись навколо опорного шарніра, своєю вагою натягує пучок канатів (несучого і робочих), причому натяг канатів змінюється в залежності від ваги вантажного візка і положення її в прольоті. Однак зміни ці невеликі і в звичайних кранах не перевищують 10%.
На рис. 47, а, б я в стрілками відзначені різні положення вантажного візка в прольоті і відповідні положення хитної башти. Найбільше натяг канатів виникає при найбільш близькому положенні завантаженої візки від хитається вежі, коли тиск, що передається на хитку вежу, також досягне максимального значення. Тоді вежа відхилиться своєї вершиною з прольоту на максимальну величину і плечі всіх вертикальних сил (реакцій від візка і канатів і власної ваги вежі з противагою) збільшаться.
Розглянемо умови рівноваги вежі для різних положень візки в прогоні крана (рис. 48).
Зазвичай при розрахунку за вихідне положення хитної башти .прінімают таке, при якому задня стійка її вертикальна і візок знаходиться у головки некачающейся вежі (див. Рис. 47, а).
Мал. 47. Положення хитається опорної вежі кабельного крана в залежності від положення вантажного візка в прольоті.
Мал. 48. Схема сил, що прикладаються до хитається вежі кабельного крана.
Користування таким спрощеним рівнянням обумовлює погрішність в значенні 2% до 3%.
Кут а, вводиться в розглянуті рівняння, утворюється горизонталлю і прямий, що з'єднує шарнір А з точкою перетину рівнодіюча вертикальних і горизонтальних складових натягу канатів. Так як зазвичай прагнуть, щоб зазначені равнодействующие перетиналися в точці перетину похилої ферми опорної вежі зі стійкою, то для башт простий трикутної конфігурації величина цього кута може бути з достатнім ступенем точності прийнята рівною кутку між горизонталлю і похилій фермою.
Вхідна в ці рівняння величина є змінною, яка залежить не тільки від початкового натягу робочих тросів, але і від положення і ваги вантажу в прольоті.
З рівняння (45а) можна встановити, що при переміщенні візка в напрямку від некачающейся вежі до хитається величина Alx спочатку поступово збільшується, досягаючи максимуму при положенні вантажу приблизно десь у середині прольоту, потім поступово падає і при наближенні візки до хитається вежі стає негативною (вежа нахиляється в сторону від прольоту), досягаючи максимуму при положенні візка у головки башти (х = 1). Малі величини останніх двох членів рівняння (45а) визначають при цьому відповідно малу величину від'ємного значення МХ, яку практично можна не враховувати, приймаючи, що хитання вежі відбувається всередину прольоту, т. Е. В одну сторону від вертикалі, прийнятої за її вихідне положення. Ця умова відображено в спрощених рівняннях (456) і (45в), згідно з якими величина Д4 змінюється від нуля (при візку, розташованої у некачающейся вежі) до максимуму (при візку, встановленої точно в середині прольоту) і знову до нуля (при підході візки до хитається вежі).
Слід, однак, зауважити, що при цьому, в міру способу хитається вежі всередину прольоту, виникає все більше одностороннє тиск на підкранові шляхи. Тому на практиці за вихідне (монтажне) положення вежі зазвичай приймають таке, при якому задня стійка її нахилена і головка знаходиться поза прольоту внаслідок деякого збільшення довжини каната. Перерахунок натягу каната при цьому, як правило, не проводиться, хоча воно дещо змінюється внаслідок зміни плечей всіх прикладених до башти сил.
Хід розрахунку несучого каната кабельного крана з хитається вежею зводиться до наступного.
Випадок 3 - обидва кінці каната закріплені.
В цьому випадку канату, що несе при монтажі надають первинне натягнення, яке потім регулюється по мірі необхідності за допомогою гвинтового натяжного пристрою або поліспаста. При такому закріпленні каната натяг його змінюється у великих межах залежно від співвідношення ваги візка з вантажем і ваги канатів, положення візка в прольоті і температурних коливань. Найбільше натяг каната виникає при положенні завантаженої візки по середині прольоту і при найбільш низькій температурі навколишнього. У міру переміщення завантаженої візки від середини прольоту до опор натяг каната може падати на 30-40%, а зміна навантаження на канат (наприклад, при розвантаженні візки) так само, як і зміна температурних умов (по відношенню до монтажних), можуть знизити натяг несучого каната більш ніж удвічі.
Як зазначалося раніше, навантаження несе каната складається з рівномірно розподіленого навантаження (від його власної ваги і ваги підтримок з спиралися б на них робочими канатами) і з зосередженого навантаження (від ваги вантажного візка з вантажем або без вантажу).
Навантаження передається не тільки на несучий канат, але і на пучок робочих канатів, з'єднаних з несучим канатом підтримками. Розподіл навантаження повинне відбуватися пропорційно натягу несучого каната і пучка робочих канатів і пропорційно модулям пружності цих канатів.
Натягу канатів, в свою чергу, пропорційні їх погонних ваг і обернено пропорційні прийнятим запасам міцності на розрив.
Таким чином, пучок робочих канатів приймає на себе від 2,5 до 6% навантаження. Таке незначне участь пучка робочих канатів в сприйнятий-тії поперечного навантаження дозволяє зневажити ним і вважати, що все навантаження сприймається несучим канатом.
Для визначення натягу несучого каната розглянемо два стану:
1) коли вантажний візок з максимальним вантажем загальною вагою Qm знаходиться на середині прольоту, завантаженого рівномірно розподіленим навантаженням gm (рис. 49, а), а температура каната дорівнює t ° m (в цьому випадку несучий канат довжиною sm має максимальний розрахунковий натяг Тт) ;
2) коли вантажний візок з довільним вантажем загальною вагою Qx знаходиться на відстані х від вежі; рівномірно розподілене навантаження на канат становить gx (рис. 49, б), а
Мал. 49. Схема навантаження несучих канатів з двома закріпленими кінцями.
У випадках, коли кінці несучих канатів закріплені поза веж або на щоглах з гнучкими відтяжками, розрахунок також можна вести по рівняннях (48) і (48а) (при звичайному розташуванні відтяжок під кутами близько 35-45 ° до горизонту помилка не перевищує 5%) . Однак у випадках, коли несучий канат закріплюється поза опорних веж на великій відстані від них, впливом ділянок його за межами робочого прогону нехтувати не слід. У цих випадках розрахунок може проводитися за тією ж методикою, як і для розглянутого раніше випадку розрахунку каната з обома кінцями, закріпленими нерухомо на вежах, т. Е. З використанням рівнянь (47а) і (476), але з урахуванням довжини каната при визначенні величин sm і s як суми ділянок в прольоті і за вежами.
Мал. 50. Схеми навантаження несучого каната, що спускається за допомогою поліспаста.
Таким чином, для розглянутого випадку також можуть бути використані залежно, виведені в попередньому розділі.
Розглянемо дві схеми навантаження несе каната:
1) коли максимальний вантаж Qm знаходиться на середині прольоту (рис. 50, а), а поліспаст повністю стягнуть (в такому положенні канат має максимальний натяг з горизонтальної складової Нт і довжину, рівну Si);
2) коли довільний вантаж Qx знаходиться на якій відстані х від опори (рис. 50, б) і поліспаст розпущений на величину а (довжина каната в цьому положенні дорівнює $ 2, а горизонтальна складова натягу дорівнює Нх).
До атегорія: - Кабельні крани