Стріли вантажопідіймальних кранів представляють собою просторову металеву конструкцію змінного перерізу. Нижній кінець стріли кріплять до поворотної частини крана за допомогою горизонтального циліндричного шарніра, що забезпечує можливість повороту стріли в площині підвісу вантажу (у вертикальній площині) і зміни таким чином її вильоту. Верхній кінець стріли утримується тільки у вертикальній площині стріловим тросом, який служить для підйому або опускання цього кінця. Таким чином, обидва кінці стріли виявляються шарнірно закріпленими в площині підвісу. З цієї площини верхній кінець слід розглядати як вільний, а нижній - як затиснений.
При проектуванні стріл потрібно прагнути до полегшення їх ваги, так як це при інших рівних умовах створює можливість збільшити вантажопідйомність крана. У зв'язку з цим в стрілах особливо ефективно можна використовувати алюмінієві сплави.
Довжина стріл в сучасних монтажних кранах доходить до 50 м, а вантажопідйомність - до 200 т і більше.
Стріли кранів вантажопідйомністю до 50 т зазвичай роблять гратчастими з куточків і рідше суцільними з труб. Трубчасті стріли бувають циліндричної і конічної форми. Довжина трубчастих стріл доходить до 50 м. В ґратчастих стрілах, особливо в стрілах з трикутним поперечним перерізом, застосовні труби малих діаметрів. При вантажопідйомності більше 50 т стріли частіше роблять суцільностінчатих у вертикальній площині і наскрізними - рамного або садибного (співпрацівники) типу в перпендикулярній площині.
Розрізняють стріли з прямою віссю, з віссю ламаного або криволінійного обрису (для роботи з громіздкими вантажами) і стріли з хитається приставкою - «гуськом» (рис. VI-30). Прямі стріли працюють переважно на стиск. Стріли з великим переломом осі і з великим консольним ділянкою відчувають значні згинальні моменти і найбільш сильно схильні до кручення. У баштових кранах широко застосовують стріли, що працюють переважно на вигин; вздовж, нижнього пояса їх переміщається візок з вантажем, що підіймається. Поперечний переріз таких стріл може бути кільцевим, трикутним, квадратним або прямокутним. В останньому випадку великі сторони мають у своєму розпорядженні горизонтально (паралельно осі шарніра).
З метою типізації оголовка і бази, тобто для нормалізації верхнього і нижнього вузлів і для зменшення власної ваги стріл, розміри поперечних перерізів стріл змінюють як по вертикалі, так і по горизонталі. При цьому найбільші розміри призначають у місць найбільших згинальних моментів, наприклад в місцях зміни напрямку осі, в середній частині стріли при шарнірному закріпленні обох кінців, у місця опорного защемлення і т. П. Висоту поперечного перерізу стріл посередині довжини призначають так, щоб гнучкість їх в вертикальній площині # 955; х була в межах 40-60 і рідко 80. Для наскрізних стріл це призводить до призначення відстані між осями поясів (теоретичної висоти) c = (1 / 20-1 / 30) l і рідко 1 / 40l, оскільки радіус інерції їх перетинів rx = 0,5 с. Для трубчастих стріл приймають діаметр щогл d = (1 / 12-1 / 20) l, а для двотаврових перерізів (rx = 0,4 h) призначають повну висоту h = (1 / 15-1 / 25) l; тут l - довжина стріли.
Гранично допустимі гнучкості стріл в площині підвісу 120, з цієї площини 150.
Ширину поперечного перерізу стріл біля основи призначають з урахуванням характеру закріплення їх кінців з площини підвісу: верхній вільний, нижній затиснений. Завдяки цьому приведена довжина стріл з площини підвісу в 2 рази більше, ніж в площині підвісу, а з урахуванням впливу зміни обриси стріли і її жорсткості навіть в 2 1/3 - 2 2/3 рази більше. При можливості розширення нижнього кінця стріли теоретичну ширину його призначають в 2-2 1/2 - рази більше, ніж висоту перетину (в площині підвісу) посередині довжини стріли. Такі стріли зручно робити з двох труб, що утворюють в плані трапецію і пов'язаних між собою розпірками або розкосу гратами також з труб.
Висоту поперечного перерізу у верхнього і нижнього кінців стріли, а також ширину верхнього кінця призначають конструктивно, наприклад для верхнього кінця з міркувань зручності пристрої підвісу і максимального використання типових деталей.
Визначивши наведені довжини стержня з урахуванням змінного перерізу і різних способів закріплення, подальший розрахунок його ведуть як стрижня з постійним перетином і моментом інерції I, рівним максимальному Iмакс щодо відповідної осі.
Поперечні перерізи стріл, які працюють переважно на стиск, показані на малюнку VI-31, a, a стріл, які працюють на вигин, - на малюнку VI-31, б. У перших поперечний переріз являє коло, рівносторонній трикутник, квадрат або прямокутник з більшою горизонтальної стороною. У друге поперечний переріз зазвичай прямокутник з більшою вертикальної стороною або трикутник. Згинальні стріли розглядають як ферми, як правило, з великими консолями. У таких стрілах часто застосовують ферми трикутного, частіше несиметричного обриси, прикріплюючи один крайній і верхній вузли. Другий крайній вузол закінчує консольную частина. При великих вильотах стріл застосовують вантові системи. Висота їх перетинів залежить від допустимих прогинів, вимог щодо обмеження вібрацій та вимог найменшої ваги. У стрілах з перетинами по малюнку VI-31, б пояса, крім осьової сили, відчувають ще вигин від ваги візка з вантажем, що підіймається.
У стрілах, переважно стислих, застосовують ґрати однораскосную зі змінним напрямком розкосів, що утворюють з поясами кути близько 40-50 °. У стрілах, що працюють на вигин, застосовують грати з постійним напрямком розкосів, які сходять до місця максимального моменту (тобто розтягнутих), і з стиснутими стійками. Кути між розкосами і поясами в останньому випадку призначають близько 35-40 °.
Для забезпечення просторової незмінності ґратчастих чотиригранних стрижнів і поліпшення умов роботи на кручення подлине їх ставлять діафрагми. Зазвичай діафрагми роблять з двох пересічних куточків, повернутих полками нарізно, або з двох смуг, пов'язаних між собою в місці перетину (рис. VI-32). Іноді діафрагми бувають у вигляді двох полураскосов або прямокутних замкнутих рам, а іноді-суцільні (рис. VI-32). Діафрагми слід ставити на початку і в кінці стрижня, в місцях прикладання зовнішніх зосереджених зусиль, в місцях зміни напрямку осі всього стержня або осей окремих поясів і по кінцях відправних марок. Кількість діафрагм має бути не менше двох на відправних марці, а відстань між ними не більше 6 (9) м. У коротких односекційних стрілах слід ставити не менше 3 діафрагм: у кінців і посередині довжини.
Поперечні діафрагми грають велику роль в забезпеченні спільної роботи поясів і загальної жорсткості стріл, тому краще поставити зайві діафрагми (вартість їх невелика), ніж мати недолік їх.
Стики поясних елементів роблять з накладками і з чистими болтами, які працюють на зріз і зминання, або з високоміцними болтами, які передають зусилля за рахунок тертя, або на фланцях з чорними болтами, які працюють на розтягнення (рис. VI-33). Іноді для кращої співпраці поясів в стиках ставлять суцільні (листові) зовнішні накладки по всій ширині бічних граней.
Особливий вплив має бути приділена проектування оголовка, опорного вузла, вузла на переломі осі стріли (якщо він є), а також стиків секцій. Оголовок (рис. VI-34) слід конструювати максимально жорстким. Відстань між вертикальними гранями призначають в залежності від конструкції підвісу. При цьому необхідно в максимальній мірі використовувати заводські нормалі і типові деталі. Вертикальні решітки замінюють суцільними листами. Для зв'язку між ними ставлять поперечні діафрагми, розташовуючи їх так, щоб зручно було підвісити поліспаст, пропустити вантажні троси і закріпити відтяжки при будь-якому можливому положенні стріли. У разі потреби жорсткість вертикаль (з поясами) підсилюють горизонтальними накладками, які виступають за контури стріли.
В опорних вузлах вертикальні решітки замінюють листовими обшивками для зручності пристрої шарніра і більшої жорсткості стріли (рис. VI-35). Можливо ближче до шарніру розташовують перші поперечні зв'язку в гранях і поперечну діафрагму. Опорні шарніри повинні бути перевірені на зминання, зріз і вигин. У консолях, підтримують опорні шарніри, необхідно перевірити не тільки міцність (наведені напруги), до і стійкість їх при вигині.
Стріли з підвіскою вантажу, що піднімається на верхньому кінці їх працюють переважно на стиск (див. Рис. VI-29). При розрахунку таких стріл враховують такі силові дії.
Вага вантажу, що піднімається при даному вильоті стріли P прикладений в місці кріплення головних блоків на стрілі (у необхідних випадках з коефіцієнтом динамічності).
Вага блоків, тросів, гака, траверси тощо. - Рп.
Власна вага стріли - gc.B l = G (при швидкості на верхньому кінці стріли понад 60 м / сек, власна вага стріли враховують з kдін = 1,1).
Вітрова навантаження на стрілу - НРТР і на поверхню піднімається - Hгр.
Сила інерції, що виникає при вертикальному переміщенні вантажу (при гальмуванні або при розгоні його)
де v - швидкість підйому або опускання вантажу, м / сек;
t - час гальмування або розгону, сек;
g = 9,81 м / с 2 - прискорення сили тяжіння.
При обчисленні Рін необхідно враховувати не тільки вага вантажу, але і вага гака, рухомої частини поліспаста, траверси і інших елементів, що піднімаються разом з вантажем. Цю силу іноді спрощено враховують за допомогою динамічного коефіцієнта, рівного 1,1 або 1,2 ваги вантажу, траверси і ін.
Відцентрові сили, що виникають при обертанні вантажу і стріли Нц.гр і Нц.стр, спрямовані горизонтально і виникають при розгоні або гальмуванні механізму обертання. Силу Нц.стр в великих стрілах вважають рівномірно розподіленим по довжині стріли і прикладеної в вузлах горизонтальних зв'язків; в малих стрілах - в центрах тяжкості характерних частин. Наближено можна прийняти Нц.стр = 0,1 G і Нц.гр = = 0,1 (Р + Рп); в обох випадках G, P і P п без динамічних коефіцієнтів.
Зусилля, що виникають при розгойдуванні вантажу на тросі або при косому підйомі його, приймаючи умовно кут відхилення троса від вертикалі 4-6 ° - Нр.гр = 0,1 Р.
Зусилля в вантажному тросі
де n - кратність вантажного поліспаста;
kп.д - коефіцієнт корисної дії поліспаста.
Це зусилля вважають прикладеним у головного і кожного з направляючих блоків і чинним у напрямку подумки розрізаного вантажного троса.
Зусилля в стріловому тросі або поліспасті Pгр. Воно докладено в місці кріплення троса (поліспаста). Величину його визначають з умови рівноваги стріли, наприклад склавши рівняння моментів щодо шарніра нижнього кінця стріли.
До основних сполученням навантажень (комбінація А) відносять всі вертикальні навантаження. В якості додаткових сполучень розглядають дві комбінації: в робочому стані крана - комбінація Б1 і в неробочому стані - комбінація Б2. До комбінації Б1 відносять всі вертикальні навантаження при максимальному вильоті стріли, горизонтальні інерційні сили або додаткові зусилля при розрахунку вантажу (або при косому підйомі), а також тиск вітру в робочому стані. До комбінації Б2 неробочого стану відносять власну вагу стріли з оголовком, блоками, крюком і т. П. (G і P п) при найменшому вильоті і тиск вітру в неробочому стані. Залежно від особливостей експлуатації можливі й інші комбінації навантажень. Зокрема, елементи стріли перевіряють на зусилля, що виникають в них при монтажі самого крана. Зусилля в стрілі і в стреловой відтягненні (поліспасті) визначають при двох крайніх і при одному або двох проміжних положеннях стріли з урахуванням мінливої вантажопідйомності в залежності від вильоту стріли.
В стрілі необхідно перевірити наступне.
1. Стійкість стріли з урахуванням згинального моменту від власної ваги стріли MВ = gl2 / 8 cos # 945; в площині підвісу вантажу, тобто у вертикальній площині:
де N і MВ - найбільша стискаюча сила і момент посередині довжини стріли;
# 945; - кут нахилу стріли до горизонту в тому положенні, при якому знайдена максимальна стискаюча сила.
2. Стійкість окремій панелі найбільш завантаженого пояса. У ґратчастих стрілах з чотирьох поясів при дії згинальних моментів MВ тільки у вертикальній площині (в площині підвісу) перевірку роблять за формулою:
Ту ж перевірку при дії згинальних моментів як у вертикальній площині (Мв), так і з площини підвісу (Mг) роблять за формулою:
При цій перевірці потрібно мати на увазі, що місця максимальних значень N, MВ і Mг зазвичай не збігаються. Тому перевірку слід робити кілька разів, в місцях екстремальних значень зазначених силових факторів, наприклад в середній частині стріли, в нижній - у опорного шарніра, в місці кріплення стрілового троса, в місцях зміни напрямку осі стріли і ін.
3. Міцність найбільш навантаженого пояса при наявності послаблень (наприклад стики на болтах) за формулою:
де N, MВ і Mг - зусилля і моменти в місці стику, що діють одночасно.
4. Стійкість стріли з площини підвісу: Наведену довжину стріли для визначення коефіцієнта # 966; г в цьому випадку знаходять, вважаючи нижній кінець її затисненим, а верхній вільним (kпр = 2), а також з огляду на змінність поперечного перерізу стріли по її довжині і форму контуру стріли в цій площині (див. Табл. VI-1 - k'пр) lпр = 2k'прl. Перевірку ведуть за геометричними характеристиками нижнього перетину стріли і з урахуванням моментів від горизонтальних сил. Моменти від вертикальних сил у опорного вузла (горизонтального шарніра) рівні 0:
Далі розраховують грати і кріплення її елементів в вузлах, конструюють діафрагми. Потім конструюють і розраховують стики секцій, після чого - оголовок, опорний вузол і вузол на переломі осі пояса, якщо він є. Якщо вертикаль в оголовке не пов'язані між собою поперечною діафрагмою, то слід перевірити їх стійкість при вигині (як консоль).
Попередній підбір перетинів стріл починають з призначення гнучкості їх # 955; в і # 955; г меншою допустимої і не обов'язково однаковою в обох напрямках, так як, по-перше, вплив згинаючих вертикальних і горизонтальних моментів не однаково, а по-друге, різні і величини допустимих напружень при обліку тільки вертікалних сил і при обліку всіх сил (вертикальних і горизонтальних). Прийняті значення А і з були вказані раніше.
призначивши # 955; в і # 955; г, визначають # 966; в і # 966; г, знаходять наведені довжини lв.пр і lг.пр, потім обчислюють необхідні св.тр = 2 lв.пр / # 955; в і сг.тр = lг.пр / # 955; г.
Необхідну площу поперечного перерізу стріли знаходять:
за умовами її роботи в площині підвісу в середині довжини за формулою:
і за умовами роботи з площини підвісу у нижнього кінця за формулою:
У формулах VI-53 і VI-54 величина сг має різні числові значення.
Значення допустимих напружень беруть залежно від обліковується сполучення навантажень (А чи Б).
Інші новини по темі: