Балки мостового крана

5.1. Визначення масових характеристик складальних одиниць крану

Маса візка визначається по отриманій нами формулі шляхом обробки довідкових даних [6]:

т (5.1)

Формула для визначення маси головної балки також отримана нами шляхом обробки довідкових даних:

т (5.2)

5.2. Схема навантаження головної балки крана

Розрахункова силова схема головної балки у вертикальній площині з розподіленими і зосередженими силами представлена на рис.5.1.

Рис. 5.1 Схема прикладення поперечних

навантажень на головну балку

Розподілене навантаження від власної ваги половини двобалочного моста без кінцевих балок і коліс, але з обліком підвізочного рельсу і площадки обслуговування дорівнює:

кН/м. (5.3)

Навантаження від ваги візка передається на рельс одним колесом, визначається з умови, що її вага з вантажем рівномірно розподілені на всі ходові колеса:

кН, (5.4)

де n- число ходових коліс вантажного візка.

Вага електроустаткування

кН. (5.5)

Вага кабіни керування

кН. (5.6)

Вага електропривода механізму пересування крана (без коліс)

кН. (5.7)

Відстань зосереджених сил від лівої опори балки, що відповідають крану КМ 50/12,5, узятому за прототип, рівні:

5.3. Епюри згинальних моментів головної балки

Для визначення поперечного переріза головної балки необхідно обчислити максимальний згинальний момент від зосереджених і розподілених навантажень. Для цього побудуємо окремо епюри згинальних моментів для кожної сили. Потім, склавши їх, знайдемо максимальний згинальний момент і небезпечний переріз [7].

Епюра згинаючого моменту від сили ваги кабіни представлена на рис.5.2а. Максимальне значення моменту М_каб дорівнює:

кН×м. (5.8)

Епюра згинаючого моменту від сили ваги механізму пересування крана представлена на рис.5.2б. Максимальне значення моменту М_пр дорівнює:

кН×м. (5.9)

Епюра згинаючого моменту від сили ваги візка, переданої на балку двома колісьми, показана на рис.5.2в. Максимальне значення моменту М_т дорівнює:

кН×м. (5.10)

Епюра згинаючого моменту від рівнодіючої сили ваги електроустаткування показана на рис.5.2 г. Максимальне значення моменту М_эл дорівнює:

кН×м. (5.11)

Епюра згинаючого моменту від власної ваги головної балки показана на рис.5.2 д. Максимальне значення моменту М_б дорівнює:

кН×м. (5.12)

З епюр згинальних моментів видно, що максимальне значення їхньої суми буде в середині прольоту.

Згинальний момент від сили ваги кабіни в середині прольоту дорівнює

кН×м. (5.13)

кНм. (5.14)

5.4. Розрахунок поперечного переріза головної балки мостового крана (перше наближення)

Умова короткочасної міцності головної балки при вигині визначається вираженням [8]:

, (5.15)

де - осьовий момент опору перетину щодо нейтральної осі х-х, що проходить через центр ваги перетину і перпендикулярної до площини дії сил, см³; - нормальна напруга, що допускається, кН/см².

Тому що осьовий момент опору залежить від форми і розмірів перетину балки, то, прийнявши за основу балку прототип заводу ХЗПТО, знайдемо розміри проектованої головної балки з умови міцності.

Момент опору дорівнює

см³.

Рис.5.2. Епюри згинальних моментів

Максимальний згинальний момент головної балки мостового крана від зосереджених і розподілених сил у вертикальній площині дорівнює

Напругу, що допускається, знайдемо з границі текучості стали 09М2С с обліком запасу міцності для розглянутого сполучення навантажень і групи режиму роботи крана

кН/см²,

де - границя текучості стали 09М2С- 32,5 кН/см²; n-коефіцієнт запасу міцності – n=1,9...2…2,1для 6К [3].

Форма і розміри перетину балки прототипу показані на рис.5.3а. Для визначення розмірів балки, що розраховується, представимо її як симетричний тонкостінний прямокутник рис.5.3б. При момент опору перетину балки такої форми визначається з вираження [7]

. (5.16)

Рис. 5.3. Перетин головної балки:

а - балка-прототип; б- тонкостінний

симетричний прямокутник

У практиці проектування головних балок коробчатого перетину [3] з технологічних умов приймають Підставляючи значення у формулу (5.16), одержимо

(5.17)

де - ведучий параметр, обумовлений розмірами балки-прототипу. Висоту балки Н знаходимо з формули (5.17):

м,

мм.

Інші розміри проектованої балки будемо знаходити з урахуванням балки-прототипу й існуючих рекомендацій [3] з умов місцевої стійкості.

Основні параметри балки-прототипу:

Співвідношення основних параметрів, балки-прототипу

Рекомендації [3]:

Якщо , то з умови місцевої стійкості до балки приварюються подовжні і поперечні ребра жорсткості. Для проектування балки приймаємо наступні розміри, виходячи зі співвідношення розмірів балки-прототипу:

мм,

Приймаємо = мм,

мм,

мм.

Приймаємо = мм.

Знайдемо основні співвідношення:

мм

Співвідношення основних розмірів проектованої балки відповідають балці-прототипові. Виходячи з умови місцевої стійкості балки, до неї зсередини приварюються подовжні і поперечні ребра жорсткості.

Перевіримо напругу в крайніх волокнах балки [3]

(5.18)

Момент інерції полки щодо своєї осі х₁-х₁:

м⁴.

Площа полиці дорівнює:

м².

Момент інерції стінки щодо осі х-х:

м⁴

квадрат напівсуми висоти стінки і товщини полиці:

м².

Момент інерції поперечного переріза балки щодо нейтральної осі х-х

м⁴.

Осьовий момент опору перетину балки щодо нейтральної осі х-х:

м³,

Після підстановки чисельних значень необхідно, щоб виконувалася нерівність (5.18), у противному випадку необхідно вибрати інші розміри і заново виконати розрахунок.

Додаток 1

Канати сталеві

Ескіз	Діаметр каната, мм	Розрахункова площа перерізу дротів, мм^2	Орієнтовна маса 1000м змазаного каната, кг	Маркувальна група, МПа (кг/мм^2)
1372 (140)	1568 (160)	1666 (170)	1764 (180)
Розривне зусилля каната у цілому Sроз кН,не менше
Канат подвійний звивки типу ЛК-Р, 6 х 19 дротів з одним органічним сердечником, ДСТ 2688-80	8.3	26.15		-	34.8	36.95	38.15
9.1	31.18		-	41.55	44.1	45.45
9.9	36.66	358.6	-	48.85	51.85	53.45
	47.19	461.6	-	62.85	66.75	68.8
	53.87		-	71.75	76.2	78.55
		596.6	71.05	81.25	86.3
	74.4		86.7	98.95
	86.28			114.5		125.5
16.5	104.61		121.5		147.5
	124.73					181.5
19.5	143.61
	167.03		194.5			243.5
22.5	188.78					275.5
	215.49		250.5		304.5
				324.5		355.5
	274.31					399.5
	297.63		346.5
30.5	356.72		415.5		504.5
	393.06			523.5
33.5	431.18		502.5		610.5
	5412.79
39.5	586.59			781.5
	668.12
Канат подвійний звивки типу ЛК-РО, 6 х 36 дротів з одним органічним сердечником, ДСТ 7668-80	8.1	25.67	253.5	-	-	-	37.05
9.7	38.82	383.5	-	49.85		56.1
11.5	51.96		-	66.75	70.95	75.1
13.5	70.55	696.5	-	90.65	96.3	101.5
	82.16		-	104.5	111.5	116.5
16.5	105.73		-	135.5
	125.78		-	161.5	171.5	175.5
	153.99		-	197.5
	185.1		207.5	237.5	252.2	258.5
23.5	215.94		242.5
25.5	252.46		283.5			352.5
	283.79		318.5	364.5	387.5	396.5
	325.42			417.5		454.5
	369.97
	420.96			540.5	574.5	588.8
34.5	461.07				629.5	644.5
36.5	615.95		692.5	791.5
	683.68		768.5	878.5	933.5	955.5

Продовження додатка 1

Ескіз	Діаметр каната, мм	Розрахункова площа перерізу дротів, мм^2	Орієнтовна маса 1000м змазаного каната, кг	Маркувальна група, МПа (кг/мм^2)
1372 (140)	1568 (160)	1666 (170)	1764 (180)
Розривне зусилля каната у цілому Sроз кН, не менше
Канат подвійний звивки типу ЛК-О, 6 х 19 дротів з одним органічним сердечником, ДСТ 2688-80	8.8	29.92	293.6	-	39.8	42.35	43.65
10.5	39.54	387.5	-	53.65	55.95	57.65
11.5	49.67		-	66.15	70.3	72.45
	54.07		-		796.5	78.85
	60.94	597.3	-	81.1	86.15	88.7
	73.36		-	97.75	103.5	106.5
	86.95	852.5	-	115.5	122.5	126.5
16.5	101.68	996.5			143.5	147.5
17.5	117.5		136.5			171.5
19.5	139.69		162.5			203.5
20.5	158.19			210.5	223.5	230.5
	177.85			236.5
	198.67			264.5		289.5
25.5	243.76			324.5	344.5	355.5
	293.48				415.5
330.5	347.82			463.5		507.5
32.5	406.76			541.5	575.5
	470.34			626.5	665.5
	513.49		598.5		726.5
	558.74				790.5
	595.18		693.5	792.5
	632.78		737.5			906.5
43.5	711.42		829.5
Канат подвійний звивки типу ЛК-З, 6 х 25 дротів з одним органічним сердечником, ДСТ 7668-80	8.1		236.5	-	31.9	33.95	35.1
9.7	34.785	342.5	-	46.3	49.15	50.35
11.5	47.12		54.9	62.7	66.65	68.9
	61.38		71.5	81.75	86.6	89.45
14.5	77.5	763.5	903.5	102.5
	95.58	941.5	110.5	126.5	134.5	139.5
17.5	115.72		134.5	153.5	163.5
19.5	137.81	1357.5			194.5
	161.81		188.5		228.5	236.5
22.5	188.5			250.5	266.5
	216.42		251.5		305.5	316.5
25.5	246.27		296.5	327.5
27.5	278.1		323.5	369.5		406.5
	311.77
	382.52		445.5	509.5		559.5
35.5	463.2	4562.5		616.5		677.5
38.5	548.71			730.5	776.5
	644.55			857.5	911.5

Додаток 2

Основні технічні дані електродвигунів MTKF (50 Гц, 220/380 і 500 В)

Тип двигуна	Потужність на валу (кВт) при ПВ%	n, об/хв.	ККД, %	М мах, Н·м	Момент інерції, кг·м^2	Маса, кг
MTКF 011-6	2,0 - - -	- 1,7 - -	- - 1,4 -	- - - 1,2		56,0 60,0 61,5 61,0		0,02
MTКF 012-6	3,1 - - -	- 2,7 - -	- - 2,2 -	- - - 1,7		61,5 65,0 67,0 65,0		0,027
MTКF 111-6	4,5 - - -	- 4,1 - -	- - 3,5 -	- - - 2,8		67,0 69,0 72,0 73,0		0,045
MTКF 112-6	6,5 - - -	- 5,8 - -	- - 5,0 -	- - - 4,0		69,5 71,0 74,0 74,0		0,065
MTКF 211-6	10,5 - - -	- 9,0 - -	- - 7,5 -	- - - 6,0		68,0 72,5 75,5 78,0		0,11
MTКF 311-6	14,0 - - -	- 13,0 - -	- - 11,0 -	- - - 9,0		76,0 76,5 77,5 77,5		0,212
MTКF 312-6	19,5 - - -	- 17,5 - -	- - 15,0 -	- - - 12,0		79,0 80,0 81,0 81,0		0,3
MTКF 411-6	30,0 - - -	- 27,0 - -	- - 22,0 -	- - - 18,0		80,0 81,0 82,5 82,5		0,475
MTКF 412-6	40,0 - - -	- 36,0 - -	- - 30,0 -	- - - 25,0		81,5 82,5 83,5 81,5		0,637
MTКF 311-8	10,5 - - -	- 9,0 - -	- - 7,5 -	- - - 6,0		73,0 74,0 73,5 73,5		0,275
MTКF 312-8	15,0 - - -	- 13,0 - -	- - 11,0 -	- - - 8,2		78,0 78,5 78,0 76,0		0,387

Продовження додатка 2

MTКF 411-8	22,0 - - -	- 18,0 - -	- - 15,0 -	- - - 13,0		76,5 78,5 80,0 81,0		0,537
MTКF 412-8	30,0 - - -	- 26,0 - -	- - 22,0 -	- - - 18,0		79,0 80,0 80,5 80,0		0,75

Основні технічні дані електродвигунів MTF (50 Гц, 220/380 і 500 В)

Тип двигуна	Потужність на валу (кВт) при ПВ%	n, об/хв	ККД, %	М мах, Н·м	Момент інерції, кг·м^2	Маса, кг
MTF 011-6	2,0 - - -	- 1,7 - -	- - 1,4 -	- - - 1,2		55,0 60,0 61,5 60,5		0,021
MTF 012-6	3,1 - - -	- 2,7 - -	- - 2,2 -	- - - 1,7		58,0 62,0 64,0 64,0		0,029
MTF 111-6	4,5 - - -	- 4,1 - -	- - 3,5 -	- - - 2,8		66,0 68,0 70,0 72,0		0,048
MTF 112-6	6,5 - - -	- 5,8 - -	- - 5,0 -	- - - 4,0		72,0 74,0 75,0 74,0		0,067
MTF 211-6	10,5 - - -	- 9,0 - -	- - 7,5 -	- - - 6,0		74,0 77,0 77,0 78,0		0,115
MTF 311-6	14,0 - - -	- 13,0 - -	- - 11,0 -	- - - 9,0		75,5 77,0 79,0 77,0		0,225
MTF 312-6	19,5 - - -	- 17,5 - -	- - 15,0 -	- - - 12,0		80,0 81,0 82,0 81,0		0,312
MTF 411-6	30,0 - - -	- 27,0 - -	- - 22,0 -	- - - 18,0		82,0 83,0 83,5 83,0		0,5
MTF 412-6	40,0 - - -	- 36,0 - -	- - 30,0 -	- - - 25,0		84,0 84,5 85,5 83,5		0,675

Продовження додатка 2

MTF 311-8	10,5 - - -	- 9,0 - -	- - 7,5 -	- - - 6,0		71,0 72,0 73,0 72,0		0,275
MTF 312-8	15,0 - - -	- 13,0 - -	- - 11,0 -	- - - 8,2		76,0 76,5 77,0 75,5		0,387
MTF 411-8	22,0 - - -	- 18,0 - -	- - 15,0 -	- - - 13,0		78,0 80,0 81,0 81,0		0,537
MTF 412-8	30,0 - - -	- 26,0 - -	- - 22,0 -	- - - 18,0		81,0 82,0 82,0 81,0		0,75

Основні технічні дані електродвигунів MTН (50 Гц, 220/380 і 500 В)

Тип двигуна	Потужність на валу (кВт) при ПВ%	n, об/хв.	ККД, %	М мах, Н·м	Момент інерції, кг·м^2	Маса, кг
МТН 111-6	3,5 - - -	- 3,0 - -	- - 2,5 -	- - - 2,0		64,0 65,0 65,0 63,0		0,047
МТН 112-6	5,3 - - -	- 4,5 - -	- - 3,6 -	- - - 3,0		69,0 69,0 68,0 65,0		0,067
МТН 211-6	8,2 - - -	- 7,0 - -	- - 5,6 -	- - - 4,2		72,0 73,0 72,0 69,0		0,115
МТН 311-6	13,0 - - -	- 11,0 - -	- - 9,0 -	- - - 7,0		76,0 78,0 76,0 73,0		0,225
МТН 312-6	17,5 - - -	- 15,0 - -	- - 12,0 -	- - - 9,0		80,0 81,0 80,5 76,0		0,312
МТН 411-6	27,0 - - -	- 22,0 - -	- - 18,0 -	- - - 14,0		82,0 82,5 82,0 80,5		0,5
МТН 412-6	36,0 - - -	- 30,0 - -	- - 25,0 -	- - - 18,0		83,5 84,5 84,0 82,0		0,675

Продовження додатка 2

Дата добавления: 2015-08-10