Расчет металлоконструкции стрелы

Металлоконструкция выполняется сварной, из стали марки Ст3ПС. Определение расчетных усилий в стержнях в данном случае производим исходя из двух возможных случаев работы крана:

· при мгновенном торможении опускаемого груза и неподвижном кране

· при резком торможении вращающегося крана с подвешенным грузом

Первый расчетный случай.

При определении динамического коэффициента исходим из статического удлинения грузовых канатов, деформацию самой конструкции в данном случае не учитываем, что идет в запас прочности.

В рассчитываемом кране груз подвешен на одинарном полиспасте с передаточным числом ίn= 2, принятый диаметр грузового каната d = 11мм., площадь сечения его проволок ƒк=0.47см²., расчетная длинна вертикального участка lк=11.5м., горизонтального – l1 = 10 м

Статическое удлинение вертикального участка каната:

λ 1 = (Q ·lк) / (ίn ·ƒк· Ек)= (5000 ·11500) / (2 · 0,47 ·1 ·106) = 6.1 см.;

где: Ек = 1·106 - модуль упругости каната;

Для горизонтального участка каната:

λ 2 = (Q ·l1) / (2ίn ·ƒк· Ек)= = (5000· 1000)/( 2· 0.47· 2 ·1· 106) = 2.65 см.;

Суммарное удлинение каната:

λ ст = λ 1 + λ 2 = 6.1 + 2.65 = 8.75 см.;

Скорость подъема груза:

ν = 0.33 м/с = 33 см/с;

Динамический коэффициент:

Ψg = 1 + ν / (√g ·λ ст) = 1+ 33/(√981· 8.75) = 1.12;

Расчетная нагрузка от массы поднимаемого груза:

Qp = Ψg ·Q = 1.12 · 5000 = 5600 кг = 56000 Н;

Нагрузка от напряжения грузового каната:

Sк = (Q /( ίn · ηn)) · Ψg = (5000/(2 · 0.98)) ·1.12 = 2857 кг = 28600

где: ηn - КПД полиспаста;

Размеры сечения стрелы:

h = 0.02 ÷ 0.04 ; [4]

Принимаем h = 0.4 м., в = 0,3 м.

Рис. 1

Точку крепления оттяжки к стреле выбираем исходя из равенства моментов от веса груза в середине пролета М2 и на конце стрелы М1.

М1 = М2 ; [1]

Gгр (L - C) = Gгр · (с/4) ; с = 4L/5;

Рис. 2

При длине стрелы L = 9.2 м , с = 7.36 м;

Нагрузки от поднимаемого груза.

Рис. 3

Усилие в растяжке:

Sp = Qp·9.2 / 2;

Sp = 56000·9.2 / 2 = 257600 Н;

Нагрузка на башню:

R = Q + Sp ;

R = 56000 + 257600 = 313600 H;

Методом поперечных сечений находим усилия в поясах и раскосах.

Рис. 4

∑М 5-6 = 0;

Qp · 0.92 + Sк · 0.4 + (F 7-8 + F 7-9) cos 20° · 0.61 = 0;

∑M7 = 0;

(- F 5-8 – F 6-9) · 0.4 + Qp · 1.38 = 0;

∑M 8-9= 0;

Qp · 1.84 + Sк · 0.4 + F7-10 · 0.4 = 0;

F5-8 = F6-9 = 5526 H;

F7-10 = - 186000 H;

F7-8 = F7-9 = 26678 H;

F8-9 = F 8-7 · 2 · sin 20° · cos 45° ;

F8-9 = 26678 · 2 · sin 20° · cos 45° = 12904 H;

Рис. 5

Второй расчетный случай.

Горизонтальная сила от веса груза и грузовой подвески:

Pг = 0.1· (Q +G подв) = 0.1· (14500 + 357) = 1485 H;

Рис. 6

∑ М2 = 0;

F1-4 = (Pг ·9.2)/0,3 = (1485 · 9.2) /0,3 = 76206 H;

∑ M3 = 0;

Pг · 8.28 – F 1-4 · 0.3 + F 4-2 · 0.3 = 0;

F4-2 = (-1485 · 8.28 + 76206 · 0.3)/ 0,3 = 7620 H;

F4-9 = 2 F4-2 sin 18° = 2 · 7620 · sin18° = 4709 H;