Основні особливості розрахунку перевантажувачів

Основним методом розрахунку металоконструкцій перевантажувачів є метод граничних станів, основи якого розроблені Н. С. Стрілецьким. За розрахункові граничні стани приймаються такі, при яких конструкція під впливом силових впливів перестає задовольняти вимогам експлуатації. Розглядаємо два граничних стану металоконструкцій:

першому граничному стану - за несучою здатністю (міцності, стійкості, витривалості). При досягненні цього спів-стану конструкція втрачає здатність чинити опір зовнішнім впливам або отримує надмірні залишкові деформації і перестає задовольняти пропонованим до неї експлуатаційним вимогам;

другого граничного стан - по розвитку надмірних деформацій. При досягненні цього стану конструкція отримує такі загальні деформації або коливання, при яких перестає задовольняти пропонованим до неї експлуатаційним вимогам.

Граничний стан, пов'язане з утворенням тріщин, крихкого руйнування, місцевих деформацій і т. П., Попереджається сукупністю заходів, спрямованих на правильний вибір матеріалу і технологічного процесу зварювання, на створення відповідної конструктивної форми і усунення впливу зон концентрації напружень. Основна мета розрахунку за методом граничних станів-отримати гарантії, що в процесі нормальної експлуатації конструкції не.наступіт жодне з описаних вище граничних станів.

Металоконструкція перевантажувача є просторовою стрижневу систему, яка статично вирішується шляхом розчленування її на окремі плоскі системи (головні ферми, їздові балки, поздовжні зв'язку, поперечні зв'язку, жорстка опора, гнучка опора і т. П.), Або як єдина просторова система.

Головні ферми сприймають все навантаження, що діють на перевантажувач. Окремі елементи головних ферм можуть одночасно брати участь в роботі декількох плоских систем. Так, верхній пояс одночасно бере участь в роботі головних ферм і верхніх поздовжніх зв'язків. Стійки і підвіски одночасно входять до складу головних ферм і поперечних рам. Їздові балки працюють спільно з нижніми поясами головних ферм.

Зусилля в елементах головних ферм визначають за чинною навантаженні або по лініях впливу рухомого навантаження і навантажень, характер впливу яких може бути приведений до рівномірної або зосередженої навантаження.



Мал. 1. Схеми дії навантажень на міст при їзді



Мал. 2. Розрахункові схеми їздовий балки на опорах:
а - пружно-податливих; б - несмещаемий; d - проліт їздовий балки по осях поперечних рам

Випробування показали, що нормальна сила в їздових балках становить 20-40% повного зусилля в нижньому поясі головних ферм. Нормальні сили в їздових балках можуть бути визначені в результаті відповідного завантаження ліній впливу зусиль в елементах нижніх поясів головних ферм і приймаються рівними 40% відповідного зусилля в поясі головної ферми. Грейферний візок при цьому встановлюється в тому ж положенні, що і при визначенні максимального згинального моменту в нерозрізний схемою.

Згинальні моменти, що виникають в їздовий балки в результаті ексцентричного додатки нормальних сил, розподіляються між суміжними прольотами по закону фокусних відносин.



Мал. 3. Схеми загружеіія ліній впливу при обліку спільної роботи їздовий балки і поясів головних ферм:
а - в нижньому поясі головної ферми; б - в їздовий балки

Для елементів нижнього пояса головних ферм нормальна сила повинна бути зменшена на 20%, так як на сприйняття їздовими балками нормальної сили впливають геометричні розміри обох елементів, взаємне розташування центрів тяжіння їх перетинів і інші фактори.

Поперечні рами схильні до дії динамічного навантаження при кожному проході грейферной візки. Якщо прийняти, що в рудних перевантажувачах протягом року в середньому відбувається 200-300 тис. Циклів і що різниця між вагою грейферной візки з вантажем і без вантажу становить приблизно 10%, а навантаження від власної ваги їздових балок і гальмівних конструкцій невелика, то при двох колесах на одній стороні візки елементи пбперечних рам зазнають протягом року нормальної експлуатації 800-1200 тис. змін однозначних напружень від мінімуму до максимуму. Ці конструкції, особливо їх елементи, що безпосередньо примикають до їздовим балках (консоль, підвіска), виявляються найбільш, після їздових балок, чутливими до пошкоджень.



Мал. 4. Розрахункові схеми поперечної рами при дії:
а - вертикального навантаження від грейферной візки; б - горизонтального навантаження від грейферной візки; в - горизонтального навантаження на міст; з - горизонтального навантаження на грейферних візок



Мал. 5. Схема прикріплення їздовий балки до консолі поперечною рами



Мал. 6. Розрахункові схеми підвісок:
а - в площині рами; б - з площини рами; 1 - підвіска; 2 - консоль поперечної рами

Тензометричними вимірами і теоретичними дослідженнями встановлено, що при розташуванні вертикального рухомого навантаження поблизу розрахункової рами в роботу включаються сусідні рами; при цьому на частку розрахункової рами припадає близько 85% (р) = 085) зусилля, а решта розподіляється між сусідніми поперечними рамами, як це видно з лінії впливу опорного тиску. Сказане стосується лише поперечним рам, розташованим в пролітної частини моста або на консолях. Рами, розташовані поблизу опор, а також торцеві рами сприймають опорні тиску повністю.

Поздовжні зв'язку, наявні на рівні верхніх поясів головних ферм при їзді по низу і на рівні верхніх і нижніх поясів при їзді поверху, сприймають горизонтальні поперечні навантаження, що виникають при пересуванні крана і при дії вітру. Поперечні навантаження розподіляються між верхніми і нижніми поздовжніми зв'язками пропорційно їх жорсткість.



Мал. 7. Лінія впливу опорних тисків на поперечну раму

У першому випадку все навантаження можуть бути передані на верхню поздовжню ферму. Ці навантаження можуть бути також розподілені між верхніми і нижніми зв'язками, які з'єднують їздові балки і головні ферми. При цьому на частку верхніх зв'язків припадатиме 90 а на обидві ферми нижніх зв'язків 10% загального навантаження.

У другому випадку навантаження розподіляються порівну між верхніми і нижніми зв'язками.

Горизонтальні навантаження, що діють в площині связевой системи, передаються на неї повністю.



Мал. 8. Розрахункові схеми опор:
а - шарнірна; б - шарнірна із двома ярусами затяжок; в - рамна; г - те саме, з двома ярусами затяжок

При полураскосой системі решітки зусилля від вертикального навантаження в елементах поздовжніх зв'язків не враховуються.

Різноманітність конструктивних схем опор перевантажувачів вимагає індивідуального підходу при виборі розрахункової схеми.

При площинний схемою розрахунку в залежності від способу приєднання затяжки приймається шарнірна або рамна схема. Зовнішні навантаження на розрахункову раму передаються у вигляді вертикальних симетричних Р і кососімметрічних Р1 сил, а також горизонтальної сили Я; навантаження від перевантажувальних пристроїв, вбудованих в опору, приводяться до двох вертикальних силам Р2. Принципові рекомендації щодо розрахунку плоских рам опор перевантажувачів викладені М. М. Гохберг.

5) отримані нормативні зусилля від перекосу підсумовують із зусиллями від інших навантажень при пересуванні крана і проводять перевірку перерізів елементів.

Методика визначення зусиль від перекосной навантаження залежить від прийнятої розрахункової схеми.

Перед початком розрахунків корисно, хоча б орієнтовно, знати, яке з експлуатаційних станів для даного типу елементів є вирішальним. Для цього рекомендується користуватися результатами аналізу зусиль і напружень в елементах перевантажувачів жорсткої системи гратчастої і трубчасто-балкової конструкцій.

Наближення розрахункових схем до дійсних умов роботи перевантажувачів здійсненно при використанні сучасної обчислювальної техніки.

Вперше ЕОМ були застосовані при проектуванні типових перевантажувачів гратчастої конструкції. Всі статичні розрахунки металлоконструцій перевантажувачів трубчасто-балкової конструкції, в тому числі і типового ряду, були здійснені із застосуванням ЕОМ Мінськ-2. Розрахунок системи виконувався в двох варіантах:

1) плоский розрахунок, який передбачає розчленування конструкції на плоску головну раму і дві плоскі рами опор;

2) просторовий розрахунок, який передбачає розрахунок просторової системи, що складається з моста і двох опор, за програмою МАРСС (Механізований автоматичний розрахунок стрижневих систем), розробленої в Гіпротісе. В результаті плоского розрахунку для кожного вузла або перетину визначені поздовжня сила, згинальний момент і поперечна сила. Просторовий розрахунок для кожного вузла або перетину видає зусиль - нормальну силу, згинальні моменти в двох взаємно перпендикулярних площинах, поперечні сили по двох взаємно перпендикулярним напрямам і крутний момент.



Мал. 9. Розрахункова схема перевантажувача при просторовому розрахунку (цифри на схемі позначають номери розрахункових перетинів)