Основные технические характеристики крана КСК-32. Основные технические характеристики рельс типа Р-38

Основные технические характеристики крана КСК-32:

1. Грузоподъёмность в пролёте, т.	32
2. Грузоподъёмность на консолях, т.	32
3. Длина пролёта, м.	42
4. База крана, м.	12
5. Масса крана, т.	106
6. Колёса тележек:
- количество колёс, шт.	8
- диаметр колеса, м.	-
7. Максимальная нагрузка на колесо тележки крана, кН.	320
8. База тележек, м.	1,0

Основные технические характеристики рельс типа Р-38:

1. Масса одного погонного метра рельса, кг.	38,42
2. Момент инерции относительно горизонтальной оси, см-1.	1223,5
3. Момент сопротивления, относящийся к подошве рельса по оси X, Wx, см3.	180,3
4. Ширина подошвы, bр, мм.	114
5. Ширина подкладки, a x b, см2.	29 х 16
6. Длина рельса, м.	25
7. Модуль упругости рельсовой стойки, E, Н/см2.	2,2 ∙ 107

Основные технические характеристики шпал типа Необрезные I-Б, берёза:

1. Длина шпал, м.	1,40
2. Высота шпал, м.	18
3. Ширина нижней постели шпал, см.	25
4. Ширина верхней постели шпал, см.	16,5

Допускаемые напряжения на элементы верхнего строения путей:

1. Допускаемое динамическое напряжение в кромках подошвы рельсов типа Р-38, σр, Н/см2.	20500
2. Допускаемое напряжение на смятие шпал из берёзы, σсм, Н/см2.	220
3. Допускаемое напряжение на поверхности балласта: сортированный гравий фракции 10 - 25 мм, Н/см2.	25-35
4. Допускаемое напряжение на земляное полотно: супесь лёгкая, Н/см2.	11

1. Определение модули упругости рельсового основания (U, Н/см²).

Модуль упругости рельсового основания определяется по формуле:

;

где: C – коэффициент постели шпал, С = 40 Н/см²;

α_изг – коэффициент изгиба шпал, α_изг = 0,98;

b^в_шп – ширина верхней постели шпал, см;

l_м.прол – межшпальный пролёт, см.

Межшпальный пролёт определяем по формуле:

;

где: l_пр – предстыковая длина, l_пр = 0,25 м;

d = 0,05 м;

n – число шпал в звене, определяется по формуле:

;

где: N_ш – число шпал на 1 км. (из задания).

Таким образом, подставляя значения в формулы, получим:

 шт;      см;

 Н/см².

2. Определение коэффициент относительной жёсткости рельса и основания (K).

Коэффициент относительной жёсткости рельса и основания определяется по формуле:

;

где: E_р – модуль упругости рельсовой стали, E_р = 2,2∙10⁷ Н/см²;

I_X – момент инерции рельса относительно оси X, см^-1.

Таким образом, подставляя значение в формулу, получим:

.

3. Определение расчётной динамической нагрузки на верхнее строение пути от колеса тележки крана.

Определяем статическое давление на колесо по формуле:

;

где: P_кр – масса крана, т;

П_кол – число колёс.

Подставляя значения в формулу, получим:

Н.

4. Определение напряжения в кромках подошвы рельса (σ_р).

Напряжение в кромках подошвы рельса определяется по формуле:

;

где: W_X – момент сопротивления рельса относительно оси X, см^-1;

М_изг – изгибающий момент от расчётной нагрузки колеса крана в опасном сечении с учётом смежных колёс, определяемый по формуле:

;

где: ψ – коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил, ψ = 1,15;

ρ – коэффициент, учитывающий сухое и вязкое трение реборд колёс о рельс,

ρ = 1,15;

K – коэффициент относительной жёсткости рельс и основания, K = 0,0067.

Таблица 1.

Таблица расчёта.

K	x	K∙ x	η	μ
0,0067 0,0067 0,0067 0,0067 0,0067 0,0067	0 100 200 400 500 600	0 0,67 1,34 2,68 3,35 4,02	1 0,6997 0,2640 -0,0514 -0,04021 -0,02603	1 0,0599 -0,2011 -0,1013 -0,01640 -0,00814

Подставляя данные из таблицы 1 в формулу, получим:

Определяем напряжение в кромках подошвы рельса по формуле:  ;

;

Следовательно рельсы Р-38 для проектирования подкрановых путей не подходят, необходимо использовать рельсы Р-65 так, как:

; см. расчёт ниже:

;

Таблица 2.

Таблица расчёта.

K	x	K∙ x	η	μ
0,0073 0,0073 0,0073 0,0073 0,0073 0,0073	0 100 200 400 500 600	0 0,73 1,46 2,92 3,65 4,38	1 0,6997 0,2348 -0,0403 -0,03659 -0,01546	1 0,0599 -0,2068 -0,0666 -0,01241 -0,00791

Таким образом, используем рельсы марки Р-65.

5. Определение напряжения на поверхности шпал.

Определение напряжения на поверхности шпал производится по формуле:

, Н/см²;

где: ω – площадь опоры рельса на шпалу, определяемая как:

ω = b_р ∙ b^в_ш = 15 ∙ 16 = 240 см²;

;

Н;

Тогда, подставляя полученные значения в формулу, получим:

Н/см²;

Следовательно условие выполнено.

6. Определение напряжения на поверхности балласта.

Определение напряжения на поверхности балласта производится по формуле:

, Н/см²;

где: α = 0,98 – коэффициент изгиба шпал;

a = 140 см. – длина шпал;

b^н_шп = 25 см. – ширина нижней постели шпал.

Подставляя значения в формулу, получим:

 Н/см²;

Следовательно условие выполнено и балласт подходит.

7. Определение напряжения на поверхности земляного полотна.

Определение напряжения на поверхности земляного полотна производится по формуле:

, Н/см²;

где: m₀ – коэффициент, характеризующий концентрацию напряжения от давления шпал на балласт по направлению от краёв подошвы рельса к её середине, определяемый как:

;     Н/см² > 1 Н/см²;

σ’_б и σ’’_б – давление шпал на балласт, определяемое как:

;     Н/см²;

А – коэффициент, зависящий от ширины шпалы и толщины балластного слоя, определяемый как:

;

;     ;

;     ;

;

Тогда σ_ЗП будет равным:

6,02 Н/см² < 11 Н/см²

Следовательно условие выполнено.

Краткие выводы.

Исходя из произведённых расчётов можно сделать выводы, что для устройства подкрановых путей для крана КСК-32 на грунте земляного полотна супесь лёгкая необходимо использовать:

- рельсы типа Р-65;

- шпалы Необрезные I-Б, берёза;

- балластный слой: гравий сортированный фракции 10 - 25 мм.

Данная конструкция обеспечивает достаточную прочность конструкции подкрановых путей и возможна в проектировании, устройстве и эксплуатации.