Стрела крана. Расчет устойчивости стрелы и её элементов. Расчет и конструирование узлов. Выбор материала, определение расчетных сопротивлений и допускаемых напряжений, страница 2

Общая масса стрелы будет меньше чем из углеродистой стали. Одновременно со снижением массы стрелы будет меньше и боковая площадь стрелы, что приведет к снижению ветровой нагрузки.

В настоящее время расчет металлоконструкций и их элементов по допускаемым напряжениям применяется только в случае отсутствия данных для расчета по методу предельных состояний.

Метод предельных состояний, как наиболее прогрессивный, является в настоящее время единым методом расчета всех металлоконструкций. Но для расчета данной стрелы крана необходимо применить расчет по методу допускаемых напряжений из-за большой изменяемости внешних нагрузок.

Допускаемое нормальное напряжение ,МПа [3]:

,                                                  (4)

где -предел текучести стали , МПа (=345МПа [3] );

n-коэффициент запаса прочности (n=1,4 [3] ).

 МПа.                                     (5)

   Допускаемое нормальное напряжение по смятию [],МПа:

,                                           (6)

 МПа.

Допускаемое касательное напряжение сварного шва на срез ,МПа:

                                                 (7)

где -допускаемое напряжение растяжению основного материала , МПа(=314).

МПа.

Допускаемое касательное напряжение оси шарнира на срез ,МПа.

,                                          (8)

где -предел текучести стали , МПа

    МПа.

 3. Силовой расчет стрелы.

  Расчет усилий в элементах стрелы произведен при максимальных рабочих нагрузках: разгон или торможение механизма поворота крана. При расчете на стрелу действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. Расчетная схема стрелы приведена на рисунке 2. Эпюры поперечных, продольных сил и изгибающих моментов приведены на рисунке 3.

Определение расчетных нагрузок и их комбинаций.

    1. Распределенная нагрузка от силы тяжести стрелы в вертикальной плоскости.

                                                                                                           (9)

где – сила тяжести стрелы, кН();

       -длина стрелы, м ().

         .

   2. Вертикальная расчетная нагрузка от силы тяжести груза.

             ,                                                                                                   (10) 

где-номинальная грузоподъемность, кН();

      -сила тяжести крюковой подвески.

     ,                                                                                                          (11)  

     кН.

      кН.

   3. Силы инерции масс стрелы и груза в горизонтальной плоскости, возникающие при повороте стрелы, приняты равными 10% от соответствующих вертикальных нагрузок.

Сила инерции массы стрелы:

 .                                                                                                             (12)

Сила инерции массы груза:

  .                                                                                                             (13)    

кН.

 .

  4.Горизонтальная ветровая нагрузка на стрелу:

     ,                                                                                              (14)

где W-удельная ветровая нагрузка(рассчитана по формуле(5,9)[2]),

               W=P_в^с +Р_в^д ,

Где Р_в^с – статическая составляющая ветровой нагрузки,

     Р_в^д – динамическая составляющая ветровой нагрузки.

P_в^с =∑(р_в^hA_н)

где р_в^h – распределенное давление ветра в данной зоне высоты; А_н  - расчетная наветренная площадь (нетто) конструкции и груза.0

р_в^h = q_в k c n₇,

где q_в – динамическое давление (скоростной напор) ветра на высоте до 10 м над поверхностью земли (воды) для рабочего состояния(q_в = 125 Па). k – поправочный коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте, принимаемый по табл. 5.3.[2]; с –коэффициент аэродинамической силы, принимаемый по рекомендуемому приложению 1 к ГОСТ 1451( с = 1,2); n₇ – коэффициент перегрузки(n₇=1).

              р_в^h = 125*1,0*1,2*1,0=150 Па

      -подветренная площадь стрелы.

            ,

где     А_трап –площадь первой секции стрелы;