Типы конструкций и их основные параметры

Некоторые схемы поперечных сечений показаны на рис. 84. Металлические конструкции разделяют также на решетчатые (ферменные) и листовые (балочные, сплошностенчатые). Первые (рис. 84, а, б)обладают меньшей массой в сравнении с листовыми, наименьшей высотой от головки подкранового рельса до рельса на мосту, достаточной жесткостью в горизонтальной пло­скости. К недостаткам решетчатых мостов относятся б6льша;i трудоемкость изготовления (вследствие длительности сборки и отсутствия автоматической сварки), более низкое сопротивление усталости, невозможность применения на концевой балке выкат­ных колес. На рис. 84, а главная ферма – решетчатая, на рис. 84, б одностенчатая балка, вспомогательная ферма и фермы связей - решетчатые. Решетчатые несущие конструкции для мостовых кранов в настоящее время изготовляются сравнительно редко.

Наибольшее распространение среди листовых конструкций кранов мостового типа получили коробчатые (рис. 84, в, г).Они обладают меньшей трудоемкостью изготовления в сравнении с ре­шетчатыми вследствие более простой сборки и применения автоматической сварки, меньшей общей высотой моста, более высоким сопротивлением усталости, возможностью применения на концевой балке выкатных колес. К недостаткам их относятся: значительная масса и недостаточная жесткость в горизонтальной плоскости для кранов малой грузоподъемности и больших пролетов (рис. 84, в), сложные условия сварки диафрагм при изготовлении пролетных балок.

Рисунок 84 – Схемы поперечных сечений (половины моста) мостовых кранов общего назначения

Коробчатые конструкции для средних и больших грузоподъем­ностей и пролетов (рис. 84, г)позволяют размещать электро­оборудование и механизмы передвижения внутри балок. Генераль­ные геометрические параметры мостов назначаются в зависи­мости от пролета l. База электрического мостового крана Б ≥ (1/7÷1/5)l. Высота h решетчатых стальных конструкций прини­мается на основе соотношений h/l = 1/10÷1/16 при четном числе панелей. Для двухбалочных коробчатых мостов

h/l = 1/14÷1/18.

Рисунок 85 – Схема конструкции двухбалочного мостового крана

На рис. 85 показана схема конструкции двухбалочного мосто­вого крана. Параметры балки следующие: h₁ ≈ (0,4÷0,6)h; с ≈ 2h; b ≥ l/50, b ≥ h /3.

Скосы по концам главных балок выполняются для удобства соеди­нения их с концевыми. В ряде случаев они назначаются на длине более 2h с целью приближения к равнопрочной балке в вертикаль­ной плоскости, имеющей меньшую массу.

Выбор высоты h связан с условиями оптимизации по массе на основе критериев по несущей способности, а также с особыми требованиями по жесткости [см. формулу (172)], времени затухания колебаний моста при работе механизма подъема и санитарно-гигиеническим нормам.

Расчет металлической конструкции мостового крана по несущей способности включает проверку прочности, местной или общей устойчивости тонкостенных элементов или отдельных стержней (для решетчатых конструкций), усталости. Проверка сопротивления усталости выполняется для кранов среднего, тяжелого и весьма тяжелого режимов работы. Значительное, а подчас решаю­щее влияние при назначении геометрических параметров моста (в первую очередь главной балки), а следовательно, и определении металлоемкости крана имеют критерии эксплуатационного харак­тера, характеризующие предельные состояния конструкции. Так, прогиб главных балок мостовых кранов при действии подвижной нагрузки (тележка, полезный груз с грузозахватным приспособле­нием), находящейся в середине пролета (рис. 86, а),не должен превышать l/400для кранов с ручным приводом, l/500 – l/600для электрических кранов. Ограничения по прогибу иногда приводят к недоиспользованию материала по напряжениям.

Рисунок 86 – Расчетные случаи нагружения металлической конструкции мостового крана

В качестве основных факторов, определяющих деформации металлоконструкций, можно отметить следующие: буксование тележки на под тележечных путях или самопроизвольное движение, которое должно исключаться обеспечением необходимого запаса сцепления приводных колес с рельсами в течение всего цикла работы крана; колебательные процессы, амплитудно-частотные и частотно-временные характеристики которых ограничиваются са­нитарно-гигиеническими нормами вибрационного воздействия на человека; затраты мощности механизма передвижения тележки на преодоление дополнительных сопротивлений, возникающих при передвижении от деформации главной балки; подскок тележки на подтележечных путях в случае мгновенной разгрузки; углы пово­рота опорных сечений главных балок (ходовых колес крана) и др. Ограничение деформаций главных балок с точки зрения обеспе­чения необходимого запаса сцепления приводных колес грузонесу­щих тележек с подтележечными рельсами является обязательным для всех без исключения подъемно-транспортных машин мостового типа. Ограничения же, накладываемые остальными факторами, могут исключаться для отдельных кранов или путем применения определенных конструктивных или технологических мероприятий. Так, например, подскока тележки при мгновенной разгрузке можно избежать при соответствующем исполнении опорно-ходо­вого устройства.

Изгибные деформации главных балок в вертикальной плоскости складываются из следующих компонентов: проектных деформаций (строительного подъема), деформаций сборки и сварочных дефор­маций при изготовлении, остаточных деформаций при эксплуата­ции, деформаций от действия сосредоточенных, подвижных нагру­зок и веса металлической конструкции. Под строительным подъ­емом понимается создание при изготовлении балок выгиба их вверх. Для мостовых кранов при пролете l ≥ 17 м он назнача­ется равным f = 0,00125l. Таким образом, на кривую балку при эксплуатации оказывают влияние технология изготовления кон­струкции и условия ее работы.

Время затухания свободных вертикальных колебаний (динами­ческая жесткость) главных балок подлежит проверке в некоторых случаях: 1) при наличии требований повышенной точности уста­новки груза; 2) при расчете металлической конструкции на огра­ниченный срок службы с учетом явлений усталости. В первом случае время затухания колебаний можно опре­делить, принимая минимальную амплитуду колебаний порожнего крана, например у_min = 0,5 мм. Следует иметь в виду, что с умень­шением относительной высоты моста h/l возрастает период свобод­ных колебаний.

Кроме приведенных на рис. 84 типовых сечений мостов двухбалочного исполнения получили распространение оболочеч­ные конструкции, предварительно напряженные (в вертикальной плоскости главных балок), шпренгельные, рамные и др. Значи­тельное разнообразие существующих конструкций отражает поиск оптимальных форм с точки зрения минимума материалоемкости и повышения технологичности.

Концевые балки мостовых кранов имеют коробчатое сечение. В местах примыкания главной балки к концевой в последней уста­навливаются диафрагмы в сечениях, совпадающих с плоскостям и стенок главной балки. Этим обеспечивается более равномерная пере­дача усилий в узле сопряжения балок. Для увеличения жесткости этого узла в горизонтальной плоскости применяются косынки, соединяющие пояса главных и концевых балок. По требованиям транспортировки крана в концевой балке выполняется один или два монтажных стыка на болтах, а узел сопряжения каждой поло­вины ее с главной балкой выполняется сварным. Применяется также конструкция концевой балки без разъема, соединяемой при монтаже с главными балками на болтах.

Специальные крановые мосты бывают однопутными и двух­путными. В первом случае конструкция может не отличаться от мостов общего назначения (см. рис. 84), если применяется обыч­ная тележка. При наличии специальной тележки находят приме­нение однопутные однобалочные коробчатые мосты. При двух­путных мостах на них работают на параллельных путях две тележки.