Расчет траверс, работающих на сжатие

Траверсы этого типа обычно применяют для подъема царг большого диаметра (рис. 4). В зависимости от нагрузок и длины траверс стержни их могут иметь различные поперечные сечения: сплошные, представляющие собой единичные швеллеры, двутавры и стальные трубы, или сквозные, состоящие из двух швеллеров или двутавров, связанных планками, а также стальной трубы, усиленной уголками.

Траверсы, работающие на сжатие, требуют проверки на прочность и на устойчивость.

Масса траверсы составляет незначительную долю от массы поднимаемого груза (не более 0,01), поэтому в практических расчетах ею можно пренебречь.

Рис. 4. Траверса, работающая на сжатие

Расчет траверсы производят в следующем порядке:

1. Находят натяжение в каждой канатной подвеске:

S= 10 ·G _о / (2cosα),

где G _о – масса поднимаемого оборудования, т; α– угол наклона тяги к вертикали.

2. По найденному значению S рассчитывают стальной канат.

3. Сжимающее усилие в стержне траверсы с учетом коэффициентов динамичности К _д и перегрузки К _п определяют по формуле:

N =10· G _о tgα К _п К _д/2.

4. Траверсу рассчитывают на устойчивость как стержень, работающий на сжатие. Для этого в зависимости от величины нагрузки и длины траверсы задаются формой ее поперечного сечения и определяют требуемую площадь:

F _тр= N/ (φ m R),

где φ – коэффициент продольного изгиба, значением которого предваритель-

но задаются. Для стержня из швеллера, двутавра или уголка φ = 0,7–0,9; из стальной трубы φ =0,4.

5. Определяют расчетную длину стержня:

l _c = μ· l,

где μ – коэффициент приведения расчетной длины, зависящий от условий закрепления концов стержня и приложения нагрузки (прил. 8).

6. Устанавливают гибкость стержня:

для швеллера или двутавра

λ _х = l _c/ r_х,

λ _у = l _c/ r_у ;

для стальной трубы

λ = l _c/ r.

При этом должно удовлетворяться условие:

max{ λ _х, λ _у }≤ [λ],

где r_х, r_у – радиусы инерции относительно главных осей; [λ] – предельная гибкость (прил. 9).

По наибольшей гибкости, если она не превышает предельную, из

прил. 10 находят коэффициент продольного изгиба φ.

7. Полученное сечение стержня проверяют на устойчивость:

N /(F φ) ≤ mR.

Пример 5. Рассчитать траверсу, работающую на сжатие (см.рис. 4 ) длиной l= 3 м для подъема горизонтального цилиндрического барабана массой G _o = 36 т, если α=45⁰.

Решение:

1. Находим натяжение в каждой канатной подвеске:

S= 10 ·G _o / (2cos α) = 10·36/(2·0,707)=254,6кН.

2. Определяем разрывное усилие при условии, что для грузового каната с легким режимом работы К _з = 5 (см. прил. 1):

R _к =S·К _з = 254,6·5=1273 кН.

3. По найденному разрывному усилию подбираем стальной канат типа ЛК-РО (см. прил. 2 ) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа ………………….. 1568

разрывное усилие, кН …………………………………………... 1290

диаметр каната, мм ……………………………………………. 50,5

масса 1000 м каната, кг ………………………………………... 9440

4. Находим сжимающее усилие в траверсе:

N= 10 G _о·tgα ·К _п К _д / 2 = 10·36·1·1,1·1,1/2=217,8 кН.

5. Для изготовления траверсы принимаем стальную трубу.

6. Задавшись коэффициентом продольного изгиба φ = 0,4, находим требуемую площадь поперечного сечения трубы:

F _тр= N/( φ m 0,1 R)= 217,8/(0,4·0,85·0,1·210)=30,5 см².

7. По прил. 7 подбираем стальную трубу диаметром 108×10 мм с площадью 30,8 см² и радиусом инерции r= 3,48 см.

8. Находим расчетную длину траверсы, определяя по прил. 8 коэффициент приведения длины μ и считая, что концы траверсы закреплены шарнирно:

l _c=μ ·l= 1·300=300 см.

9. Определяем гибкость траверсы:

λ =l _c/ r= 300/3,48=86,2;[λ]=180; λ ≤ [λ].

10. По прил. 10 находим коэффициент продольного изгиба φ = 0,714.

11. Полученное сечение траверсы проверяем на устойчивость:

N / (F· φ )mR;

N / (F· φ )= 217,8/ (30,8·0,714)=9,9 кН/см²=99 МПа;

mR= 0,85·210=178,5МПа.

Условие выполняется, что свидетельствует об устойчивости расчетного сечения.

1. РАСЧЕТ МОНТАЖНЫХ ШТУЦЕРОВ

Для строповки вертикальных цилиндрических аппаратов при их подъеме и установке на фундамент часто применяются монтажные (ложные) штуцеры. Они представляют собой стальные патрубки различных сечений, привариваемые торцом в виде консоли к корпусу аппарата. Для увеличения жесткости внутри штуцера могут быть вварены ребра из листовой стали. Для устранения трения между стропом и штуцером при наклонах аппарата на штуцер надевается свободный патрубок большего диаметра, а для предохранения стропа от соскальзывания к внешнему торцу штуцера приваривается ограничительный фланец.

Расчет монтажного штуцера проводят следующим образом (рис. 5).

1. Находят усилие, действующее на каждый монтажный штуцер:

N=G _о· К _п ·К _д ·К _н / 2,

где G _о – масса поднимаемого оборудования, т.

2. Определяют величину момента от усилия в стропе, действующего на штуцер:

М=N·l,

где l – расстояние от линии действия усилия N до стенки аппарата.

3. При известном сечении штуцера проверяют его прочность на изгиб. Для упрощения расчета наличие ребер жесткости в штуцере не учитывают:

≤ mR,

где W – момент сопротивления сечения штуцера (определяется по прил. 7).

4. Если необходимо опреде-

лить сечение штуцера, удовлетво- ряющее условиям прочности, то рассчитывают минимальный мо- мент сопротивления его поперечно- го сечения:

W=M/ (mR).

По прил. 7 для стальных труб находят сечение штуцера с моментом сопротивления, ближай- шим большим к расчетному.

Пример 6. Рассчитать монтажные штуцеры для подъема аппарата колонного типа массой G _о = 80 т с помощью двух кранов способом скольжения с отрывом от земли без применения балансирной траверсы. Величина l= 120 мм (см.рис. 5).

Рис. 5. Расчетная схема монтажного

штуцера

Решение:

1. Находим усилие, действующее на каждый монтажный штуцер при полностью поднятом аппарате:

N= 10 ·G _о ·К _п ·К _д ·К _н / 2 = 10·80·1,1·1,1·1,2/2=580,8 кН.

2. Рассчитываем величину момента, действующего на штуцер:

M=N·l= 580,8·12=6969,6 кН·см.

3. Определяем минимальный момент сопротивления поперечного сечения стального патрубка для штуцера:

W _min =M/ 0,1 ·mR= 6969,6/(0,1·0,85·210)=390,5 см³.

4. По таблице (см.прил. 7) определяем с запасом сечение монтажного штуцера диаметром 273х12мм, имеющего момент сопротивления

W _т = 615 см³, W _т >W _min.

7. РАСЧЕТ И ПОДБОР ПОЛИСПАСТОВ

Полиспаст является простейшим грузоподъемным устройством, состоящим из системы подвижных и неподвижных блоков, оснащенных стальным тросом.

Один конец троса закрепляется к блоку, другой конец троса, проходя последовательно через ролики блоков в виде сбегающей ветви, идет на барабан лебедки. Полиспаст предназначен для подъема и перемещения груза, а также для натяжения грузовых канатов, вант и оттяжек в том случае, когда масса поднимаемого оборудования или натяжение превышают тяговые усилия лебедок.

Расчет полиспаста сводится к расчету усилий на блоки полиспаста (по ним находят технические характеристики блоков), расчету каната для оснастки полиспаста и подбору тягового механизма.

Расчет полиспаста ведут в следующем порядке:

1. Находят усилие на крюке подвижного блока полиспаста (рис. 6):

P _п =G _о + G _т,

где G _о – масса поднимаемого груза; G _т – масса траверсы.

2. Рассчитывают усилие, действующее на неподвижный блок полиспаста:

P _н=(1,07÷1,2) Р _п,

где величина коэффициента, учитывающего дополнительную нагрузку от усилия в сбегающей ветви полиспаста, назначается, исходя из следующих данных:

Грузоподъемность полиспаста, m	до 30	от 30 до 50	от 50 до 200	более 200
Коэффициент	1,2	1,15	1,1	1,07

3. Исходя из усилия Р _н, подбирают подвижный и неподвижный блоки (прил. 11), определяя их технические характеристики.

4. Усилие в сбегающей ветви полиспаста определяют по формуле:

S _п= P _п /(n· η),

где n – общее количество роликов полиспаста без учета отводных блоков; η – коэффициент полезного действия полиспаста, который выбирается по таблице.

5. Определяют разрывное уси-

лие в сбегающей ветви полиспаста,

по которому подбирают канат для его оснастки (см. раздел «Расчет стальных канатов»).

6. Подсчитывают длину кана- та для оснастки полиспаста:

L=m _п (h+ 3,14 d _P )+l ₁ +l ₂,

где h – длина полиспаста в растянутом виде, d _P – диаметр роликов в блоках, l ₁ – длина сбегающей ветви до барабана ле- бедки, l ₂ – расчетный запас длины каната (обычно выбирается l ₂=10 м)

Рис. 6. Расчетная схема полиспаста

Значения коэффициентов полезного действия полиспастов η

Общее количество роликов полиспаста	Тип подшипника	Общее количество роликов полиспаста	Тип подшипника
скольжения	качения	скольжения	качения
	0,960	0,980		0,638	0,800
	0,922	0,960		0,613	0,783
	0,886	0,940		0,589	0,767
	0,351	0,921		0,566	0,752
	0,817	0,903		0,543	0,736
	0,783	0,884		0,521	0,722
	0,752	0,866		0,500	0,708
	0,722	0,849		0,480	0,693
	0,693	0,832		0,460	0,680
	0,664	0,814		0,442	0,667

7. Суммарную массу полиспаста рассчитывают по формуле:

G _п =G _б +G _к,

где G _б – масса обоих блоков полиспаста (см.прил. 11), G _к= L·g _к/1000; g _к – масса 1000 м каната (прил. 2).

8. Определяют усилие, действующее на канат, закрепляющий неподвижный блок полиспаста:

Р _б =G _о +G _т +G _п +S _п.

9. По усилию Р _б рассчитывают канат для крепления неподвижного блока полиспаста (см. раздел «Расчет стальных канатов»).

10. По усилию в сбегающей ветви полиспаста S _п подбирают тяговый механизм – лебедку (см. прил. 12).

Дата добавления: 2014-10-17