Нагрузки сочетания «b»

Вес груза для сочетания «b» примем в зависимости от паспортного веса сварочной головки Q_н.

 Вес сварочной головки Q_н, кН:

 

 Q_н = m_a ∙ g, (2.15)

 

где т_a – масса сварочной головки, кг.

Q_н = 3500 ∙ 9,81 = 34,34 кН.

Расчетом по формуле (2.3) при Q_н =34,34 кН получено =47,21 кН.

В горизонтальной плоскости, кроме ветровой и перекосной нагрузки, учитываемых для сочетания «а» следует учесть нагрузки от уклона пути F_y в продольном профиле и нагрузки, возникающие при разгоне тельфера F_р и инерционные нагрузки от раскачивания груза F_и.   

Нагрузка от уклона пути F_y, кН[1]:

 

 F_y = n₃ (m_a + m_T+т_КБ) ∙ tg φ ∙ g,         (2.16)

 

где φ – угол уклона пути, φ = 10⁰.

F_y = 1,1 (3500 + 500+60) ∙ 0,176 ∙ 9,81 = 7,71 кН.

Инерционная нагрузка от раскачивания груза F_и, кН[2]:

 

,                  (2.17)

 

где n₅ – коэффициент перегрузки, n₅ = 1,2; a_max – максимальное ускорение при разгоне или торможении тельфера, a_max = 0,67 м/с² [2].

 = 1,2 (3500 + 500+60) ∙ 0,67 = 3,26 кН.

Нагрузки при разгоне тельфера F_p, кН[2]:

 

 F_p = Q_a ∙ tg (n₆ α), (2.18)

 

где n₆ – коэффициент возможного превышения принятого угла раскачивания, n₆ = 1,1; α – угол отклонения грузового каната от вертикали, α = 6⁰ [1].

F_p = 34,34 ∙ 10³ ∙ tg (1,1 ∙ 6⁰) = 3,97 кН.

Расчетом по формуле (2.9) при Q_н =34,34 кН получено =3,95 кН.

Определение усилий в элементах металлоконструкции портала

Сочетание нагрузок «a»

Нагрузки, связанные с весом груза и тельфера, передаются на МК в местах контакта ходовых колес тельфера с поперечной кран-балкой. Для расчета положение тельфера принято наиболее неблагоприятным с позиции нагружения портала – портал наклонен, тельфер находится в крайнем положении (рисунок 2.5).

 

Рисунок 2.5 – Расчетные схемы для сочетаний нагрузок «а»

 

Сосредоточенные силы:

 

= 45,48 кН;

кН.

 

Сочетание нагрузок «b».

Сосредоточенные силы:

 

= 27,18 кН;

 =10,2 кН.

 кН;

 

Расчет усилий в металлоконструкции портала выполнен в программе APM Structure3D (приложение А).

 

Проверочный расчет тельфера

Цель расчета: определить диаметр ходовых колес тельфера и рассчитать цилиндрическую зубчатую передачу привода колес.

Условия расчета:

- тельфер перемещается по полке двутавра №20;

- момент вращения на ведомом валу Т=355 Н^. м;

- частота вращения ведомого вала n=20 об/мин;

- передаточное число u=2.

 

Выбор ходовых колес

 Максимальная статическая нагрузка на ходовые колеса F_max, кН [7]:

 

 (2.19)

 

где k_н – коэффициент неравномерности распределения нагрузки на колеса, k_н=1,1[7]; m_T – масса тельфера; g – ускорение свободного падения; n_к – число ходовых колес, n_к=4.

Принят диаметр ходовых колес тельфера D=160 мм.

Выбранное колесо проверяют по напряжениям смятия в зависимости от типа контакта колеса с поверхностью катания, который обусловлен конструкцией колеса и типом поверхности. В качестве поверхности катания колеса выбрана полка двутавра.

Напряжения смятия при линейном контакте s, МПа [7]:

 

 (2.20)

 

где K_r – коэффициент, учитывающий влияние тангенциальной нагрузки (силы трения) на напряжение в контакте, зависит от условий работы, K_r= 1,1 [7]; K_Д – коэффициент динамичности,  u - номинальная скорость передвижения; a_ж – коэффициент, зависящий от жесткости пути; K_Н - коэффициент неравномерности нагрузки по ширине колеса, K_Н =1,5 [7]; b – рабочая ширина полки двутавра, м.

 

 (2.21)

 

здесь B₀ – ширина полки двутавра; r – радиус фасок полки двутавра; D - диаметр ходового колеса, м; F_max – максимальная статическая нагрузка на колесо, Н; [s_N] – допускаемое напряжение при приведенном числе оборотов N за срок службы:

 

 (2.22)

 

[s₀] – допускаемое напряжение;

 

 (2.23)

 

где N_C – полное число оборотов колеса за срок службы.

 (2.24)

 

где u_С – усредненная скорость передвижения колеса, м/с:

 

 (2.25)

 

где β – коэффициент, зависящий от отношения времени неустановившегося движения t_Н (суммарное время разгона и торможения) к полному времени передвижения t, β=0,7 [7]; Т – машинное время работы колеса, Т=3200ч; u - коэффициент приведенного числа оборотов принимают в зависимости от отношения минимальной нагрузки на колесо F_min к максимальной F_max, u=0,16 [7].

Усредненная скорость передвижения колеса u_С, м/с [7]:

Полное число оборотов колеса за срок службы N_С, об [7]:

Приведенное число оборотов за срок службы N, об [7]:

Допускаемое напряжение при приведенном числе оборотов N за срок службы [s_N], МПа [7]:

Рабочая ширина полки двутавра b, м [7]:

Коэффициент динамичности K_Д [7]:

Напряжения смятия при линейном контакте s, МПа [7]:

.

Условие выполняется, принимаем диаметр ходовых колес тельфера D=160мм.