Определение действующих нагрузок в соответствии с принятыми расчётными состояниями

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 и эпюры поперечных, продольных сил и изгибающих моментов приведена на рисунке 1. Расчет стрелы крана произведен в APM WinMachine, результаты приведены на рисунках 4.1−4.2.

Рисунок 1 — Расчетная схема стрелы.

Цели расчёта: определение основных случаев нагружения и сочетания нагрузок.

Распределенная нагрузка от силы тяжести стрелы в вертикальной плоскости:

(3.1).

где — сила тяжести стрелы, кН (кН); - длина стрелы, м (м) ;

.

Вертикальная расчетная нагрузка от силы тяжести груза:

(3.2).

гденоминальная грузоподъемность, Q = 630 кН, g — сила тяжести крюковой подвески, кН;

кН. (3.3).

кН.

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

Сила инерции массы стрелы:

(3.4).

кН.

Сила инерции массы груза:

(3.5).

.

Максимальная ветровая нагрузка Pв, Н, [4]:

P_в = P_в^с + P_в^д

где P_в^с — статическая составляющая ветровой нагрузки; P_в^д — динамическая составляющая ветровой нагрузки.

Статическая составляющая ветровой нагрузки P_в^с, Н, [4]:

P_в^с = ?(p_в^hA_н), (3.7).

где p_в^h — распределённое давление ветра; A_н — расчётная наветренная площадь конструкции или груза.

Распределённое давление ветра p_в^h, Па, [4]:

p_в^h = q_вkcn₇, (3.8).

где q_в — динамическое давление ветра, q_в = 125 Па, [4]; k — поправочный коэффициент, учитывающий изменение динамического давления, k = 1; [4]; c — коэффициент аэродинамической силы, (для стрелы с =1,6; для груза с =1,2), [4]; n₇ — коэффициент перегрузки, n₇ = 1, [4].

Для стрелы: p_в^h = 125?1?1,6?1 = 200 Па.

Для груза: p_в^h = 125?1?1,2?1 = 150 Па.

A_н^с = ц₃A_б, (3.9).

где ц₃ — коэффициент заполнения, ц₃ = 0,4, [4]; A_б — площадь передней грани с наветренной стороны конструкции,.

A_н^с = 0,4?7,13 = 2,85 м².

А_н^г=28 м²[5].

P_в^с = 200?2,85 = 570 Н.

P_в^г = 150•28=8700 Н.

P_в^д = 3m_пж_вP_в^с, (3.10).

где m_п — коэффициент пульсации скорости ветра, m_п = 0,12, [4]; ж_в — коэффициент динамичности, ж_в = 1,75, [4].

P_вс^д = 3?0,12?1,75? 570 = 360 Н.

P_вг^д =3?0,12?1,75? 8700 = 5481 Н.

P_вс = 570 + 360 = 930 Н.

P_вг= 8700 + 5481 = 14,2 кН.

Сила, действующая на канат механизма подъема груза:

(3.11).

где m — кратность полиспаста, :

Сила от раскачивания груза, кН:

(3.12).

где б?- угол отклонения груза, [4].

кН.

Центробежная сила стрелы, кН:

(3.13).

где — масса соответствующего элемента,??- угловая скорость поворота стрелы, = 0,1 с^-1[4]; r — расстояние от оси поворота до центра тяжести стрелы в расчетном положении, r = 2,1 м.

кН.

Центробежная сила груза, кН:

.

кН.