Краном называют грузоподъемную машину, осуществляющую подъем груза и перемещение его в горизонтальной плоскости с последующим опусканием к месту доставки. Краны бывают стрелового и мостового типов с ручным и машинным приводом, стационарные и передвижные. Рассмотрим стационарные краны, относящиеся к грузоподъемным машинам общего назначения, которые применяют при механизации подъемно-транспортных работ во всех отраслях народного хозяйства. Краны стрелового типа. Основными параметрами поворотных кранов являются грузоподъемность, скорость подъема груза, скорости передвижения и поворота крана, вылет стрелы, наибольшая высота подъема, угол поворота и габариты. Вылет стрелы I (см. рис. 77) крана — расстояние по горизонтали от оси вращения крана до вертикальной линии, проходящей через точку подвеса груза. Краны бывают с постоянным вылетом стрелы (рис. 94) и с переменным (см. рис. 75). Краны с переменным вылетом способны обслуживать большие площади. Стационарные поворотные краны предназначены для обслуживания отдельных рабочих мест в производственных участках и цехах, при призводстве строительно-монтажных и погрузочно- разгрузочных работ. В зависимостн от расположения опор и способов установки стационарные поворотные краны делят на краны с внешней верхней опорой (см. рис. 75, 94) и краны без внешней верхней опоры — свободностоящие с неподвижной колонной (см. рис. 77) и краны на поворотной платформе (см. рис. 78). В кране с внешней верхней опорой подъемная лебедка располагается на металлоконструкции. Поворот стрелы осуществляется на угол 120 ... 180°. Грузоподъемность таких кранов редко превышает 1,5 т. Простота и небольшая стоимость являются главным преимуществом такого крана. Один из недостатков такого настенного поворотного крана заключается в том, что угол его поворота не более 180°. Этот недостаток отсутствует у стационарного полноповоротного крана на неподвижной колонне (см. рис. 77, а), который устанавливают на открытых площадках фабрик и заводов. Лебедка подъемного механизма крана расположена на крановой металлоконструкции и вращается вместе с краном вокруг колонны. Колонна крепится к фундаменту для обеспечения устойчивости крана от опрокидывания. Для уменьшения изгибающего момента колонны на краны часто устанавливают противовес (см. рис. 77, б). Грузоподъемность крана без противовеса обычно не превышает 25 т. Краны мостового типа. Широкое распространение получили мостовые и козловые краны (см. рис. 12 ... 15) для перемещения грузов внутри цехов и складов. В зависимости от конструкции моста краны делят на одпобалочные (кран-балки) и двухбалочные. Параметрами мостовых кранов являются грузоподъемность, пролет крана, скорость рабочих движений и режим работы крана. Пролет L крана (см. рис. 12) — расстояние между вертикальными осями подкрановых рельсов, по которым передвигается крап. Расстояние между ходовыми колесами крана, измеренное параллельно подкрановым рельсам. называют базой крана В. Наиболее простой конструкцией мостового крана является кран- балка, которая с помощью двух тележек на ее концах может перемещаться вдоль цеха по рельсовым путям. Рельсовые пути опираются на колонны (опорная крап-балка, см. рис. 12) или эти пути подвешивают к строительным конструкциям (подвесная кран-балка, см. рнс. 13). По нижней полке двутавровой балки крана перемещается обычная таль с ручным или электрическим приводом. Грузоподъемность кран-ба- лок 0,25 ... 5 т, пролет 8 ... 15 м. Скорость подъема груза 6 ... 8 м/мин, скорость передвижения электрической тали 30 ... 80 м/мин. При большой грузоподъемности (5 ... 20 т) и значительных пролетах (5 ... 32 м) применяют мостовые краны с машинным приводом, которые представляют собой конструкцию из главных (продольных) и концевых (поперечных) балок, опирающихся на ходовые колеса. Главные балки моста крана располагаются поперек подкрановых путей и предназначаются для установки и передвижения по ним крановой тележки. Концы главных балок жестко соединяют с концевыми балками, расположенными вдоль подкрановых путей. Главные балки мостовых кранов выполняют в виде сплошных балок или решетчатых ферм. Механизмы подъема и передвижения тележки мостового крана располагаются на тележке (см. рис. 51, а). Механизм передвижения крана выполняют по одной из схем, приведенных на рис. 76. Для механизма подъема мостовых кранов используют стандартные горизонтальные редукторы серии РМ или ЦД. Б механизмах передвижения крановых тележек применяют вертикальные редукторы серии ВК, а в механизмах передвижения моста — редукторы обеих указанных серий. Козловые краны (см. рис. 15) — это мостовые краны с двумя опорами, в которые вмонтированы тележки с ходовыми колесами для передвижения по наземным рельсовым путям. Козловые краны применяют в промышленном и гражданском строительстве в качестве перегрузочных устройств на складах и для обслуживания открытых строительных площадок. Грузоподъемность козловых кранов 1...300 т, пролет 15 ... 40 м. Кабельные краны (грузоподъемность 1,5 ... 25 т, пролет 250..." ... 900 м) обычно применяют на открытых складах и для подачи строительных материалов при строительстве крупных сооружений. Кабельный кран (см. рис. 16) состоит из двух опор 1 и натянутого между ними несущего каната 2, по которому с помощью тягового каната 3 передвигается грузовая тележка подъемного механизма. Металлоконструкции кранов. На металлоконструкции монтируют все рабочие механизмы, электрооборудование, двигатели и приборы управления краном. Металлоконструкция крана. воспринимает нагрузки от собственной массы, массы поднимаемого груза и передает эти усилия на фундамент или опорные конструкции здания. Металлоконструкции бывают клепаные и сварные, в виде сплошных балок или ферм. Расчет фермы поворотного крана (см. рис. 77) заключается в определении усилий и моментов, возникающих в стержнях фермы при работе крана и в подборе их сечений. Усилия в стержнях возникают от полезной нагрузки крана, натяжения гибкого органа механизма подъема или механизма изменения вылета и собственной массы крана. Усилия в стержнях любой фермы можно найти, как известно, аналитическим или графическим способом, последний является более наглядным. Сначала строят график стержневых усилий от полезной нагрузки Gr (рис. 95). Конструкция фермы задается вылетом I, заданной высотой подъема груза #шах й принятым по местным условиям расстоянием h между подшипниками. Заданной величиной является только Gr, а неизвестными — стержневые усилия Rlt R2, R3 и реакции Rr, Rn и RB. Так как при решении, статических задач с фермами внешние силы должны быть приложены к ее узлам, то вместо действительных реакций временно введем в расчет фиктивные, условные реакции, приложенные к узлам II и III, по которым легко определить действительные реакции. Неизвестные величины определяют путем мысленного вырезания отдельных узлов фермы и рассмотрения системы сил, действую щих на каждый узел. Построение диаграммы Кремона начинают е узла /, на который действуют нагрузка Gr, стержневые усилия Rt и R.2. Эти три силы, находящиеся в равновесии, должны составить в силовом графике замкнутый треугольник векторов. Известна по величине и направлению сила Gr, а также направления Rх и R2. Длины сторон 1 и 2 определяют в принятом для построения графика масштабе значения усилий Rx и R2, а непрерывность векторов — характер этих усилий: усилие Ry стержня 1 направлено от узла 1, значит этот стержень растягивается силой Rlt усилие R2 стержня 2 направлено узлу /, следовательно, стержень 2 сжимается силой R2. На узел II действуют стержневые усилия R1 и R3 и реакция /?г'. Здесь также известно одно усилие Rt и направление двух других сил. Направление известной силы Rt для узла II противоположно направлению этой силы для узла / (новое направление силы Rt обозначено на графике двойной стрелкой). Из равновесия узла II определяем по треугольнику неизвестные силы. Аналогично рассматривают и узел III, на который действуют известные уже силы R2 и R3 и неизвестные R„ и R„. По существу этот узел можно и не рассматривать, так как ясно, что Rr = Rя и R„ = Gr, но для полноты картины и подтверждения правильности решения задачи необходимо довести ее решение до конца. Таким же образом определяют дополнительные усилия в стержнях фермы от натяжения гибкого тягового органа. Дальнейший расчет фермы крана проводят в следующей последовательности: 1) по неполным стержневым усилиям от полезной нагрузки и натяжения гибкого тягового органа определяют сечения стержней по пониженным (примерно на 15 ... 20%), допускаемым напряжениям и выбирают профили стержней по таблицам; 2) рассчитывают массу стержней и распределяют их вместе с массами установленных на ферме механизмов крана по узлам; 3) строят графики стержневых усилий от реальных собственных масс фермы с механизмами; 4) определяют суммарные полные стержневые усилия; 5) проводят окончательный проверочный расчет принятых сечений стержней. Горизонтальные реакции в подшипниках получают из равенства моментов: R,h = R'rh', откуда R, = Ri- h'/h и Rr = Rn. Сечение растянутых стержней рассчитывают на растяжение с учетом ослабления сечений отверстиями для заклепок (при клепаных фермах). Сжатые стержни рассчитывают с учетом продольного изгиба Стон = Я/(<Ибр) < [сгсж], (75) где R — сила, сжимающая стержень;' А0р — площадь сечения сжатого стержня без учета ослабления отверстиями под заклепку; ср — коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при продольном изгибе, который определяют по справочнику в зависимости от гибкости стержня А, = Иг = //^-^г-; I — длина стержня; /т1п — минимальный момент инерции стержня. Для К = 0 ... 200 коэффициент q> = 1... 0,19. Допускаемые напряжения на растяжение и на сжатие для стали СтЗ берут в пределах 140 ... 160 МПа в зависимости от режима работы крана. При работе стержня одновременно на растяжение и изгиб или сжатие и изгиб определяют суммарные напряжения растяжения или сжатия и сравнивают с допускаемыми. В мостовых кранах малой грузоподъемности (рис. 96) основным несущим элементом моста является двутавровая балка. Балку мостового крана рассчитывают на изгиб от собственной массы и от давления ходовых колес тележки с грузом. Если расстояние между осями колеа тележки составляет менее 0,1L, то расчет балки ведут как от сосредоточенной нагрузки. Независимо от прочности крановые балки должны обладать достаточной жесткостью во избежание сильных вибраций при работе. Для этого определяют прогиб балок в середине пролета от сил тяжести груза Gr и тележки GT. Прогиб, каждой балки двухбалочпого крана у = 0,5 (Gr + Gx) L3/48£/ < [у], где /— момент инерции сечения балки в плоскости действия изгибающего момента. Для кранов с механическим приводом прогиб должен быть не более [у] < L/700. Очень часто последний расчет бывает решающим, так как для обес печения требуемой жесткости сечение крановой балки приходится делать больше, чем требуется при расчете ее на прочность. Для предварительных расчетов иногда необходимо знать силу тяжести тележки или крана. Их берут или по аналогам выполненных конструкций или вычисляют ориентировочно; сила тяжести тележки мостового крана GT = 0,4Gr, а полная сила тяжести мостового крана GK = (0,84 ... 0,96) Gr.
18
September