|
Стационарные краны установлены на
неподвижных опорах, поэтому они не снабжены ходовой частью с механизмами
передвижения. К стационарным кранам можно отнести краны с внешними опорами и
краны на колонне, элементы которых, связанные с механизмами поворота, будут
рассмотрены ниже.
Стационарные краны с внешними опорами имеют верхнюю и
нижнюю опоры в виде подшипниковых узлов, жестко закрепленных на фундаменте и
элементах здания. Для экономии производственных площадей обе опоры могут быть
размещены на стене или неподвижных колоннах здания ().
Краны с внешними опорами состоят из металлоконструкции,
опирающейся на нижнюю и верхнюю опоры, механизмов подъема груза, изменения
вылета и поворота крана. Наиболее простые по конструктивному исполнению и
легкие краны выполнены с ручным приводом механизма поворота или без него. При
отсутствии ручного привода поворот крана осуществляют воздействием усилия
рабочего непосредственно на груз или конец стрелы через оттяжку из каната
либо цепи.
Обе опоры крана должны быть расположены на одной
вертикальной прямой, так как при наклоне оси вращения крана возникнут моменты
от составляющих веса груза и крана, изменяющиеся в соответствии с положением
вылета, что вызывает дополнительные нагрузки на механизм поворота крана.
Верхняя опора обычно выполнена так, что она воспринимает
только горизонтальные нагрузки, а нижняя — горизонтальные и вертикальные. При
такой конструкции опор можно определить опорные реакции в плоскости фермы как
простой статически определимой системы.
расчетная схема поворотного крана с двумя внешними
опорами. Если механизм подъема расположен на металлоконструкции крана, то
основными внешними нагрузками, создающими опорные реакции крана, являются вес
металлоконструкции с механизмами GK и вес полезного груза Grj,, которые при
суммировании дают равнодействующую силу R. Так как направления реакций и
равнодействующей должны пересечься в одной точке, то эта точка 0 определяется
пересечением известных по направлению силы R и опорной реакции в опоре А.
Через эту точку 0 проходит направление действия реакции в опоре В.
Если силу R разложить по полученным направлениям, то можно
определить реакции в опорах НА и FB, а также их направление ( 10.4, б).
Разложив реакцию, действующую на опору В, на вертикальную VB и горизонтальную
Нв составляющие, нетрудно убедиться, что горизонтальная реакция опоры А (Нл)
и горизонтальная составляющая споры В (Нв) равны между собой и направлены в
противоположные стороны. Это равенство действительно только при вертикальном
направлении равнодействующей силы R.
На 10.5, а показана расчетная схема крана с двумя внешними
опорами, механизм подъема которого расположен на неподвижной части. В этом
случае натяжение подъемного каната S является для металлоконструкции крана
внешней нагрузкой, причем равнодействующая внешних сил, действующих на кран,
составляет силу R == Ск + Сгр 4- S, направленную под углом к вертикали.
Значение, направление и линию действия равнодействующей R
можно определить одним из известных методов, например методом веревочного
многоугольника или последовательным сложением сил и т. п. Аналогично предыдущему
определяем точку 0 пересечения равнодействующей R с известным направлением
опорной реакции Л. Разложив силу R на полученные направления, определим
реакции в опорах А (НА) и В (Fв), Если усилие в опоре В разложить на
горизонтальное и вертикальное направления, то получим соответствующие
составляющие Нв и VB ( 10.5, б). При этом горизонтальная составляющая Нв не
равна горизонтальной НА в опоре А.
В кране ( 10.5, а) моменты равнодействующей силы R
относительно опорных точек Л и В не равны между собой, так как плечи силы R
относительно этих точек различны. В результате этого горизонтальные
составляющие опорных реакций в точках Л и Б различны.
Верхняя опора крана, воспринимающая только горизонтальные
нагрузки, может быть выполнена в виде подшипникового узла трения скольжения
или качения ( 10.6). Наружный корпус подшипника жестко прикреплен к стене
кронштейном или потолочному перекрытию. Для компенсации неточности установки
опоры подшипники качения обычно выполнены сферическими. Сечения цапфы
рассчитывают на изгиб от момента усилия НА, приложенного в середине
подшипника по высоте, на плечо до соответствующего сечения. Опасными
сечениями цапфы могут быть сечения а—а и б—б.
Прн креплении верхней опоры к стене или колонне здания
подшипник устанавливают на литом или сварном кронштейне ( 10.7). Сварной
кронштейн состоит из жесткого основания 2, прикрепленного к стене болтами 3,
стержней / и 5 и подшипникового узла 4. Реакция опоры А и В и нагрузки в
элементах кронштейна зависят от положения стрелы.
По конструкции кронштейн представляет собой статически
неопределимую систему, однако для упрощения расчетов условно принимают
крепления стержней 1 и 5 к основанию 2 и между собой шарнирными и, следовательно,
в стержнях будут действовать только сжимающие или растягивающие нагрузки.
Угол а между осями стержней 1 и 5 принимают исходя из конструктивных
соображений, а угол ф изменяется в зависимости от положения стрелы крана.
Если вылет крана соответствует углу ф = 270°, то этот
случай является расчетным, так как стержень будет работать на сжатие и расчет
следует вести с учетом гибкости элемента. Усилия в болтах кронштейна
рассчитывают при условии, что условное опорное ребро (ребро опрокидывания) совпадает
с осью болта (точки А или В).
Наибольшее усилие в болте В возникает при наибольшем
моменте относительно ребра опрокидывания, проходящего через точку А, т. е.
усилие Н'А должно быть направлено перпендикулярно к прямой, соединяющей точки
О и Л (на 10.7 Н'а изображено штриховой линией).
Крепление основания кронштейна к стене следует
выполнить так, чтобы нагрузки, вызывающие напряжения сдвига в кронштейне,
воспринимались не болтами, а специальными разгрузочными упорами.
Нижняя опора крана воспринимает вертикальную нагрузку YB и
горизонтальную Нв, которые имеют противоположные направления относительно
реакций. Для восприятия этих нагрузок нижняя опора выполнена в виде
комбинированного (радиального и упорного) подшипника ( 10.8).
Широкое применение находят опоры на подшипниках качения.
Ввиду того, что упорные подшипники качения весьма чувствительны к перекосам,
нижнюю опору следует выполнять сферической или со свинцовой прокладкой для
самоустановки подшипника ( 10.8). Для этого используют сферический радиальный
подшипник, причем центр его сферической поверхности должен совпадать с
центром сферической поверхности под упорным подшипником.
Знаки плюс и минус соответствуют сжатой и растянутой зонам
сечения.
Если в креплении корпуса нижней опоры к основанию крана
предусмотрено устройство, воспринимающее нагрузки при сдвиге, действующие в
плоскости стыка (штифты или планки, приваренные к основанию и др.), то болты
крепления опоры воспринимают только усилие предварительной затяжки и
растягивающее усилие, вызванное внешним моментом
При отсутствии разгрузочного устройства при затяжке болтов
возникает сила трения между корпусом нижней опоры и основанием крана, которая
должна быть не менее нагрузки Нв.
Стационарные краны на неподвижной колонне имеют две опоры;
верхняя опора воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки, а нижняя —
только горизонтальные.
Кран с неподвижной колонной ( 10.9, а) состоит из колонны
5, неподвижно закрепленной на фундаментной плите 3, которая установлена на
фундаменте 1 с болтами 2. В верхней части колонна имеет шип, на который
опирается подшипниковый узел 6, передающий на колонну вертикальную и
горизонтальную нагрузки. Нижняя опора 4 обычно воспринимает только
горизонтальные нагрузки.
Реакции, действующие на опоры металлоконструкции 7 крана
на колонне, определяют аналогично реакциям, действующим на опоры крана с
внешними опорами.
Для экономии металла колонну целесообразно выполнять
переменного сечения, однако для простоты изготовления кованые колонны
выполняют конической формы, а сварные — в виде усеченной пирамиды. Необходимо
рассчитать напряжения в сечении, колонны в зоне опоры В и основании цапфы в
зоне опоры А.
Верхняя опора поворотной части крана часто выполнена в
виде траверсы, в которой размещен подшипниковый узел ( 10.10, G). Траверса
прикреплена к элементам металлоконструкции посредством цапф, выполненных
литыми с траверсой (вариант I) или в виде вставных шипов (вариант II). При
варианте I боковые стенки металлоконструкции, примыкающие к траверсе,
прикреплены к ней гайками, навинчивающимися на нарезанную часть цапфы; при
варианте II боковые стенки металлоконструкции стянуты между собой
специальными тягами для предотвращения выскакивания шипа из гнезда и
отделения траверсы от металлоконструкции.
|