Металлоконструкции

Порядок выполнения работы над проектом металлоконструкции крана.

  • Выбирают тип металлоконструкции (балочный, ферменный, смешанный) и ее генеральную геометрическую схему.
  • Назначают размеры элементов основных сечений.
  • Проверяют прогиб в точке приложения груза и, при необходимости, уточняют размеры сечений.
  • Определяют веса главных частей крана.
  • Находят напряжения в опасных сечениях главных частей металлоконструкции и, при необходимости, вносят изменения в размеры сечений.
  • Расчет времени затухания колебаний не обязателен, его проводят по согласованию с консультантом после определения веса частей крана.
  • Крановые металлоконструкции бывают балочные, ферменные и смешанные.

Балки – это металлоконструкции, работающие, в основном, на изгиб. Фермы – металлоконструкции, состоящие из стержней, работающих под осевой нагрузкой. Смешанные конструкции включают балочные и ферменные элементы.

Балки более технологичны и надежны, имеют меньшие строительные высоты. Фермы легче и имеют меньшее время затухания колебаний.

Балки применяют в металлоконструкциях малых и средних размеров (стационарные поворотные краны, консольные краны, кран-балки, мостовые краны), в которых увеличение веса еще невелико, при серийном производстве, требовательном к технологичности, и при тяжелых режимах эксплуатации, нуждающихся в повышенной надежности. Фермы целесообразны для средних и больших размеров (башенные краны, козловые краны, перегружатели), при индивидуальном производстве и ненапряженных режимах эксплуатации.

Интенсификация использования кранов и повышение роли технологичности создали устойчивую тенденцию расширения области применения балок.

Материалы и сортамент

Крановые металлоконструкции в основном изготовляют из стали марки Ст3. При температурах ниже –400С используют сталь марки М16С. Низколегированные стали целесообразно применять только там, где удается полностью использовать их повышенную прочность. Обычно это возможно лишь при грузоподъемностях Q>=500кН.

Стали марок Ст3 и М16С отличаются высокой пластичностью, хорошей свариваемостью, низкой стоимостью, но небольшой прочностью (σт=220H/мм2). Последнее не столь важно, так как в легких кранах обычно лимитирует не прочность, а жесткость и устойчивость.

Строительный прокат (уголки, швеллеры и т.п.) используют, главным образом, при изготовлении рам. Для основных металлоконструкций кранов применяют лист, гнутый профиль и трубы, которые позволяют создавать более рациональные сечения и уменьшать вес кранов.

В качестве рельсов используют для опорных кранов – железнодорожные рельсы, специальные крановые рельсы типа КР, плоские рельсы из брусьев прямоугольного сечения; для крановых тележек железнодорожные рельсы узкой колеи; для подвесных кранов (электроталей и монорельсовых тележек) – двутавры или пояса сварных балок.

Для соединения деталей используется сварка автоматическая под слоем флюса или ручная электродом марки Э42.

Металлоконструкции должны иметь простые геометрические формы.

В большинстве случаев металлоконструкции выполняют цельносварными. Транспортные разъемы предусматривают, если длина превышает 32м или ширина – 4м. Разъемы не обязательно делать шарнирными, обычно достаточно болтового стыка фланцевого типа.

Используемый сортамент (толщина листов, диаметры труб и толщины их стенок, типы гнутых профилей, номера угольников, швеллеров и т.п.) необходимо ограничивать. Особенно важно сокращение номенклатуры труб. Трубы с переменным сечением по длине в индивидуальном и мелкосерийном производстве применять не следует. Гнутые профили, по возможности, следует делать с постоянным сечением. Балки необходимо конструировать с учетом использования автоматической сварки.

В балках наиболее полно используется материал поясов. Поэтому для уменьшения их веса основную часть материала следует сосредоточивать в поясах.

Высокие стенки балок целесообразно облегчать окнами. Тогда внутри балки можно разместить электрооборудование. Одновременно эти окна решают задачи технической эстетики.

В балках переменного сечения целесообразно изменять только высоту, оставляя ширину постоянной. Ширина листов или полос для того, чтобы исключить обрезку по длинной стороне.

Места крепления к колонне подкосов, стрел и оттяжек следует приближать к опорам.

Канаты и прутки в качестве оттяжек применять нельзя.

При механическом приводе поворота нужно увеличивать горизонтальную жесткость ферм и усиливать стыки стержней м колонной при помощи ребер, накладок и т.п.

Катет сварных швов предварительно следует назначать равным толщине более тонкого элемента в стыке. Размеры сечения шва уточняют по результатам расчета на прочность.