ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ КРАНОВ ПРИ ИХ ПУСКЕ И
ТОРМОЖЕНИИ
Эти нагрузки характерны для кранов, передвигающихся по рельсовому пути и
транспортирующих груз, но не характерны для самоходных кранов,
передвижение которых не является технологической операцией. С другой
стороны, из всех кранов на рельсовом ходу наибольший уровень
динамического нагружения имеют краны мостового типа, имеющие большие
скорости передвижения, особенно мостовые краны, или большие размеры
пролетного строения и значительные массы крановых металлоконструкций. По
этой причине рассмотрим динамические нагрузки мостовых кранов, расчетные
схемы которых являются наиболее простыми. Вместе с тем основы расчета
нагрузок мостовых кранов справедливы для других кранов мостового типа.
При работе механизма передвижения мостового крана на его силовые
элементы действуют нагрузки, обусловленные взаимодействием механизма,
привода, металлоконструкции и зависящие как от положения грузовой
тележки в пролете и веса поднятого груза,
так и от конструктивных параметров самого крана.
Основными из них являются динамические нагрузки, возникающие в периоды
пуска и торможения крана и при движении крана по неровностям кранового
рельсового пути, а также динамические нагрузки на металлоконструкцию при
наезде крана на концевые упоры и некоторые другие.
Рассмотрим динамические нагрузки при неустановившемся движении крана.
Установлено, что грузовая тележка при пуске или торможении крана
занимает равновероятное положение в пролете, поэтому при расчете
мостового крана принимают два положения тележки: в середине пролета и
крайнем положении вблизи одной из концевых балок. При расположении
тележки в середине пролета будет симметричная схема нагружения кранового
моста и трансмиссии механизма передвижения, а при расположении в крайнем
положении — несимметричная схема нагружения, когда наиболее нагруженными
становятся концевые балки и узлы соединения их с главными балками.
Динамический расчет мостового крана для двух случаев расположения
тележки в пролете ведут по расчетным схемам, мало отличающимся друг от
друга, поэтому рассмотрим только случай крайнего расположения тележки в
пролете.
На основе экспериментальных исследований расчетную схему крановой
металлоконструкции при расположении тележки вблизи концевой балки можно
принять в виде рамы, закрепленной от поперечных смещений в точках
расположения ходовых крановых колес и свободно перемещающейся в
продольном направлении (рис. 12.20). На этой .схеме приняты следующие
обозначения: I — пролет крана; В — база крана; К — колея тележки; пц —
масса тележки; St, S2 — тяговые усилия приводных колес; Wlt W2 — силы
сопротивления соответствующих сторон крана. Поперечные связи ходовых
колес крана с рельсами нельзя считать идеальными, так как при движении
крана происходит поперечное смещение колес относительно рельсового пути.
Однако поперечные смещения ходовых колес при пуске крана или его
торможении сравнительно невелики и ими можно пренебречь. Кроме того, при
нормальном пуске или торможении крана не происходит пробуксовки
приводных колес и, следовательно, поперечного их проскальзывания. С
учетом этих двух факторов была составлена расчетная схема, показанная на
рис. 12.20.
Пренебрегая упругой податливостью концевых балок по сравнению с
податливостью главных балок, раму моста можно заменить одной балкой,
момент инерции сечения которой и масса равны сумме соответствующих
параметров двух главных балок. Такое допущение приводит к некоторому
увеличению собственных частот колебаний моста, но существенно упрощает
задачу расчета. Кроме того, погрешность расчета при этом упрощении
снижается с увеличением пролета кранов, а нагрузки упругих колебаний
кранов с большими пролетами определяют в известной степени несущую
способность его металлоконструкции. Совмещая массу тележки с массой
одной из концевых балок и учитывая динамические параметры механизма
передвижения с раздельным приводом, получаем дискретно-континуальную
схему мостового крана для расчета динамических нагрузок в периоды пуска
и торможения
Анализируя параметры мостовых кранов стандартных
пролетов грузоподъемностью 5—50 т, можно существенно упростить расчетную
схему. Вследствие того что низшая частота собственных колебаний моста во
много раз меньше частоты собственных колебаний привода относительно
моста, влияние упругих колебаний механизма будет мало сказываться на
динамических нагрузках крановой металлоконструкции, поэтому при их
расчете можно не учитывать упругую податливость трансмиссии механизма
передвижения. При расчете динамических нагрузок крановой
металлоконструкции эффект раскачивающегося груза можно учитывать с
помощью действующей на мост горизонтальной составляющей усилия в
канатах, определенной по расчетной схеме абсолютно жесткого крана (см.
рис. 12.19). С учетом сформулированных упрощений для расчета нагрузок
металлоконструкции может быть использована схема, включающая две
дискретные массы, соединенные упругим стержнем, имеющим собственную
массу (рис. 12.22),