4. Расчет элементов металлоконструкции автокрана

4.1. Расчет балок выносных опор

4.1.1. Определение опорных нагрузок

Определение опорных нагрузок автомобильного крана в общем случае производится для прямоугольного опорного контура при работе автокрана на выносных опорах, хотя в зависимости от конструкции опор он может иметь несколько ромбовидную форму. Расчетный опорный контур автокрана показан на рис. 4.1. При определении опорных нагрузок учитывают следующие силы, действующие на кран:

- вес неповоротной части вместе с базовым автомобилем G_H;

- вес поворотной части G_пч;

- вес номинального груза согласно грузовысотной характеристике G_гр;

- ветровая нагрузка рабочего состояния на поворотную часть со стрелой F_вс и груз F_вг.

Горизонтальной составляющей силы тяжести крана от уклона опорной рамы при работе на выносных опорах можно пренебречь.

Для определения опорных нагрузок силу тяжести поворотной части и силу тяжести номинального груза (F) принимают действующими по оси вращения крана ОВ с одновременным добавлением момента (М) от груза, поворотной части крана и ветрового воздействия на них:

F = G_пч + G_гр; М = G_гр∙ L_гр - G_пч ∙ Х_пч + F_вс ∙ Н_вс+ F_вг ∙ Н_вг. (4.1)

Рис. 4.1. Расчетная схема автокрана для определения опорных нагрузок

Силы тяжести от неповоротной G_H и поворотной F частей с грузом распределяют по опорам АС и BD обратно пропорционально расстояниям от точки их приложения до опор. Момент раскладывают на составляющие вдоль осей Х и Z.

М_x = М cos α; M_z = M sin α. (4.2)

Эти силы и моменты создают нагрузки на опор А, В, С, D.

(4.3)

При повороте стрелы и увеличении угла α опора В ситуации, изображенной на рис. 4.1, окажется наиболее нагруженной при положении стрелы с грузом над этой опорой. Это соответствует углу

(4.4)

Выдвижная балка опоры подвергается действию изгибающего момента.

Величину этого момента определяют из формулы

М_из = (К /2 – В_ор /2)∙R_с , (4.5)

где В_ор – ширина опорной рамы.

Выдвижные балки опор выполняют обычно сварными из листов. Поперечное сечение балок имеет коробчатую прямоугольную форму (рис. 4.2). Для ответственных элементов крановых металлоконструкций, какими являются балки выносных опор, используют низколегированные стали 09Г2С, 09Г2СД, 10Г2С1, 10ХСНД. Характеристика этих сталей указана в табл. 4.1.

Н еобходимый момент сопротивления сечения выдвижной балки находят по формуле

W = M_из / [σ], (4.6)

где [σ] = σ_т/п₁₁ – допускаемые напряжения п₁₁ = 1,4 – запас прочности для прокатных сталей второго расчетного случая при расчете на прочность по методу допускаемых напряжений

Таблица 4.1

Характеристика низколегированных сталей для крановых конструкций

Марка стали	Толщина проката, мм	Механические свойства
		Временное сопротивление разрыву σв, МПа	Предел текучести σт , МПа	Относительное удлинение δ, %	Ударная вязко-сть при - 40°C, ан , Дж/см^2
09Г2С 09Г2СД	5 – 9 10 – 20	500 480	350 330	21	40 35
10Г2С1	5 – 9 10 - 20	500 490	350 340	21	40 30
10ХСНД	5 – 32	540	400	19	50

.

Если принять поперечное сечение выдвижной балки квадратной формы с наружным размером b, то толщину листовой стенки s балки предварительно можно определить по формуле

s = 3W/4b². (4.7)