Расчёт и подбор стальных канатов для гибких строп
Одноветьевые стропы рассчитываются так же, как и канаты.
При расчёте каната для многоветвевых строп необходимо учитывать способ строповки, т.е. заложение ветвей стропа, угол между вертикалью и ветвями стропа, количество ветвей. Заложением является отношение высоты строповки А к половине стороны В/2 (рисунок 3.3).
Усилие в ветвях стропа определяется по формуле
, (3.11)
где S-натяжение ветви стропа, кН; Q- вес поднимаемого груза, кН; С- длина ветви стропа, м; А- высота строповки (высота треугольника образуемого ветвями стропа); m-число ветвей стропа; k/ -коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки на ветви стропа (при m=3, k' = 1; при m>3, k'=0,75).
Если известен угол между ветвью стропа и вертикалью (угол α), то усилие в каждой ветви определяется по формуле
(3.12)
Рисунок 3.3. Схема строповки груза четырёхветвевым стропом
Пример 1. Фильтр (см. рисунок 7.10) снабжён четырьмя заводскими петлями и имеет размеры L=4 м, В=3 м. Располагаемая высота от крюка до фильтра А=3,5 м. Вес фильтра Q=35 кН. Определить длину ветвей стропа, усилие воспринимаемое каждой ветвью, определить угол α между вертикалью и ветвью стропа, подобрать тип и диаметр каната.
Решение:
из треугольника аdc находим гипотенузу ас:
Из треугольника арφ находим длину ветви стропа ар:
соs α=аφ/ар=2,5/4,3=0,581; тогда α ≈ 59,5°.
|
|
|
Усилие в каждой ветви стропа S:
Коэффициент запаса для стропа k=6.
Расчётное разрывное усилие в канате
R=S∙k=20,1∙6=120,6 кН.
Подбираем канат двойной свивки: типа ТЛК-О конструкции 6x37+lос с маркировочной группой 1570 Н/мм2, диаметром 13,5 мм, с R=88 650 Н> 85 800 Н; или типа ЛК-3 конструкции 6x25+7×7 с маркировочной группой 1960 Н/мм2, диаметром 11,5 мм с R=87300Н>85800Н.
Пример 2. Известен угол α=20°. Подобрать канат четырёхветвевого стропа для подъёма груза весом 35 кН.
Решение:
усилие в каждой ветви стропа
S= 
=1∙35/0,9397∙4∙0,75 = 12,41 кН;
R=S∙k= 12,41∙6 = 74,46 кН.
Подбираем канат ТЛК-O+lос с σ =1960 Н/мм2, диаметром 11,5 мм.
Усилие в ветвях стропа зависит от способа строповки и угла раскрытия стропа 2α (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4. К расчету зависимости параметров строповки
от угла α.
Как видно из таблицы 3.3, с увеличением угла α резко возрастают усилия в ветвях стропа и могут сравняться, и даже превзойти вес поднимаемого груза. Поэтому при конструировании узла строповки рекомендуется ограничить угол α стропа 45°. Если высота строповки не позволяет это сделать, а в условиях проведения монтажных работ часто высота строповки ограничена, необходимо применять жёсткие стропы называемые траверсами.
|
|
|
Таблица 3.3 - Зависимость параметров строповки от угла α.
| Наименование | α =20° | α =30° | α =45° | α =50° | α =60° | α =80° |
| Усилие в ветви стропа,S,кН | 0,50·Q | 0,575·Q | 0,710·Q | 0,775·Q | 1,0·Q | 2,85·Q |
| Длина ветви стропа, l | 1,46·L | L | 0,71·L | 0,65·L | 0,58·L | 0,5·L |
| Высота строповки, Н, м | 1,37·L | 0,86·L | 0,5·L | 0,42·L | 0,29·L | 0,09·L |
Траверсы
Траверсы применяют при монтаже длинномерных конструкций, когда не хватает высоты строповки для гибких стропов, либо когда монтируемая конструкция не может воспринимать сжимающие усилия, возникающие при наклонных гибких стропах.
Траверсы целесообразно применять на трубозаготовительных базах для укладки труб, для сварки или для погрузки плетей длиной до 36 м на плетевозы, а так же для монтажа крупных блоков воздуховодов длиной 20-30 м, которые не обладают достаточной жёсткостью. В качестве несущего элемента траверсы используются трубы, швеллера и двутавры.
На практике монтажа трубопроводов и воздуховодов используются две схемы работы траверсы. Схема 1 (рисунок 3.5). Траверса по этой схеме работает на изгиб.
Рисунок 3.5. Расчётная схема траверсы, работающей на изгиб
|
|
|
Порядок расчёта траверсы, работающей по схеме, показанной на рисунке 3.5:
1) Определяется максимальный изгибающий момент в траверсе, который всегда будет под точкой приложения груза в пролёте траверсы
М=Q/2∙е/2, Н∙cм; (3.13)
где Q - вес поднимаемой конструкции, Н; l-расстояние между точками прикрепления груза, см.
2) Определяем нормальное напряжение в траверсе при изгибе и сравниваем его с допустимым
σ=М/W≤σДоп, Н/см2; (3.14)
где W - момент сопротивления сечения траверсы.
Сечение траверсы удовлетворяет условиям прочности, если расчётное нормальное напряжение при изгибе будет не больше допустимого, т.е.< 16000 Н/см2.
Пример
Рассчитать траверсу, закреплённую к крюку грузоподъёмного механизма, для подъёма воздуховода длиной 12000 мм, диаметром 1000 мм. Воздуховод изготовлен из стали толщиной 1,5 мм. Длина траверсы l= 700 см.
Решение:
Определяем вес воздуховода, Q, H:
Q=1,37·F∙р∙H;
где 1,37 - коэффициент, учитывающий вес фланцев, хомутов, подвесок и прокладок под стропы, F - площадь поверхности воздуховода, м2:
F=L∙π∙D;
где L - длина воздуховода, м; D - диаметр воздуховода, м; p -вес 1 м2 поверхности воздуховода. Для стали толщиной 1,5 мм p=120 Н.
|
|
|
Q=12∙3,14∙1∙120∙1,37=6195 Н.
Максимальный изгибающий момент
M=Q/2∙l/2=6195/2∙ 700/2=1084165 Н∙cм.
Для траверсы выбираем швеллер № 14, для которого момент сопротивления W=70,2 см3.
Проверяем нормальное напряжение, возникающее в траверсе от изгиба.
σ=М/W=1084165/70,2 = 15444 Н∙cм <16000 Н∙cм.
Схема 2 (рисунок 3.6)
Порядок расчёта траверсы, работающей по схеме, показанной на рисунке 3.6:
1) Находим усилие N в канатах двухветвевого стропа:
N=Q/2∙1/соs α, Н, (3.15)
где Q- вес поднимаемого груза, Н; α - угол наклона ветви стропа к вертикали.
2) Находим сжимающее усилие N1 в балке траверсы:
N1=Q/2∙tg α, Н. (3.16)
1-траверса, 2-поднимаемая конструкция, 3-облегчённый строп,
4-двухветвевой строп
Рисунок 3.6. Расчётная схема траверсы, работающей на сжатие
3) Проверяем балку траверсы на устойчивость
σ=N1/F∙φ≤σдоп, Н/см2 , (3.17)
где F-площадь сечения балки, см2; φ - коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости траверсы X, определяемой по таблице 3.4; λ - определяется отношением длины траверсы ℓ, в см к минимальному радиусу инерции, определяемому по сортаменту выбранной балки imin, в см.
λ=ℓ/ imin
Таблица 3.4 - Зависимость коэффициента γ от гибкости λ при расчётном сопротивлении стали R=200 МПа
| λ | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| φ | 1 | 0,988 | 0,967 | 0,939 | 0,906 | 0,869 | 0,827 | 0,782 | 0,734 | 0,665 | 0,599 |
| λ | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 | 170 | 180 | 190 | 200 | 210 |
| φ | 0,537 | 0,479 | 0,425 | 0,376 | 0,328 | 0,290 | 0,259 | 0,233 | 0,210 | 0,191 | 0,174 |
Пример 2. Рассчитать траверсу подвешенную к крюку грузоподъёмного механизма с помощью двухветвевого стропа (схема 2, см. рисунок 13), для подъёма воздуховода из предшествующего примера длиной 12 м, диаметром 1000 мм и весом 6195 H. Длина траверсы 7 м, угол α между ветвью стропа и вертикалью равен 450.
Решение:
Находим усилие в канатах двухветвевого стропа
N=Q/2∙сos α=6195/2∙0,7070=4381 H
Определяем расчётное усилие в канате
R=N∙K=4381∙ 6=26286 Н,
где К-коэффициент запаса для строп равен 6.
Подбираем канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6x36+lос, диаметром 6,7 мм, σ=1960 Н/мм2 с разрывным усилием 27600 H.
Сжимающее усилие в балке траверсы N1:
N1=Q/2∙tg α=6195∙1/2=3098 H
Проверяем принимаемый швеллер № 10 на устойчивость, для чего определяем гибкость
λ=l/ imin =700/3,99=175,4>150,
Значение imin определяем по сортаменту на швеллера
imin =3,99 см.
Следовательно, швеллер №10 не отвечает требованию.
Принимаем швеллер №12, имеющий imin =4,78 см.
λ=700/4,78=146< 150.
Напряжение в балке
σ=N1/F∙φ,
где F - определяем по сортаменту, для швеллера №12 F = 13,3см2; φ - определяем по таблитце 6 путём интерполяции для λ=146 и
φ =0,347;
σ=3098/13,3∙0,347=671 Н/см2 <16 000Н/смг.
Не смотря на то, что напряжение много меньше допустимого, уменьшать размер швеллера нельзя из условий прогиба.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 2240; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!