Горизонтальные нагрузки на подкрановые пути от перекоса мостового крана

Техническая статья

В случае, если подкрановые пути обладают большим пролетом, горизонтальная нагрузка от перекоса нередко значительна для расчета. В нашей статье описывается происхождение данной нагрузки и правильный ввод данных в программе CRANEWAY. Мы обсудим аспекты практической реализации и теоретическую основу.

Общие сведения

При современном уровне технологии применяются две системы для горизонтального ведения крановых колес. При легкой и средней эксплуатации крана применяются реборды колес. В этом случае боковое смещение предотвращается путем скольжения реборды по рельсу. Преимуществом данного метода является простая конструкция. Помимо кранового колеса с ребордой и рельса кранового пути не требуется дополнительного оборудования для горизонтального ведения крана. Недостатком данного метода является большой износ колес и рельса. На рисунке 01 показано рабочее колесо с ребордой на рельсе KS.

Pисунок 01 - Предотвращение смещения ребордами

Второе возможное решение - применение боковых направляющих роликов. В данном случае колесу крана не требуется реборда, оно может свободно перемещаться из стороны в сторону по рельсу пути, если не принимать во внимание трение. Если реборды колеса также присутствуют, то они служат только для предотвращения схождения с рельса. Неизбежный перекос крана предотвращается боковыми роликами, которые находятся либо у крановых колес, либо расположены перед или за осями крана. Преимуществом данного решения является значительное уменьшение направляющего усилия, поскольку боковые направляющие ролики всегда прижаты к крановому пути пружиной. Кроме того, износ боковых направляющих роликов и кранового колеса значительно ниже. Тем не менее, для такого типа бокового направления требуется определенное пространство для сборки рядом с крановым рельсом, а также он имеет более высокую первоначальную стоимость. На рисунке 02 показано ограничение смещения с помощью боковых направляющих роликов на рельсе KS.

Pисунок 02 - Боковые направляющие ролики

Расчет нагрузок от перекоса

Отклонения в размерах, износ и смещение в боковом направлении приводят к перекосу крана. При этом между осями крана и осью подкранового пути образуется угол смещения α (см. рисунок 03).

Pисунок 03 - Угол перекоса α

Величина горизонтальных реакций от перекоса зависит от различных граничных условий. Кроме типа бокового ограничения, решающее значение имеют расположение направляющей и система шасси крановых колес. Размеры крана, расположение общего центра тяжести и сумма всех колесных нагрузок также влияют на величину сил перекоса. На рисунке 04 показаны четыре варианта расчета и полученные в результате горизонтальные реакции с указанием осевого направления.

Pисунок 04 - Сочетание сил от перекоса у различных систем движения и направления колес

Производители кранов всегда указывают величину боковых направляющих сил в технической спецификации крана. Если производитель крана не известен на момент расчета подкрановой балки, боковые направляющие силы у мостовых кранов можно задать в упрощенном порядке по норме DIN EN 1991-3, глава 2.7.4 [1].

Пример и ввод данных в программе CRANEWAY

Для нашей технической статьи компания ABUS Kransysteme предоставила техническую спецификацию двухбалочного мостового крана грузоподъемностью 10 т. Смещение крана с одной стороны ограничено боковыми направляющими роликами. На рисунке 05 в форме таблицы указаны воздействия нагрузок по норме DIN EN 1991-3. Под таблицей расположена схема крана при виде сверху со стрелками и обозначениями нагрузок.

Pисунок 05 - Часть спецификации крана компании ABUS Kransysteme

Для экономичности расчета особенно важно принять во внимание боковые направляющие силы (а также остальные горизонтальные силы) в правильном направлении и в соответствующей балке. В программе CRANEWAY нагрузки могут быть заданы для балки с максимальными колесными нагрузками и для балки с минимальными колесными нагрузками. При этом необходимо учесть направление движения крана и обозначение крановых колес, а также положительное направление соответствующей нагрузки на основе направления стрелки нагрузки в графическом изображении. На рисунке 06 указана сила перекоса S и соответствующие горизонтальные силы HS для отдельных осей крана.

Pисунок 06 - Горизонтальные нагрузки от перекоса и ввод данных в программе CRANEWAY

Указанные значения определены следующим образом.

Балка с минимальным W:
Sd = γQ ⋅ S = 1,35 ⋅ 12,80 = 17,28 кН
HS,min,2,d = γQ ⋅ HS,min,2 = 1,35 ⋅ 3,10 = 4,18 кН
HS,min,1,d = γQ ⋅ HS,min,1 = 1,35 ⋅ -0,20 = -0,27 кН

Балка с максимальным W:
HS,max,2,d = γQ ⋅ HS,max,2 = 1,35 ⋅ 10,50 = 14,17 кН
HS,max,1,d = γQ ⋅ HS,max,1 = 1,35 ⋅ -0,60 = -0,81 кН

Резюме

Силы от перекоса неизбежно возникают в подкрановых путях. Тем не менее, при правильном выборе бокового ограничения смещения всегда можно найти экономичное решение для конкретного случая. Это требует правильного учета боковых направляющих сил в расчете. Данная статья облегчит работу пользователей с программой CRANEWAY.

Ключевые слова

перекос боковое направление реборда колеса

Литература

[1]   Eurocode 1: Actions on structures - Part 3: Actions induced by cranes and machinery; EN 1991‑3:2010‑12
[2]   Seeßelberg, C.: Kranbahnen - Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocode, 4. Auflage. Berlin: Beuth, 2014

Ссылки

Контакты

У вас есть какие-либо вопросы по нашим программам или вам просто нужен совет?
Тогда свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или ознакомьтесь с различными решениями и полезными предложениями на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

Автономные Стальные конструкции
CRANEWAY 8.xx

Автономная программа

Расчет балок подкранового пути по EN 1993-6 и DIN 4132

Цена первой лицензии
1 480,00 USD