Расчет козлового крана в APM Civil Engineering
Мостовой кран
Специалистами компании НТЦ «АПМ» выполнен прочностной расчет металлоконструкции козлового крана.
Целью расчета является проведение анализа конструкции крана на прочность, жесткость и устойчивость при действии расчетных нагрузок.
Расчет выполнялся согласно требованиям:
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.
ГОСТ 1451-77* (2003) Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая. Нормы и метод определения.
СНиП II-23-81* Стальные конструкции.
Расчет проводился в программном продукте APM Civil Engineering.
Расчетная модель
Расчетная модель несущей металлоконструкции и двутавровой балки моста козлового крана формировалась на основе документации, присланной Заказчиком.
Элементы конструкции были смоделированы пластинчатыми и стержневыми конечными элементами.
Шарнирное соединение стойки козлового крана с мостом моделировались с использованием контактных элементов «скользящего» типа.
Металлоконструкция козлового крана опирается на рельсы при этом устанавливается запрет всех перемещений.
Вес конструкции учитывается с надбавкой в 5%. Эта цифра соответствует коэффициенту надежности по нагрузке. Статическая нагрузка, действующая на козловой кран, складывается из веса грузовой тележки, веса груза и веса крюковой подвески.
Статическая нагрузка прикладывается в двух местах:
- по центру моста;
- консольно в крайнем возможном положении грузовой тележки.
Для уточненного расчета нижней полки мостовой балки была построена твердотельная модель участка балки длинной 2м. Данная модель предназначена только для анализа локального напряженно-деформированного состояния, возникающего при движении грузовой тележки вдоль моста козлового крана.
В рассматриваемой модели крайние концы балки защемлены, т.е. вводится запрет всех перемещений и поворотов вокруг всех осей, что согласно принципу Сен-Венана не оказывает существенного влияния на картину напряженно-деформированного состояния в локальном участке конструкции, удаленном от опор.
Нагрузка от грузовой тележки приложена к верхней поверхности нижней полки мостовой балки на 4 площадках размером (вдоль и поперек балки соответственно). В данном случае размер площадки приложения сил соответствует размерам контактной зоны возникающей при движении грузовой тележки по нижней полки двутавровой балки.
Результаты расчета
Выполнено 4 статических расчетов конструкции для основных комбинаций загружения.
Максимальные напряжения в конструкции козлового крана, при центральном расположении тележки, возникают в нижней полке мостовой балки (в области приложения нагрузки от грузовой тележки).
Максимальные напряжения в конструкции козлового крана, при консольном расположении тележки возникают в ребре кронштейна опорной стойки (в области стыковки с опорной стойкой).
В соответствии с СНиПа 2.01.07-85 определены вертикальные предельные прогибы мостовой балки.
Отдельно оценена несущая способность мостовой балки крана при движении грузовой тележки.
Итоги выполненного проекта
Анализ результатов статического расчета показал, что при заданных расчетных нагрузках эквивалентные напряжения, возникающие в элементах конструкции козлового крана, не превосходят предела текучести применяемых материалов, т.е. необходимая прочность обеспечивается.
Максимальные прогибы конструкции козлового крана, возникающие от внешних нагрузок, также не превосходят допускаемый предел. То есть необходимая жесткость несущего каркаса обеспечивается.
Проверка несущей способности наиболее нагруженного элемента конструкции (нижней полки мостовой балки) на твердотельной модели показала, что напряжения и перемещения, возникающие в зонах контакта ролика грузовой тележки, не превышают допускаемые.
Обобщая полученные результаты, можно сделать вывод о том, что конструкция козлового крана способна нести прикладываемые к ней нагрузки, соответствующие техническому заданию, и не требует дополнительных мер по увеличению прочностных характеристик.
Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM Civil Engineering для решения сложных задач прочностного анализа подъемно-транспортного оборудования.
