Расчет траверсы на растяжение

Траверсой называется вспомогательная конструкция балочного либо рамного типа, использующаяся для подъёма тяжёлых грузов. При этом она размещается на рабочем тросе подъёмника и имеет одну или несколько (до шести) точек строповки, позволяющих осуществлять транспортировку груза любых габаритных размеров без опасности повреждения его либо подъёмного устройства.

Загрузка …

Наиболее полезны траверсы, когда необходимо поднять груз со смещённым либо неравномерно распределённым центром тяжести. В зависимости от условий работы выбирают одну из следующих конфигураций траверсы:

линейную – балочную либо трубную с точками строповки по краям;
Т-образную – с тремя точками строповки;
Н-образную – с четырьмя точками строповки и одним либо двумя захватами для подъёмника;
рамную (траверса-спредер) – представляющую из себя квадратную либо прямоугольную раму с одним или двумя поперечными креплениями. Обычно изготавливается на заказ и может иметь до восьми точек строповки.

Чтобы определить наиболее подходящую для подъёма груза траверсу, необходимо обязательное проведение расчётной работы, также называемой расчётом траверсы. О том, как именно его проводят и что при этом учитывают – узнаете из данной статьи.

Зачем нужен расчёт траверсы?

Вопрос, в принципе, не имеет смысла. Любые грузоподъёмные устройства нуждаются в куче дополнительных проверок, проведение которых требует особой тщательности – ведь речь идёт о подъёме тяжёлых грузов, и повреждение какого-либо элемента может привести к срыву груза и, как следствие, не только к крупным материальным расходам, но также травмам и даже угрозе жизни работников предприятия.

Избежать этого поможет составление технического задания, в котором будут определены предполагаемые нагрузки на траверсу, допустимая высота подъёма, количество строп и допустимый угол наклона, тип используемых захватов и креплений к тросу подъёмника и.т.д.

На основании этих факторов изготавливается оптимальная конструкция, которая в дальнейшем подвергается лабораторным испытаниям – на прочность, на устойчивость к наклонам, изгибам и рывкам строп. Не менее важны и способы крепления строп к краям траверсы, а также оказываемое ими сжимающее воздействие (хотя в большей степени это касается обматываемых грузов).

Расчетные схемы траверс

Также важно учитывать количество использующихся при подъёме лебёдок или кранов. В зависимости от этого определяется количество точек крепления траверсы к тросу и, соответственно, стабильность осуществления поддона.

Как правило, несколько подъёмников используются для подъёма наиболее тяжёлых, а также хрупких грузов, либо крупногабаритного дорогостоящего оборудования, которое ни в коем случае не должно быть повреждено при подъёме. Если грузоподъёмность данных устройств отличается, используются разноплечные траверсы с предварительным проведением балансировки.

Расчёт траверс, работающих на изгиб

Стандартная конструкция траверсы обычно предполагает наличие двутавровых балок, соединённых друг с другом при помощи металлических элементов. Поэтому алгоритм проведения расчёта траверсы обычно одинаков вне зависимости от технического задания.

Продолжая тему стандартных траверс, можно добавить, что показателем изгиба от собственной массы конструкции обычно пренебрегают, как и степенью соответствующей деформации. В основном, это делается потому, что вес поднимаемого груза оказывает на неё значительно большее воздействие. Силу этого воздействия и вычисляют в первую очередь – как правило, она равна массе груза, помноженному на коэффициенты перегрузки и динамического воздействия:

P = Q*kп*kд

Далее вычисляется максимальный изгиб траверса – он равняется половине произведения общей нагрузки на величину плеча траверсы (a):

Mmax = (P*a)/2

Не менее важным параметром траверсы является момент сопротивления поперечного сечения, определяющийся как частное максимального изгиба на произведение коэффициентов работы траверсы (стандартное значение составляет n=0,85) и её устойчивости при изгибе (φ) на расчётное изгибающее сопротивление конструкции:

W = Mmax/(n*φ*Rизг)

На основании указанных вычислений определяется схема поперечного сечения траверсы – сплошная либо сквозная. В качестве материала при этом используются двутавровые балки, швеллеры либо трубы.

Расчёт траверсы не включает в себя описание вспомогательных приспособлений, участвующих в процессе подъёма, в частности элементов такелажа, проушин, скоб, сварных швов и болтовых соединений. Учёт указанных конструкций предполагает использование специальных методик, уникальных для каждого предприятия.

Расчёт траверс на сжатие

Помимо стандартных конструкций, работающих на изгиб, существуют ещё и траверсы, работающие на сжатие. Различают два вида подобных конструкций – линейные и трёхлучевые, форма которых определяется в зависимости от предполагаемого типа нагрузок и необходимой высоты подъёма.

При изготовлении используются балки с различными видами поперечных сечений, составляемыми из двух швеллеров, двутавров и труб, укреплённых металлическими уголками.

При расчёте данных конструкций в первую очередь определяют расчёт натяжения в каждой тяге, соединяющей траверсу с подъёмного механизма, равный частному массы перемещаемого груза (Q) на двойной косинус угла наклона троса:

N = Q/2cosα

В зависимости от данного параметра дополнительно высчитывают материал и толщину троса. Далее определяется общее сжимающее усилие, создаваемое стержнем траверсы, равный половине произведения массы груза на коэффициент динамического воздействия и тангенс угла наклона троса:

N = (Q*kд*tgα)/2

Таким образом, тщательно проведённый расчёт траверсы позволяет не только выбрать наиболее оптимальную для производственных нужд модель, но и обеспечить надёжность, безопасность и бесперебойность подъёмных и транспортировочных процессов на многие годы.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href=»/youtube/v3/getting-started#quota»>quota</a>.

Источник

Траверса – это специальная навесная вспомогательная перекладина.

Основной целью применения любой траверсы (а их существует несколько основных видов – линейная, Н-образная и траверса-спредер) является обеспечение наиболее удобного захвата грузов специальным подъемно-передвижным механизмом.

Для того чтобы выбрать наиболее оптимальный подъемный механизм производится такой процесс как расчет траверсы.

Зачем необходим расчет траверсы?

Такой расчет траверсы позволяет избежать в дальнейшем различного рода неприятностей, среди которых поломка самого механизма и даже срыв груза в процессе перемещения.

Траверса

В основном любая траверса используется при строительно-монтажных работах либо на производстве для подъема и перемещения тяжелых грузов самой нестандартной формы и даже в ограниченном пространстве. Для того чтобы было более понятно, можно сказать, что траверса – это некая металлическая балка, к которой с одной стороны крепится грузоподъемный механизм, а с другого крепления для строп и захватов, фиксирующих груз в ходе перемещения.

Стоит отметить, что благодаря такому процессу как расчет траверсы можно провести расчет наиболее оптимального распределения нагрузки грузоподъемных работ. Фиксация строп к траверсе может осуществляться несколькими основными способами, но чаще всего это происходит при помощи такелажных крюков и скоб.

На сегодняшний день можно выделить несколько основных видов траверс, которые наиболее часто используются на производстве: рамные, балочные, консольно-крестовые, параллелограммные, ферменные и пирамидальные. Если необходимо поднять груз кранами с различной грузоподъемностью, то рационально использовать разноплечные уравновешивающие либо балансированные траверсы (указаны на рисунке ниже).

Виды траверс

Расчет траверсы

Как правило, стандартные траверсы выполняются из двутавровровых балок, соединенных между собой стальными пластинками. Именно поэтому, расчет траверс, которые применяются на любом производстве, проводится по единому алгоритму, и он будет рассмотрен немного ниже.

При проведении расчета траверс любого тира, изгибающим моментом, а также прогибом от собственной массы такого вида подъемных элементов можно пренебречь. Делается это потому, что масса траверсы по сравнению с массой поднимаемой конструкции просто ничтожна и составляет всего лишь незначительную ее долю.

Расчет всех необходимых технических данных такого подъемного механизма как траверса, работающего на изгиб, проводится с некоторой последовательностью:

Расчет нагрузки, действующей на траверсу

P=Qkпkд

Q в этой формуле – это вес груза, который поднимается (Н), kп (прим. 1,1) – коэффициент перегрузки, а kд (1,2) – коэффициент динамической нагрузки.

Определение максимального изгибающего момента, действующего ан траверсу

Mmax=0.5Pa

Ф этой формуле а – плечо траверсы.

Вычисление требуемого момента сопротивления поперечного сечения траверсы

Wтр= Mmax/(nRизгφ)

В этой формуле n=0.85 – это коэффициент, который зависит от условий работы траверсы, φ – коэффициент устойчивости траверсы при изгибе, Rизг – расчетное сопротивление траверсы при изгибе.

После проведения вычислений, из таблицы, которая будет приведена ниже, необходимо выбрать расчетную схему сечения траверсы, задаваясь при этом сплошной либо сквозной конструкцией такого подъемного механизма. Стоит отметить, что для сплошной балки траверсы следует выбирать швеллер, двутавр либо же стальную трубу, а для сквозной – одну из схем, приведенных в таблице.

таблица1 расчета

таблица2 расчета

Что касается других отдельных узлов и деталей, которые применяются в траверсах (а это всяческие такелажные скобы, проушины, пальцы, а также сварные и болтовые соединения), то их расчет следует выполнять не так как расчет траверсы, а с учетом некоторых специальных методик.

Расчет траверсы, работающей на сжатие

Стоит отметить, что кроме стандартных траверс, работающих на изгиб, в промышленности очень часто используются еще и устройства, которые работают на сжатие (показаны на рисунке ниже). Как правило, эти самые траверсы изготавливаются двух видов: однобалочные и трехлучевые, что в свою очередь позволяет обеспечить неизменность их формыв зависимости от действующих нагрузок.

Траверса

В зависимости от нагрузки и длины самой траверсы, применяемые для их изготовления балки, могут иметь самые различные поперечные сечения: сплошные, состоящие из двух швеллеров либо двутавров, связанных между собой стальными пластинами или же трубчатые, дополнительно усиленные уголками.

Не лишним будет отметить, что траверсы, работающие на сжатие, рассчитываются на два основных параметра – на прочность и на устойчивость.

Как и в случае с траверсой, работающей на изгиб, работающий на сжатие подъемный механизм, имеет некую последовательность расчета:

Расчет натяжения в каждой тяге, которая соединяет траверсу с крюком грузоподъемного механизма.

N=Q|(2cosα)

В этой формуле Q – это вес поднимаемого груза, а α – угол наклона тяги к вертикали.

По такому полученному в ходе расчетов натяжению, дополнительно рассчитываются еще и стальные канаты, которые удерживают тяги.

Определение сжимающего усилия в стержне траверсы.

N=Qkgkдtgα/2

В зависимости от величины нагрузки, а также длины самой траверсы, задается форма ее поперечного сечения. Для этого выбирается сплошное сечение из одиночного швеллера или трубы, либо же одна из схем сквозного сечения из таблицы, которая была приведена выше.

В дальнейшем выбранное сечение траверсы необходимо дополнительно проверить на устойчивость. Данный процесс проводится аналогичным образом, как и для стержня, который подвергается работе на сжатие.

Стоит отметить, что все подвески, которые соединяют траверсу с поднимаемым ею грузом, рассчитываются таким же образом, что и канаты.

Кроме двух приведенных выше траверс, на промышленных объектах может также использоваться еще и так называемая уравновешивающая траверса. Такой механизм полностью исключает возможную перегрузку одного из кранов, поднимающих траверсу.

Читайте также на портале myfta.ru:

Источник

Траверсы этого типа обычно применяют для подъема царг большого диаметра (рис. 4). В зависимости от нагрузок и длины траверс стержни их могут иметь различные поперечные сечения: сплошные, представляющие собой единичные швеллеры, двутавры и стальные трубы, или сквозные, состоящие из двух швеллеров или двутавров, связанных планками, а также стальной трубы, усиленной уголками.

Траверсы, работающие на сжатие, требуют проверки на прочность и на устойчивость.

Масса траверсы составляет незначительную долю от массы поднимаемого груза (не более 0,01), поэтому в практических расчетах ею можно пренебречь.

Рис. 4. Траверса, работающая на сжатие

Расчет траверсы производят в следующем порядке:

1. Находят натяжение в каждой канатной подвеске:

S=10·Gо/ (2cosα),

где Gо – масса поднимаемого оборудования, т; α– угол наклона тяги к вертикали.

2. По найденному значению S рассчитывают стальной канат.

3. Сжимающее усилие в стержне траверсы с учетом коэффициентов динамичности Кд и перегрузки Кп определяют по формуле:

N=10·Gо tgα КпКд/2 .

4. Траверсу рассчитывают на устойчивость как стержень, работающий на сжатие. Для этого в зависимости от величины нагрузки и длины траверсы задаются формой ее поперечного сечения и определяют требуемую площадь:

Fтр=N/(φ m R),

где φ – коэффициент продольного изгиба, значением которого предваритель-

но задаются. Для стержня из швеллера, двутавра или уголка φ = 0,7–0,9; из стальной трубы φ =0,4.

5. Определяют расчетную длину стержня:

lc = μ·l,

где μ – коэффициент приведения расчетной длины, зависящий от условий закрепления концов стержня и приложения нагрузки (прил. 8).

6. Устанавливают гибкость стержня:

для швеллера или двутавра

λх= lc/rх ,

λу = lc/rу ;

для стальной трубы

λ = lc/r .

При этом должно удовлетворяться условие:

max{ λх , λу }≤ [λ],

где rх, rу – радиусы инерции относительно главных осей; [λ] – предельная гибкость (прил. 9).

По наибольшей гибкости, если она не превышает предельную, из

прил. 10 находят коэффициент продольного изгиба φ.

7. Полученное сечение стержня проверяют на устойчивость:

N/(F φ) ≤ mR .

Пример 5. Рассчитать траверсу, работающую на сжатие (см.рис. 4) длиной l=3 м для подъема горизонтального цилиндрического барабана массой Go=36 т, если α=450.

Решение:

1. Находим натяжение в каждой канатной подвеске:

S=10·Go/(2cos α)=10·36/(2·0,707)=254,6кН .

2. Определяем разрывное усилие при условии, что для грузового каната с легким режимом работы Кз=5 (см. прил. 1):

Rк=S·Кз=254,6·5=1273 кН .

3. По найденному разрывному усилию подбираем стальной канат типа ЛК-РО (см. прил. 2) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа…………………..1568

разрывное усилие, кН……………………………………………1290

диаметр каната, мм…………………………………………….50,5

масса 1000 м каната, кг…………………………………………9440

4. Находим сжимающее усилие в траверсе:

N=10Gо·tgα·Кп Кд/2=10·36·1·1,1·1,1/2=217,8 кН .

5. Для изготовления траверсы принимаем стальную трубу.

6. Задавшись коэффициентом продольного изгиба φ=0,4, находим требуемую площадь поперечного сечения трубы:

Fтр=N/(φm 0,1R)=217,8/(0,4·0,85·0,1·210)=30,5 см2 .

7. По прил. 7 подбираем стальную трубу диаметром 108×10 мм с площадью 30,8 см2 и радиусом инерции r=3,48 см.

8. Находим расчетную длину траверсы, определяя по прил. 8 коэффициент приведения длины μ и считая, что концы траверсы закреплены шарнирно:

lc=μ·l=1·300=300 см .

9. Определяем гибкость траверсы:

λ=lc/r=300/3,48=86,2;[λ]=180; λ ≤ [λ].

10. По прил. 10 находим коэффициент продольного изгиба φ=0,714.

11. Полученное сечение траверсы проверяем на устойчивость:

N / (F·φ) mR ;

N / (F·φ)=217,8/ (30,8·0,714)=9,9 кН/см2=99 МПа;

mR=0,85·210=178,5МПа.

Условие выполняется, что свидетельствует об устойчивости расчетного сечения.

РАСЧЕТ МОНТАЖНЫХ ШТУЦЕРОВ

Для строповки вертикальных цилиндрических аппаратов при их подъеме и установке на фундамент часто применяются монтажные (ложные) штуцеры. Они представляют собой стальные патрубки различных сечений, привариваемые торцом в виде консоли к корпусу аппарата. Для увеличения жесткости внутри штуцера могут быть вварены ребра из листовой стали. Для устранения трения между стропом и штуцером при наклонах аппарата на штуцер надевается свободный патрубок большего диаметра, а для предохранения стропа от соскальзывания к внешнему торцу штуцера приваривается ограничительный фланец.

Расчет монтажного штуцера проводят следующим образом (рис. 5).

1. Находят усилие, действующее на каждый монтажный штуцер:

N=Gо·Кп·Кд·Кн/2,

где Gо – масса поднимаемого оборудования, т.

2. Определяют величину момента от усилия в стропе, действующего на штуцер:

М=N·l,

где l – расстояние от линии действия усилия N до стенки аппарата.

3. При известном сечении штуцера проверяют его прочность на изгиб. Для упрощения расчета наличие ребер жесткости в штуцере не учитывают:

≤ mR,

где W – момент сопротивления сечения штуцера (определяется по прил. 7).

4. Если необходимо опреде-

лить сечение штуцера, удовлетво- ряющее условиям прочности, то рассчитывают минимальный мо- мент сопротивления его поперечно- го сечения:

W=M/(mR) .

По прил. 7 для стальных труб находят сечение штуцера с моментом сопротивления, ближай- шим большим к расчетному.

Пример 6. Рассчитать монтажные штуцеры для подъема аппарата колонного типа массой Gо=80 т с помощью двух кранов способом скольжения с отрывом от земли без применения балансирной траверсы. Величина l=120 мм (см.рис. 5).

Рис. 5. Расчетная схема монтажного

штуцера

Решение:

1. Находим усилие, действующее на каждый монтажный штуцер при полностью поднятом аппарате:

N=10·Gо·Кп·Кд·Кн/2=10·80·1,1·1,1·1,2/2=580,8 кН.

2. Рассчитываем величину момента, действующего на штуцер:

M=N·l=580,8·12=6969,6 кН·см.

3. Определяем минимальный момент сопротивления поперечного сечения стального патрубка для штуцера:

Wmin=M/0,1·mR=6969,6/(0,1·0,85·210)=390,5 см3.

4. По таблице (см.прил. 7) определяем с запасом сечение монтажного штуцера диаметром 273х12мм, имеющего момент сопротивления

Wт=615 см3, Wт>Wmin.

7. РАСЧЕТ И ПОДБОР ПОЛИСПАСТОВ

Полиспаст является простейшим грузоподъемным устройством, состоящим из системы подвижных и неподвижных блоков, оснащенных стальным тросом.

Один конец троса закрепляется к блоку, другой конец троса, проходя последовательно через ролики блоков в виде сбегающей ветви, идет на барабан лебедки. Полиспаст предназначен для подъема и перемещения груза, а также для натяжения грузовых канатов, вант и оттяжек в том случае, когда массаподнимаемого оборудования или натяжение превышают тяговые усилия лебедок.

Расчет полиспаста сводится к расчету усилий на блоки полиспаста (по ним находят технические характеристики блоков), расчету каната для оснастки полиспаста и подбору тягового механизма.

Расчет полиспаста ведут в следующем порядке:

1. Находят усилие на крюке подвижного блока полиспаста (рис. 6):

Pп=Gо+ Gт,

где Gо – масса поднимаемого груза; Gт – масса траверсы.

2. Рассчитывают усилие, действующее на неподвижный блок полиспаста:

Pн=(1,07÷1,2)Рп,

где величина коэффициента, учитывающего дополнительную нагрузку от усилия в сбегающей ветви полиспаста, назначается, исходя из следующих данных:

Грузоподъемность полиспаста, m	до 30	от 30 до 50	от 50 до 200	более 200
Коэффициент	1,2	1,15	1,1	1,07

3. Исходя из усилия Рн, подбирают подвижный и неподвижный блоки (прил. 11), определяя их технические характеристики.

4. Усилие в сбегающей ветви полиспаста определяют по формуле:

Sп=Pп /(n·η),

где n – общее количество роликов полиспаста без учета отводных блоков; η – коэффициент полезного действия полиспаста, который выбирается по таблице.

5. Определяют разрывное уси-

лие в сбегающей ветви полиспаста,

по которому подбирают канат для его оснастки ( см. раздел «Расчет стальных канатов»).

6. Подсчитывают длину кана- та для оснастки полиспаста:

L=mп (h+3,14dP)+l1+l2,

где h – длина полиспаста в растянутом виде, dP – диаметр роликов в блоках, l1 – длина сбегающей ветви до барабана ле- бедки, l2 – расчетный запас длины каната (обычно выбирается l2=10 м)

Рис. 6. Расчетная схема полиспаста

Значения коэффициентов полезного действия полиспастовη

Общее количество роликов полиспаста	Тип подшипника	Общее количество роликов полиспаста	Тип подшипника
скольжения	качения	скольжения	качения
0,960	0,980	0,638	0,800
0,922	0,960	0,613	0,783
0,886	0,940	0,589	0,767
0,351	0,921	0,566	0,752
0,817	0,903	0,543	0,736
0,783	0,884	0,521	0,722
0,752	0,866	0,500	0,708
0,722	0,849	0,480	0,693
0,693	0,832	0,460	0,680
0,664	0,814	0,442	0,667

7. Суммарную массу полиспаста рассчитывают по формуле:

Gп=Gб+Gк,

где Gб – масса обоих блоков полиспаста (см.прил. 11), Gк=L·gк/1000; gк – масса 1000 м каната (прил. 2).

8. Определяют усилие, действующее на канат, закрепляющий неподвижный блок полиспаста:

Рб=Gо+Gт+Gп+Sп .

9. По усилию Рб рассчитывают канат для крепления неподвижного блока полиспаста (см. раздел «Расчет стальных канатов»).

10. По усилию в сбегающей ветви полиспаста Sп подбирают тяговый механизм – лебедку (см. прил. 12).

РАСЧЕТ ЛЕБЕДОК

Лебедки применяют при монтажных работах для регулирования положения устанавливаемого на фундамент оборудования, для его оттяжки, а также натяжения вант или наклона мачт, порталов, шевров.

Лебедки позволяют преобразовывать небольшой крутящий момент на привозном валу в значительный крутящий момент на барабане лебедки за счет снижения частоты вращения барабана лебедки.

Лебедка должна быть проверена расчетным путем на устойчивость против смещения и опрокидывания. Устойчивость лебедки обеспечивает балласт – противовес (рис. 7), устанавливаемый на ее раме, либо якорь
(рис. 8).

Рис. 7. Расчетная схема Рис. 8. Расчетная схема

крепления лебедки с помощью якорного крепления лебедки

противовеса (балласта)

Расчет лебедки в первом случае сводится к определению необходимой массы балласта. Во втором случае определяется усилие Sт, по которому рассчитывается якорь и элемент крепления лебедки к якорю.