Расчет траверсы на сжатие

CadSupport

Все о BIM, CAD, ERP

Грузоподъемные траверсы — особенности дизайна и расчета

Грузоподъемные траверсы работающие на сжатие — базовый элемент такелажной оснастки. Они используется повсеместно и часто случается так, что концепция забывается или игнорируется на этапе проектирования — итак ведь все понятно! Что приводит к катастрофам локального масштаба. Давайте разберемся с теоретическими основами таких конструкций.

Ряд производственных компаний предлагает комерческие грузоподъемные траверсы работающие на сжатие (далее распорки). Их можно купить, или приобрести в аренду. Впрочем крупные компании, если у них есть цех и оборудование — изготавливают такого рода конструкции самостоятельно. Концепция довольно проста — в идеале такая траверса должно испытывать только сжимающие усилие от нагрузки. За исключением чрезвычайно длинных балок, когда стержень немного провисает под собственным весом. В случае провисания, часть сил сжатия фактически создает момент в стрежне тем самым снижая его жесткость.

Траверсы на сжатие имеют два основных варианта: первый когда верхние стропы крепятся к распорке, и другой когда верхние стропы огибают её и продолжаются вниз, чтобы подключиться к нагрузке. Первый вариат — наиболее распространён, смотри рис 1

Рис. 1 подъем контейнера с использованием распорных траверс.

В основном этот тип распорок состоит из центрального стержня (гнутосварной профиль или труба) и торцевых узлов соединяющих нагрузку с подъемным механизмом. Узлы могут быть сварными или съемными, съемные торцевые узлы могут крепится к стержню болтами (через фланец), либо скользить и зажиматься.

Рис. 2 примеры торцевых узлов распорных страверс

Распорки у которых торцевые узлы снимаются являются модульными по своему характеру. Т.е. длинна основного стерженя может меняться с помощью дополнительных вставок.

Из-за (относительно) облегченной конструкции важно, чтобы силы от верхнего и нижнего стропов пересекались на нейтральной оси, чтобы избежать изгибающих усилий в балке. Это часто упускается при производстве в «домашних» условиях. Да и не только в домашних, если пробежаться по каталогам производителей аналогичные ошибки можно найти почти в каждом случае на российском рынке.

Нейтральная ось распорной траверсы

Нейтральная ось — это ось в балке или трубе, вдоль которой нет продольных напряжений.

Рис. 3 иллюстрирует принцип нейтральной оси

На рисунке приведена балка с опорой в двух точках. При приложении нагрузки балка подвергается изгибу и сжатию. В верхней части балки материал сжимается (и балка становится немного короче), нижняя часть балки подвергается растяжению (растягивается на пару миллиметров). Если верхняя часть балки становится немного короче, а нижняя часть балки становится немного длиннее, должна быть часть балки (между верхней и нижней частью), которая сохраняет длинну постоянной. Линия, в которой это происходит называется нейтральной осью стержня. Для симметричных профилей нейтральная ось находится в геометрическом центре сечения. Это нас устраивает, потому что упрощает дизайн распорного устройства.

Почему важно, чтобы силы пересекались на нейтральной оси? Любая сила, которая применяется к распорке на нейтральной оси, приводит к усилию сжатия в стержне распоки. Любая сила приложенная но не выровненая по нейтральной оси, создает момент и как следствие изгиб стержня. Траверса которая подвергается изгибным силам и/или изгибающему моменту намного сложнее в проектировании, дороже в производстве, и она уже не будет простой и легкой конструкцией, к которой мы стремимся.

Ниже приведена схемы наиболее распространенных узлов крепления распорной траверсы с объяснением образующихся в них сил.

Примеры узлов грузоподъемных траверс работающих на сжатие.

Рис 4а — типичный узел

На рис. 4а показана простейшая конструкция — пластина с верхним и нижним отверстиями вваренная в прорезь. Независимо от применяемой оснастки и такелажа в таком узле у нас всегда будет плечо между проекциями действующих сил, и как следствие момент в узле. Отсюда изгиб балки и потеря несущей способности на сжатие. Из-за ошибки в дизайне надежность конструкции будет меньше теоретически достижимой.

Изгибающий момент при таком дизайне равен усилию от нижнего стропа помноженному на плечо А

М=F*A

Как видно изгибающий момент растет пропорционально уменьшению угла альфа.

Рис. 4b — выравние по нейтральной оси

Пример приведенный на рисунке 4b показывает серьезный прогресс в дизайне. Верхняя проушина расположенна под углом и если верхний строп будет расположен под тем же углом тогда проекции усилий от нагрузки и подъемного устройства пересекутся на нейтральной оси, это позволит избежать появления момента. Но все такелажники знают, что на практике это редко удается реализовать. Почти всегда нижний строп отклоняется от вертикали в ту или иную сторону.

Другая рабочая ситуация — распорка используется для подъема нескольких типов груза разного размера и веса. Вместо того чтобы удлиннять или укорачивать распорку (добавляя или убирая доборные элементы в случаях модульных траверс), подгоняя размер под габариты груза возникает желание использовать уже собранную оснастку, чтобы сэкономить время. Естественно углы строповки меняются, и опять появляется момент.

Что касается верхних стропов, то, как только угол верхнего выступа известен, для такой траверсы можно назначить фиксированную такелажную оснастку со стропами подходящей длинны, в соответсвии с угловым смещением верхней проушины. Однако при выходе из зазора эти верхние стропы могут быть заменены на более короткие, итог тот же — изгибающий момент в стержне траверсы.

Как мы можем преодолеть эти нежелательные ситуации, когда в стрежне распорки образуется изгибающий момент (для которых он не был разработан), но не потерять гибкость и использовать распоку на площадке для грузов разного размера и веса?

Узел траверсы с отверстием на нейтральной оси

Рис 4с — шаг в правильном направлении.

Одно из решений — расположить отверстие под верхний строп на нейтральной оси, угол верхнего стропа больше не может вводить изгибающий момент. На практике это означает, что любая длина стропа может использоваться при условии, что используется угол в не более 60 градусов между верхним стропом и стержнем распорки.

Однако нижние стропы все еще могут вызывать изгибающий момент в стержне распорки, если они отклоняются от вертикали.

Рис. 4d. Та самая траверса на сжатие. Шарниры, нейтральная ось, без образования моментов и изгиба. Для строповки грузов разного веса и размера.

Этот тип распорки (конструкция Modulift в данном случае) имеет сходство с траверсой на рисунке 4c в том смысле, что также имеется отверстие для верхней стропы, расположенное на нейтральной оси. Кроме того, узел оснащен дополнительным поворотным-звеном. Звено представляет собой пластину с двумя отверстиями, которая находится между фланцами торцевой вилки, торцевая вилка — это «мама», а звено — «папа». Верхнее отверстие поворотного-звена выровнено с отверстиями торцевой вилки; втулка вилки держит его на своем месте позволяя поворотному звену вращаться. Нижнее отверстие звена соединяется с нижними стропами. Поскольку звено свободно вращается вокруг втулки — усилия от нижних и верхних строп всегда пересекаются на нейтральной оси. Другими словами, в таком узле никогда не будет изгибающих моментов.

Рис. 5 торцевой узел траверсы — Modulift под небольшие нагрузки, со звеном и чекелем.

Вы можете заметить, что на рисунке 5 верхний чекель больше нижнего. Это не случайность и не ошибка в оснащении. Обратитесь к рисунку 1, контейнер на 370 тонн, центр тяжести (CoG) расположен в центре между подъемными цапфами. Каждый из вертикальных стропов несет 370/4 = 92,5 тонны на стропу. Следовательно чекель на 100 тонн проходит для нижних стопов. Верхние стропы расположены под углом 60 градусов от горизонтали. Из-за этого угла сила в каждом из верхних стропов составляет 92,5 (т)/sin(60) = 106 тонн. Т.е. 100-тонных чекелей недостаточно требуется следующий размер.

Траверсы на сжатие без промежуточной оснастки

Второй тип распорок когда стропы не оканчиваются на траверсе, а проходят по её торцевым огибателям сразу к нагрузке. Поскольку угол стропов над распоркой создает выталкивающе усилие на траверсе, необходимы вспомогательные стропы которые фиксируют положение такой траверсы.

Этот тип распорок имеет свои преимущества и недостатки. Преимущество в том, что для основных строп не требуются чекеля на торцевых узлах балки, только пара небольших проушин для вспомогательных строп. Кроме того, требуются только два основных стропа, а не четыре как в выше приведенных случаях. Недостатком является то, что такие распорки всегда подвергаются некоторой степени изгиба из-за расположения проушин для вспомогательных строп. Чем ближе они к торцам траверсы, тем меньше изгибающий момент в стержне распорки, тем выше напряжение во вспомогательных стропах. Небольшой изгиб также вводится двумя главными стропами, поскольку углы подхода (от крюка крана до распорки) и углы вылета (от распорки до нагрузки) не совпадают. Сила сжатия, вероятно, будет идти слегка выше нейтральной оси. Это делает этот тип распорных траверс менее подходящим для вставных или скользящих креплений торцов. Фланцевые узлы для вставок подходят лучше всего, поскольку болты воспринимают эксцентриситет от сил сжатия.

И последнее, но не менее важное: анализ этих типов распорок сложнее, чем с ранее описанными распорными траверсами.

Сила в распорке вызванная углом 60 градусов, теперь воспринимается вспомогательными стропами. На рисунке 6 показан подъем блока HRSG массой 200 тонн. Две основные стропы каждый принимают 100 тонн, это натяжение стропов равнозначно под и над треверсой, так как это непрерывная стропа. Без учитёта местное трения на торцах траверсы. Угол между основным стропом и горизонталью составляет 75 градусов.

Если верхние и нижние стропы прекратятся в чекеле, верхнее натяжение стропа будет составлять 100 т / sin 75 = 103,5 т. Это не так, поскольку это непрерывная стропа, но когда мы рисуем силовую диаграмму, мы оставляем 3,5 тонны, что нужно учитывать. Эти 3,5 тонны воспринимаются вспомогательными стропами, чтобы противостоять силам в распорке от основных строп. Вспомогательные стропы должны быть ближе к торцам траверсы, чтобы воспринимать эти 3,5 тонны. На рисунке 6 вы можете видеть, что вспомогательные стропы фиксируются на расстоянии от торцов. Угол вспомогательных стропов с горизонталью составляет 85 градусов. Таким образом, напряжение в вспомогательных стропах будет:

Разница небольшая из-за больших верхних углов; если бы верхние углы были меньше, разница в растяжении в вспомогательных стропах была бы значительной в зависимости от места окончания.

Вывод

В процессе работы с текстом пришел к выводу, что терминология в целом не особо устоялась. Возможно ошибаюсь, буду рад замечаниям и исправлениям. Так же похоже, что в русскоязычном интернете материалов по грузоподъемным траверсам работающим на сжатие крайне мало, возможно не там искал. Буду признателен за ссылки на аналогичные материалы.

Те варианты, что удалось найти в большинстве своем содержат в своем конструктиве ошибки которые описаны в этом материале. Что собственно и побудило заняться темой.

Ссылки

Данная статья основном опирается на материал написанный 12 мая 2015 года под авторством Marco van Daal:

Так же были использованы следущие источники

Расчет траверс, работающих на сжатие

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:

где G_о – 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 К_д и перегрузки К_п определяют по формуле:

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:

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:

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

для стальной трубы

При этом должно удовлетворяться условие:

где r_х, r_у – 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:

Пример 5. Рассчитать траверсу, работающую на сжатие (см.рис. 4) длиной l=3 м для подъема горизонтального цилиндрического барабана массой G_o=36 т, если α=45 0 .

1. Находим натяжение в каждой канатной подвеске:

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

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

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

4. Находим сжимающее усилие в траверсе:

5. Для изготовления траверсы принимаем стальную трубу.

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

7. По прил. 7 подбираем стальную трубу диаметром 108×10 мм с площадью 30,8 см 2 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:

9. Определяем гибкость траверсы:

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/см 2 =99 МПа;

Условие выполняется, что свидетельствует об устойчивости расчетного сечения.

1. 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:

где G_о – масса поднимаемого оборудования, т.

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

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:

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 G_о=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

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

2. Рассчитываем величину момента, действующего на штуцер:

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

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

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 масса поднимаемого 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):

где G_о – масса поднимаемого груза; G_т – масса траверсы.

2. Рассчитывают усилие, действующее на неподвижный блок полиспаста:

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

Расчет траверсы на изгиб

Дано:

m– масса насоса,9800 кг = 9,8 т;

g – ускорение свободного падения, 9,81 м/ ;

R – расчетное сопротивление траверсы, 550 МПа;

k – коэффициент условий работы, 0,85.

1. Определяем нагрузку (P), действующую на траверсу, по формуле:

где G— вес поднимаемого груза;

m— масса поднимаемого груза;

g— ускорение свободного падения,g=9,81м/ ;

n— коэффициент перегрузки (n=1,1);

— коэффициент динамичности, ( =1,1).

2. Рассчитываем максимальный изгибающий момент , возникающий в центральном сечении траверсы, по формуле

где a— расстояние между точками подвеса груза, м.

3. Вычисляем требуемый момент сопротивления сечения траверсы по формуле

где k— коэффициент условий работы;

R— расчетное сопротивление материала траверсы, МПа.

;

5. По полученному значению требуемого момента сопротивления выбрать профиль сечения с моментом сопротивления соблюдая при этом условие:

.

Выбираем двутавр №27 с моментом сопротивления .

Вывод: выполнила расчёт траверсы, работающие на изгиб, выбрала

двутавр №27 с моментом сопротивления .

Дано:

m – масса насоса, 8155 кг = 8,155 т;

α – угол, ;

φ˳ — коэффициент устойчивости стержня при продольном изгибе, 0,4;

R – расчетное сопротивление материала траверсы, 550 МПа;

µ — коэффициент приведения расчетной длины, 1;

g -ускорение свободного падения, 9,81 м/

1. Находим натяжение в каждой канатной подвеске, соединяющей траверсу с крюком грузоподъемного механизма, задавшись углом α= ;

N= ,

2. Подсчитываем разрывное усилие, взяв канатную подвеску в две нити и определяем по ГОСТ коэффициент запаса прочности, как грузового каната с легким режимом работы, — 5;

3. По найденному разрывному усилию, пользуясь таблицей ГОСТ 7668-80, подбираем стальной канат типа ЛК-РО конструкции 6 Х 36 (1 + 7 + 7/7 + + 14) + 1 с.с. для подвесок с характеристиками

4. Выбираем профиль сечения траверсы – из одного двутавра.

5. Определяем сжимающее усилие в траверсе:

где — коэффициент перегрузки (

— коэффициент динамичности (

6. Находим требуемую площадь поперечного сечения траверсы, задаваясь коэффициентом продольного изгиба φ˳ — 0,4:

k – коэффициент условий работы траверсы, равный 0,85;

R — расчетное сопротивление материала траверсы, МПа.

7. По принятому профилю и выбираем двутавр № 12 с произвольным поперечным сечением

Определяем также радиус инерции сечения

8. Находим расчетную длину траверсы считая, что концы траверсы закреплены шарнирно:

где — коэффициент приведения расчетной длины;

фактическая длина стержня траверсы,

9. Определяем гибкость траверсы:

=61,48

Причем необходимо, чтобы Здесь максимально допустимая гибкость стержня траверсы для траверс из проката

Условие выполняется.

10. По найденному находим в таблице коэффициент продольного изгиба φ. При изменении от 0 до 2000 (φ) изменяется от 0,19 до 1.

11. Полученное сечение траверсы проверяем на устойчивость:

;

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТРАВЕРС;

Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие 🙂 — нам важно ваше мнение.

В строительной практике широко распространены траверсы, при помощи которых осуществляется захват разнообразных гру­зов, начиная от контейнеров с кирпичом и кончая длинномер­ными и объемно-пространственными железобетонными элемен­тами. В большинстве случаев траверсы для монтажа строитель­ных конструкций применяют, когда поднимаемые элементы не могут воспринять монтажные усилия, возникающие от гибкого стропа, а также при недостаточной высоте подъема крюка мон­тажного крана.

Наиболее широко траверсы применяют при монтаже сбор­ных железобетонных ферм и балок, особенно предварительно напряженных. При строповке обычными гибкими стропами в длинномерных конструкциях могут возникнуть усилия, обрат­ные по знаку проектным, что может привести к разрушению конструкции. Применение траверс позволяет более равномерно распределить нагрузку в поднимаемой конструкции, что при­ближает условие подъема к условиям, близким к проектному положению элемента.

Так, например, при подъеме колонн или «двухэтажных» сте­новых панелей, площадь которых достигает 20 м 2 и более, воз­никает необходимость в применении таких грузозахватных при­способлений, которые, воспринимая напряжения от веса кон­струкций, снижали бы возникающие в них монтажные нагрузки. Это может быть достигнуто путем применения самобалансиру­ющих траверс, которые позволяют поднимать конструкции с различным расположением центра тяжести.

Существуют два основных конструктивных типа траверс: балочные и решетчатые.

Балочные траверсы представляют собой металлические бал­ки из швеллеров, соединенных накладками, к концам которых прикреплены блоки или роликовые подвески, через которые перекидываются стропы. Роликовые подвески обеспечивают рав­номерное натяжение свешивающихся с них стропов и равномер­ную передачу нагрузки на все четыре точки захвата.

Крепление траверсы к крюку грузоподъемного механизма осуществляется либо непосредственно за скобу балки, прива­ренной посередине, либо через подвески с гибкими или жестки­ми тягами. Жесткие тяги соединяются шарнирно, что пол­ностью разгружает их от изгибающих моментов, возникающих в углах рамных конструкций.

Балочные траверсы применяют для подъема элементов ве­сом до 50 т.

Решетчатые траверсы представляют собой металлические сварные треугольные фермы. Нижний и верхний пояса траверс выполняют из уголков иди швеллеров, соединенных накладками, а стойки и раскосы — из уголков. По концам к траверсе прикреплены роликовые подвески со стропами. Захват траверсы крюком грузоподъемного механизма осуществляется за скобу, имеющуюся в коньке траверсы. Решетчатые траверсы в боль­шинстве случаев применяют для подъема длинномерных элементов весом более 6т и длиной до 36м.

Конструирование траверс производят с учетом технологии монтажа конструкций и начинают с выбора расчетной схемы, при которой конструктивное оформление траверсы будет наиболее полно обеспечи­вать удобство захвата и ос­вобождения сборных эле­ментов, их сохранность при перемещениях и полную бе­зопасность производства ра­бот. По выбранной расчет­ной схеме определяют сече­ния требуемых элементов траверс и стропов и прове­ряют их прочность.

Рис. 78. Расчетная схема балочной траверсы, работающей на изгиб.

При выборе типа траверсы следует стремиться к тому, чтобы конструкция грузозахватного приспособления по возможности обеспе­чивала подъем сборного элемента в рабочем (проектном) по­ложении. Это позволит дополнительно не усиливать поднимае­мые элементы монтажной арматурой, которую закладывают в конструкции специально для восприятия монтажных напряже­ний и необходимость в которой отпадает сразу же после уста­новки детали на место. Траверсы должны быть по возможности универсальными и обладать небольшим весом, так как вес траверсы снижает полезную грузоподъемность крана.

Расчетная схема балочной траверсы с непосредственным креплением балки к крюку грузоподъемного механизма приве­дена на рис. 78. Траверсы этого типа работают на изгиб. Сече­ния балки для траверсы подбирают по расчетным напряжениям, по максимальному изгибающему моменту, возникающему в бал­ке от веса поднимаемого элемента:

где Р — вес поднимаемого груза в кг;

а— расстояние от точки приложения груза Р до оси под­веса стропов в см.

Расчетное напряжение в балке от изгиба

где W_6p — момент сопротивления брутто в см 3 ;

φ_б—коэффициент устойчивости при изгибе;

К_н — расчетный предел прочности материала в кГ/см 2 .

Конструктивно балочные траверсы, работающие на изгиб, оформляют различно в зависимости от их назначения и типа поднимаемых элементов.

Балочные траверсы с под­весками, работающие на сжа­тие, рассчитывают на действие осевых сил в соответствии с расчетной схемой (рис. 79). Расчет ведется по предельному состоянию.

Рис. 79. Расчетная схема траверсы, работающей на сжатие

Расчетное усилие N₁при сжатии в балке от веса подни­маемого груза

где α — угол наклона подвески;

Р—вес поднимаемого груза в кг.

Расчетное напряжение сжатия в балке

где F_H — площадь сечения конструкции нетто в см 2 ;

φ — коэффициент устойчивости;

R_сж — расчетный предел прочности металла балки в кГ/см 2 .

Осевые усилия N вподвесках траверсы

По величине найденного усилия N подбирают канаты или тяги для подвески траверсы.

Блоки и роликовые подвески, рассчитывают аналогично вы­шеизложенному.

При расчете решетчатых траверс по выбранной расчетной схеме решетки фермы определяют внутренние осевые усилия в стержнях либо графическим методом путем построения диаграммы Кремоны, либо аналитическим методом сечения фермы. По найденным усилиям подбирают сечения конструктивных элементов фермы и конструируют траверсу.

Конструкцию решетчатой траверсы подбирают в зависимости от вида поднимаемого элемента. При подъеме тонкостенных крупноразмерных элементов существующие способы захвата при помощи стропов и траверс полностью не обеспечивают сохранность конструкций, так как они очень чувствительны к самым незначительным монтажным нагрузкам. За рубежом для подъема тонкостенных крупнораз­мерных элементов применяют вакуумные захваты, работающие по принципу присоса. Такие захваты могут поднимать грузы весом до 50 т.

Рис. 80. Расчетная схема усилий в ваку­умном захвате

Основными элементами вакуумного захвата являются ваку­ум-камера с прикрепленным к ней шарниром для поворота кон­струкций, резинового шланга и вакуум-насоса. В зависимости от назначения захват может быть оборудован одной или несколь­кими камерами различной формы.

При конструировании вакуумных захватов основным явля­ется правильное определение размеров вакуумной камеры.

Так как поднимаемое изделие удерживается силой вакуум­ного притяжения, необходимо, чтобы эта сила была больше ве­са изделия.

Изделия обычно поднимают под углом к горизонту (съем па­нелей перекрытий с панелевоза, подъем стеновых панелей, кан­тование конструкций и т.п.), поэтому при расчете необходимо учитывать не все детали, а нормальную составляющую веса. Расчетная схема усилий при работе вакуумного захвата приве­дена на рис. 80.

Условие надежности удержания детали при подъеме

где N — нормальная составляющая равнодействующей внеш­них сил (вес, инерционные силы, различного рода сопротивления) в кГ;

S —горизонтальная составляющая равнодействующей внешних сил в кГ;

Р — сила вакуумного притяжения в кГ;

М—коэффициент трения резиновой прокладки камеры по поверхности детали (при сдвиге по сухой поверх­ности бетонной плиты М=0,9, а по поверхности, смо­ченной водой, М = 0,4 — 0,45);

а, b, с— плечи сил в см.

Силу вакуумного притяжения Р определяют по формуле:

где F — площадь одной вакуумной камеры по внутреннему контуру герметизирующей прокладки для приложе­ния силы внешнего притяжения в см 2 ;

т— количество вакуумных камер в захвате;

φ_F — коэффициент уменьшения площади камеры за счет деформации резиновой прокладки:

F_прит — площадь по внутреннему контуру резиновой про­кладки после приложения силы вакуумного притя­жения в см 2 ;

φ_Р — коэффициент, учитывающий неполное разрежение воздуха в камере:

Р_кам — остаточное давление внутри вакуумной камеры по­сле приложения силы притяжения;

k—коэффициент безопасности, принимаемый при ста­тическом приложении внешних сил равным 1,5, при динамическом — 3.

При расчетах вакуумных захватов следует иметь в виду, что при разрежении, создаваемом вакуумным насосом, на каждый 1 кг веса поднимаемого груза требуется примерно 1,2 см 2 пло­щади присоса. Так, например, подъем панели перекрытия весом 2 т может быть осуществлен захватом с общей площадью камер присоса 2400 см 2 . При расчетах также необходимо учитывать, что усилие сдвига должно быть не более 75% усилия отрыва.

Безопасность во время подъема обеспечивается, с одной сто­роны, надежностью «присоса» камеры при помощи герметизи­рующих прокладок, а с Другой — запасом грузоподъемности за­хвата.

Герметизирующие прокладки обычно выполняют из вакуум­ной или губчатой резины или другого материала на основе пла­стиков. По контуру камеры дополнительно устраивают фартуки из эластичной резины, обеспечивающие присос без первона­чального прижатия. Смачивание поверхности поднимаемой де­тали водой повышает силу вакуумного притяжения на 10—15%.

Запас грузоподъемности обеспечивается необходимой сте­пенью разрежения в камере. Степень вакуума, определяющая величину грузоподъемности и контролируемая при помощи ва­куумметра, поддерживается непрерывной работой вакуумного насоса во время подъема. Для исключения возможности падения поднимаемой детали при случайной остановке насоса преду­сматривают специальные захватно-контрольные приспособле­ния.