Исследование грузоподъемности кронштейна кронблока мачты подъемного агрегата

проушины, тем самым увеличивая длину сварного шва (рисунок 2, б).

В программном комплексе ansys [2] построена геометрическая модель (рисунок 3, а) кронштейна общей длиной 255 мм, шириной от 140 мм по месту креплении до 160 мм по месту отверстия проушины, толщиной 16 мм. Механические свойства кронштейна представлены в виде билинейной диаграммы на рисунке 3, б, E = 2 - IO⁶ кг/см² - модуль продольной упругости материала кронштейна, v = 0,3 - коэффициент Пуассона.

Расчетная модель представлена в виде сетки конечных элементов. Средний размер конечного элемента 6 мм.

По лини сварного шва для первого и второго способа крепления задавалось отсутствие перемещений. Закрепление модели показано на рисунке 4, а.

К расчетной модели прикладывалась тяговая нагрузка в области предельных значений от 40 кН до 80 кН и за пределами допустимых значений 100 кН. Для этого был создан мастер-узел для узлов сетки конечных элементов, расположенных на линии отверстия проушины. Тяговая нагрузка задавалась на мастер-узел.

Для полученной модели проводился статический анализ, результатом которого явились поля перемещений и значения нормальной контактной силы.

Поля перемещений для первого и второго способа крепления кронштейна к мачте показаны на рисунке 4, б. Как видно из рисунка, максимальное перемещение узлов проушины в первом способе крепления в 3,2 раза превышает максимальное перемещение второго способа.

a

Рис, 1. АПР 60/80: а – общий вид; б – кронблок мачты

б

-----линия края верхней платформы

------- линия сварного шва а                                           б

а

Рис. 3. Модель кронштейна кронблока мачты: а – геометрическая модель; б – механические свойства материала

Рис. 2. Крепление кронштейна к мачте: а – I способ; б – II способ

б

Поэтому можно считать, что второй способ крепления придает жесткость кронштейну. Причем, за счет увеличения длины сварного шва в сторону проушины во втором способе крепления точка максимального прогиба располагается по линии симметрии проушины, что является более благоприятным условием изгиба. Линия симметрии обозначена на рисунке 4, б штрих-пунктирной прямой.

Значения нормальной контактной силы замерялись вдоль пути АВ (рисунок 3, а). Путь АВ проложен в зоне, где номинально можно считать, что контактная сила распределена равномерно. Результат измерения контактной силы представлен на рисунке 5 в виде диаграмм для тяговых нагрузок в диапазоне от 40 кН до 100 кН.

Как и следовало предполагать, в первом способе крепления кронштейна контактная сила в два и более раз превышает значения второго способа. При этом значения контактной силы на концах линии АВ в первом способе крепления превышает допустимые значения при тяговой

I - способ крепления.

II - способ крепления

а.

I - способ крепления

II - способ крепления

б.

а

Рис. 5. Диаграммы контактной силы вдоль пути АВ: а – I способ крепления кронштейна; б – II способ крепления кронштейна

Рис. 4. Расчетная модель кронштейна кронблока мачты: а – сетка конечных элементов и закрепление сварного шва; б – поля перемещений

б

нагрузке более 80 кН, в связи с чем и возможен обрыв проушин креплений ветровых оттяжек кронблока от незначительных перегрузок. Краевые эффекты нивелируются удлинением сварного шва и смещением линии края верхней платформы в сторону проушины, как во втором способе крепления.

Полученные результаты наглядно демонстрируют влияние длины сварного шва, а также расположения линии края верхней платформы на несущую способность крепления ветровых оттяжек кронблока. При увеличении длины сварного шва кронштейн становится менее податливым, уменьшается величина прогиба, а распределение нагрузки на проушину становится более равномерным. Перегрузки, вызванные незначительным креном и рывками не приведут к обрыву проушин креплений ветровых оттяжек кронблока, т.к. значение контактной силы не превышает допустимого значения при превышении регламентируемой тяговой силы на 25%.