Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 621.86

МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСОЛЬНЫХ СТАЦИОНАРНЫХ КРАНОВ

А.В. Лагерев,

Е.П. Зуева

Автоматизация проектирования консольных стационарных кранов позволяет сократить сроки выполнения расчетно-конструкторских работ, повысить их качество и технико-экономический уровень новой разработки на стадии ее проектирования. Процесс создания автоматизированной системы проектирования соответствует промышленному способу разработки прикладных автоматизированных систем [1]. В данной статье представлены применяемые методы и алгоритмы автоматизированного проектирования стационарных консольных кранов.

Выпускаемые отечественной промышленностью стационарные консольные краны характеризуются достаточно широким спектром конструктивных типов и типоразмеров [2; 3]. Классифицировав по конструктивным признакам эти краны, с целью дальнейшей унификации расчетных вариантов введем следующие обозначения их типов:

· - консольный поворотный настенный кран;

· - консольный поворотный кран на колонне с верхней и нижней опорами;

· - консольный свободностоящий поворотный кран на колонне;

· - электрический поворотный консольный настенный кран;

· - электрический консольный поворотный кран на колонне с верхней и нижней опорами;

· - электрический консольный свободностоящий поворотный кран на колонне.

Конструкции всех шести подлежащих автоматизированному проектированию типов кранов ( … ) состоят из совокупности типовых и стандартных деталей и узлов. В зависимости от требований технического задания консольный кран любого из шести конструктивных типов может иметь различные габаритные размеры и грузоподъемность в интервале 0,5…3,2 т, вследствие чего появляется постоянная сменяемость типоразмеров объекта проектирования. Для минимизации трудоемкости и временных затрат на проектирование консольных кранов на этапе их конструкторской разработки, а также с целью создания типажных рядов кранов общего назначения целесообразно использовать систему автоматизированного проектирования.

В основу работы системы автоматизированного проектирования консольных кранов положен метод типового вариантного проектирования. Его практическая реализация выполнена на основе параметризации, использованной как для типового параметрического, так и для структурного проектирования [4].

Разработанная и предложенная общая итерационная методика, включающая математические модели проектирования элементов металлоконструкции, основных механизмов и узлов кранов, а также алгоритмы автоматизированного проектирования базовых конструктивных типов консольных стационарных кранов являются универсальными для шести типов (согласно ГОСТ 19494-74, 19811-82).

На рис. 1 представлен общий алгоритм автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов, а также алгоритмы функционально независимых программно-методических модулей быстрого наполнения, обеспечивающие достижение целей, отвечающие предъявляемым требованиям к автоматизированной системе проектирования [5; 6].

Рис. 1. Общий алгоритм автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов

В процессе создания автоматизированной системы проектирования консольных стационарных кранов используется математическое обеспечение, в состав которого (согласно ГОСТ 23501.101-87) входит алгоритм расчета консольных стационарных кранов [5].

Консольные краны характеризуются следующими основными показателями: грузоподъемностью, скоростями движения отдельных механизмов, режимом работы, рядом стандартных размеров. Значения этих показателей должны соответствовать рекомендациям нормативно-технической документации Ростехнадзора.

Расчет консольных кранов включает выполнение следующих основных расчетных действий:

· расчет стрелы на прочность и местную устойчивость, выбор несущего двутавра и электрической канатной тали (тельфера);

· расчет колонны крана на прочность, жесткость и устойчивость;

· расчёт подшипников траверсы колонны;

· расчет механизма поворота и выбор входящих в его конструкцию стандартизированных узлов (электродвигателя, муфты, тормоза, редуктора);

· расчет элементов металлоконструкции крана;

· расчет фундамента и фундаментных болтов по условию опрокидывания (устойчивости) крана.

Расчётные модули проектирования консольных стационарных кранов и их взаимосвязи представлены на рис. 2.

Проектирование и расчет металлоконструкции консольных стационарных кранов предусматривает последовательное выполнение двух этапов [5]: металлоконструкция консольный стационарный кран

- проектный расчет и компоновка элементов металлоконструкции и узлов механизмов крана;

- проверочный (уточненный) расчет элементов металлоконструкции, а также расчет опорных узлов крепления крана к основанию (раме или фундаменту) или строительным конструкциям.

Представленные методики проектного и уточненного расчета металлоконструкции консольных стационарных кранов базируются на нормативном методе предельных состояний. В качестве рассматриваемых предельных состояний учитываются следующие (установленные СНиП II-23-81* и ОСТ 24.090.72-83):

· состояние I - потеря несущей способности при однократном действии максимальной нагрузки (обеспечение статической прочности и общей устойчивости металлоконструкции);

· состояние II - потеря несущей способности при многократном действии нагрузки (обеспечение усталостной прочности металлоконструкции);

· состояние III - возникновение деформаций, препятствующих нормальной эксплуатации крана, при сохранении несущей способности по условию предельного состояния I (обеспечение жесткости металлоконструкции).

Целью проектного расчета металлоконструкции консольных стационарных кранов является определение размеров поперечных сечений основных несущих элементов крана (стрелы, колонны и др.) по условиям статической прочности и жесткости, общей устойчивости при действии расчетных комбинаций максимальных нагрузок рабочего состояния, а также основных размеров конструкции.

В качестве расчетных комбинаций нагрузок рабочего состояния крана были приняты:

· I.1.А - подъем номинального груза, расположенного на максимальном вылете;

· I.1.Б - поворот с номинальным грузом, расположенным на максимальном вылете;

· III.1.В - статическое приложение испытательного груза, расположенного на максимальном вылете (условия статических испытаний крана).

Перечень нормативных эксплуатационных нагрузок, действующих на консольные стационарные краны в условиях эксплуатации, а также их расчетные значения, учитываемые при проектном расчете металлоконструкции, указаны в таблице.

Таблица Нагрузки, учитываемые при проектировании консольных кранов