Масса элементов металлоконструкций зависит от размеров их сечений, которые вследствие погрешностей при прокатке могут превышать номинальные размеры, предусмотренные соответствующими стандартами. При определении массы крана коэффициентом tig учитывается возможность ее увеличения из-за превышения размеров и вследствие других, технологических отклонений при изготовлении. При грузоподъемности крана до 12,5 т /zG=l,l, при большей грузоподъемности nG = l,05.

При определении массы пролетного строения моста, кабины и механизма передвижения крана обычно используются данные об аналогичных конструкциях, которые в процессе проектирования крана уточняются.

Рис. 2.2. Графики масс мостов кранов грузоподъемностью:

Рис. 2.3. Схема к определению нагрузок на раму тележки

Для кранов легкого режима работы значения массы следует уменьшить на 10%, а для кранов тяжелого режима — увеличить на 10%. Для мостов, изготовляемых из низколегированных сталей, массу нужно уменьшать на 10—20%. Массу механизма передвижения крана среднего режима работы с центральным приводом и его площадки можно принимать равной 0,9 т при Q=15 т; 1,5 т при Q = 20/5 и 30/5 т; 2,7 т при Q= 100/20-250/32 т. Распределенную нагрузку от массы трансмиссионного вала механизма передвижения можно принимать равной 0,1—0,2 т/м. Масса открытой кабины крановщика составляют 600—800 кг, закрытой — 1000—1200 кг, а масса электроаппаратуры в кабине — 400—500 кг. Вертикальными подвижными нагрузками для кранового моста являются силы давления ходовых колес тележки.

Для четырехколесных тележек задача, связанная с определением вертикальных сил давления ходовых колес, является один раз статически неопределимой. Для уточненного решения этой задачи кроме трех уравнений статики необходимо еще одно дополнительное уравнение деформаций, учитывающее погрешности изготовления крана (тележки) и основания.

При приближенном решении рама тележки рассматривается в виде статически определимой системы, и нагрузки на колеса определяются разложением сил и моментов. При этом рама тележки принимается в виде конструкции, состоящей из шарнирно сочлененных балок или в виде жесткой рамы. В последнем случае рама рассматривается как абсолютно жесткое тело, опирающееся до нагруже-ния во всех четырех точках. При этом формулы, определяющие силы давления четырех ходовых колес, линейны относительно эксцентриситета приложения нагрузки, что не противоречит принципу независимости действия сил.

На рис. 2.3 приведена схем; определяющая положение точек О г и 02 приложения к раме четырехколесной тележки сил GT и Q. Принято, что обе точки смещены относительно центральной точки тележки О.

Аналогично определяются давления на ходовые колеса при других положениях точек Ох и 02.

При числе ходовых колес тележки более 4, когда тележка выполняется с балансиром, нагрузка на одно ходовое колесо принимается равной Р1пк, где Р — нагрузка на ходовое колесо четырех-опорной тележки; пк — число ходовых колес в балансире.

При расчете главных балок крановых мостов в случае отсутствия Данных, необходимо для определения эквивалентной нагрузки, коэффициент переменности нагрузки фэ приближенно можно принимать для кранов среднего режима работы срэ=0,75ч-0,8; для кранов тяжелого режима фэ=0,9.

При определении динамических коэффициентов обычно рассматривают два случая: отрыв груза от основания при слабонатянутом канате (подъем с подхватом) и разгон (при подъеме) или торможение (при опускании) груза навесу. Динамические коэффициенты грх и •фи, принимаемые при расчетах на выносливость и прочность, определяют по одной и той же формуле, но с подстановкой разных значений скорости.

Динамические коэффициенты для случаев подъема груза мостовыми кранами, у которых канаты, спускающиеся с барабанов, располагаются вертикально, всегда больше динамических коэффициентов, определяемых для случая мгновенного торможения опускаемых грузов. Это объясняется тем, что при мгновенном торможении опускаемого груза в потенциальную энергию конструкции моста и канатов переходит лишь кинетическая энергия груза, а при отрыве груза от земли и в процессе подъема — кинетическая энергия не только груза, но и моста, прогибающегося вследствие натяжения канатов.

Как показали исследования крановых мостов, величина а, определяющая значение динамического коэффициента, изменяется в сравнительно небольших пределах; приближенно можно считать, что а«0,025—0,04. Поэтому динамический коэффициент зависит в первую очередь от скорости отрыва груза от земли и, следовательно, от номинальной скорости подъема груза. С увеличением грузоподъемности, скорости подъема, как правило, уменьшаются, в связи с чем для кранов большой грузоподъемности получаются меньшие значения динамических коэффициентов, чем для кранов того же режима работы, но меньшей грузоподъемности.

При определении динамических нагрузок коэффициенты перегрузки от масс груза и металлоконструкции не учитывают. Их не учитывают также и при определении горизонтальных инерционных нагрузок. Эти инерционные нагрузки от масс элементов пролетного строения моста (главных балок, рабочих площадок и т. п.) принимают равномерно распределенными по длине главных балок, а инерционные нагрузки от масс отдельно расположенных узлов (кабины, приводов механизмов передвижения) принимают в виде сосредоточенных сил. Инерционные нагрузки от масс тележки и груза также принимают в виде сосредоточенных сил и считают приложенными к головкам рельсов моста в местах расположения ходовых колес тележки и направленными при разгоне и торможении механизма передвижения крана перпендикулярно оси моста.

С целью упрощения расчета вместо двух (или четырех) таких сил для кранов с четырех- или восьми колесными тележками для каждой главной балки принимают одну силу — равнодействующую поперечных сил давления ходовых колес тележки на рельс главной балки, при этом считают, что тележка с грузом располагается в середине пролета. Для случая выхода из строя одного из приводов механизма передвижения крана с раздельным приводом рассматривают положение тележки около одной из концевых балок.

При расчете горизонтальных инерционных нагрузок по методике, изложенной в работе [10], сначала определяют наибольшее расчетное ускорение, обусловленное максимальным моментом двигателя (тормоза) и ограничиваемое условием сцепления ходовых колес с рельсами:
где \х — коэффициент сцепления колес с рельсом; g — ускорение свободного падения; PnV, РСУы — соответственно сила давления на приводные колеса (включая влияние горизонтальных инерционных сил и ветра) и сила давления на все колеса.

Затем определяют горизонтальные нагрузки Ри и PjJlax, учитываемые при расчетах главных балок на выносливость и прочность.

При этом величина j принимается не большей значения, определяемого по условию сцепления ходовых колес с рельсами при средних значениях.

При расчетах на прочность необходимо исходить из условия резкого разгона или торможения, принимая Ри=2(тк+тг)/ при значениях, не превышающих величин, определяемых из условия сцепления при наибольших значениях.

В качестве расчетной сосредоточенной инерционной силы Ри принимается большее из значений Рип и Рит.

При работе кранов на открытом воздухе характерным является неравномерное влияние температуры и. солнечной радиации на элементы главных балок. Различие в нагреве верхних и нижних поясных листов вызывает искривление балок, а нагрев вертикальных стенок — появление температурных напряжений. Поэтому при расчете кранов с пролетом более 40 м, работающих на открытом воздухе с колебаниями температуры ±40°С, должны учитываться нагрузки, возникающие от тепловых деформаций пролетной части моста.

Ветровая нагрузка на кран и груз определяется в соответствии с указаниями ГОСТ 1451—77 «Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая». При этом принимаются поверхность номинального груза — без учета перегрузки, величина коэффициента перегрузки от действия ветровой нагрузки 1,1, а величина динамического коэффициента 1,0.