Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Meseria se fura, ingineria se invata.Telecomunicatii, comunicatiile la distanta, Retele de, telefonie, VOIP, TV, satelit




Aeronautica Comunicatii Constructii Electronica Navigatie Pompieri
Tehnica mecanica

Tehnica mecanica


Index » inginerie » Tehnica mecanica
PARTILE COMPONENTE SI TEORIA MASINILOR DE RIDICAT


PARTILE COMPONENTE SI TEORIA MASINILOR DE RIDICAT




PARTILE COMPONENTE SI TEORIA MASINILOR DE RIDICAT

1. Elemente constructive ale masinilor de ridicat

Masinile de ridicat sunt masini cu functionare ciclica, astfel ca unei perioade de functionare ii urmeaza o perioada de repaus. In functie de principiile constructive, masinile de ridicat se clasifica in mecanisme simple de ridicat (vinciuri, palane, trolii), ascensoare si macarale.

Vinciurile sunt mecanisme care servesc la ridicarea sarcinilor pe verticala, pe o distanta relativ scurta, prin impingerea lor in sus.




Palanele sunt dispozitive simple, utilizate la ridicarea directa a sarcinilor pe directie verticala.

Troliile sunt mecanisme care servesc la deplasarea sarcinilor pe o directie rectilinie.

Ascensoarele sunt instalatii care servesc la ridicarea materialelor si a persoanelor pe verticala sau pe o directie foarte inclinata, apropiata de verticala, prin intermediul unei platforme sau cabine ghidate.

Macaralele sunt cele mai complexe masini de ridicat, destinate deplasarii sarcinilor pe traiectorii spatiale variabile. Datorita unei diversitati deosebit de mare a sarcinilor, atat din punct de vedere fizico-mecanic si al parametrilor acestora, cat si din punct de vedere al proceselor tehnologice deservite de macarale, exista in prezent un numar considerabil de tipuri de macarale. In principiu, orice macara este alcatuita dintr-o constructie metalica portanta si un numar oarecare de mecanisme montate pe aceasta, mecanisme care permit realizarea traiectoriei necesare a sarcinii. In componenta mecanismelor unei macarale intra motoarele de actionare, dispozitivele de comanda, organe de masini cu destinatie generala (de exemplu organe pentru transmisia miscarilor).

Partile componente principale si organele masinilor de ridicat sunt:

organele flexibile pentru ridicarea sarcinilor (lanturile si cablurile);

rotile pentru cablu sau lant, palanele, rotile profilate pentru lant si tobele;

dispozitivele pentru atarnarea sarcinilor;

dispozitivele de oprire si de franare;

dispozitivele de actionare (dispozitivele motoare);

transmisiile;

organele de transmitere a puterii (axele si arborii, lagarele si crapodinele, cuplajele);

sinele si rotile de rulare;

scheletul metalic al masinii;

aparate de comanda.

Avand in vedere faptul ca deteriorarea masinilor de ridicat comporta pericole grave (in cazul unei defectiuni dintr-un motiv oarecare sarcina ridicata se prabuseste si, in afara de deteriorarea acesteia, se pot produce si victime umane), toate mecanismele acestora, precum si constructiile metalice ale cadrelor sau scheletelor, trebuie sa fie executate din materiale de calitate care satisfac toate conditiile tehnice si care se aleg dupa certificatele fabricilor furnizoare de materiale si semifabricate metalice.

Parametrii de baza ai masinilor de ridicat

Pentru proiectarea unei masini de ridicat, in afara de tipul masinii, destinatie si conditiile de lucru, este necesar sa fie precizati si parametrii principali ai acesteia.

Parametrii de baza ai masinilor de ridicat sunt:

- capacitatea de ridicare (greutatea sarcinii maxime, admisa a fi ridicata

- inaltimea de ridicare (distanta pe verticala dintre pozitiile limita inferioara si superioara ale carligului);

- raza maxima de actiune (distanta pe orizontala dintre axa de rotatie a macaralei rotitoare si pozitia extrema a carligului);

- deschiderea (distanta pe orizontala intre sinele macaralelor rulante);

- felul energiei necesare actionarii mecanismelor macaralei;

- vitezele de lucru ale fiecarui mecanism;

- regimul de functionare

Macaralele se utilizeaza in conditii de exploatare foarte diferite, ceea ce conduce la o variatie mare, de la un caz concret la altul, a duratei de functionare efectiva si a starii de incarcare a mecanismelor sau a constructiei metalice.

Pe baza duratei de functionare medie zilnica a unui mecanism, apreciata sau determinata, exprimata in ore, se determina clasa de utilizare a acestuia, iar pe baza numarului de ore de functionare anual se stabileste clasa de utilizare a constructiei metalice a macaralei. Mecanismele si constructia metalica a macaralelor se impart in patru clase de utilizare prezentate in tabelul 1.

Tabelul 1 Clase de utilizare pentru mecanismele si constructia metalica a macaralelor

Clasa de utilizare

Durata de functionare medie zilnica a mecanismului, in ore

Durata de functionare anuala

a macaralei, in ore

A

< 1

B

C

D

> 6

> 3.000

Din cele de mai sus rezulta ca, la o aceeasi macara, constructia metalica si diferitele ei mecanisme pot fi incadrate in clase de utilizare deosebite.

Starea de incarcare precizeaza masura in care constructia metalica a macaralei, un mecanism al acesteia sau un element de mecanism este supus unei solicitari maxime sau unor solicitari mai mici. In functie de starea de incarcare, constructia metalica si mecanismele se impart in trei grupe, precizate in tabelul

In functie de clasa de utilizare si de starea de incarcare, mecanismele si constructia metalica pot fi supuse la cinci regimuri de functionare, conform tabelului 3.

Tabelul     Clasificarea mecanismelor si constructiei metalice a

macaralelor in functie de starea de incarcare

Starea de incarcare

Definitia

Mecanisme

Constructia metalica

Mecanisme care nu sunt supuse la solicitari maxime decat in mod exceptional

Macarale care nu ridica decat in mod exceptional sarcina maxima

Mecanisme supuse la solicitari, usoare, medii si maxime, in durate aproape egale

Macarale care ridica sarcini variind intre zero si sarcina maxima

Mecanisme supuse tot timpul la solicitari apropiate sau egale cu cele maxime

Macarale incarcate in mod frecvent aproape de sarcina maxima

Tabelul 3. Regimurile de functionare ale mecanismelor si constructiei metalice

in functie de clasa de utilizate si starea de incarcare

Starea de incarcare

Clasa de utilizare

A

B

C

D

Regimul de functionare

I

II

III

I

II

III

IV

II

III

IV

IV

Intrucat coeficientii de siguranta cu care se calculeaza multe dintre elementele componente ale macaralelor depind de regimul de functionare, este deosebit de importanta incadrarea corecta a fiecarui mecanism si a constructiei metalice in regimul corespunzator.

Pentru alegerea corecta a motoarelor electrice de actionare a mecanismelor este important de cunoscut conditiile de lucru ale acestora, determinate de durata relativa a perioadei active de functionare (Da) si de frecventa conectarilor pe ora.

Durata relativa a perioadei active de functionare de exprima prin raportul dintre durata de functionare a mecanismului in cursul unui ciclu si durata totala a ciclului, care, in mod conventional, poate fi de maximum 10 minute. Durata relativa a perioadei active de functionare este normata la 15, 25, 40 si 60%. Prin durata unui ciclu se intelege timpul scurs de la preluarea de catre macara a unei sarcini, pana la. preluarea sarcinii urmatoare.

Deoarece coeficientii dinamici, care se introduc in calculul constructiei metalice pentru a tine seama de efectele fortelor de inertie verticale produse in cursul procesului de ridicare a sarcinii, depind de rigiditatea constructiei metalice, macaralele au fost impartite, dupa acest criteriu, in patru clase de ridicare.

In tabelul 4 sunt prezentate, orientativ, regimurile de functionare, conditiile de lucru ale motoarelor electrice si clasele de ridicare pentru unele tipuri de macarale.

Tabelul 4. Regimuri de functionare, conditii de lucru pentru motoarele electrice

si clase de ridicare pentru cateva tipuri de macarale

Tipul macaralei

Elementul component

Clasa de utilizare

Starea de incarcare

Regimul de functionare

Durata relativa a perioadei active de functionare DA,

in %

Frecventa conec-tarilor pe ora

Clasa de ridicare

Macarale pentru depozite

mec. ridicare

mec. tr. carucior

mec. tr. macara

constr. metalica

B

B

B

B

II

II

II

II

b

Macarale pentru ateliere

mec. ridicare

mec. tr. carucior

mec. tr. macara

constr. metalica



B

B

B

B

II

II

II - III

I - II

b-c

Macarale pentru santiere de constructii

mec. ridicare

mec. tr. carucior

mec. inclin. brat

mec. rotire

mec. tr. macara

constr. metalica

B

B

B

B

A-B

B

I - III

II

II

II

II - III

I

a

Macarale pentru montaj

mec. ridicare

mec. rotire

mec. inclin. brat

mec.tr.macara

constr. metalica

A-B

A-B

A-B

A-B

A-B

I - II

I - II,

I - II

I - II

0 - II

a-b

3. Incarcarile de calcul ale macaralelor

Macaralele si elementele lor componente se afla sub actiunea unor forte exterioare, care actioneaza in diverse combinatii. Fortele care actioneaza asupra macaralelor se pot grupa in trei categorii :

- sarcini fundamentale (greutatea proprie a macaralei, greutatea sarcinii si a dispozitivului de ridicare, efectul fortelor de inertie verticale din miscarile de translatie, de rotire si de ridicare, fortele de inertie din actionari, fortele centrifuge si tangentiale);

- sarcini accidentale (fortele date de presiunea vantului asupra sarcinii si a constructiei macaralei, greutatea zapezii si a ghetii depuse pe elementele constructiei macaralei in timpul iernii, fortele de lovire in tampoane si opritori, sarcini pe scari si podeste);

- sarcini extraordinare (sarcini de incercare, sarcini datorite intreruperii bruste a functionarii macaralei, sarcini aparute in timpul transportului si montajului).

Mecanismele macaralelor si constructia lor metalica se calculeaza in trei ipoteze de incarcare.

Prima ipoteza de calcul o constituie incarcarea corespunzatoare conditiilor normale de functionare a macaralei. Prin conditii normale de functionare se intelege functionarea cu sarcini corespunzatoare procesului tehnologic caruia ii este destinata macaraua, demararea si franarea lina a mecanismelor, starea normala a caii de rulare, lipsa totala a vantului. Elementele macaralei, la care aceasta incarca-re conduce la un numar mare de cicluri de variatie a tensiunilor, se calculeaza la oboseala. Pentru calculul la oboseala, incarcarile a caror valoare este variabila (greutatea sarcinii, fortele de inertie) se iau in considerare cu o valoare medie echivalenta, si nu cu valoarea lor maxima.

A doua ipoteza de calcul o constituie incarcarea corespunzatoare conditii-lor normale de functionare ale macaralei, in locuri in care se exercita actiunea vantului. Aceasta incarcare determina dimensionarea elementelor macaralei din conditia de rezistenta la solicitari statice.

Text Box:  

Fig. 1. Curba de oboseala
A treia ipoteza de calcul o constituie incarcarea corespunzatoare unei functionari a macaralei in conditii grele, exceptionale. La aceasta incarcare, elementele macaralei se verifica din conditia de rezistenta la solicitari statice.

Daca se considera curba de oboseala (fig. 1.1), se constata ca se dimensioneaza din conditia de rezistenta la oboseala acele elemente care in toata perioada de functionare a macaralei suporta un numar de cicluri de variatie a tensiunilor N, mai mare decat numarul de baza de cicluri NB de la care incepe portiunea orizontala a curbei de oboseala. Elementele care suporta un numar de cicluri N mai mic decat NB, dar mai mare decat NA, se calculeaza la durabilitate limitata. Orientativ, se poate considera NA = 100.000. Elementele macaralei, care suporta un numar de cicluri N mai mic decat NA, se calculeaza numai la solicitari statice.

Valorile NB si m, necesare pentru trasarea curbei de oboseala ale diverselor elemente ale macaralelor, sunt prezentate in tabelul 5.

Tabelul 5 Valorile coeficientilor necesari pentru trasarea curbei de oboseala

Elementul considerat

NB

m

Organele mecanismelor, solicitate la intindere, compresiune, incovoiere, torsiune

Organele mecanismelor, dimensionate din conditia de rezistenta la presiune de contact

Elementele constructiilor metalice nituite si a celor chesonate sudate

Grinzi cu zabrele sudate

Pentru determinarea numarului total de cicluri de variatie a tensiunilor pe care il suporta un element, este necesara cunoasterea numarului total de ore de functionare T. Aceasta se determina cu relatia:

, ore (1)

in care: A este durabilitatea de calcul a elementului, in ani; tef     - timpul efectiv de lucru al elementului, in ore/an; ta durata de utilizare anuala a elementului, in ore/an ; DA - durata relativa a perioadei active de functionare a mecanismului, in %.

Numarul total de cicluri de variatie a tensiunilor pentru elementele care executa o miscare de rotatie se poate calcula cu relatia:

, (2)

in care: n este viteza de rotatie a elementului considerat, in rot/min; a - numarul de cicluri pe o rotatie (in mod obisnuit, a = 1).

Sarcina echivalenta Qe, necesara calculului de oboseala al elementelor macaralei, se poate determina din ecuatia curbei de oboseala:

(3)

Admitand sectiunea constanta, relatia (1.3) se poate transcrie sub forma:

(4)

Notand cu N , N , Nn numerele de cicluri ale organului considerat, incarcat cu sarcinile Q , Q2, Qn (in ordine descrescatoare) si cu N numarul total de cicluri, se poate considera:

(5)

si deci:

. (6)

Sarcina echivalenta Qe se ia in considerare numai in cazul in care numarul de cicluri N , sub actiunea celei mai mare sarcini Q1, este mai mic decat numarul de cicluri de baza NB in caz contrar, se considera ca sarcina echivalenta sarcina Q1.

Determinarea sarcinii echivalente Qe cu ajutorul relatiei (6) presupune cunoasterea ciclului de functionare al macaralei. Acesta, insa, nu se cunoaste de obicei la proiectarea macaralei si de aceea sarcina echivalenta se ia, de cele mai multe ori, dupa valori medii, obtinute in exploatare, la procese tehnologice asemanatoare, cu macarale de constructie similara, in tabelul 6 se dau valori orientative pentru sarcina echivalenta de calcul la oboseala.

Tabelul 6. Valori orientative pentru sarcina echivalenta

Regimul de functionare

Sarcina echivalenta Qe pentru calculul elementelor mecanismelor

La presiune de contact

La tractiune, incovoiere si torsiune

Constructiei metalice

Rulmenti la orice turatie si angrenaje 'cu turatia mai mica

decat

40 rot/min

Angrenaje cu turatie mai mare

decat

40 rot/min

Elemente in rotatie cu turatie mai mare decat 20 rot/min, cu exceptia arborilor solicitati numai la torsiune

Celelalte elemente in rotatie si arbori solicitati numai la torsiune

0,55 Q

Q

Q



0,75 Q

Nu se calcu-leaza la oboseala

I

0,65 Q

Q

Q

0,85 Q

II

0,75 Q

Q

Q

0,90 Q

0,80 Q

III si VI

Q

Q

Q

Q

0,90 Q

Pentru a se tine seama de suprasolicitarile care apar in timpul perioadelor de functionare a mecanismelor in regim nestabilizat (la demarare si franare), sarcina echivalenta trebuie multiplicata cu coeficientul dinamic kd, sarcina de calcul Qe fiind:

(7)

Valori orientative pentru coeficientul dinamic kd sunt date in tabelul 7.

Ca si mecanismele, constructiile metalice ale macaralelor, se calculeaza pentru cele trei ipoteze de incarcare, mentionate anterior.

Tabelul 7 Valori orientative pentru coeficientul dinamic kd

Denumirea mecanismului

Elementul calculat se afla intre

Coeficientul dinamic kd

Regimul de functionare

I

II

III

IV

Toate mecanismele

motor si frana

Mecanismul de ridicare

frana si organul de lucru

Celelalte mecanisme

In prima ipoteza se iau in considerare doar sarcinile fundamentale, in ipoteza a doua - sarcinile fundamentale si cele accidentale, in diversele combinatii posibile, iar in ipoteza a treia sarcinile fundamentale si cele accidentale se combina cu sarcinile extraordinare in conditiile cele mai defavorabile care pot aparea in mod real.

Efectele fortelor de inertie verticale, care se produc in cursul miscarilor de translatie si de rotire ale macaralelor, se iau in considerare prin inmultirea greutatii proprii a macaralei (sau a elementului calculat) cu un coeficient dinamic de deplasare φ, a carui valoare este φ = 1,1 daca viteza este cuprinsa intre 63 si 125 m/min, si φ = 1,2 daca viteza este mai mare decat 125 m/min. Pentru viteze mai mici de 63 m/min, φ = 1.

Efectele fortelor de inertie verticale, produse in cursul procesului de ridicare a sarcinii, se iau in considerare prin inmultirea sarcinii nominale cu un coeficient dinamic de ridicare ψ, a carui valoare, in functie de clasa de ridicare si de viteza de ridicare, este prezentata in tabelul 8.

Tabelul 8. Valorile coeficientului dinamic de ridicare ψ in functie de

clasa de ridicare si de viteza de ridicare

Clasa de ridicare

Viteza de ridicare

v ≤ 60 m/min

v > 60 m/min

a

1,15+0,0025 v

b

1,30+0,0050, v

c

1,45+0,0075 v

d

1,60+0,0100 v

4. Metode pentru dimensionarea elementelor componente

ale macaralelor

4.1. Dimensionarea elementelor componente ale macaralelor

prin metoda tensiunilor admisibile

Esenta metodei tensiunilor admisibile consta in compararea eforturilor unitare maxime care pot apare intr-un element, ca urmare a solicitarii lui, cu efortul unitar admisibil pentru elementul dat si pentru starea respectiva de solicitare, conditia de rezistenta fiind:

, (8)

respectiv:

, (9)

in care: σef, τef sunt eforturile unitare efective maxime; σa, τa - eforturile unitare admisibile.

In domeniul elastic, eforturile unitare efective se determina pe baza cunoasterii starii de incarcare si a caracteristicilor geometrice ale elementului considerat.

Efortul unitar admisibil reprezinta raportul dintre efortul unitar periculos si coeficientul de siguranta admisibil.

Efortul unitar periculos depinde de natura solicitarii si de cea a materialului din care este confectionat elementul considerat. Astfel, pentru solicitari statice si pentru materiale plastice efortul unitar periculos il constituie limita de curgere, iar pentru materiale casante, rezistenta la rupere. Pentru solicitari variabile, efortul unitar periculos este limita de oboseala, corespunzatoare gradului de asimetrie a ciclului de variatie a tensiunilor.

Coeficientul de siguranta admisibil se indica sub forma unei valori supraunitare, obtinute in urma unei experiente practice de ani de zile. Uneori, in locul coeficientului de siguranta, se indica direct valoarea efortului unitar admisibil.

Aceasta metoda de calcul este foarte comoda si a capatat o larga raspandire. Totusi, datorita faptului ca prin indicarea unei singure valori a coeficientului de siguranta nu se poate tine seama de varietatea conditiilor de constructie si exploatare, ea conduce, in multe cazuri, la un consum exagerat de metal, ca urmare a aprecierii necorespunzatoare a coeficientului de siguranta. Pentru a inlatura acest neajuns, pastrand principiile de baza expuse mai sus, s-a ajuns la indicarea unor valori diferite a coeficientilor de siguranta admisibili, respectiv a eforturilor unitare admisibile, in functie de caracteristicile materialului, de natura solicitarilor si de conditiile de calcul sau de exploatare.

Pentru calculul constructiilor metalice, standardele prevad tensiuni admisibile diferite in functie de calitatea materialului, de natura solicitarii si de ipotezele (combinatiile) de incarcare. Verificarea la oboseala se face prin multiplicarea tensiunii admisibile cu un coeficient subunitar, in functie de coeficientul de concentrare al tensiunilor si de gradul de asimetrie al ciclului.

Pentru calculul elementelor mecanice, se poate aplica metoda diferentiala, in care coeficientul de siguranta admisibil este considerat ca un produs de coeficienti de siguranta partiali. Particularizata la masinile de ridicat, metoda diferentiala exprima coeficientul de siguranta admisibil prin relatia:

,

in care: c1 este coeficientul de siguranta minim, care depinde de importanta piesei sau mecanismului; c2 - coeficient de siguranta, care tine seama de influenta defectelor interioare ale materialului; c3 - coeficient de siguranta, care tine seama de regimul nominal de lucru al mecanismului; c4 - coeficient de siguranta, care tine seama de influenta concentratorilor de tensiuni si de starea suprafetei. Valori orientative ale coeficientilor de siguranta partiali sunt prezentate in tabelul 9.

Tabelul 9. Coeficienti de siguranta partiali

Coeficienti de siguranta

Ipoteze de incarcare

I

II

III

c

Mecanismele de ridicare a sarcinii si de inclinare a bratului, roti si role, dispozitive de siguranta



Mecanismele de deplasare si de rotire

c

Piese forjate si laminate

Piese turnate

c

Regim de functionare O

Regim de functionare I

Regim de functionare IIIV

c

Ciclu alternant simetric

Ciclu pulsant nul

In tabelul 9, βk reprezinta coeficientul de concentrare al tensiunilor, γ - coeficientul de stare a suprafetei, iar εm - coeficientul dimensional. Valori pentru acesti coeficienti sunt prezentate in cursurile si tratatele de Organe de masini. Prescriptiile oficiale de calcul admit o simplificare a acestei metode prin reducerea coeficientilor de siguranta partiali la doi in raport cu rezistenta la rupere; se ia insa in considerare starea de tensiune.

4. Dimensionarea elementelor constructiilor metalice ale macaralelor prin metoda calculului la stari limita

Dimensionarea constructiilor metalice prin metoda tensiunilor admisibile, asa cum este prevazuta in standarde, nu corespunde conditiilor reale de constructie

si exploatare, coeficientul de siguranta unic necuprinzand, in mod satisfacator, variatia diversilor parametri, cum ar fi variatia sarcinilor, variatia conditiilor de exploatare si abaterile de calitate ale materialului.

Metoda calculului la stari limita inlatura aceste deficiente.

Prin stare limita se intelege acea stare a constructiei, la care ea nu mai corespunde cerintelor exploatarii in conditii normale.

Pentru constructiile metalice ale masinilor de ridicat au fost stabilite doua stari limita, prima fiind determinata de pierderea capacitatii portante (epuizarea rezistentei sau pierderea stabilitatii), iar cea de-a doua de aparitia unor deformatii foarte mari. Prima stare limita este mai importanta si la aceasta se verifica toate elementele constructiei metalice. Cea de-a doua stare limita se refera numai la acele elemente la care marimea deformatiilor poate conduce la limitarea exploatarii constructiei.

Pentru ca o constructie sa poata fi mentinuta in exploatare este necesar ca incarcarea care actioneaza asupra ei sa nu depaseasca valoarea limita (rezistenta, stabilitate, deformatie). Astfel, conditia de calcul la stare limita va fi:

,

in care: N este incarcarea de calcul; m - coeficientul conditiilor de lucru; R - rezistenta de calcul; S - caracteristica geometrica a sectiunii (aria sectiunii, modulul de rezistenta etc.).

Incarcarea de calcul este data de insumarea sarcinilor de calcul permanente, utile si accidentale, amplificate de coeficientii de suprasarcina si de coeficientii dinamici respectivi. Astfel:

unde np, nu, na sunt coeficienti de suprasarcina; φ, ψ - coeficientii dinamici; , , - sarcini de calcul.

Sarcinile de calcul permanente utile si accidentale reprezinta valorile cele mai mari ale incarcarilor elementului dat in timpul functionarii in conditii normale de exploatare.

Coeficientii de suprasarcina tin seama de posibilitatile depasirii valorilor sarcinilor de calcul, ca urmare a determinarii lor insuficient de exact.

Coeficientul de suprasarcina pentru sarcinile permanente are, in mod obisnuit, valoarea np = 1,1.

Coeficientul de suprasarcina pentru sarcinile utile are valoarea nu = 1,11,2 pentru regim de lucru I, nu = 1,..1,3 pentru regim de lucru II si nu = 1,31,4 pentru regim de lucru III si IV. Valorile mai mari se refera la macarale cu capacitate de ridicare mica.

Coeficientul de suprasarcina pentru sarcinile accidentale are valoarea na = 1 pentru cazul I de incarcare si valoarea na = 1,11,2 pentru celelalte cazuri.

Rezistenta de calcul R. poate fi determinata cu relatia:

,

in care Rn este rezistenta normata pentru solicitare axiala, egala cu valoarea limitei de curgere a materialului; p coeficient de trecere de la rezistenta la intindere (compresiune) la rezistenta la alte solicitari (incovoiere, forfecare, strivire); k - coeficient de omogenitate a materialului, care tine seama de abaterile de calitate ale materialului, precum si de abaterile, in minus, de la dimensiunile nominale ale sectiunii. Coeficientul de trecere are valoarea p = 1,05 pentru incovoiere, p = 0,6 pentru forfecare, p = 0,75 pentru strivire locala, p = 0,85 pentru forfecarea suruburilor pasuite si a niturilor, p = 2 pentru strivirea suruburilor pasuite si a niturilor, p = 1,5 pentru strivirea articulatiilor cu bolturi. Pentru asamblari sudate in adancime, p pentru compresiune, p = 0,8 pentru intindere si p = 0,6 pentru forfecare, iar pentru suduri in relief p = 0,6.

Coeficientul de omogenitate are valoarea ko = 0,9 cu exceptia tevilor, pentru care ko =

Coeficientul conditiilor de lucru se determina cu relatia:

in care: m1 este un coeficient care tine seama de gradul de importanta al elementu-lui. El are valoarea m1 = 0,9 in cazul in care ruperea elementului considerat poate duce la ruperea altor elemente sau la rasturnarea macaralei. In celelalte cazuri m1 = 1; m2 - coeficient care tine seama de posibilitatea deformarii suplimentare la montare, demontare, incarcare si transport a pieselor cu pereti subtiri. El are valoarea m2 = 0,9 pentru constructii din tabla mai subtire de 4 mm, pentru corniere mai mici decat 60 60 6, pentru tevi cu pereti mai subtiri de 3 mm si diametrul mai mare de 40 mm. Pentru celelalte elemente el are valoarea m = ; m3 - coeficient care tine seama de tensiunile suplimentare de incovoiere, aparute in elementele asamblate asimetric. Valorile sale sunt prezentate in tabelul 10.

Tabelul 10. Valorile coeficientului m

Denumirea elementului

m

Diagonale dintr-un cornier cu aripi egale, fixat cu o singura aripa

Elemente dintr-un singur profil U, fixat cu inima

Idem, fixat cu talpa

Elemente dintr-un cornier cu aripi inegale, fixat cu talpa ingusta

Idem, fixat cu talpa lata

Celelalte elemente

Pentru calculul la oboseala a elementelor constructiei metalice prin metoda starilor limita, rezistenta de calcul R trebuie amplificata cu coeficientul γ.

Daca se admit toti coeficientii de suprasarcina egali intre ei si prin     se noteaza sarcinile de calcul amplificate cu coeficientii dinamici respectivi, relatia (12) capata forma:

.

Introducand in relatia (11) relatiile (13) si (15) se obtine:

.

Divizand ambii membri ai relatiei (16) prin caracteristica geometrica a sectiunii rezulta:

(17)

Notand:

(18)

si tinand seama de faptul ca Rn reprezinta limita de curgere a materialului σe, relatia (17) capata forma:

, (19)

care reprezinta conditia de rezistenta in calculul pe baza metodei tensiunilor admisibile.

Se constata ca metoda tensiunilor admisibile este un caz particular al metodei starilor limita, caz in care toti coeficientii de suprasarcina sunt considerati egali intre ei, iar coeficientul de siguranta este adoptat in functie de coeficientii m, n, p si ko.

5. Materiale folosite in constructia macaralelor

Adoptarea materialului din care se executa diversele piese care alcatuiesc mecanismele macaralelor sau constructia lor metalica se face tinand seama de conditiile normale de exploatare, astfel incat materialul fiind solicitat, pe cat posibil, la limita lui maxima, sa rezulte piese cu dimensiuni minime si la un pret de cost minim. Astfel, este nerationala folosirea unor materiale superioare pentru piese slab solicitate, ale caror sectiuni se adopta din considerente constructive.

Materialul cel mai frecvent folosit in constructia macaralelor il constituie otelul de uz general pentru constructii. In functie de rezistenta la rupere, otelul de uz general se clasifica in diverse marci.

In functie de caracteristicile garantate, otelurile de uz general se clarifica in patru clase (14), iar in functie de gradul de dezoxidare, in doua calitati (n - necalmat si k - calmat).

Otelul OL 00, neavand caracteristici de rezistenta garantate, se foloseste la confectionarea de aparatori pentru mecanisme, a imprejmuirilor, invelitorilor si a altor elemente nesolicitate.

Otelul OL 37, care se elaboreaza in toate cele patru clase de calitate, atat calmat, cat si necalmat, este materialul cel mai folosit in prezent la confectionarea elementelor care alcatuiesc constructiile metalice ale macaralelor. Larga sa raspandire se datoreaza calitatilor sale remarcabile. Astfel, el se caracterizeaza prin proprietati plastice deosebite, iar datorita continutului redus de carbon este sudabil cu mijloace simple. Otelul calmat are o rezilienta satisfacatoare, ceea ce duce la o comportare buna la solicitari variabile si in conditii de temperatura scazuta. In constructiile metalice, se utilizeaza sub forma de profile I si U, corniere cu aripi egale si inegale, precum si sub forma de tabla in foi sau platbande. In constructia organelor de masini, care alcatuiesc mecanismele macaralelor, se foloseste la confectionarea suruburilor si piulitelor mai putin solicitate, a elementelor franelor si muflelor etc.

Otelurile cu calitati mecanice superioare (OL 42, OL 50 si OL 60) sunt destinate confectionarii unor elemente mai puternic solicitate: suruburi, bolturi, pene, arbori, osii, role. Datorita continutului mai mare de carbon, aceste oteluri nu sunt sudabile.

Otelurile carbon de calitate OLC 25 si OLC 45 sunt destinate confectionarii unor elemente puternic solicitate: carlige, traverse pentru carlige, arbori, osii, roti dintate, roti de frana, roti de rulare, cuplaje etc. Tratamentele termice aplicate acestor oteluri duc la ridicarea caracteristicilor acestora.

Otelurile carbon turnat in piese OT 45, OT 50, OT 60 si OT 60 A se folosesc pentru tobe, role de cablu, corpuri de reductoare, corpuri de lagare, roti de rulare etc. Dintre aceste oteluri, singurul care este sudabil este OT 45.

In afara otelurilor carbon, se utilizeaza si oteluri aliate sau slab aliate. Dintre acestea sunt de retinut: otelul slab aliat cu mangan OL 52, folosit in constructii metalice, otel sudabil, care are caracteristici mecanice mai bune si o rezistenta sporita la coroziune, in comparatie cu OL 37, dar care este mai sensibil la concentratorii de tensiuni; otelul mangan 32 M 13, rezistent la uzura prin frictiune, utilizat la role, discuri de frictiune etc.; otelul aliat cu crom 40Cr10, avand caracteristici mecanice superioare, folosit la confectionarea arborilor puternic solicitati, a melcilor, pinioanelor, rotilor stelate etc.

Pentru piese turnate se folosesc fontele cenusii turnate in piese Fc 15, Fc 20 si Fc 25. Din aceste materiale se confectioneaza role pentru cablu, tobe, corpuri si capace de reductoare, saboti de frana. Deoarece fonta cenusie este un material casant, piesele confectionate din acest material nu suporta lovituri, socuri. De asemenea, aceste piese nu se pot suda.

Pentru piese solicitate la uzura prin frecare (bucse, cuzineti, coroane melcate) se folosesc bronzuri de diferite calitati.

Exista tendinta de a se folosi aliaje de aluminiu la confectionarea constructii-lor metalice. Avand caracteristici mecanice apropiate de ale otelului OL37 aliajele de aluminiu au o densitate de trei ori mai mica, ceea ce reduce masa elementelor dimensionate din conditia de rezistenta si au o stabilitate mai mare la coroziune, disparand necesitatea vopsirii constructiilor. In acelasi timp, avand modulul de elasticitate de trei ori mai mic decat al otelului, sporesc dimensiunile elementelor calculate din conditia de stabilitate (pierderea stabilitatii la bare comprimate are loc la tensiuni critice de trei ori mai mici decat in cazul otelului; inaltimile grinzilor solicitate la incovoiere trebuie sa fie cu circa 25% mai mari decat ale grinzilor de otel, pentru a se obtine aceeasi sageata). Este de retinut, de asemenea, ca aliajele de aluminiu au rezilienta mica, rezistenta la oboseala mai mica decat a otelului si sunt mult mai scumpe decat otelul.








Politica de confidentialitate





Copyright © 2021 - Toate drepturile rezervate