Написанию настоящей статьи предшествовало изготовление,испытание,применение уникального грузозахватного приспособления - грузовой траверсе.
При конструировании не обошлось конечно без расчетов на прочность с применением основ сопромата. Вспомнилось полемическое интервью в статье «Без сопромата очень опасен» Алексея Боровкова, проректора Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Надо сказать, что его мысли о современном сопромате и вообще об инженерии в целом, очень доходчивы и понятны. Они об отношении к науке о материалах и роли инженера в понимании физики процессов, происходящих в конструкциях. Вместе с тем, он четко обозначил место современных программных систем компьютерного инжиниринга, которые позволяют достаточно быстро и правильно решать самые сложные задачи. В настоящей статье, нисколько не касаясь того, о чем шла полемика, принимая некоторые положения, изложенные проректором, как должное, лишь постарались подробнее раскрыть практическое применение сопротивление материалов в инженерной практике.
Итак,речь пойдет об уникальной грузовой траверсе грузоподъемностью 80 тонн. Грузовая траверса – грузозахватное приспособление, у которого захваты присоединены к линейной, плоскостной или пространственной конструкции,
оснащенной устройством для навески на кран, и предназначенное для раздельного или совмещенного выполнения функций, обеспечивающих неизменяемость формы груза, ориентацию груза, максимальную высоту подъема груза, строповку нескольких грузов, сокращение времени строповки, подъем и перемещение груза несколькими кранами.
Грузовая траверса - это грузонесущая промежуточная конструкция, которая размещается между краном и грузом. Траверса грузоподъемная является
неотъемлемой частью грузоподъемного оборудования при качественном подъеме и перемещении габаритных и нестандартных грузов. Траверсы могут
навешиваться как на крюк крана, так и на захватные органы любых других грузозахватных машин и механизмов. Траверса может использоваться для
подъема длинномерных и нестандартных грузов и для подъема грузов в случаях, когда есть ограничения по высоте.
Конструкция траверсы определяется внешними размерами груза, условиями при которых будет происходить эксплуатация траверсы и техническими
характеристиками крана, на крюк которого она навешивается. В конструкциях траверс предусматривают грузовые крюки, чалочные крюки производимые
как по ГОСТу 25573, так и по DIN. Так же возможно использовать такелажные скобы и звенья для навешивания стропов и других грузозахватных
приспособлений. Траверсы бывают монтажные, балочного типа, рамного типа (траверса-спредер), консольно-крестовые, ферменные, параллелограммные,
траверсы-пирамиды и др.
Все перечисленные грузоподъемные средства изготавливаются и поставляются в широком ассортименте, а сами монтажные организации стали
владельцами автокранов высокой грузоподъемности. Однако при негабаритных грузах весом более 60 тонн требуется особое внимание и тщательный
подход к разработке и изготовлению траверс пространственной конфигурации высокой грузоподъемности. Именно поэтому для конструкторов, которые
столкнулись с задачей проектирования уникальной траверсы для крупногабаритного груза большого веса, для разработки качественного проекта в этой
статье дано, подробное описание основных технических требований.
Применение траверсы значительно упрощает процесс погрузки и разгрузки изделий сложной конфигурации, помогает избежать порчи груза, а также
позволяет обеспечить наиболее выгодные условия крепления груза. Грузовая траверса является промежуточной грузонесущей конструкцией между
крюком крана и грузом. Траверсы имеют несколько строповочных узлов для навешивания на них груза. Грузовые стропы используются в конструкциях
траверс как гибкие тяговые, либо как грузозахватные элементы. Использование траверсы позволяет значительно сократить длину ветвей, чем при
применении ветвевых стропов, и полностью исключает неравномерную нагрузку на ветви, угол между ветвями становится минимальным. Именно
благодаря применению такой продукции угол наклона между ветвями остается минимальным.
Несмотря на простоту конструкции требуется высокая специальная квалификация конструктора при создании оптимальной по прочности и весу траверсы
высокой надежности. Обо всем, как проходило конструирование траверсы пространственной конфигурации высокой грузоподъемности, ее уникальности,
послужило причиной написания настоящей статьи. Прежде всего я остановится на выборе конфигурации траверсы в зависимости от груза, его центра
тяжести, мест захвата при погрузке- разгрузке. В нашем примере это большегрузное транспортное место тонкостенный аппарат массой 60 тонн с 4-мя
точками захвата в плане 7500 х 6000мм высотой 3000 мм . По характеру груза, для захвата потребовались грузовые полотенца, которые крепились в 4-х
точках монтажными скобами. Обычно траверса представляет собой балку, изготовленную из одиночных двутавров, швеллеров или стальных труб
различных размеров. Нами выбрана Н-образная конфигурация с 4-мя чалками, в основе которой был выбран широкополочный двутавр. Расчетом на
прочность определили, по заданному нормативному прогибу, моменту изгибающему в опасных сечениях номер широкополочного двутавра. Одно из
важных назначений траверсы при монтаже тонкостенных аппаратов – воспринимать возникающие сжимающие усилия и изгибающие моменты, чтобы не
допустить деформацию поднимаемого аппарата и конечно выдержать все нагрузки.
Траверса работает на изгиб и на сжатие. Масса траверсы составляет незначительную долю от массы поднимаемого груза (как правило, не более 1 %),
поэтому в практических расчетах изгибающим моментом в траверсе и прогибом от ее собственной массы можно пренебречь.
Приходиться, конечно, иногда, когда нагрузки запредельно высокие , приходиться вторгаться в область совершенно чуждую ощущениям,
утрачивается способность свободно конструировать, приходиться придерживаться строго математическим расчетам. К примеру, мне чуждая
область, где обороты вала шпинделя станка более 3000 об/ мин или нагрузка на конструкцию порядка 80 тонн. Плохо воспринимаю
давление в трубопроводах более 10МПа. На испытаниях воочию убеждаешься, как загруженную конструкцию буквально терзают огромные
неизвестные силы.
Всем начинает нравиться компьютерная картинка. Это серьезное помощь, но также очень опасное явление и не все видят эту опасность, увлекшись
получением стабильных быстрых результатов, похвалой, премиями и т.д.
Надо помнить, что программные системы компьютерного инжиниринга, это все лишь инструментарий. Хороший, может даже очень точный, но
инструментарий. Его необходимо умело использовать, но не заменять инженерию.
Вместе с тем ,главное, знания сопромата позволяет нам понимать, как ведет себя материал в тех или иных типичных ситуациях нагружения. Практика
показывает, что все части конструкций под действием нагрузок деформируются, то есть изменяют свою форму и размеры, а в некоторых случаях
происходит разрушение конструкции. Теория и практика при решении этих задач находятся в тесном взаимодействии. Используемые конструкционные
материалы обладают разными механическими свойствами, а рассчитываемые детали отличаются многообразием форм и размеров. Базируясь на законах
и выводах теоретической механики, сопротивление материалов, учитывает способность реальных материалов деформироваться под действием внешних
сил. Инженер должен понимать физику процессов, происходящих в конструкциях. Это далеко непросто, недостаточно знать уравнения математической
физики, описывающие физические явления с помощью математических моделей. Решая задачи численно для разных простейших ситуаций необходимо
разделять сложные нестационарные, нелинейные явления на составляющие. Затем, постепенно усложняя модель, ты начинаешь понимать или даже
чувствовать физический смысл каждого нового вводимого элемента. Проделывая так с конструкциями каждый раз, получая результаты, мы формируем
индивидуальный подход ,интуицию инженера. И вот эта ценность понимания —та вещь, которая не звучит широко, но, на мой взгляд, она абсолютно
ключевая. Это самое дорогое.
Все инженерные расчеты, так или иначе, проверяются при готовности машины, сооружения, если это позволяют условия, испытаниями на прочность
жесткость, устойчивость с приложением испытательной нагрузки. Это дает шанс автору убедится в правильности расчетов на прочность и жесткость.
