При расчете механизмов грузоподъемных машин и их элементов необходимо учитывать все возникающие в процессе работы нагрузки, возможные совпадения действия этих нагрузок, определять наиболее опасные их сочетания и по ним проводить расчет на прочность и выносливость.

Для грузоподъемных машин все возможные комбинации расчетных нагрузок подразделены на три расчетных случая.

Расчетный случай I – нормальная нагрузка рабочего состояния крана, которая включает номинальный вес груза и грузозахватного устройства, нагрузки от ветра в рабочем состоянии, динамические нагрузки, которые возникают при пуске и торможении, при нормальных условиях использования крана.

Для этого случая металлические конструкции и детали механизмов крана рассчитывают на выносливость, проводят расчеты на нагрев (т.е. термоустойчивость), износ (т.е. износостойкость) и долговечность.

При переменном весе груза расчет на выносливость ведут не по номинальному, а по среднеприведенному значению, т.е. по эквивалентному значению нагрузок.

Эквивалентными нагрузками считаются нагрузки, действия которых на деталь в течение всего срока ее службы по своему эффекту равноценно общему действию отдельных нагрузок на протяжении их времени действия в общем сроке службы детали. Эквивалентная нагрузка определяется по графикам загрузки механизма во времени, которые строятся с учетом действительного режима работы крана.

При расчете элементов механизмов крана на выносливость, исходят из обеспечения надежной работы элементов крана без ремонта и замены в течение всего срока службы.

Расчетный случай II – максимальная рабочая нагрузка, которая включает в себя кроме нагрузки от собственного веса и номинального веса груза и грузозахватного устройства, также максимальные динамические нагрузки при резком или экстренном торможении, резких пусках и нагрузках от ветра при рабочем состоянии крана. Предельные значения максимальной рабочей нагрузки в этом случае ограничиваются значением момента пробуксовки или юза ходовых колес.

Для этого случая металлические конструкции и детали механизмов крана рассчитывают на прочность с обеспечением запаса прочности, относительного предела текучести для деталей, выполненных из стали, и предела прочности – для деталей, выполненных из чугуна.

Для этого случая нагружения крана проводят также проверку грузовой устойчивости крана.

Расчетный случай III – нагрузки в нерабочем состоянии крана, установленного на открытом воздухе, при отсутствии груза и при неподвижных механизмах.

В этом случае на кран кроме его веса действует ветровая нагрузка вне рабочем состоянии и иногда нагрузки, вызываемые снегом, обледенением или температурным воздействием.

По этому расчетному случаю проводят расчет на прочность металлических конструкций, деталей противоугонных устройств тележек, механизмов изменения вылета стрелы, опорно-ходовых и опорно-поворотных устройств по пониженным значениям запаса прочности.

По этому расчетному случаю проводят также проверку собственной устойчивости крана.

При монтаже и перевозке кранов, кроме указанных нагрузок возникают особые монтажные и транспортные нагрузки, которые должны учитываться при проверочных расчетах крана и при составлении проекта монтажных работ, при выборе мест расположения опор и способов их крепления, а также способов крепления перевозимых элементов крана.

При расчете деталей общего назначения (валов, муфт, зубчатых передач) учитывают особенности их работы в грузоподъемных машинах.

При расчете валов, соединяемых зубчатыми муфтами, учитывается дополнительный возникающий момент от трения между зубьями муфты.

При расчете зубчатых передач при работе с переменными по величине нагрузками происходит упрочнение материала зубчатого колеса. При этом повышается предел выносливости, а следовательно нагрузочная способность зубчатых передач становится выше.

Подшипники качения грузоподъемных машин рассчитывают по эквивалентной нагрузке, которая определяется по фактическому графику работы крана.

Более напряженный режим работы крана характеризуется более высокой производительностью, большими скоростями движений механизмов, а следовательно повышенным коэффициентом загрузки.

При напряженном режиме работы повышаются динамические перегрузки при разгоне и торможении, и происходит более быстрый износ деталей, что сказывается на надежности крана. Поэтому от режима работы крана зависит коэффициент запаса прочности его деталей, тормозного устройства и системы управления механизмами крана, поэтому в зависимости от режима работы устанавливается коэффициент запаса прочности К_н:

–       при легком режиме работы крана (Л) – К_н = 1,1;

–       при среднем режиме работы крана (С) – К_н = 1,2;

–       при тяжелом режиме работы крана (Т) – К_н – 1,3.