Расчет устойчивости башенных кранов

Свободно стоящие стреловые краны, не закрепленные на фундаменте или стене здания, подвержены действию внешних нагрузок в процессе выполнения грузоподъем­ных операций, а также в нерабочем состоянии, определенное сочетание которых вмес­те с-силами тяжести составных частей кранов может привести к их опрокидыванию. Способность кранов противостоять опрокидыванию относительно некоторой общей с основанием оси (ребра опрокидывания) называют устойчивостью. Условием устойчи­вости является равенство моментов относительно возможного ребра опрокидывания оп­рокидывающих Мопр кран и удерживающих Муд его сил или превышение второго над первым: Муд > Мопр. Различают продольную при возможном опрокидывании в продоль­ной плоскости ходового оборудования и поперечную устойчивость - в поперечной пло­скости. В качестве ребра опрокидывания при проверке продольной устойчивости принимают ось, проходящую через точки контакта передних или задних колес - для колес­ных кранов без выносных опор, центры опорных поверхностей передних или задних выносных опор - для кранов с выносными опорами, крайние (в передней или задней ча­стях) точки опорного контура - для гусеничных кранов. При проверке поперечной ус­тойчивости ребро опрокидывания проходит через те же точки, но взятые попарно на од­ной из боковых сторон ходового оборудования. Устойчивость крана с грузом на крюке называют грузовой, а без груза - собственной устойчивостью.

Устойчивость проверяют для следующих состояний крана: грузовую - при рабо­те крана с грузом (рис. 6.51, а); собственную - для рабочего состояния крана без груза с предельно поднятой стрелой (рис. 6.51, б); для нерабочего состояния (рис. 6.51, в и г). Состояние (рис. 6.51, в) является расчетным в случае, если у кранов в нерабочем состо­янии допускается свободное вращение поворотной части, которая под действием ветра займет положение, показанное на рис. 6.51, в. Кроме того, устойчивость проверяют для случая внезапного обрыва груза (рис. 6.51, д), когда кран может опрокинуться в сторо­ну, противоположную рабочему оборудованию, вследствие преобразования накоплен­ной в предшествующем расчетному случаю нагруженном состоянии потенциальной энергии в кинетическую энергию опрокидывания крана. Устойчивость проверяют так­же при монтаже (демонтаже) крана - в начале монтажа или в конце демонтажа в момент отрыва монтируемого блока от земли (рис. 6.51, е) и при вертикально установленном, но не полностью смонтированном блоке (рис. 6.51, ж).

Устойчивость проверяют для наиболее неблагоприятных условий состояния кра­на: при наиболее неблагоприятном в отношении опрокидывания сочетании действую­щих на кран нагрузок при расположении крана на наклонной в сторону возможного опрокидывания поверхности. При расчете учитывают упругую деформацию элементов крана под действием приложенных к нему сил, деформацию кранового пути (для рельсоколесных кранов), а также просадку основания под опорными элементами крана.

Во всех случаях, кроме начального монтажного состояния (рис. 6.51, е), удержи­вающий момент формируется силами тяжести элементов крана, а для случая (рис. 6.51, е) - только силой тяжести ее нижней части GH. Опрокидывающий момент создается си­лой тяжести груза (только при проверке грузовой устойчивости), ветровой и инерцион­ными нагрузками при подъеме груза и передвижении крана, а для случая (рис. 6.51, с) -силой тяжести поднимаемого блока Gn. Расчетную массу груза принимают равной гру­зоподъемности крана. Ветровую нагрузку для случаев (рис. 6.51, а, б и д) принимают по нормам рабочего состояния, для всех других случаев - по нормам нерабочего состо­яния. Последняя примерно в 3,6 раз больше ветровой нагрузки рабочего состояния. Рас­четное направление ветровой нагрузки - в сторону возможного опрокидывания. Инер­ционные нагрузки определяют в соответствии с инерционными параметрами (массами и моментами инерции, жесткостью связей) движущихся элементов привода, груза и кра­на в целом, а также динамическими характеристиками привода

Расчет устойчивости крана в рабочем состоянии.

Характеристика расчетных условий: Кран движется под уклон с углом с грузом на крюке, груз опускается и тормозится, механизм передвижения тормозится, поворотная платформа при стационарном вращении останавливается вдоль рельса и поэтому центробежная сила направлена вдоль рельса.

Расчет грузового опрокидывающего момента, действующего относительно передних колес крана.

где В – база крана, м; - угол наклона рельса;

Расчет моментов ветровых и инерционных сил относительно точки опрокидывания

Суммарный момент ветрового воздействия рабочего состояния

Расчет моментов сил инерции:

Суммарный момент инерционных сил: Расчет моментов, противодействующих опрокидыванию крана.

Момент от действия сил тяжести конструкции крана:

где - конструктивная масса крана, т;

- расстояние центра масс крана от оси вращения, м.

Момент от сил тяжести контргруза:

где - масса контргруза, т;

- радиус центра масс контргруза, м.

Момент от сил тяжести балласта:

где - масса балласта, т.

Р асчет коэффициента устойчивости рабочего состояния

Расчет устойчивости нерабочего состояния крана

Характеристика рабочих условий: кран без груза на крюке стоит на наклонном рельсовом пути (с уклоном в сторону противовеса); со стороны стрелы действует ветер нерабочего состояния; это ветровое воздействие рассматриваем как опрокидывающий фактор; все механизмы заторможены и рассматриваем возможное опрокидывание относительно задних колес.

Расчет ветрового опрокидывающего момента при максимальном вылете крюка

где - сила ветрового воздействия при максимальном вылете крюка, кН;

- ордината центра ветрового давления при максимальном вылете крюка, м.

Расчет ветрового опрокидывающего момента при минимальном вылете крюка где - сила ветрового воздействия при минимальном вылете крюка, кН;

- ордината центра ветрового давления при минимальном вылете крюка, м.

Расчет момента сил тяжести крана относительно опорной точки задних колес при максимальном вылете крюка

Расчет момента сил тяжести крана относительно опорной точки задних колес при минимальном вылете крюка

- высота центра масс поворотной части от оси вращения в нерабочем состоянии крана при минимальном вылете крюка, м; - расстояние центра масс крана от оси вращения в нерабочем состоянии крана при минимальном вылете крюка, м.

Расчет момента сил тяжести контргруза и балласта

Расчет устойчивости нерабочего состояния при минимальном вылете крюка

*45*

*46*

Дизельное топливо – это нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурой кипения 200…350˚С. Это прозрачная и более вязкая, чем бензин, жидкость желтого или светло-коричневого цвета (в зависимости от содержания в ней смол). С плотностью 0,8…0,83 кг/м³.

Маркировка дизельных топлив – характеризует сезонность или географическую область применения.

Л. – летнее, от 0˚С и выше.

З. – зимнее, минус 20 С и выше (при этом температура застывания ДТ не выше минус 35˚С), а также минус 30 С и выше (при этом температура застывания топлива не выше минус 45˚С).

А. – арктическое, минус 50˚С и выше.

Например, Л. – 0,2 – 40 обозначает топливо летнее с массовой долей серы до 0,2% и температурой вспышки 40˚С;

З. – 0,2 – 35 обозначает топливо зимнее, с массовой долей серы до 0,2% и температурой застывания минус 35˚С;

А. – 0,4 – обозначает топливо арктическое, с массовой долей серы 0,4%.

Топлива для умеренной климатической зоны имеют более высокую температуру помутнения и застывания, а топлива для холодных климатических зон – более низкую. Топливо арктическое имеет температуру застывания минус 55˚С.

Экологически чистые дизельные топлива производят из гидроочищенных газойлевых фракций прямой гонки и вторичных процессов. Они не имеют антиокислительных присадок и содержат в себе общей серы не более 0,05%. Такие топлива без антиокислительных присадок имеют низкую химическую стабильность и непригодны для длительного хранения..

В городских топливах экологические свойства, такие как дымность и токсичность отработавших газов меньше на 30…50% по сравнению с топливами без присадок.

Цетановое число дизельного топлива

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению характеризуется величиной цетанового числа. В топливе присутствуют два углеводорода: цетан C₁₆H₃₄, α-метилнафталин C₁₆H₇CH. Самовоспламеняемость первого углеводорода – цетана – условно принята за 100 ед., а второго – за 0 ед. Смешивая их, можно получить смесь с самовоспламеняемостью от 0 до 100 ед.

Оптимальное цетановое число ДТ 40…50. Если применять топливо с цетановым числом менее 40, то двигатель будет работать жестко. Если применять топливо с цетановым числом более 50, то это приведет к увеличению удельного расхода топлива и оно будет сгорать не полностью.

Цетановое число зависит от содержания и строения углеводородов, входящих в состав дизельного топлива.

Существует эмпирическая зависимость цетанового числа ДТ от его октанового числа бензина:

Достаточно точным и оперативным является расчётно-экспериментальный метод оценки ЦЧ ДТ (ошибка не более  3%), для этого используется формула:

(6.9)

где Т_ср – средняя температура, равная полусумме температур начала и конца перегонки, ⁰С; ρ₁₅ – плотность ДТ при 15⁰С, кг/м³.

Цетановое число можно определить тремя способами:

-по совпадению вспышек. На одноцилиндровых четырёхтактных двигателях, оборудованных для работы с воспламенением от сжатия (n = 900 ± 10 об/мин).. Двигатели имеют переменную степень сжатия: 7-23. Угол опережения впрыска топлива-130° до верхней мёртвой точки (ВМТ). Изменением степени сжатия добиваются, чтобы воспламенение происходило строго в ВМТ. После этого подбирают два образца эталонных топлив, один из которых дает совпадение вспышек (т.е. задержку самовоспламенения, равную 130) при меньшей степени сжатия, а второй – при более высокой. Находят смесь цетана с α-метилнафталином, эквивалентную испытываемому топливу, и таким образом устанавливается его цетановое число.

-по запаздыванию самовоспламенения,

-по критической степени сжатия

*47*