3.Построение грузовой характеристики стрелового крана

3.1 Построение схемы заданного стрелового крана

Аварии башенных кранов составляют 40 % общего количества аварий стреловых грузоподъемных кранов. Наиболее часто (30 % случаев) причиной аварий башенных кранов является нарушения условий безопасной эксплуатации, связанных с неисправностью ограничителей грузоподъемности (ОГП) и перегрузкой башенного крана, неудовлетворительным состоянием крановых путей и проведением работ при скорости ветра, превышающей предельные значения.

Наибольшую опасность представляют аварии, связанные с потерей устойчивости башенного крана и его опрокидыванием. Устойчивостью крана против опрокидывания называется способность крана противодействовать опрокидывающим его моментам от ветровой нагрузки, массы поднимаемого груза, динамических нагрузок и уклона. К силовым факторам, создающим опрокидывающий момент, относятся: масса консольно-расположенных частей (стрелы, противовеса и стрелового расчала), ветровая нагрузка, масса поднимаемого груза, динамические нагрузки, возникающие при резком пуске и торможении механизмов и при движении крана по неровному пути и др.

Рис.2 Расчетная схема для определения грузовой устойчивости

Lстр. - длина стрелы, м;

r - расстояние от оси вращения до корневого шарнира стрелы, м;

Lб. – расстояние от оси вращения крана до ц.т. башни, м;

Lпл. – расстояние от оси вращения крана до ц.т. поворотной платформы, м;

Lпр. – расстояние от оси вращения крана до ц.т. противовеса, м;

Lн.ч. – расстояние от оси вращения крана до ц.т. неповоротной части крана, м;

hr. - расстояние от плоскости опорного контура до корневого шарнира стрелы, м;

hб. - расстояние от ц.т. башни до плоскости опорного контура, м;

hпл. -расстояние от ц.т. поворотной платформы до плоскости опорного контура, м;

hпр. - расстояние от ц.т. противовеса до плоскости опорного контура, м;

hнч. - расстояние от ц.т. неповоротной части до плоскости опорного контура, м;

Gс – расчетная масса стрелы, т;

Gб – расчетная масса башни, т;

Gпл – расчетная масса поворотной платформы, т;

Gпр – расчетная масса противовеса, т;

Gнч – расчетная масса неповоротной части, т;

Wр – удельная ветровая нагрузка,H/м²;

Согласно требованиям нормативных документов, устойчивость крана определяется для более неблагоприятных условий его работы. Грузовую устойчивость крана проверяют как для максимального, так и для минимального вылета. Собственную устойчивость кранов с маневровым изменением вылета контролируют при положении стрелы на максимальном вылете.

Устойчивость кранов с установочным изменением вылета устанавливают для положения, когда стрела поднята до минимального вылета.

В соответствии с ГОСТ 13994-81 проверяется устойчивость:

– грузовая:

,где

- опрокидывающие моменты относительно ребра опрокидывания соответственноот массы груза, динамических нагрузок и от ветровой нагрузки рабочего состояния.

-удерживающий момент относительно ребра опрокидывания от силы тяжести крана;

Q^н–нормативная составляющая массы груза;

b_Q– расстояние от точки подвеса грузового полиспастадо вертикальной плоскости, проходящей через ребро опрокидывания.[1]

Схема крана, с указанием векторов и координат точек приложения, действующих на кран сил, приведена на Рис. 2

3.2 Статический расчетна рабочую устойчивость и определение грузоподъемности крана

Рассчитывается сумма моментов сил удерживающих кран, находящийся в рабочем положении при минимальном вылете стрелы. Минимальный вылет стрелы возможен при угле подъема стрелы к горизонту α=60⁰:

, где

W_p- удельная ветровая нагрузка (W_p=250H/м²);

h_i - плечо ветровой нагрузки относительно опорного контура, м.

hr. - расстояние от плоскости опорного контура до корневого шарнира стрелы, м;

hб. - расстояние от ц.т. башни до плоскости опорного контура, м;

hпл. -расстояние от ц.т. поворотной платформы до плоскости опорного контура, м;

hпр. - расстояние от ц.т. противовеса до плоскости опорного контура, м;

hнч. - расстояние от ц.т. неповоротной части до плоскости опорного контура, м;

Gс – расчетная масса стрелы, т;

Gб – расчетная масса башни, т;

Gпл – расчетная масса поворотной платформы, т;

Gпр – расчетная масса противовеса, т;

Gнч – расчетная масса неповоротной части, т;

Lстр. - длина стрелы, м;

lб. – расстояние от оси вращения крана до ц.т. башни, м;

lпл. – расстояние от оси вращения крана до ц.т. поворотной платформы, м;

lпр. – расстояние от оси вращения крана до ц.т. противовеса, м;

lн.ч. – расстояние от оси вращения крана до ц.т. неповоротной части крана, м;

Fс – площадь наветренной поверхности стрелы, м²;

Fб – площадь наветренной поверхности башни, м²;

Fпл – площадь наветренной поверхности платформы, м²;

Fпр – площадь наветренной поверхности противовеса, м²;

Fнч – площадь наветренной поверхности неповоротной части, м²;

Fгр – площадь наветренной поверхности груза, м²;

В качестве опрокидывающего момента в расчетах принимается только момент, создаваемый весом груза. Моменты от всех остальных нагрузок, приложенныхк крану, рассматривается как удерживающие моменты с соответствующими знаками. Рассчитываем сумму моментов сил опрокидывающих кран в рабочем положении приα=60⁰:

Q – вес груза (грузоподъемность крана), 1т=9,8кН.

Критерием выполнения условия устойчивости является соотношение:

, где

k – коэффициент перегрузки (учитывающий отклонение нагрузок внеблагоприятную сторону);

mo – коэффициент условий работы.

В рассмотрение введем коэффициент грузовой устойчивости K_гр, который представляет собой отношение удерживающего момента к опрокидывающему:

K_гр=M уд/ М о

Таким образом максимальная грузоподъемность крана при α=60⁰ определяется из условия его грузовой устойчивости:

Коэффициент грузовой устойчивости принимаем равным 1,4 , т.к. в данной курсовой работе уклоном, на котором стоит кран, пренебрегаем.

.

Грузоподъемность крана при угле подъема стрелы α=45⁰:

Грузоподъемность крана при угле подъема стрелы α=30⁰:

Грузоподъемность крана при угле подъема стрелы α=10⁰:

З.З. Построение грузовысотной характеристики и ее анализ

Для построения грузовой характеристики принимается система координат, в которой по оси абсцисс откладывается вылет стрелы крана (горизонтальная проекция расстояния от оси вращения крана до крюка), а по оси ординат— грузоподъемность (масса груза). Полученная характеристика приведена на Рис.З.

Грузовая характеристика дает возможность оценить грузоподъемность крана в зависимости от вылета стрелы. С увеличением вылета максимальная грузоподъемность падает (что объясняется увеличением плеча опрокидывающей нагрузки).

Рис. 3 Грузовысотная характеристика башенного крана.

3.4 Статический расчет на собственную устойчивость крана

Устойчивость крана в нерабочем состоянии (собственная устойчивость) определяется при наименьшем вылете крюка, ветровой нагрузке, направленной в сторону противовеса, и с учетом уклона пути опорной поверхности. Коэффициент запаса собственной устойчивости К_cу рассчитывается как отношение момента, создаваемого массой всех частей крана с учетом уклона пути в сторону опрокидывания относительно ребра опрокидывания, к моменту, создаваемому ветровой нагрузкой относительно того же ребра опрокидывания. Ветровую нагрузку принимают по ГОСТ 1451 - 77 для нерабочего состояния крана. Он должен быть не менее 1,15.

Значение коэффициента собственной устойчивости крана при минимальном вылете стрелы α=60⁰. Давление ураганного ветра, создающего опрокидывающий момент в сторону противовеса, примем равным 600 кН/м².

_{Так как рассчитанный коэффициент собственной устойчивости Ксу=1,66>1,15, можно сделать вывод, что данный кран устойчив и дополнительных мероприятий по обеспечению собственной устойчивости не требуется.}