2. Расчет устойчивости грузоподъемных механизмов Устойчивость лебедок

Для предотвращения сдвигов и опрокидывания во время эксплуатации лебедки надежно укрепляют. Для этого в одних случаях в грунт вертикально забивают свайные якоря и к ним крепят лебедки путем упора их рам в сваи и установки на каж­дой раме одного или двух противовесов (рис. 92,а и б). В дру­гих случаях в грунт заглубляют горизонтальные якоря (попе­речины), к которым лебедки крепят тросом (рис. 92, в). Тип крепления зависит от величины тягового усилия и местных условий. Расчет та­ких якорей приведен в п. 2, гл. VI (см. рис. 69).

П ри креплении лебедки к свайному якорю проверя­ют раму лебедки на опроки­дывание относительно точки А (рис. 92, а) с учетом ве­са противовеса, располо­женного на раме сзади ле­бедки.

Рис. 92. Крепление лебедок

При горизонтальном при­ложении усилия S к лебедке вес противовеса Q опреде­ляют по формуле

где G — вес лебедки в кг;

а, Ь, с — параметры, приведенные на схеме рис. 92, а.

При приложении усилия S под углом к горизонту (рис. 92,6) кроме загружения задней части лебедки может оказаться не­обходимой загрузка и ее передней части, что определяется расчетом на опрокидывание относительно точки В по фор­муле

Выражая и через S, получим

Если при расчетах по этой формуле величина окажется положительной, необходима загрузка передней части ле­бедки.

Устойчивость самоходных кранов

Для безопасной работы передвижные стреловые краны долж­ны обладать надлежащей устойчивостью, исключающей возмож-

Рис. 93. Расчетная схема устойчивости самоходного крана а —с грузом; б —без груза

ность их опрокидывания. Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов предусматривается про­верка монтажных кранов на устойчивость.

При расчетах кранов различают устойчивость грузовую, т. е. устойчивость крана от действия полезных нагрузок при возмож­ном опрокидывании его вперед в сторону стрелы и груза, и соб­ственную, т. е. устойчивость крана при отсутствии полезных нагрузок и возможном опрокидывании его назад в сторону про­тивовеса. Расчетная схема устойчивости самоходных кранов приведена на рис. 93.

Грузовая устойчивость самоходного крана должна соответ­ствовать условию

где v— коэффициент грузовой устойчивости, принимаемый для горизонтального пути без учета дополнительных на­грузок равным 1,4, а при наличии дополнительных на­грузок (ветер, инерционные силы) и влияния наиболь­шего допускаемого уклона пути — 1,15;

— момент, создаваемый рабочим грузом относительно ребра опрокидывания, в Т·м;

— момент всех прочих (основных и дополнительных) на­грузок, действующих на кран относительно того же ребра с учетом наибольшего допускаемого уклона пу­ти, в Т· м.

Величину грузового момента определяют по формуле

,

где Q — вес наибольшего рабочего груза в кг;

а— расстояние от оси вращения крана до центра тяжести наибольшего рабочего груза, подвешенного к крюку, при установке крана на горизонтальной плоскости в м;

b— расстояние от оси вращения крана до ребра опрокиды­вания в м.

Величину удерживающего момента возникающего в кра­не от действия основных и дополнительных нагрузок, находят из выражения

где — восстанавливающий момент от действия собствен­ного веса крана:

G — вес крана в кг;

с—расстояние от оси вращения крана до его центра тяжести в м;

α — угол наклона пути крана в град; для передвиж­ных стреловых кранов, а также кранов-экскава­торов а = 3° при работе без выносных опор и α = 1,5° при работе с выносными опорами; для ба­шенных кранов α = 2° при работе на временных путях и α = 0° при работе на постоянных путях;

—момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути: ;

— расстояние от центра тяжести крана до плоскости, проходящей через точки опорного контура, в м;

—момент от действия центробежных сил:

n — число оборотов крана вокруг вертикальной оси в мин;

h—расстояние от оголовка стрелы до плоскости, про­ходящей через точки опорного контура, в м;

Н— расстояние от оголовка стрелы до центра тяжести подвешенного груза (при проверке на устойчи­вость груз приподнимают над землей на 20— 30 см);

— момент от силы инерции при торможении опус­кающегося груза:

v — скорость подъема груза в м/сек (при наличии сво­бодного опускания груза расчетную величину ско­рости принимают равной 1,5 м/сек);

g— ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек²;

t — время неустановившегося режима работы меха­низма подъема (время торможения груза) в сек;

М_в — ветровой момент:

М_в = М_в._к + М_в._г = W_ρ + W_1ρ1 ,

М_в._к — момент от действия ветра на кран;

М_в._г — момент от действия ветра на подвешенный груз;

W—сила давления ветра, действующего параллельно плоскости, на которую установлен кран, на навет­ренную площадь крана в кГ;

W₁ — сила давления ветра, действующего параллельно плоскости, на которой установлен кран, на навет­ренную площадь груза в кГ;

ρ=h₁ и ρ₁=h —расстояние от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки в м.

Величину коэффициента грузовой устойчивости крана, не предназначенного для перемещения с грузом, определяют по формуле

Если кран предназначен для перемещения с грузом, то при проверке грузовой устойчивости должны учитываться члены и , которые последовательно вычитаются из формулы величины удерживающего момента.

Давление ветра на кран W определяют по формуле

W = kqF,

где k—коэффициент аэродинамического сопротивления; для сплошных балок и ферм прямоугольного сечения k = = 1,49, для прямоугольных кабин машинистов, проти­вовесов, оттяжек кранов и т. п. k =l,2, для конструк­ций из труб диаметром 170 мм k = 0,7, а из труб диа­метром 140—170 мм k = 0,5;

q — расчетный напор ветра в кГ/м², определяемый по ГОСТ 1451—65;

F — наветренная поверхность крана и груза в м².

При расчете кранов на грузовую устойчивость давление вет­ра для большинства районов страны принимают: для самоход­ных стреловых кранов 25 кГ/м², для высоких башенных мон­тажных кранов 15 кГ/м².

При определении коэффициента собственной устойчивости, а также при расчете противоугонных и тормозных устройств рас­четный напор ветра q принимают по данным табл. 45.

Таблица 45

Место установки крана	Расчетный напор ветра в кГ/м2 на высоте от поверхности земли в м
	от 0 до 20	100 и более
Берег моря, район Новороссийска, Северный Казахстан, низовье большой реки Все остальные районы СССР	100 70	180 150

Для кранов высотой (или устанавливаемых на высоте) над поверхностью земли от 20 до 100 м расчетный напор опреде­ляют интерполяцией, причем общую высоту крана разбивают на зоны по 20 м, расчетный напор в пределах каждой зоны принимают постоянным и определяют по высоте средней точки зоны.

Наветренная поверхность крана определяется площадью, ог­раниченной контуром крана, и степенью заполнения этой пло­щади элементами решетки

F = aF',

где F'— площадь, ограниченная контуром крана, в м²;

а— коэффициент заполнения; для сплошных конструкций α=1, для решетчатых конструкций α = 0,3-0,4. Наветренную площадь груза определяют по действительной площади наибольших грузов, поднимаемых краном.

Устойчивость передвижных стреловых кранов без груза оп­ределяется уравнением собственной устойчивости

где — коэффициент собственной устойчивости;

—момент, создаваемый ветровой нагрузкой, в кГ·м;

—момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути, в кГ·м.

Коэффициент собственной устойчивости, т. е. коэффициент устойчивости без рабочего груза в сторону, противоположную стреле, определяют по формуле:

где W₂—сила давления ветра, действующего параллельно плоскости, на которой установлен кран, на подвет­ренную площадь крана при его нерабочем состоя­нии в кГ;

ρ₂—расстояние от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки в м.