Самохідні крани

Рис. Розрахункова схема стійкості самохідного крану

з вантажем .

Вантажний момент:

М_г = Q(L_ст-b); Н´м;

де b – відстань від осі повороту до ребра перекидання, м;

Вантажна стійкість крана з урахуванням додаткових навантажень (к₁=1,15).

Утримуючий момент, який виникає від дії основного та додаткового навантаження для другої розрахункової схеми матиме вигляд:

М_п = М'_в - М_у - М_ц.с.- М_и.с. - M_w;

де М'_в – відновлюючий момент від дії власної ваги крана:

М'_в = G (b+c) Cos , Нм;

де  - кут нахилу шляху крана, для стрілових кранів працюючих без виносних опор =4;

с– відстань від осі повороту крана до його центра ваги, м;

G – вага крана, Н.

М_у – момент, який виникає від дії власної ваги крана при ухилі шляху:

М_у = Gh₁Sin , Нм;

де h₁ – відстань від центра ваги крана до площини, яка проходить через точки одного контуру, м.

Момент від дії відцентрової сили

М_ц.с. = Qn²hL_ст/(900-n²H), Нм;

Момент від інерційних сил, які виникають при гальмуванні спускаю чого вантажу:

М_и.с. = Qv(L_ст-b)/(gt), Нм;

де v – швидкість підняття вантажу; g = 9,8 м/с² – прискорення вільного падіння, м/с;

t – час гальмування, с.

Момент від вітрового навантаження

M_w = W_k+W_г₁ , Нм;

де W_k – вітрове навантаження, яке прикладається на рівні центру ваги крана, Па;

W_г – вітрове навантаження, яке діє на навітряну площу вантажу, Па;

₁ – відстань від основи до центра прикладення вітрового навантаження, м.

W=g_н^сF=g₀kc, Па

де F - навітряну площина крану або вантажу, м². Площа навітряної поверхні крана F визначають площею F¹ , яка обмежена контурами крана, помноженою на коефіцієнт заповнення елементами решітки а (для сполошного перерізу а=1, для решітчастих конструкцій а=0,3…0,4):

F= F¹а.

g_н^с – нормативне вітрове навантаження, Н/м²;

g₀ – швидкісний вітровий напір, визначається від району будівництва, Па, для І-го району приймається 270 Па, для ІІ-го району – 350 Па, ІІІ-го району – 450 Па, ІV-го району – 550 Па, V-го району – 700 Па, VІ-го району – 850 Па, VІІ-го району – 1000 Па;

k – коефіцієнт, що враховує зміну швидкісного напору по висоті з урахуванням типу місцевості;

с – аеродинамічний коефіцієнт опору, який для сполошних балок і ферм прямокутного перерізу дорівнює 1,49, для прямокутних кабін і т.д. – 1,2, для конструкцій із труб  170 мм – 0,7 і  140…170 мм – 0,5.

У розрахунках стійкості баштових крані тиск вітру для самохідних стрілових кранів приймається 250 Па, для високих баштових – 150 Па.

Власна стійкість крана забезпечується умовою:

k_y = G[(b-c)Cos - h₁Sin] / (W_k¹);

де W_k¹ – вітрове навантаження на підвітряну площину крана без вантажу, Па.

Баштові крани

Стійкість баштових кранів прийнято визначати для наступних умов експлуатації:

1. при дії вантажу (вантажна стійкість);

2. при відсутності вантажу (власна стійкість);

3. при раптовому знятті навантаження на гаку;

4. при монтажі і демонтажі;

5. при навантаженні (вивантаженню) та при випробуваннях крана.

Відповідно до нормативного документа РД 22-166-86 «Краны башенные строительные. Нормы проектирования», прийнятого замість скасованого ГОСТ 13991-81, при визначенні стійкості баштових кранів коефіцієнт запасу стійкості приймають не постійним, а розраховують з урахуванням галузі застосування, надійності крана, випадкових відхилень навантаження і вітру від нормативних значень, а також залежно від умов робіт. Для зручності визначення стійкості попередньо умову записують у вигляді нерівності

k_п М_опр k_у.р М_уд,

де к_п – коефіцієнт перевантаження;

k_y.р – коефіцієнт умов робіт.

Умову стійкості можна записати у вигляді:

k_п (Q_г^нb_г+M_w^н) k_у.р Q_г^нb_к ,

де Q_г^н – нормативна складова ваги вантажу, кН;

b_г - відстань від точки підвішування вантажного поліспаста до вертикальної площини, яка проходить через ребро перекидання, м. Умовно приймаємо, що центр ваги крана знаходиться посередині бази одержимо b_г=(L-B/2), м;

b_к - відстань від центра ваги крана до вертикальної площини, яка проходить через ребро перекидання, м.

Q_г^н=т_вg, кН.

а ) б)

Рисунок Схема визначення стійкості баштового крана:

а) ‑ вантажної стійкості; б) ‑ власної стійкості.

M_w^н- момент відносно ребра перекидання від нормативної складової вітрового навантаження, кНм (за ГОСТ 1951-77)

M_w^н= Fh_w, кНм,

де F= q×k×c_x×A× – статистична складова сили вітру, Н;

q – динамічний тиск вітру;

k – коефіцієнт динамічної зміни вітру від висоти;

c_х –аеродинамічний коефіцієнт опору (для конструкцій із труб 140…170 мм – 0,5; діаметром більше 170 мм – 0,7);

А – розрахункова площа конструкцій крана, м² (умовно можна прийняти ширину башти крана рівною (1/4…1/2)×К, висоту – рівною висоті підіймання вантажу).;

h_w – плече прикладання сили вітру відносно ребра перекидання, м.

Коефіцієнт перевантаження k_п знаходиться згідно виразу:

k_п=1+ k₁ k₂

де k₁ – коефіцієнт надійності;

k₂ – коефіцієнт змінності, розраховується згідно залежності:

k₂=(M²_si)^0,5/M^н_o,

де M^н_o – перекидаючий момент від нормативно складаючи навантажень, кНм.

M_si – перекидаючий момент від середньоквадратичного відхилення випадкової складової і-го виду навантаження, кНм;

k₂=(M²_sg+ M²_swk+ M²_swr+ ²_sg)^0,5/M^н_o, кНм

де M_sg – момент відносно ребра перекидання від середньоквадратичного відхилення випадкової складової ваги підійманого вантажу, кНм.

M_sg=k₃Q_г^нb_г =

де k₃ – коефіцієнт, який враховує режим роботи крана.

M_swk – момент середньоквадратичного відхилення випадкової складової вітрового навантаження відносно ребра перекидання, кНм;

M_swk = m_п××М_w^н, кНм,

де  - коефіцієнт динамічності;

m_n –коефіцієнт пульсації вітру.

M_swг – момент середньоквадратичного відхилення випадкової величини складової вітрового навантаження, яка діє на вантаж, відносно ребра перекидання, кНм:

M_swг=0,1×M_swk, кНм.

_sg – момент середньоквадратичних відхилень випадкових складових навантажень, які викликані роботою механізму підіймання вантажу та пересування крана відносно ребра перекидання, кНм:

,

де v₁,v₂- номінальні швидкості піднімання вантажу та пересування крана, м/с

Коефіцієнт умов роботи k_у.р визначається добутком двох коефіцієнтів:

k_у.р=k_в.в×k_о.е

де k_в.в – коефіцієнт залучення ваги крана у створення утримуючого моменту, таблиця 2 (для непрацюючого крана приймається рівним 1,05).

k_о.е коефіцієнт, який враховує особливості роботи елемента конструкції або частини металоконструкцій. При k_в.в=0,9 ( ІІ клас відповідальності крана і І клас відповідальності елемента) k_о.е=1.

У деяких випадках стійкість баштових кранів можна оцінити за тими ж формулами, що і для самохідних. У випадку розчалювання високих нерухомих баштових кранів рівняння стійкості має вигляд:

к_уМ_опр  М_уд+Sr,

де к_у – коефіцієнт стійкості, рівний 1,15; М_опр – момент від вітрового навантаження, Нм; М_уд – момент від власної ваги крана відносно ребро опрокидування з урахуванням ухилу шляху, Нм; r – плече зусилля, м;

S – зусилля у розчалках, Н, що визначається із залежності:

S=(к_уМ_опр - М_уд)/r=(к_уМ_опр - М_уд)/(BSin);

де В – відстань від осі крана до якоря розчалки, м;

 - кут нахилу розчалки до горизонту.