9.4. Инженерные решения по охране труда.

9.4.1. Расчёт устойчивости крана.

Безопасная эксплуатация грузоподъёмных механизмов при выполнении монтажных работ обеспечивается правиль­ным выбором параметров кранов и их устойчивостью.

Грузовая устойчивость крана обеспечивается при условии

К₁  М_г  М_II, где

К₁ – коэффициент грузовой устойчивости принимаемый для горизонтального пути – 1,4;

М_г – момент, создаваемый рабочим грузом относительно ребра опрокидывания.

Грузовой момент:

М_г=Q(a-b)=5(25-3,75)=106,25кНм, где

Q – вес наибольшего рабочего груза (кН);

а – расстояние от оси вращения крана до центра тяжести максимального рабочего груза (м);

b – расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания (м).

Удерживающий момент, возникающий от действия основных и дополнительных нагрузок:

М_II = М_в^’ - M_у - М_{ц.с .}- М_и - М_в, где

М_в^’ – восстанавливающий момент от действия собственного веса крана:

М_в^’= G (b+c) cos, где

G – вес крана, G=78т;

с – расстояние от оси вращения крана до его центра тяжести, с=0,693м;

 - угол наклона пути крана, для башенного крана =2;

М_в^’ = 78 (3,75+0,693)cos2 = 346,3 кНм.

М_y – момент возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути,

M_y = Gh₁sin = 7820sin2 = 54,44 кНм

h₁ – расстояние от центра тяжести до плоскости, проходящей через точки опорного контура – 20м;

М_ц.с. – момент от действия цетробежных сил,

М_ц.с.= Qn²ah / (900-n²H) = 50,6²2540 / (900-0,6²39,3) = 2,03кНм,

n – частота вращения крана вокруг вертикальной оси – 0,6 об/мин;

Н – расстояние от оголовка стрелы до центра тяжести подве­шенного груза – 39,3м;

h – расстояние от оголовка стрелы до плоскости, проходящей через точку опорного контура – 40м.

М_и – момент от силы инерции при торможении опускающего­ся груза,

М_и = QU(a-b)/gt = 50,06(25-3,75)/9,810,05 = 13 кНм, где

U – скорость опускания груза –0,06 м/с;

g – ускорение свободного падения;

t – время неустановившегося режима работы механизма подъёма – 3м/мин, 0,05м/сек.

М_в – ветровой момент,

М_в = М_в.к.+М_в.г.= W + W₁₁, где

М_в.к. – момент от действия ветровой нагрузки на подвешенный груз;

W – ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлен кран, на наветренную площадь крана, W=100Па;

W₁ – ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которую установлен кран, на подветренную площадь груза, W₁=50Па;

=h₁; ₁=h – расстояние от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки.

Давление ветра на кран

W = q_н^сF, где

F – наветренная поверхность крана;

q_н^с – статическая составляющая ветровой нагрузки, q_н^с=q_ок_с;

q_о – скоростной напор;

к_с – коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте.

М_в=10020+5040 = 4000 Нм = 4 кНм.

М_II = М_в^’ - M_у - М_ц.с. - М_и - М_в = 346,3 – 54,44 – 2,03 – 13 - 4 = 525,8 кНм

К₁М_г = 1,4106,25 = 148,75 кНм  М_II = 272,83 кНм.

Вывод: устойчивость крана обеспечена.

9.4.2. Расчет заземления трансформатора.

Защитное заземление – преднамеренное соединение с землёй частей оборудования, не находящихся под напря­жением в нормальных условиях эксплуатации, но которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции электроустановки.

Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_в, Ом, по формуле:

где t – расстояние от середины заземлителя до поверхности, м;

l,d – длина и диаметр стержневого заземлителя, м.

Расчётное удельное сопротивления грунта _расч=,

где  - коэффициент сезонности, учитывающий возможность повышения сопротивления грунта в течении года.

Согласно (3) принимаем =1,7 для I климатической зоны. Тогда _расч==1001,7=170 Омм,

Определяем сопротивление стальной полосы, соеди­няющей стержневые заземлители:

,

где l – длина полосы, м;

t – расстояние от полосы до поверхности земли, м;

d=0,5b (b – ширина полосы, равная 0,08м).

Определяем расчётное удельное сопротивление грунта ^’_расч при использовании соединительной полосы в виде гори­зонтального электрода длиной 50м. При длине полосы в 50м (3), ^’=5,9 (табл. 3.12). Тогда ^’_расч=^’=1005,9 Омм,

Определяем ориентировочное число n одиночных стержневых заземлителей по формуле:

N = R_в  / r_з  _в = 48 / 41 = 12шт.,

где r_з – допустимое по нормам сопротивление заземляющего устройства, _в – коэффициент использования вертикальных заземлителей (для ориентировочного расчёта _в принимаем равным 1).

Принимаем расположение вертикальных заземлителей по контуру с расстоянием между смежными заземлителями равным 2l. По табл. 3.2. и 3.3. (3) найдём действительные значения коэффициента использования _в и _г, исходя из при­нятой схемы размещения вертикальных заземлителей, _в=0,66 _г=0,39.

Определяем необходимое число вертикальных заземлителей:

Вычисляем общее расчётное сопротивление заземля­ющего устройства R с учётом соединительной полосы:

Правильно рассчитанное заземляющее устройство должно отвечать условию R  r_з. Расчёт выполнен верно, так как 3,76 < 4.

На рис. показано:

ПП – пробивной предохранитель;

R₀ – заземление нулевой точки трансформатора;

R_з – заземляющее устройство;

R_из – сопротивление изоляции;

U_пр – напряжение прикосновения;

I_з – ток замыкания на землю;

I_чел – ток протекающий через человека;

плавкие вставки;

электродвигатель;

график распределения потенциалов по поверхности земли.