книги из ГПНТБ / Коган И.Я. Безопасность работы на башенных кранах

Однако число случаев опасной перегрузки должно быть сведено к минимуму и, конечно, должны быть приняты меры-к тому, чтобы че­ ловеческие жертвы были при этом полностью исключены, что вполне возможно.

Кроме распределения весов грузов на проч­ ность и устойчивость влияет и то, на каких вы-

Р»с. 45. Кривые распределения вы­

с грузовой тележкой (БКСМ-5-5А)

летах они поднимаются. На рис. 45 показаны кривые распределения вылета для пятитонных башенных кранов, полученные при наблюде­ ниях на стройках Москвы [2]. Кривая 1 отно­ сится к крану с подъемной стрелой, а кривая 2 — к крану с грузовой тележкой; как видно, для последнего кривая более растянута и для нее среднее значение вылета равно 14,6 м про­ тив 17,9 м для крана с подъемной стрелой.

Кран, имеющий грузовую тележку, чаще работает на малых вылетах и поэтому при про-

ПО

Можно ожидать, что эта площадь будет увеличиваться по мере возрастания среднего значения веса поднимаемых грузов (рис. 46, а) и уменьшаться с увеличением крутизны кри­ вой на участке от среднего значения в сторону перегрузки (рис. 46,б ).

Первое означает, что опасность перегрузки возрастает с ростом использования крана по грузоподъемности и по времени, что говорит о необходимости назначения при расчете вместо единого коэффициента запаса прочности и ус­ тойчивости дифференцированных коэффициен­ тов, учитывающих условия использования кра­ на, иначе говоря, режим его работы.

Проведение систематического учета нагру­ зок позволит получить для всех типов кранов кривые, имеющие вид, показанный на рис. 44, и по ним, приняв определенную допустимую вероятность перегрузки, установить в каждом случае предельную расчетную нагрузку.

Второй, более экономичный путь обеспече­ ния безопасности кранов заключается в приня­ тии мер к увеличению крутизны кривой (см. рис. 46, б) на участке от номинальной грузо­ подъемности в сторону перегрузки. Крутизна кривой зависит от качества эксплуатации крана.

Таким образом, кривые рис. 44 позволяют судить как об использовании крана, так и каче­ стве его эксплуатации.

Математическая обработка этих кривых позволяет установить зависимости между на­ грузкой от веса груза, которую следует учиты­ вать в расчете крана, и условиями работы по­ следнего, заменив эмпирические коэффициенты запаса научно обоснованными коэффициен­ тами перегрузки.

112

Еще в большей степени такой поход необ­ ходим при определении расчетных нагрузок от динамических воздействий и в особенности от ветра. Эти нагрузки могут меняться в еще бо­ лее широких пределах, и только статистиче­ ским путем можно установить, какую величину следуеч принимать в расчете, чтобы обеспе­ чить определенную допустимую вероятность перегрузки.

Несмотря на многочисленные исследования, проведенные за последние годы, динамические нагрузки остаются еще наименее изученными.

Особенность их заключается в непрерывном изменении по величине вследствие того, что они возникают в результате колебаний, возбужда­ ющихся при каждом пуске и торможении лю­ бого из механизмов крана. Совмещение опера­ ций может приводить к наложению различных колебаний. Кроме того, характер их может ме­ няться из-за непрерывного изменения движу­ щихся масс, длины подвеса груза, вылета стре­ лы и т. д.

Все это еще мало известно и требует даль­ нейших исследований. Сейчас можно лишь от­ метить, что, несомненно, повторяемость дина­ мических нагрузок должна зависеть от вели­ чины первоначальных толчков при пуске и торможении, числа включений механизмов крана и интенсивности затухания колебаний.

Отсюда могут быть сделаны два важных вывода: 1) необходимо добиваться возможно большей плавности разгона и торможения и 2) выполнять конструкции так, чтобы колеба­ ния затухали возможно быстрее.

Расчетные динамические нагрузки необхо­ димо назначать дифференцированно в зависи­ мости от числа включений механизмов крана,

а не от длительности их работы, влияющей только на повторяемость статической нагруз­ ки от веса груза.

По ветровым нагрузкам имеется достаточ­ но данных для определения их повторяемости. Метеостанции Советского Союза ежедневно через каждые шесть часов измеряют скорость ветра, которая, как известно, определяет вет­ ровую нагрузку. На основании многолетних наблюдений этих станций можно для каждого района нашей страны установить расчетные значения предельной скорости ветра, вероят­ ность которой будет ниже определенной задан­ ной величины.

Таким образом, если будут поставлены ана­ логичные наблюдения за нагрузками на краны от веса груза и динамики, то откроется воз­ можность такого выбора расчетных нагрузок, при котором вероятность опасной перегрузки будет ограничена определенными пределами. Задача эта достаточно сложна, так как, поми­ мо абсолютных величин нагрузок, необходимо изучить повторяемость направлений их дейст­ вия и координат точек приложения, так как усилия в элементах крана зависят также и от этих величин. Но она вполне разрешима.

Чтобы научно обоснованно подойти к рас­ чету кранов на прочность и устойчивость, необ­ ходимо решить также и вторую задачу: опреде­ лить, какой должна быть минимально допусти­ мая вероятность опасной перегрузки или вероятность повреждения конструкции крана.

Для ее решения имеется только один кри­ терий— экономический. С одной стороны, при­ нятие малой вероятности повреждения означа­ ет снижение убытков от аварий, с другой — это приводит к возрастанию расчетных нагрузок и

114

соответственному увеличению веса и стоимости крана, а следовательно, и затрат на его эксплу­ атацию.

Очевидно, наиболее рациональным будет такой выбор допустимой вероятности перегруз­ ки, при которой суммарные затраты будут ми­ нимальными.

Такой подход, предложенный А. Р. Ржаницыным [6], позволяет обоснованно выбрать расчетные нагрузки, установив предварительно зависимости между нагрузками, весом, стои­ мостью крана и стоимостью его эксплуа­ тации.

Работа в этом направлении начата в на­ стоящее время во ВНИИСтройдормаше. Уже получены первые результаты, позволившие установить обоснованные нормы ветровых на­ грузок. Были использованы многолетние на­ блюдения гидрометеослужбы, позволившие разделить территорию Советского Союза по силе ветров на три района.

Из условия равновесия крана при действии ураганного ветра была установлена зависи­ мость между расчетной скоростью ветра и ве­ сом крана, а на основе анализа эксплуатацион­ ных показателей наиболее распространенных кранов и оценки убытков от их опрокидывания были получены зависимости суммарных за­ трат от выбранной расчетной скорости ветра. Эти зависимости указали на существенное влияние интенсивности передвижения крана по путям и частоты его перебазирования с объек­ та на объект. С другой стороны, суммарные затраты зависят от величины убытков при па­ дении крана, определяемых его стоимостью, и от характера строительства, обслуживаемого им.

На рис. 47 дана кривая, показывающая за­ висимость суммарных затрат от расчетной ско­ рости или (что равносильно) от скоростного напора ветра для крана СБК-1 в условиях жи­ лищного строительства Москвы.

30.00ся при скорости ветра

31 м/сек.

Аналогичные расче­ ты для других районов и других условий рабо­

20.00ты позволили наметить следующие расчетные значения напора ветра как для нерабочего, так и для рабочего со­

10.00стояния, приведенные в табл. 5.

20 30\ 40 50 Ом/сек От' 31м/сек

Рис. 47. Зависимость суммарных за­ трат от расчетной скорости ураган­ ного ветра для крана СБК-1 в усло­ виях жилищного строительства Москвы

Сравнение результатов расчетов по старым и новым нормам указывает на их совпадение только для первого района при средней интен­ сивности передвижения.

Для второго района следует учитывать вет­ ровые нагрузки почти вдвое, а для третьего

116

ростного напора для рабочего состояния, в знаменате­ ле — для нерабочего.

Ветровая нагрузка рабочего состояния ограничена величиной 25 кГ/м2, так как при большей нагрузке груз начинает сильно раскачиваться и строительные работы делаются невозможными.

почти втрое больше, чем принимаются сейчас. И действительно, из районов с сильными вет­ рами (юг Украины, Баку, Норильск и др.) поступают жалобы на плохую работу кранов, рассчитанных по обычным нормам ветровой нагрузки.

Повышенные нагрузки следует принимать также для стационарных кранов, увеличение веса которых в меньшей степени сказывается на эксплуатационных расходах, нежели для передвижных кранов.

Дальнейшие исследования позволяют ана­ логичным способом выбрать расчетные нагруз­ ки от веса груза и динамических воздействий. Уже первые расчеты указывают на необходи­ мость некоторого увеличения этих нагрузок, так как непрерывное их снижение, имевшее место за последние годы, привело к созданию экономически неэффективных конструкций.

Аналогичным способом можно подойти к расчету элементов крана и выбору их срока

117

службы. На рис. 48 показаны кривые зависи­ мости расходов на эксплуатацию подшипников ходовых колес от срока их службы. Как видно, при определенных условиях эти расходы мини­ мальны. Рис. 48 показывает также, что наивы­ годнейший срок службы зависит от степени

Руб.

Рис. 48 Зависимость затрат, связанных с эксплуатацией роликовых подшипников хо­ довых колес башенного крана от срока службы подшипников .

ответственности крана и ремонтно-пригодности узла ходового колеса, характеризуемых затра­ тами на замену подшипников и убытками, вы­ зываемыми простоем во время этой замены. Кривая 1 относится к случаю, когда сумма этих затрат и убытков составляет 60 руб., а кривая 2 — соответственно 120 руб.

На рис. 49 показаны расчетные кривые за­ трат на эксплуатацию грузового каната пяти­ тонного башенного крана с грузовой тележкой (БКСМ-5-5А) в условиях строительства пяти­ этажных сборных зданий в Москве. Нижняя

1 18

кривая 1 относится к случаю, когда смена ка­ ната производится в нерабочее время и не вы­ зывает простоев строительства, а затраты на замену каната составляют 100 руб. Выше рас­ положенные кривые 2—4 построены для слу­ чаев, когда убытки от простоев равны 70; 200 и 700 руб.

Как видно, чем больше стоит замена кана­ та и чем выше убытки, вызванные простоями из-за этой замены, тем выгоднее ставить ка-

руб/час

Рис. 49. Зависимость затрат, связанных с эксплуа­ тацией грузового каната крана БКСМ-5-5А от выбранного диаметра каната

119