Випадок підйому вантажу «з підхопленням» за схемою розрахунків аналогічний підйому «з ваги». У результаті аналогічних міркувань доходять до виразу для найбільшого зусилля в механізмі

=, (10.15)

де коефіцієнт пружності ланки з’єднання вантажу з основою;

– швидкість піднімання вантажу.

Якщо виразити величини в (10.15) через номінальне зусилля вантажу, то коефіцієнт динаміки для випадку підйому вантажу «з підхопленням» одержимо у вигляді

. (10.16)

РОЗДІЛ 11

ВАНТАЖОПІДЙОМНІ КРАНИ ЗАГАЛЬНОГО

Призначення

11.1. Класифікація вантажопідйомних кранів

У попередніх розділах відзначалось, що за призначенням вантажопідйомні крани поділяються на крани загального призначення і спеціальні крани. Усі подальші відомості наводяться тільки для кранів загального призначення.

За ознакою рухомості вантажопідйомні крани поділяють на дві групи:

– стаціонарні не пересувні;

– стаціонарні пересувні.

За принципом обслуговування сервісної зони крани поділяють на:

– обертові зі змінним вильотом вантажу;

– не обертові мостового типу.

Залежно від способу установки крани поділяють на:

– опорні;

– підвісні;

– настінні.

Пересувні крани залежно від застосованого механізму пересування поділяють на:

– рейкові;

– нерейкові:

– гусеничні;

– на пневматичних колесах;

– крокуючі;

– плавучі;

– інші на спеціальних пристроях, наприклад, на пневматичних подушках, на гвинтових механізмах та ін.

11.2. Стаціонарні крани

11.2.1. Класифікація

Для обслуговування сервісної зони стаціонарні крани повинні мати обертову частину і механізм зміни вильоту вантажу.

Обертова частина з’єднується з не обертовою через опорно-обертальний пристрій (див.п.9.4.4.1). Відповідно до схем опорно-обертальних пристроїв (див. рис.9.14) стаціонарні крани можуть бути:

– із зовнішніми опорами;

– на колонах;

– на платформах;

– на платформах з колонами.

Механізми зміни вильоту стаціонарних кранів виконують у вигляді візків з канатною тягою або стріловими (рис.11.1).

Рис. 11.1. Механізми зміни вильоту консольних та стрілових кранів

11.2.2. Опорні споруди стаціонарних кранів

Стаціонарний кран може бути установлений на окремій споруді (наприклад, на потужному екскаваторі) або окремо на фундаменті. Між фундаментом та конструкціями крана розташовують металеву фундаментну плиту для рівномірного розподілу зусиль від крана на фундамент.

Проектування установлення стаціонарного крана на фундаменті супроводжується необхідними розрахунками. Наведемо основні з них.

У консольних та стрілових кранах виникають два основних зовнішніх зусилля на опорну споруду (рис.11.2):

– вертикальна сила від ваги крана і вантажу;

– перекидний момент від вагових, вітряних та інерційних навантажень.

Рис. 11.2. Навантаження стаціонарного крана на опорну споруду

Рівнодіюча вертикальних сил

R = G_кр+ G_в,

де G_кр – вага крана;

G_в – вага вантажу.

Перекидний момент

Т_пер=G_кр C+G_в L+F_вітρ+F_вц ,

де F _віт,і F_вц – відповідні вітрове та відцентрове зусилля.

Опорна споруда повинна бути запроектована достатньо стійкою для сприяння зовнішніх зусиль, тобто вона повинна бути достатньо міцною і стійкою, щоб створювати достатньої величини реакції на вертикальну силу R та на перекидний момент Т_{пер .} Далі розглянемо особливості розрахунку фундаментів для кранів з верхньою зовнішньою опорою та кранів на колоні.

Крани з верхньою зовнішньою опорою

Кран з верхньою зовнішньою опорою відрізняється тим, що верхня складова пари сил перекидного моменту сприймається верхньою зовнішньою опорою, яка з’єднана з будівельною спорудою або іншою нерухомою конструкцією чи основою (як, наприклад, у деррік-кранах). Нижня складова пари сил від моменту та вертикальна сила ваги сприймається фундаментом. Виходячи з цього, для фундаменту розраховують:

– необхідну масу фундаменту;

– зовнішні геометричні розміри.

На рис. 11.3 наведена схема для розрахунку опорних елементів крана з верхньою зовнішньою опорою.

Рис. 11.3. Розрахункова схема крана для визначення параметрів опорних елементів крана з верхньою зовнішньою опорою

Потрібна вага фундаменту G визначається з рівняння

=,

тобто

,

де F– сила тертя фундаменту по ґрунтовій основі, яка протидіє горизонтальній складовій пари сил перекидного моменту

H

– коефіцієнт тертя фундаменту по ґрунтовій основі.

Необхідна площа опорної поверхні фундаменту визначається з рівняння

,

тобто ,

де [р] – допустимий тиск фундаменту на ґрунтову основу.

Фундаментна плита (див. рис.11.3) з’єднується з фундаментом анкерними гвинтами. Зусилля затягування фундаментних гвинтів F повинно відповідати умові достатньої сили тертя плити по фундаменту, яка протидіє складовій пари сил перекидного моменту:

=,

тобто умова долання силою тертя зусилля зрушенню плити:

F,

де – коефіцієнт тертя між плитою та фундаментом.

Площа фундаментної плити повинна відповідати допустимому тиску плити на фундамент при дії сил ваги крана і вантажу та зусилля затягування фундаментних гвинтів, тобто

А_пл,

де – допустимий тиск плити на фундамент.

Крани на колоні

Кран на колоні відрізняється від попередньо розглянутого крана з верхньою зовнішньої опорою тим, що перекидний момент при відсутності верхньої опори сприймається опорною поверхнею фундаменту. Для цих кранів необхідну вагу фундаменту розраховують за умови обмеженого тиску фундаменту на грунт. Розрахункова схема фундаменту наведена на рис.11.4.

Тиск на опорній поверхні фундаменту при дії сил ваги крана з вантажем та фундаменту і перекидного моменту змінюється від до . Причому, р буде тим меншим, чим далі віддаляється рівнодіюча всіх вертикальних сил, із врахуванням ваги фундаменту, від центра фундаменту.

Рис. 11.4. Розрахункова схема для визначення ваги фундаменту крана на колоні

Опорну площину фундаменту можна прийняти умовно за переріз стрижня, який працює на стиснення. З теорії опору матеріалів відомо, що тиск буде р_min=0, коли відстань рівнодіючої сили =, де – радіус ядра перерізу стрижня. Коли >r, тиск р_min від’ємний, що рівнозначно відриву фундаменту від основи, тобто втраті стійкості крана. Щоб уникнути цього стану, необхідно зберігати відношення .

Величина має значення

=.

Звідси знаходимо невідому величину із врахуванням :

.

Опорну поверхню фундаменту можна розглядати також як переріз стрижня, що працює на вигин від перекидного моменту крана з фундаментом та стиснення від ваги крана з вантажем, противаги і фундаменту. Тоді величина найбільшого тиску

р=,

– допустимий тиск фундаменту на основу.

Перекидний момент, що діє на кран, можна зменшити. Для цього застосовують противагу, яка являє собою баласт, влаштований на крані з протилежного до вантажу боку. Масу противаги визначають з рівняння двох розрахункових перекидних моментів

Т = Т,

де Т – момент у бік вантажу при наявності противаги;

Т – момент у бік противаги без наявності вантажу.

Рис. 11.5. Розрахункова схема для визначення противаги крана

Запишемо рівняння (11.2), користуючись рис. 11.5.

,

де, – середня вага вантажів, які піднімає кран за даним режимом роботи.