Материал: Передвижные башенные краны. Калинин Ю.И., Жулай В.А

lгр при любом значении величины поднимаемого груза в пределах, ограниченных геометрическими параметрами крана, можно определить по формуле

где Б – база крана.

Рис. 3.1. Расчетная схема проверки испытательной устойчивости

Если неравенство (3.1) не выполняется, необходимо провести корректировку балласта или противовеса в сторону их увеличения. Получить новые координаты ЦТ до выполнения указанного неравенства.

Проведение статических испытаний грузоподъемного крана в условиях его эксплуатации согласно Федеральным нормам и правилам обеспечивает реальную проверку прочности элементов конструкции крана и проверку его устойчивости от опрокидывания. Статические испытания крана должны проводиться регулярно каждые три года при эксплуатации крана.

При проведении статических испытаний кран устанавливают на горизонтальной площадке в безветренную погоду. Кран должен поднять груз на 25% превышающий номинальный согласно грузовой характеристике. Груз поднимают на высоту 0,25 м от земли и удерживают тормозом грузовой лебедки в течение не менее 10 мин. Груз не должен опускаться. Отрыв от земли одной из опор крана не считается потерей устойчивости. По истечении этого времени груз опускают на землю и производят тщательный осмотр металлоконструкции, механизмов и других ответственных элементов крана с целью обнаружения возникших при испытании крана недопустимых деформаций, трещин, поломок. Если никаких отклонений не произошло, в паспорте крана отмечают успешные результаты статических испытаний.

3.2. Проверка грузовой устойчивости крана по ГОСТ 13994

Расчетное положение при проверке грузовой устойчивости принимается следующим (рис. 3.2). Кран стоит на площадке, имеющий уклон не более 3°. Стрела крана распложена под уклон. На кран действуют следующие нагрузки: сила тяжести собственного веса, сила тяжести

56

номинального груза в соответствии с грузовой характеристикой, сила давления ветра вдоль уклона с нормативной величиной для рабочего состояния заданного ветрового района.

Проверка устойчивости крана против опрокидывания заключается в проверке выполнения неравенства вида

где Кн – коэффициент нагрузки, учитывающий отклонение нагрузок в неблагоприятную сторону;

Мопр – опрокидывающий момент составляющих нормативных нагрузок;

m0 – коэффициент условий работы. При расчете устойчивости кранов, работающих на строительстве (кроме гидротехнического), принимают m0 = 0,95.

Силы инерции, возникающие при торможении поднимаемого или опускаемого груза, при торможении крана и при повороте крана с грузом, учитываются в неравенстве (3.3) коэффициентом изменчивости нагрузок через коэффициент нагрузок Кн. Параметры, входящие в неравенство (3.3), определяют следующим образом.

Величина удерживающего момента Мкр с учетом угла уклона θ опорной поверхности, на которой располагается кран, может быть вычислена по формуле

где rцт – расстояние от оси вращения крана до его центра тяжести, а все выражение в квадратных скобках – плечо силы тяжести крана относительно ребра опрокидывания.

Рис. 3.2. Расчетная схема проверки грузовой устойчивости крана

Величина опрокидывающего момента для крана с балочной стрелой под действием силы тяжести номинального груза на максимальном вылете с учетом уклона опорной по-

57

верхности, ветровой фронтальной нагрузке рабочего состояния ∑Mвфк, моментов сил инерции вычисляют по формуле

Для кранов с наклоняемой стрелой величину опрокидывающего момента при подъеме максимального груза на минимальном вылете и ветровой фронтальной нагрузки рабочего состояния ∑Mвфк вычисляют по формуле

Величина ∑ Mвфк – момент фронтальной ветровой нагрузки рабочего состояния относительно ребра опрокидывания принимается из таблиц в зависимости от конструкции башни: для поворотной – табл. П.4, для неповоротной – табл. П.5. Контурную площадь груза Sгр в зависимости от его массы принимают по табл. П.7.

Коэффициент нагрузки Кн в формуле (3.3) учитывает динамические нагрузки, возникающие в процессе работы крана. Его определяют по формуле

где К1 – коэффициент надежности, принимаемый для рабочего состояния крана К1 = 5,5; для нерабочего состояния – К1 = 3.

К2 – коэффициент изменчивости нагрузки, определяемый по формуле

здесь МSг – момент относительно ребра опрокидывания от среднего квадратичного отклонения случайной составляющей силы тяжести номинального груза. Его вычисляют по формулам (3.9) или (3.10) соответственно для балочной и наклоняемой стрелы

Величину К3 принимают по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Условия выбора коэффициента К3

MSв.к. – момент относительно ребра опрокидывания от среднего квадратичного отклонения случайной составляющей ветровой нагрузки на кран

где knв – коэффициент пульсации ветра, принимаемый по табл. 3.2.

58

Таблица 3.2 Значения коэффициента knв, учитывающего пульсирующий характер ветра

ξд – коэффициент динамичности для рабочего состояния крана, определяют по фор-

муле

где hцт и Н0(Нмакс) – высота центра тяжести крана и высота точки подвеса грузового полиспаста над плоскостью опорного контура для балочной (наклоняемой) стрелы;

Jкр = mкр∙ R² – момент инерции крана относительно ребра опрокидывания. Расстояние R от центра тяжести крана до ребра опрокидывания можно определить по расчетной схеме крана с учетом масштаба изображения или вычислить по формуле

ΣМвфк – действующий на кран момент силы ветра для рабочего состояния, принимается по результатам расчетов в табл. П.4 или П.5 в соответствии с вариантом задания на проектирование крана;

МSв.г. – момент относительно ребра опрокидывания от среднего квадратичного отклонения случайной составляющей ветровой нагрузки на груз;

МSв.г. = 0,1∙Мвгр; Мвгр – фронтальный опрокидывающий момент ветра рабочего состояния, действующий на груз. Значения параметров принимаются из табл. П.4 или П.5 строки "Параметры номинального груза". Грузоподъемность Q при минимальном вылете должна быть максимальной для наклоняемой стрелы;

МSд – момент относительно ребра опрокидывания от средних квадратичных отклонений случайных составляющих нагрузок, вызванных работой механизмов подъема груза и передвижения крана

где Vгр и Vкр – номинальные скорости подъема груза и передвижения крана, м/с;

lкр и lгр – расстояние центра тяжести крана и силы тяжести груза соответственно до ребра опрокидывания в соответствии с расчетной схемой (рис. 3.2).

3.3. Проверка собственной устойчивости крана

Проверка собственной устойчивости крана проводится в соответствии с расчетной схемой, представленной на рис. 3.3. Кран стоит на площадке с уклоном не более 3° контргрузом под уклон. Наклоняемая стрела крана занимает положение для минимального вылета. На

59

кран действуют собственная сила тяжести и сила ветра нерабочего состояния, принятая для второго ветрового района.

Проверка собственной устойчивости крана должна подтверждать неравенство (3.3).

Опрокидывающий момент при расчете собственной устойчивости учитывает уклон опорной поверхности крана и ветровую нагрузку для нерабочего состояния крана в соответствии с нормативами, установленными для ветрового района эксплуатации крана. В табл. П.8 приведено динамическое давление (скоростной напор) ветра q на высоте до 10 м над поверхностью земли по ГОСТ 1451 в зависимости от ветрового района РФ для нерабочего состояния.

Величину опрокидывающего момента от ветра нерабочего состояния можно определить по формуле

где ∑Мвфк принимают по результатам расчетов в табл. П.4 или П.5 соответственно для крана с поворотной или неповоротной башней. Коэффициент квн получают делением величины динамического давления ветра qдн из табл. П.8 для заданного ветрового района на величину

qдр=125 Па.

Коэффициент надежности К1 в формуле (3.7) принимается равным К1 = 3.

Рис. 3.3. Расчетная схема для определения собственной устойчивости крана

60