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

Коэффициент изменчивости нагрузки при минимальном вылете:

Коэффициент нагрузки при максимальном вылете:

Кн1 = 1+5,5∙0,069 =1,379.

Коэффициент нагрузки при минимальном вылете:

Кн2 = 1+5,5∙0,055 = 1,302.

Устойчивость при максимальном вылете обеспечена:

1,379∙1160 < 0,9∙1857,3 = 1599,64 < 1671,57.

Устойчивость на минимальном вылете также обеспечивается:

1,302∙1343 < 0,9∙2178,2 = 1748 < 1960.

Коэффициент запаса устойчивости при грузоподъемности 4 т на максимальном вылете с учетом дополнительных нагрузок составляет Кзап=1,04; коэффициент запаса при грузоподъемности 8 т на минимальном вылете составляет Кзап=1,12.

5.6.3. Проверка собственной устойчивости крана

Собственная устойчивость крана проверяется расчетом при давлении ветра q = 450 Па, если район установки крана неизвестен. Проверка ведется по формуле

Кн ∙ Мопр ≤ m0 ∙ Мкр ,

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

Мопр – опрокидывающий момент составляющих нормативных нагрузок в нерабочем состоянии;

m0 = 1,05 – коэффициент условий работы для нерабочего состояния.

Удерживающий момент крана Мкр определяем в соответствии с расчетной схемой на рис. 5.6:

Мкр = Gкр∙[(Б/2 - Хцт2)cosθ - Уцт2∙sinθ] = 706,2[(5/2 - 1)∙0,999-13,72∙0,03 ] ≈ 765,1 кН∙м.

81

Рис. 5.6. Расчетная схема для проверки устойчивости башенного крана в нерабочем состоянии

Опрокидывающий момент при действии ветра нерабочего состояния при наклоненной стреле принимаем из табл. 5.2 с учетом давления ветра в неизвестном ветровом районе установки крана (3.16)

Мопрн = (qн /qр) Мвк2 = (450/125) 202964 = 730,67 кН∙м.

Коэффициент нагрузки Кн для нерабочего состояния вычисляем по формуле (3.7)

Кн = 1+3∙kпв∙ξ =1+3∙0,105∙0,0795 =1,025

где kпв = 0,105 – коэффициент пульсации ветра (табл. 3.2);

ξ = 0,079– коэффициент динамичности, учитывающий период свободных колебаний крана, получен по формуле (3.18)

где Jкр = mкр[hцт2+(Б/2-rцт)2] = 72500[13,722+(5/2-1)2] = 13809800 кг∙м².

Проверка показала, что устойчивость крана от опрокидывания с максимально поднятой стрелой при действии ветра нерабочего состояния может быть обеспечена:

82

1,025∙730,67 < 1,05∙751 = 748,85кН < 788,55 кН.

Удерживающий момент крана Мкр1 при горизонтальной стреле

Мкр = Gкр∙[(Б/2 – Хцт2)cosθ – Уцт2∙sinθ] = 706,2[(5/2 – 0,52)∙0,999 – 13∙0,03 ] ≈ 1121,46 кН∙м,

1,025 ∙ 521,291 < 1,05∙1121,46 = 534,32 кН < 1122,51кН.

Результаты полученного неравенства показывают, что устойчивость крана от опрокидывания с горизонтальной стрелой при действии ветра нерабочего состояния обеспечивается.

Выводы. При получении штормового предупреждения стрела крана должна быть переведена в горизонтальное положение, а механизм поворота крана должен быть расторможен.

6. ПРИМЕР ОБЩЕГО РАСЧЕТА КРАНА С ПОВОРОТНОЙ БАШНЕЙ (СТРЕЛА БАЛОЧНАЯ)

6.1. Параметры задания для общего расчета крана

Ветровой район установки крана – неизвестен; Грузоподъемность Q – 5 т на максимальном вылете; Грузовой момент Мгр – 125 т·м;

Вылет максимальный L0 – 25 м; Скорость подъема груза Vгр – 0,3 м/с;

Время полного изменения вылета ТВ – 80 с; Скорость передвижения крана Vкр – 0,3 м/с; Частота поворота крана nкр – 0,5 об/мин;

Модель крана по рис. 2 к табл. П.1 (кран с поворотной башней и балочной стрелой).

6.2. Краткая характеристика проектируемого крана

Проектируемый башенный кран можно использовать для возведения промышленных и гражданских зданий. Эксплуатационными достоинствами такого крана является большой объем подстрелового пространства, удобная организация строительно-монтажных работ при минимальных размерах строительной площадки, достаточная для этих видов работ грузоподъемность и высота подъема грузов. Башню крана можно наращивать, что позволяет рационально вести строительно-монтажные работы. Кран достаточно легко транспортировать. Его можно перевозить на специальных подкатных тележках с минимальной разборкой. Кран можно смонтировать на подготовленной площадке в течение одной смены. Унификация узлов существующих башенных кранов обеспечивает им высокую надежность, снижает сроки и стоимость их изготовления и ремонтов.

Вместе с тем, следует помнить, что башенные краны занимают третье место по аварийности со смертельным исходом персонала после автомобильных и мостовых кранов, а основной причиной аварий является несоблюдение требований Федеральных норм и правил по

безопасной эксплуатации опасных производственных объектов (ОПО).

Оснащение башенных кранов современными приборами безопасности (ограничителями грузоподъемности, ограничителями высоты подъема крюка, ограничителями угла наклона

83

стрелы, регистраторами параметров работы крана и другими устройствами безопасности) позволяют значительно повысить уровень безопасности при работе этих кранов.

Характерной особенностью проектируемого башенного крана является поворотная башня и горизонтальная (балочная) стрела. Конструкция крана позволяет изменять наклон стрелы с целью увеличения высоты подъема груза в необходимых случаях. Основными составляющими узлами и агрегатами такого башенного крана являются (рис. 6.1): ходовые тележки 1, ходовая рама 2, опорно-поворотное устройство 3, поворотная платформа 4, контргруз 5, стрелоподъемная лебедка 6, грузоподъемная лебедка 7, механизм поворота 8, башня 9, оголовок 10, стрела 11, распорная стойка 12. Кабина управления 13 прикреплена к верхней секции башни. Крюковая обойма 14 вместе с блоками грузовой каретки 15 и грузовым канатом образуют грузоподъемный полиспаст. Изменение вылета груза осуществляется тяговой лебедкой 16 путем горизонтального перемещения грузовой каретки по стреле. При наклоненной стреле грузовая каретка вместе с грузовым полиспастом удерживается тяговой лебедкой в фиксированном положении. Удержание стрелы или изменение ее наклона обеспечивается канатами стрелового полиспаста 17. Башня крана имеет развитую нижнюю часть – портал, с помощью которого можно снизу подращивать башню для увеличения высоты подъема груза.

Рис. 6.1. Конструктивный состав проектируемого башенного крана

84

6.3. Определение ориентировочной массы крана и его элементов

Предварительно выбираем прототип для проектируемого крана с целью идентификации и контроля определяемых параметров. Рациональную высоту подъема груза при заданном вылете L0 и горизонтальной стреле определяем по формуле (2.1)

Нгр= 1,6(L0 - 6) = 1,6(25 - 6) = 30,4 м.

Высоту до опорного шарнира стрелы определяем по формуле (2.5)

Н0 = Нгр+ 4 = 30,4+ 4 = 34,8 м.

Принимаем высоту крана до опорного шарнира стрелы несколько больше Н0 = 35 м. Аналогами проектируемого крана могут служить краны КБк-160 или КБ-401 (табл. П.6.). Эти краны с приблизительно такими же параметрами имеют соответственно конструктивную массу 50,5 и 48 т; массу с балластом и противовесом – 80,5 и 78 т; грузоподъемность на максимальном вылете при 25 м – 4,5 и 5 т. На минимальном вылете оба крана имеют грузоподъемность Q = 8 т.

Эмпирическая формула (2.2) общей массы крана с поворотной башней и балочной стрелой при указанных параметрах задания дает следующий результат

ткp 0,3 М гр 3 H0 / Q 0,3 125 3 35 / 5 72 т .

Эмпирическая формула конструктивной массы крана с поворотной башней и балочной стрелой с рекомендуемой удельной массой [8] дает следующий результат

ткк = тудМгр Н0 = 10∙120∙35 = 42000 кг ≈ 42 т.

Сравнивая полученные результаты с параметрами прототипов, принимаем предварительно за исходные величины: конструктивную массу крана ткк≈ 45 т; общую массу крана с противовесом 74 т. Распределенную (погонную) массу башни принимаем [5] q9 = 0,5 т/м; распределенную массу стрелы qc = 0,16 т/м.

Ориентировочную массу составляющих элементов крана c поворотной башней и балочной стрелой определяем в соответствии с табл. 2.3.

85