Розрахунок стійкості баштового крана
Для безпечної організації монтажних робіт виконати розрахунок стійкості баштового крана. Визначити розмір небезпечної зони при роботі того ж крана згідно з [10].
Потрібно:
1. Перевірити вантажну стійкість баштового крана з урахуванням додаткових навантажень і ухилу шляху при підйомі вантажу вагою Q, кН (без переміщення крана).
2. Визначити величину небезпечних зон при роботі баштового крана при побудові споруди висотою Нбуд, м.
Вихідні дані: вага крана G, кН; виліт стріли крана Lв стр, м; довжина колії Lкол, м; ширина колії Sкол, м; відстань від осі обертання стріли до центра ваги крана с, м; швидкість підйому вантажу v =0,5 м/с; час хитливого режиму роботи крана при пуску й гальмуванні t, с; вітрове навантаження на кран W, Па; вітрове навантаження на вантаж W1, Па; відстань від головки рейки до центра додатка вітрового навантаження на кран , м; частота обертання крана навколо вертикальної осі n, хв-1; відстань від головки рейки до оголовка стріли крана h, м; відстань від головки рейки до центра ваги підвішеного вантажу Н, м; кут нахилу шляху крана , о; відстань від осі обертання крана до ребра перекидання b, м; відстань від осі обертання крана до центра ваги вантажу, що піднімається, а, м; відстань від центра додатку вітрового навантаження - на вантаж до головки рейки 1, м; відстань від центра ваги крана до головки рейки h1, м. Розрахункова схема приведена на рис. 1.
Вихідні дані за варіантами наведені в табл. 3.7а і 3.7б.
Таблиця 3.7а - Вихідні дані за варіантами
| Номер у журна- лі списку групи Варіативний параметр: | ||||||||||
| Q, кН | ||||||||||
| n, об/хв.-1 | 0,2 | 0,44 | 0,6 | 0,2 | 0,44 | 0,6 | 0,44 | 0,6 | 0,44 | 0,6 |
| G, кН | ||||||||||
| с, м | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| h1, м | ||||||||||
| v, м/с | 0,5 | 1,2 | 1,3 | 2,0 | 0,5 | 1,2 | 1,3 | 2,0 | 1,5 | 1,6 |
| t, с | ||||||||||
| h, м | ||||||||||
| Н, м | ||||||||||
| , град | ||||||||||
| b, м | ||||||||||
| а, м | ||||||||||
| W, Па | ||||||||||
| , м | ||||||||||
| W1, Па | ||||||||||
| 1, м |
Прискорення вільного падіння прийняти стандартним щодо нормальних умов: g = 9,81 м/c2.
| Таблиця 3.7.б - Вихідні дані за варіантами | ||||||||||
| Номер у журна- лі списку групи Варіативний параметр: | ||||||||||
| Нбуд, м | ||||||||||
| Lв стр, м | ||||||||||
| L кол, м | 37,5 | 62,5 | 87,5 | 62,5 | 37,5 | |||||
| Sкол, м | 6,0 | 7,5 | 6,0 | 7,5 | 6,0 | 6,0 | 7,5 | 6,0 | 7,5 | 6,0 |
Вказівки до розв’язання завдання:
1. Умови вантажної стійкості крана можна сформулювати таким чином: зазначений і розрахований згідно із завданням коефіцієнт вантажної стійкості баштових кранів Кг повинний перевищувати чи дорівнювати 1,15.
Рис. 3.3. Розрахункова схема стійкості баштових кранів з вантажем
Вантажна стійкість баштового крана повинна відповідати умові
K1Mг £ Мп,
де K1- коефіцієнт вантажної стійкості, прийнятий для горизонтального шляху без урахування додаткових навантажень дорівнює 1,4, а при наявності додаткових навантажень (вітер, інерційні сили) і впливу найбільшого ухилу шляху, що допускається, - 1,15;
Mг - момент, створюваний робочим вантажем щодо ребра перекидання, т·м;
Мп - момент всіх інших (основних і додаткових) навантажень, що діють на кран щодо того ж ребра з урахуванням найбільшого ухилу шляху, що допускається, т·м.
Величину вантажного моменту Мг визначають за формулою:
Mг = Q(a - b),
де Q - вага найбільшого робочого вантажу, Н;
а - відстань від осі обертання крана до центра ваги найбільшого робочого вантажу, підвішеного до гака, при установці крана на горизонтальній площині в м;
b - відстань від осі обертання крана до ребра перекидання, м.
Величину утримуючого моменту Мп, що виникає в крані від дії основних і додаткових навантажень, знаходять з виразу:
Мп =М'в - Му Мц.с. - Ми - Мв,
де М'в - відновний момент від дії власної ваги крана:
М'в =G(b+c)cos ,
G - вага крана, Н;
с - відстань від осі обертання крана до його центра ваги, м;
- кут нахилу шляху крана, град (для пересувних стрілових кранів, а також кранів-екскаваторів =3° при роботі без виносних опор і =1,5° при роботі з виносними опорами; для баштових кранів =2° при роботі на тимчасових шляхах і = 0° при роботі на постійних шляхах);
My - момент, що виникає від дії власної ваги крана при ухилі шляху:
My=Gh1sin ,
h1 - відстань від центра ваги крана до площини, що проходить через точки опорного контура, м;
Мц.с.- момент від дії відцентрових сил:
n - частота обертання крана навколо вертикальної осі, хв-1;
h - відстань від оголовка стріли до площини, що проходить через місця опорного контуру, м;
Н- відстань від оголовка стріли до центра ваги підвішеного вантажу (при перевірки на стійкість вантаж піднімають над землею на 0,2 – 0,3 м);
Ми- момент від сили інерції при гальмуванні вантажу, що опускається:
v - швидкість підйому вантажу, м/с (при наявності вільного опускання вантажу розрахункову величину швидкості приймають рівною 1,5 м/с);
g - прискорення сили ваги, рівне 9,81 м/с2;
t - час несталого режиму роботи механізму підйому (час гальмування вантажу), с;
Мв - вітровий момент:
Мв = Мв.к + Мв.г = Wс + W1·с1,
Мв.к - момент від дії вітру на кран;
Мв.г - момент від дії вітру на підвішений вантаж;
W - сила тиску вітру, що діє паралельно площини, на яку встановлений кран, на навітряну площу крана, Па;
W1 - сила тиску вітру, що діє паралельно площини, на якій установлений кран, на навітряну площу вантажу, Па;
с = h1 і с1 = h відстань від площини, що проходить через місця опорного контуру, до центра додатка вітрового навантаження, м.
Величину коефіцієнта вантажної стійкості крана, не призначеного для переміщення з вантажем, визначають за формулою:
Примітки: тиск вітру на кран W визначають за формулою:
W = k·q·F,
де k - коефіцієнт аеродинамічного опору (для суцільних балок формою прямокутного перерізу k =1,49, для прямокутних кабін машиністів, противаг, відтяжок кранів і т.п. k =1,2; для конструкцій з труб діаметром 170 мм k=0,7, а з труб діаметром 140-170 мм k =0,5);
q - розрахунковий напір вітру, Па;
F - навітряна поверхня крана і вантажу, м2.
При проведенні розрахунку кранів на вантажну стійкість тиск вітру для більшості районів країни приймають: для самохідних стрілових кранів – 250 Па, для високих баштових монтажних кранів - 150 Па.
Для кранів висотою (чи встановлюваних на висоті) над поверхнею землі від 20 до 100 м розрахунковий напір визначають інтерполяцією, причому загальну висоту крана розбивають на зони по 20 м, розрахунковий напір у межах кожної зони приймають постійним і визначають за висотою середнього місця зони.
Навітряна поверхня крана визначається площею, обмеженою контуром крана, і ступенем заповнення цієї площі елементами ґрат:
F = a·F,
де F - площа, обмежена контуром крана, м2,
а - коефіцієнт заповнення; для суцільних конструкцій а =1, для ґратчастих конструкцій а = 0,3-0,4.
Навітряну площу вантажу визначають за дійсною площею найбільших вантажів, що піднімаються краном.