Расчёт устойчивости самоходного железнодорожного крана

Расчёт устойчивости самоходного железнодорожного крана

 

Безопасная эксплуатация грузоподъёмных механизмов при выполнении грузовых операций обеспечивается правильным выбором параметров кранов и их устойчивостью.

При расчётах кранов различают устойчивость грузовую, т. е. устойчивость крана от действия полезных нагрузок при возможном опрокидывании его вперёд в сторону стрелы и груза, и собственную, т. е. устойчивость крана при отсутствии полезных нагрузок и возможном опрокидывании его назад в сторону противовеса.

 

Грузовая устойчивость самоходного крана определяется условием

 

K₁ – коэффициент грузовой устойчивости, принимаемый для горизонтального пути без учёта дополнительных нагрузок равным 1,4, а при наличии дополнительных (ветер, инерционные силы) влияния наибольшего допускаемого уклона – 1,15;

M_Г – момент, создаваемый рабочим грузом относительно ребра опрокидывания, H·м;

М_П – момент всех прочих нагрузок действующих на кран относительно того же ребра с учётом наибольшего допускаемого уклона пути, H·м.

 

Q – вес наибольшего рабочего груза, Н;

a – расстояние от оси вращения крана до центра тяжести наибольшего рабочего груза, подвешенного к крюку, при установке крана на горизонтальной плоскости, м;

b – расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания, м.

 

 

M_В¹ – восстанавливающий момент от действия собственного веса крана, Н·м;

М_У – момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути, Н·м;

М_{Ц.С .} – момент от действия центробежных сил, Н·м;

М_И – момент от силы инерции при торможении опускающегося груза, Н·м;

М_В – ветровой момент, Н·м.

 

G – вес крана, Н;

c – расстояние от оси вращения крана до его центра тяжести, м;

α – угол уклона пути, град (для передвижных стреловых кранов α=3°– при работе без выносных опор, α=1,5° – при работе с выносными опорами).

 

h₁ – расстояние от центра тяжести крана до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м.

 

n – частота вращения крана вокруг вертикальной оси, мин^-1;

h – расстояние от оголовка стрелы до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м;

H – расстояние от оголовка стрелы до центра тяжести подвешенного груза (при проверке на устойчивость груз приподнимают над землёй на 20-30 см), м.

v – скорость подъёма груза (при наличии свободного опускания груза расчётную скорость принимают равной 1,5 м/с), м/с;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/c²

t – время неустановившегося режима работы механизма подъёма (время торможения груза), с.

 

W – ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлен кран, на наветренную площадь крана, Па;

W₁ – ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлен кран, на наветренную площадь груза, Па;

ρ=h₁ и ρ₁=h – расстояния от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки, м.

 

Если кран предназначен для перемещения с грузом, то при проверке грузовой устойчивости в направлении его движения учитывают зависимости и которые вычитаются из удерживающего момента.

 

Давление ветра на кран:

где

F – наветренная поверхность крана, м²;

q^С_Н – статическая составляющая ветровой нагрузки, Н/м;

q₀ – cкоростной напор, принимаемый зависимости от региона страны, Па;

K – коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте, принимаемый с учётом типа местности;

с' – аэродинамический коэффициент сопротивления: для сплошных балок и ферм прямоугольного сечения 1,49, для прямоугольных кабин машинистов, противовесов, оттяжек кранов 1,2, для конструкций из труб диаметром 170 мм – 0,7, диаметром 140-170 мм – 0,5;

 

Скоростной напор ветра

 

Район строительства
Скоростной напор q0, Па

 

Коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора ветра

 

Тип местности	КС при высоте над поверхностью земли
Открытая		1,25	1,55	1,75	2,1	2,6	3,1
Покрытая препятствиями высотой более 10 м	0,65	0,9	1,2	1,45	1,8	2,45	3,1

 

При расчёте грузовой устойчивости кранов давление ветра для большинства районов страны принимают: для самоходных стреловых кранов 250 Па, для высоких башенных монтажных кранов 150 Па.

Наветренная поверхность крана F определяется площадью, ограниченной контуром крана F', и степенью заполнения этой площади элементами решётки α:

 

α₁ – коэффициент заполнения (для сплошных конструкций 1, для решётчатых 0,3-0,4).

Наветренную площадь груза определяют по действительной площади наибольших грузов, поднимаемых краном.

Собственная устойчивость самоходного крана определяется условием:

где

k ₂ – коэффициент собственной устойчивости;

M ₀ – момент, создаваемый ветровой нагрузкой, Н·м;

M _У – момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути, Н·м;

Коэффициент собственной устойчивости, т.е. коэффициент устойчивости без рабочего груза, в сторону, противоположную стреле:

 

где

W ₂ – ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлен кран, на подветренную площадь крана при нерабочем состоянии, Па;

p ₂ – расстояние от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки, м;

 

Задача

Проверить грузовую устойчивость автомобильного крана КАТО при положении стрелы длиной 44 м под углом 68⁰ по отношению к поверхности поворотной платформы с грузом весом 6900 Н.

Q =6900 Н, G =60750 Н, с =0,73 м, v =0,3 м/с, t =1,5 с, W =1500 Па, р =12 м, W ₁=500 Па, n =0,5 мин^-1, h =44 м, Н =44 м, α=2⁰, b =3,5 м, а =16 м, h ₁=6 м, р ₁=44

 

Коэффициент собственной устойчивости определяется при положении стрелы длиной 44 м под углом наклона 82⁰ по отношению к поверхности поворотной платформы при установлении на поверхности земли с уклоном 3⁰.

G =61000 Н, с =0,06 м, h ₁=6,5 м, α=3⁰, b =1,3 м, W ₂=1700 Па, р ₂=15 м.