3.6. Устойчивость грузоподъемных машин от опрокидывания

Устойчивость свободностоящих грузоподъемных машин независимо от конструкции характеризуется их способностью противостоять опрокидыванию под действием внешних нагрузок и оценивается коэффициентом устойчивости

к_у =∑ M_уд / ∑M_опр > 1,

где ∑ M_уд – сумма моментов сил, удерживающих машину;

∑ M_опр – сумма моментов сил, опрокидывающих ее.

Удерживающими силами являются силы, линия действия которых проходит через опорный контур, а вектор силы направлен к опорной поверхности. Все остальные силы являются опрокидывающими. Удерживающей силой является сила тяжести самой машины, приложенная в центре тяжести в пределах опорного контура. Опрокидывающими силами являются силы инерции, давление ветра, составляющая сил тяжести при расположении машины на поверхности с допустимым уклоном. Моменты сил вычисляются относительно ребра опрокидывания. За ребро опрокидывания в расчетах обычно принимают линию опорного контура с наименьшим расстоянием до проекции центра тяжести машины на опорную плоскость. При определении коэффициента устойчивости машины удерживающие силы и плечи их действия принимаются минимальными, а опрокидывающие силы и их плечи принимаются максимальными. Расположение линий опорного контура у передвижных машин принимают в зависимости от вида ходового оборудования: для рельсового ходового оборудования – по вершинам головок рельсов, по диаметральным плоскостям ходовых колес или по осям шарниров балансиров; у гусеничных машин – по линии контакта опорных катков с гусеничной лентой или по диаметральным плоскостям ведущих (натяжных) звездочек; при работе на выносных опорах – по центрам контакта опорных элементов с подкладками.

Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10–382-00 требуют обеспечить устойчивость кранов против опрокидывания в следующих случаях:

- при удержании испытательного груза;

- при работе с номинальным грузом;

- в нерабочем состоянии;

- при монтаже;

- при внезапном снятии нагрузки (срыве груза).

Правила устройства и безопасной эксплуатации подъемников (вышек) ПБ 10–611–03 требуют обеспечить устойчивость подъемников в рабочем и нерабочем состояниях. Коэффициент устойчивости должен быть не менее 1,15

Устойчивость должна гарантироваться проектной документацией, обеспечиваться заводами-изготовителями и эксплуатирующими организациями в соответствии с инструкцией по эксплуатацией крана и паспортными данными.

Устойчивость кранов при подъеме испытательного груза проверяется во время полного технического освидетельствования при статических испытаниях (см. п.2.2.5 Правил ПБ 10-382-00 «Статические испытания»). Расчетная схема проверки испытательной устойчивости показана на рис. 59. Коэффициент испытательной устойчивости к_уи определяют по формуле

> 1,

где G_кр и G_гр – сила тяжести крана и сила тяжести номинального груза, Н;

L_кр и L_гр – проекции на опорную поверхность расстояний до ребра опрокидывания сил тяжести крана и испытательного груза соответственно.

Рис. 59. Схема проверки устойчивости крана при статических испытаниях

Расчетная схема проверки устойчивости крана при работе с номинальным грузом показана на рис. 60. В этом случае учитывается действие на кран сил тяжести крана, номинального груза, инерции, ветра рабочего состояния по ГОСТ 1451, учитывается влияние уклона опорной поверхности. Значение коэффициента рабочей устойчивости к_ур вычисляют по формуле

> 1,15,

где М_кр – момент силы тяжести крана относительно ребра опрокидывания с учетом уклона опорной поверхности α;

∑ М_вк – суммарный момент сил ветрового давления, действующих на элементы крана параллельно опорной плоскости, относительно ребра опрокидывания;

М_вг – момент силы ветрового давления на груз относительно ребра опрокидывания, приложенный к голове стрелы. Ветер принимают действующим параллельно опорной плоскости.

М_иг – момент сил инерции при подъеме (опускании) груза в период неустановившегося движения относительно ребра опрокидывания;

М_цг – момент центробежных сил инерции, действующих на груз при вращении крана, относительно ребра опрокидывания;

М_ис – момент сил инерции при подъеме (опускании) стрелы в период неустановившегося движения относительно ребра опрокидывания;

М_гр – момент силы тяжести груза относительно ребра опрокидывания с учетом уклона опорной поверхности α.

Рис. 60. Схема для проверки грузовой устойчивости крана

Проверка собственной устойчивости крана принимается для нерабочего состояния по расчетной схеме на рис. 61. В этом случае учитывается действие сил тяжести крана с учетом уклона опорной поверхности и действие силы ветра нерабочего состояния для конкретного ветрового района. Уклон опорной поверхности принимается в сторону ребра опрокидывания. Коэффициент собственной устойчивости определяют по формуле

> 1,15.

Рис. 61. Схема проверки собственной устойчивости крана