книги / Строительные краны

При определении коэффициентов грузовой и собственной устойчиво­ сти не нужно учитывать действие каких-либо устройств, стабилизирую­ щих положение крана: рельсовых захватов, дополнительных опор и др., не предназначенных специально для повышения устойчивости крана и соответствующим образом рассчитанных.

Вес нижних ветвей гусеничных лент и других узлов и деталей, не участвующих в удерживании крана против опрокидывания, также не должен учитываться.

Заполнение баков для горючего и бункеров должно приниматься та­ ким, при котором устойчивость крана снижается.

У кранов, по условиям эксплуатации которых требуется или возмож­ но не предусмотренное грузовой характеристикой опускание ненагруженной стрелы в горизонтальное положение, должна быть проверена устойчивость и в этом положении.

У кранов с переменной грузоподъемностью или предназначенных для работы со стрелами различной длины устойчивость должна быть обеспе­ чена на всех вылетах стрел (крюка), предусмотренных грузовой харак­ теристикой крана.

Условия грузовой устойчивости в соответствии с общим уравнением устойчивости могут быть описаны следующими формулами:

При стреле под углом 45° к пути, квадратном основании и при воз­ можном опрокидывании в этом направлении

м 0 — М] — M f — м и— м в > 1 1 5 (

К i =

(при стреле поперек пути).

Значения моментов, входящих в эти выражения, в соответствии с рис. 24 приводятся ниже.

Момент, создаваемый собственным весом крана при расчете грузовой устойчивости,

MG — G[(c + b) cos а — /i0 sina],

или

MG = G[(c + b') cos a — hQsin a].

Для башенных строительных кранов угол наклона а принимается ~1,5°*. Для пневмоколесных, гусеничных, автомобильных и других аналогичных кранов, работающих без выносных опор, -*'3°, а на вынос­

* По работе [27] наклон основания башенного крана при проверке устойчивости должен определяться как 0,1 /С, где К колея в м. По этой форме при К = 4 м a = 1,5°, при К = 8 м a = 0,75°.

Момент, создаваемый вертикальными инерционными силами, возни­ кающими при торможении груза Q, опускающегося со скоростью vs м/сек при времени торможения t*m сек,

М] — Q (а — Ь)

g'r

или

M| = Q (a - 6 ') - % - .

Момент, создаваемый центробежными силами от весов груза Q и кра­ на Gпов, возникающими при вращении поворотной части крана со ско­ ростью п об/мин

В этой формуле коэффициент

1

1 —Я ri2

900

учитывает увеличение вылета груза, отнесенного под действием центро­ бежной силы от оси вращения; с и Л0— координаты центра тяжести по­ воротной части крана.

Момент, создаваемый горизонтальными инерционными силами, воз­ никающими при торможении движущегося со скоростью vnep м/сек кра­ на с грузом при времени торможения t™p сек,

МТР= (Qh +Gfl0) -222L. gt!ep

Момент, создаваемый касательной силой инерции груза, возникаю­ щей при торможении за время сек поворотной части крана,

м оР = Q _ nn _ ha .

30gf®P

Момент, создаваемый ветровой нагрузкой при рабочем состоянии, воздействующей на кран и на груз,

Me = WlPl + W2h.

Момент, создаваемый ветровой нагрузкой при нерабочем состоянии, воздействующей на кран,

M e = W ' р\

Момент, создаваемый собственным весом крана при расчете соб­ ственной устойчивости,

MQ = G l(b—с') cos a — h' sin a].

Результаты расчета устойчивости крана целесообразно свести в табл. 48.

Как уже указывалось, коэффициенты грузовой и собственной устой­ чивости в соответствии с нормами должны быть ^1,15. Обеспечить это условие для обоих видов устойчивости не всегда удается. Однако для одного из них условие должно быть соблюдено.

Статический при грузоподъ­

емности Q[ на наибольшем вылете RMaKCм

Если полученные значения К\ и К2 значительно отличаются от нор­ мированных, необходимо уточнить веса балласта и контргруза (проти­ вовеса), руководствуясь следующей методикой. Если необходимо умень­ шить коэффициент грузовой устойчивости, следует уменьшить контргруз; если необходимо уменьшить коэффициент собственней устойчивости, следует уменьшить балласт. Если необходимо уменьшить оба коэффи­ циента, следует уменьшить вес крана в целом.

При наиболее тяжелых вариантах нагружения любой из коэффициен­ тов устойчивости не должен превышать 1,4—1,6 (последнее для кранов малой грузоподъемности), так как соблюдение норм устойчивости обес­ печивает получение оптимального веса крана.

12.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ВЕСА КРАНА

Копределению оптимального веса крана, исходя из его устойчивости, можно подойти следующим образом (рис. 25).

Рис. 25. Расчетные схемы определения минимального веса крана

В общем случае кран для обеспечения устойчивости снабжается^балластом весом (/бал, размещенным симметрично относительно оси враще­ ния поворотной части, и контргрузом весом GK_2, размещенным на пле­ че d = относительно оси вращения, где b — расстояние от ребра опро­ кидывания до оси вращения поворотной части, т. е. половина опорной базы. Центр тяжести конструктивного веса крана GKрасположен на рас­ стоянии с от оси вращения.

Если общий вес крана G и вбал = &G, GK- S= pG и GK= yG, то

б + Р + Т = 1.

Балласт и контргруз будут иметь минимальный вес в том случае, когда коэффициенты грузовой и собственной устойчивости будут иметь минимальные значения, определяемые нормами коэффициентов устой­ чивости.

В обобщенном виде уравнения устойчивости могут быть записаны в соответствии с методикой и нормами Госгортехнадзора. Обозначим:

MQ — грузовой опрокидывающий момент рабочего состояния; М 'в— ветровой опрокидывающий момент нерабочего состояния;

/СI и /Сг — соответствующие коэффициенты устойчивостя­

ми — суммарный опрокидывающий момент всех внешних сил, кро­ ме груза при рабочем состоянии крана;

MG, Мбал, Мк-г и M'G, М'бал, М'к_г — моменты от весов: конструк­

ции крана, балласта и контргруза, относительно ребер опро­ кидывания соответственно при рабочем и нерабочем состоя* нии крана.

Уравнение грузовой и собственной устойчивости могут быть представ­ лены так:

MG + Мбал + Мк—г = K\MQ + Мн;

MG + Мбал + Мк- г = К 2Мв.

Эти уравнения путем сложения и вычитания можно привести к сле­ дующему виду:

MG + MG -Ъ 2Мбал -Г Мк—г + Мк—г =

= K\MQ + К 2Мв + Мн = Л;

MG— MG + Мк- г— М ' . г = K ±MQ— К 2М' + Мн = В.

Обозначив

MG ——MGtl, M.fс—г = TYlMi-K—g,

получим

MG(1 + п) + М*_г ( 1 + т) + 2 Мбал = Л;

MG(1 — ц) -f- Мк—г(1 — ш) = В. Обозначив еще раз

MG= yGU- М*_г = pGV; М6ал = бGb,

получим

или в окончательном виде

уТ + pw + 6 S = Л; У* + РУ = Б;

у + Р + б = 1.

Решение этих уравнений запишется так:

NX + TY

X — Y

Полученные значения б, р и у дают возможность, зная общий вес крана G, определить его составляющие: конструктивный вес, вес балла­ ста и контргруза.

В приведенные выше значения б, р, у, кроме ранее заданных Л и В, входят выражения для X, У, Т, N, S, и, v, я, т , которые определяются

Зная соотношения между весами отдельных элементов крана и под­ ставив их в исходные выражения, можно определить ориентировочное значение общего веса крана.

Так, например, исходя из уравнения

М о + М 6ал + М к- г = K I M Q + М н,

можно записать

yG[ ( 6 + с) cos a — h0sin a] + pG[6 (l + |) cos a — h sin a] + + 6 G [bcos a — Нбалsin a] = KiMQ+ MH,

откуда

G ____________________KiMQ+MH__________________

V 1(6 + c) cosa — ft0 sina] + P [6 (1 + £)cosa — ft sin a] +

+ 6 [6 cosa — Ибал sina]

При a = 0 это выражение упрощается

KlMQ+ MH

“=0 “ У (6 + e) + рб (1 + 5) + 66 '

Так как при разных вариантах нагружения нагрузочные моменты, определяемые значениями А и 5, имеют различные величины, базовый расчет следует проводить для варианта, при котором А и В имеют мак­ симальное значение.

Этот метод обеспечивает значительное повышение грузоподъемности крана, но процесс навески контргрузов длителен, так как делать это можно только послеустановки крана на выносные опоры.

Контргрузы, перемещаемые специальными механизмами, применя­ ются только на плавучих кранах, причем отодвигается контргруз обычнопри крюке подъемного механизма, соединенном с поднимаемым грузом,, что предотвращает чрезмерный крен понтона.

Рис. 27. Башенные краны с отклоняющимися контргрузами, связанными со стрелой::

а — жесткой связью (СКБ-2); 6 — гибкой связью (БК-5)

В строительных кранах такие контргрузы не используются. Некото­ рое, весьма ограниченное распространение имели передвижные контр­ грузы, отклоняющиеся при наклоне стрелы. По такой схеме были выпол­ нены башенные краны моделей СКБ-2 и БК-5 (рис. 27). Контргруз в пер­ вой конструкции жестко связан со стрелой, аналогично тому, как это делается в портальных кранах [20]. Во второй конструкции контргруз подвешен под противовесной консолью и связан со стрелой гибкой тягой. Вес контргруза уравновешивает стрелу и частично может уравновеши­ вать груз. Общий эффект от применения таких контргрузов невелик* конструкция при этом усложняется и краны с такими контргрузами*