|
Под устойчивостью передвижных
кранов следует понимать способность крана противодействовать опрокидывающим
его моментам (см. Правила Госгортехнадзора).
Устойчивость передвижного крана характеризуется
коэффициентами устойчивости, представляющими собой отношение
восстанавливающего момента к опрокидывающему моменту относительно ребра
опрокидывания от нагрузок, действующих на кран. За ребро опрокидывания
принимают линию, относительно которой проверяют устойчивость крана с учетом
конструктивных особенностей ходовой части крана. Для железнодорожных,
строительных башенных, портальных и других кранов на рельсовом ходу при
проверке устойчивости в поперечном направлении относительно кранового пути за
ребро опрокидывания принимают линию середины головки рельса, относительно
которого проверяется устойчивость крана ( 13.1, а). Ребро опрокидывания
проецируется в точку А.
Для тех же кранов на заторможенных катках ходовой части
при проверке устойчивости в продольном направлении относительно кранового
пути за ребро опрокидывания принимают линию, соединяющую опорные точки
передних или задних катков ( 13.1, б), или оси балансиров ( 13.1, в),
расположенные под соответствующими опорами крана.
Для гусеничных кранов со стрелой, расположенной в
поперечном направлении относительно ходовой части, за ребро опрокидывания
принимают линию, соответствующую середине гусеницы, если гусеничный ход
выполнен по схеме, показанной на 13.1, г, или линию под серединой внешних
дисков опорных роликов, если ходовая часть выполнена по схеме на 13.1, д.
При стреле, расположенной в продольном направлении
относительно гусеничного хода, за ребро опрокидывания условно принимают
линию, соединяющую опорные точки крайних катков обеих гусениц ходовой части (
13.1, е), а для кранов, работающих с выносными опорами за ребро опрокидывания
принимают линию, соединяющую шарниры соответствующих опорных плит аутригеров
( 13.1, ж).
Некоторые краны для работы с грузами номинальной массы,
кроме дополнительных опор, имеют ходовую часть, позволяющую крану
перемещаться по рабочей площадке при транспортировании грузов меньшей массы.
В этих случаях устойчивость крана проверяют для обоих рабочих положений, причем
за ребра опрокидывания принимают линии, соответствующие работе крана как на
дополнительных опорах, так и на ходовой части в продольном и поперечном
направлениях.
Различают грузовую и собственную устойчивость кранов.
Проверка грузовой устойчивости позволяет оценить работоспособность крана при
работе с грузом номинальной массы. Проверка собственной устойчивости
позволяет оценить устойчивость крана в нерабочем состоянии (без груза) под
действием ветровой нагрузки нерабочего состояния.
При определении грузовой и собственной устойчивости
стреловых кранов не учитывают вес рельсовых захватов, вес нижних ветвей
гусеничных лент и других узлов и деталей, не предназначенных для удержания
крана от опрокидывания. Топливные баки, баки и котлы с водой, бункера с топливом,
инструментальные ящики и другие емкости крана, масса которых может изменяться
при эксплуатации, принимаются полностью заполненными материалом (рабочей
жидкостью), если они уменьшают устойчивость. Если перечисленные выше элементы
увеличивают устойчивость, то уровень воды в котле принимается минимальным, а
баки, бункера, ящики и др. должны быть не заполнены материалом.
Дополнительные опоры (аутригеры) и стабилизаторы при расчете собственной
устойчивости крана во внимание не принимают.
Грузовую устойчивость рассчитывают для трех положений
крана.
1. Кран работает на наибольшем допустимом уклоне (
13.2) с вылетом, направленным в сторону уклона, при ребре опрокидывания,
смещенном также в сторону уклона и направленном перпендикулярно плоскости
изменения вылета крана.
Коэффициент Кг грузовой устойчивости крана в этом
положении представляет собой отношение момента относительно ребра
опрокидывания, создаваемого весом всех частей крана с учетом дополнительных
нагрузок (ветровая нагрузка, инерционные силы, возникающие при пуске или
торможении механизмов подъема груза и стрелы, поворота и передвижения крана)
к моменту, создаваемому весом рабочего груза относительно того же ребра
опрокидывания. Согласно Правилам Госгортехнадзора этот коэффициент должен
быть не менее 1,15.
2. Кран работает на горизонтальной площадке.
Коэффициент грузовой устойчивости в этом положении представляет собой
отношение момента относительно ребра опрокидывания, создаваемого весом всех
частей крана без учета дополнительных нагрузок, к моменту, создаваемому весом
рабочего груза относительно того же ребра опрокидывания. Этот коэффициент
должен быть не менее 1,4.
3. Кран работает на наибольшем допустимом уклоне с
ребром опрокидывания в сторону уклона и с вылетом крана, направленным под
углом 45° к направлению уклона рабочей площадки.
Коэффициент грузовой устойчивости для этого положения
крана представляет собой отношение момента относительно ребра опрокидывания,
создаваемого весом всех частей крана с учетом дополнительных нагрузок, в том
числе касательных инерционных сил, возникающих прн торможении механизма
поворота к моменту, создаваемому весом рабочего груза относительно того же
ребра. Этот коэффициент должен быть не менее 1,15.
Зависимость грузоподъемности крана от вылета. Кривая 1
соответствует крану, грузоподъемность которого определена для всего диапазона
вылетов из условий устойчивости крана, поэтому с увеличением вылета
допускаемый вес поднимаемого груза плавно уменьшается.
В практике имеются случаи, когда на малых вылетах
первостепенное значение имеет прочность элементов крана, а не устойчивость
против опрокидывания, тогда зависимость грузоподъемности от вылета
приобретает форму кривой 2. В этом случае в пределах небольшого диапазона
малых вылетов вес поднимаемого груза ограничен определенным значением.
Для облегчения работы крановщика и упрощения системы
ограничения грузоподъемности крана иногда зависимости придают форму
ступенчатой кривой 3, ограничивая грузоподъемность крана только двумя
значениями. Наиболее простой является зависимость 4, которая соответствует
одному значению грузоподъемности на всех вылетах. При проектировании кранов
вес поднимаемых грузов должен быть увязан с вылетами крана, при которых эти
грузы поднимаются при условии обеспечения устойчивости крана с последующей
проверкой элементов крана на прочность.
Для получения кривой грузоподъемности (кривая 1 на 13.3)
вылет крана разбивают на несколько участков. Для наибольших вылетов каждого
участка, а также для наименьшего вылета крана из условий устойчивости крана
определяют наибольший вес поднимаемого груза. Если по условиям прочности
какого-либо элемента крана (редуктора, каната, осей, валов и др.) вес
поднимаемого груза не должен превышать определенного значения, то определяют
точку на кривой грузоподъемности, соответствующую весу этого груза, затем для
наименьших вылетов крана участок кривой грузоподъемности представляют в виде
прямой линии ().
Если из условий упрощения аппаратуры, контролирующей вес
поднимаемого груза (ограничителей грузоподъемности), или по другим причинам
следует получить ступенчатую кривую грузоподъемности крана (кривая 3 на 13.3),
то для этого определяют вес поднимаемого груза на наибольшем вылете стрелы, а
затем вылет стрелы, соответствующий наибольшей грузоподъемности крана. Эти
точки являются основой построения характеристики крана.
Для получения характеристики крана, имеющей одно значение
веса поднимаемого груза на всех вылетах стрелы (кривая 4 на 13.3),
определяют вес груза на наибольшем возможном вылете или наибольший допустимый
вылет для груза номинальной массы. По полученным результатам определяют
грузоподъемность крана на всем диапазоне вылета стрелы. Подъем грузов массой,
превышающей грузоподъемность крана, не допускается.
Если прямолинейная стрела имеет существенные отклонения
равномерного распределения массы по длине, то в качестве приближенного
решения поставленной задачи можно длину стрелы разбить на зоны, внутри
которых распределенная масса стрелы изменяется несущественно. Затем
определяют суммарный момент инерционной нагрузки относительно шарнира
основания стрелы, который получим в результате суммирования интегралов
моментов для всех зон стрелы.
Инерционную нагрузку от массы груза при повороте крана
(центробежную силу) определяют следующим образом. Груз весом Grp подвешен на
гибкой подвеске длиной И на расстоянии / от оси вращения крана ( 13.6). При
вращении крана с частотой вращения п (об/мин) груз отклоняется на величину х,
зависящую от радиуса вращения точки подвеса груза и частоты вращения крана.
Для упрощения выводов примем, что груз при отклонении
остается на том же уровне относительно опорной площадки крана.
|