Расчет устойчивости крана

Безопасная эксплуатация грузоподъемных механизмов при выполнении монтажных работ обеспечивается правильным выбором параметров кранов и их устойчивостью.

При расчетах кранов различают устойчивость грузовую, т. е. устойчивость крана от действия полезных нагрузок при возможном опрокидывании его вперед 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 крана обеспечивается при условии.

K1 Mr? Mn, Н· м, где K1 — коэффициент грузовой устойчивости, принимаемый для горизонтального пути без учета дополнительных нагрузок равным 1,4, а при наличии дополнительных нагрузок (ветра, инерционных сил) и влияния наибольшего допускаемого уклона пути — 1,15;

Мг — момент, создаваемый рабочим грузом относительно ребра опрокидывания, Н· м;

Мn — момент всех прочих (основных и дополнительных) нагрузок, действующих на кран относительно того же ребра с учетом наибольшего допускаемого уклона пути, Н· м.

Грузовой момент.

Mr=Q (a-b), Н· м, где Q — вес наибольшего рабочего груза, Н;

Q=3.26т=3260кг=32 600Н;

а — расстояние от оси вращения крана до центра тяжести наибольшего рабочего груза, подвешенного к крюку при установке крана на горизонтальной плоскости, м; а=12,3 м;

b — расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания, м; b=2,15, м.

Рисунок 6.1 — Расчетная схема устойчивости самоходного крана с грузом (а), без груза (б).

Mr=32600(12,3−2,15) = 330 890 Н· м.

Удерживающий момент, возникающий от действия основных и дополнительных нагрузок:

Мn = Мв1-Му-Мцс-Ми-МВ, Н· м, где Мв1 — восстанавливающий момент от действия собственного веса крана, Н· м;

Мв1 =G (b+c)· cosб, Н· м, где G — вес крана, Н; G=40,77т=40 770кг=407 700 Н;

с — расстояние от оси вращения крана до его центра тяжести, м; с=0,5 м;

б — угол наклона пути крана, град (для передвижных стреловых кранов, а также для кранов экскаваторов б=3°- при работе без выносных опор и б=1,5°- при работе с выносными опорами).

Мв1= 40 7700(2,15+0,5)cos1,5 = 1 080 038 Н· м, Му — момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути;

Му=Gh1· sinб, Н· м, где h1 — расстояние от центра тяжести крана до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м; h1=1,82 м;

Му=407 700· 1,82·sin1,5=19 426 Н· м М ц. с — момент от действия центробежных сил.

Mц.с.=Qn2ah/900-n2H, Н· м, где n — частота вращения крана вокруг вертикальной оси, мин -1; n=0,4 мин -1=0,006 с-1;

h — расстояние от оголовка стрелы до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м; h=23,3 м;

Н — расстояние от оголовка стрелы до центра тяжести подвешенного груза (при проверке на устойчивость груз приподнимают над землей на 20…30 см); Н=23,0 м;

Mц.с.= 32 600· 0,0062·12,3·23,3/900 — 0,0062 · 23=0,37 Н· м Ми — момент от силы инерции при торможении опускающегося груза Ми = Qх (a-b)/gt), Н· м, где х — скорость подъема груза, м/с;

g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;

t — время неустановившегося режима работы механизма подъема (время торможения груза), с; t=5 с.

Ми = 32 600· 1,5·(12,3−2,15)/9,81·5)=10 119 Н· м МВ — ветровой момент.

MB=Wpр-W1p1, Нм, где W - ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлен кран, на наветренную площадь крана, Па; W=230 Па.

W1 — ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлен кран, на наветренную площадь груза, Па; W1=115 Па;

p = h1 и p1=h — расстояния от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки, м.

MB=230· 1,82−115·23,3 = -2260,9 Н· м, Коэффициент грузовой устойчивости крана, не предназначенного для перемещения с грузом, определяют по формуле.

K1= M в1 — Мy — Мц. сМиMB/Мr.

K1= 1 080 038−19 426−0,37−10 119-(-2260,9)=3,18>1,15.

Вывод: грузовая устойчивость крана обеспечена.

Собственная устойчивость крана.

Рассчитывается по формуле:

.

где w2=115 Па — ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлен кран, на подветренную площадь крана при нерабочем состоянии, Па;

с2=1,82 м — расстояние от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки, м.

k2=407,7Ч[(2,15−0,5)Чcos1,50−1,82Чsin1,50]/(115Ч1,82)=3,12>1.15.

Вывод: собственная устойчивость крана обеспечена.