Что влияет на устойчивость стреловых кранов: Устойчивость стреловых кранов

Содержание

Устойчивость стреловых кранов

Устойчивость стреловых кранов

Устойчивость стреловых самоходных (гусеничных, пневмоко-лесных, железнодорожных), автомобильных и тракторных кранов характеризуется коэффициентами грузовой и собственной устойчивости, минимальные значения которых регламентируются Правилами Госгортехнадзора.

Коэффициенты грузовой устойчивости определяются для двух расчетных случаев:
а) без учета дополнительных нагрузок
б) с учетом дополнительных нагрузок

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 1. Схема крана к расчету устойчивости
а — определение грузовой устойчивости; определение собственной устойчивости

Отличительной особенностью стреловых кранов является подъем груза в зоне, выходящей за пределы опорного контура крана. Поэтому их устойчивость в процессе подъема груза обеспечивается только собственным весом. Действующие на кран внешние нагрузки создают относительно одного из краев опорного,контура (ребра опрокидывания) опрокидывающий момент, а собственный вес крана — соответственно восстанавливающий момент. Для разных положений крана величины опрокидывающих и восстанавливающих моментов различны в связи с изменением положения центра тяжести крана относительно опорного контура. Следовательно, устойчивость крана должна быть обеспечена для всех его положений при любых возможных комбинациях нагрузок. К этим нагрузкам относятся: вес поднимаемого груза, инерционные воздействия в периоды пуска и торможения механизма подъема груза, центробежная сила, возникающие при вращении поворотной части крана с грузом, ветровое давление на груз и конструкцию;крана.
Степень устойчивости крана в положении его устойчивого равновесия определяется коэффициентами грузовой и собственной устойчивости. Первый коэффициент выражает степень устойчивости крана по отношению к опрокидывающему моменту поднимаемого краном груза, а второй — степень устойчивости неработающего крана от внешних воздействий (ветра и уклона местности).

Согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации кранов» Госгортехнадзора, проверка устойчивости свободностоящих стреловых кранов должна производиться путем определения численных значений коэффициентов грузовой и собственной устойчивости и сравнения их с допускаемыми по Правилам Госгортехнадзора.

Коэффициент грузовой устойчивости определяется (см. рис. 2) в двух случаях:
1) на кран, установленный на горизонтальной площадке, действует только опрокидывающий момент от веса груза. Коэффициент устойчивости при этом может быть выражен как частное от деления алгебраической суммы моментов относительно ребра опрокидывания всех сил веса, действующих на кран (кроме груза), на момент от груза относительно того же ребра опрокидывания:
2) кран установлен на уклоне в сторону груза. Этот уклон принимается для гусеничных кранов 3°, автомобильных и пневмоколесных кранов на аутригерах 1,5° и без аутригеров 5°; а для железно-, дорожных кранов на аутригерах 3° и без аутригеров 5°. На кран и груз в сторону опрокидывания действует ветер интенсивностью 25 кгс/м2 (см. ГОСТ 1451 —65 «Краны подъемные. Нагрузка ветровая»).

Рис. 2. Схема действующих нагрузок на стреловой кран

Учитывая, что груз подвешен на гибкой нити, точкой приложения силы ветра на груз будет головка стрелы крана.

Большинство современных стреловых кранов опускают груз не на тормозе, а реверсированием механизма подъема. Если же кран не имеет реверсивного механизма для спуска груза, то скорость опускания принимается до 1,5 раз большей скорости подъема груза. Расчетное время торможения при этом составит 3 с для кранов грузоподъемностью до 16 т и 5 с для кранов большей грузоподъемности.

С увеличением угла а уклона местности, на которой кран установлен, уменьшаются плечи моментов сил, удерживающих кран от опрокидывания (или иначе — увеличиваются плечи сил, стремящихся опрокинуть кран). Вылет же стрелы с грузом сохраняется при этом неизменным, соответствующим поднимаемому грузу независимо от уклона, на котором установили кран.

Этот метод расчета устойчивости, предусмотренный Правилами Госгортех-надзора, пригоден в основном для контрольной проверки устойчивости изготовленного крана, но не может быть использован в процессе проектирования крана для определения места целесообразного положения центра тяжести с целью максимально возможного снижения его веса. Кроме того, он почти совершенно не отражает дифференцированного подхода к расчету устойчивости кранов с низким и высоким расположением центра тяжести (например, башенных). Нетрудно установить, что при одних и тех же численных значениях коэффициента грузовой устойчивости ?по Госгортехнадзору «склонность к опрокидыванию» у высоких кранов оказывается большей, чем у низких.

Правила требуют, чтобы коэффициент устойчивости был не меньше предусмотренного значения. Поэтому при расчете устойчивости кранов на железнодорожном ходу, имеющих более высокое расположение центра тяжести, или башенных кранов задаются фактически большими значениями коэффициентов устойчивости, чем это требуется Правилами.

Так как для обеспечения устойчивости всякого свободностоящего крана необходимо, чтобы равнодействующая вертикальных опорных давлений при всех положениях крана проходила внутри опорного контура, критерием устойчивости можно принять степень приближения точки пересечения равнодействующей всех сил, действующих на кран, с плоскостью опорного контура.

Для кранов с высоким расположением центра тяжести (на железнодорож
ном ходу, стреловых с длинными телескопическими стрелами и др.) целесообразно дополнительно проверять устойчивость по так называемому угловому коэффициенту, т. е. в зависимости от критических углов наклона крана в сторону груза и противовеса.

Незначительное отклонение крана от положения равновесия, вызванное внешней силой, не является для него опасным и после прекращения действия этой силы кран возвратится в первоначальное положение. Но если внешняя сила придаст крану отклонение, при котором равнодействующая всех сил пройдет через ребро опрокидывания, то кран при прекращении действия этой силы уже не сможет вернуться в прежнее положение и будет находиться в положении неустойчивого равновесия.

При различном положении центра тяжести крана относительно ребра опрокидывания углы, на которые нужно повернуться крану для перехода его в положение неустойчивого равновесия, будут различными. Таким образом, величины этих углов а± в сторону груза и а2 в сторону противовеса, определяемые положением центра тяжести крана, могут характеризовать степень устойчивости крана.

Рис. 3. Схема нагрузок при расчете углового коэффициента устойчивости крана

В паспорте каждого стрелового крана имеется кривая, показывающая его грузоподъемность на различных вылетах стрелы. Кривые построены на основе расчета грузовой устойчивости для трех случаев — с номинальным грузом на минимальном вылете, с минимальным грузом на максимальном вылете и в одном из промежуточных положений. Если кран может работать со стрелами разной длины, то кривые грузоподъемности должны быть предусмотрены для каждой из них, а также для работы на выносных опорах (аутригерах) и без них.

Стреловые краны в соответствии с требованиями Госгортехнадзора оборудованы ограничителями грузоподъемности, не допускающими подъем грузов, масса которых превышает грузоподъемность крана на соответствующем вылете стрелы. Однако большинство этих устройств не срабатывает при увеличении вылета стрелы с уже поднятым грузом, поэтому при работе с тяжелыми грузами необходимо тщательно выполнять операцию изменения вылета стрелы с грузом и не совмещать ее с операцией поворота крана.
При работе крана на выносных опорах нельзя поднимать груз без надежной их установки, а также с невключенным стабилизирующим устройством рессор. При мягком“или вязком грунте под домкраты выносных опор нужно подклады-вать прочные бруски, шпалы, толстые доски и т. д.

Автомобильные и пневмоколесные краны запрещается устанавливать для работы на свежеотсыпанные и неутрамбованные грунты, а выносные опоры — располагать на краю откосов, кюветов, канав, котлованов.
Рабочие движения крана по подъему, опусканию и повороту груза, а также изменению вылета стрелы должны производиться плавно, без рывков. Запрещается резко переводить движение с прямого хода на обратный без выдержки рычага или кнопки управления в нейтральном положении в течение 2—3 с.

Не разрешается поднимать груз, находящийся в неустойчивом положении, отрывать засыпанный или примерзший груз, подтягивать грузы крюком, оставлять кран с подвешенным грузом, работать в непосредственной близости от электрических проводов, переносить грузы над людьми, а также находиться под стрелой, грузом или вблизи работающего крана, смазывать и регулировать механизмы крана во время работы.

Перед подъемом груза или поворотом крановщик обязан подать звуковой сигнал. Лица, не имеющие прямого отношения к производимой работе, не должны находиться ни на кране, ни вблизи него.

Различают два вида устойчивости кранов: грузовую — при возможном опрокидывании крана в сторону поднимаемого груза; собственную — при возможном опрокидывании крана назад, в сторону противовеса.

Показателем, характеризующим грузовую устойчивость, является коэффициент устойчивости, представляющий собой отношение удерживающего момента Му, создаваемого силой тяжести всех частей крана с противовесом, за вычетом ветровой нагрузки Мв, инерционных сил, возникающих при торможении груза Ми, и допустимого уклона опорной площадки к грузовому моменту Мг. Допустимый уклон а принимается равным для башенных кранов — 2°, для самоходных стреловых — 3°.

Определение моментов производится относительно ребра опрокидывания, проходящего у башенных кранов по оси головки рельса, у самоходных стреловых кранов на пневмоходу по оси боковых выносных опор, у гусеничных кранов по оси рамы гусеничной тележки. Во всех случаях ось поворотной платформы перпендикуляр на ребру опрокидывания.

Рис. 4. Схемы расчета

73. Устойчивость стреловых кранов. Определение собственной

73.
Устойчивость стреловых кранов. Определение
собственной и грузовой устойчивости.

Стреловые
краны являются свободно стоящими,
устойчивость которых против опрокидывания
обеспечивается только их собственной
массой. Кроме массы крана, массы
поднимаемого груза и массы грузозахватных
приспособлений на кран воздействуют
различные внешние нагрузки; инерционные
силы, возникающие в периоды пуска
или
торможения механизмов крана
(грузовая
и
стреловая лебедки; механизмы поворота
крана, выдвижения
стрелы и
передвижения крана): ветровая нагрузка,
возникающая
при давлении ветра на груз и элементы
крана; центробежные силы,

возникающие
при вращении поворотной части крана.

Эффект
от действия той или иной внешней нагрузки
зависит не только от ее величины, но и
от точки приложения. Чем дальше находится
сила от ребра опрокидывания, тем больше
эффект от ее действия.

Рис.
7. Схема расчета грузовой (а) и собственной
(б) устойчивости авто­мобильного крана

Поэтому
воздействие нагрузок на кран характеризуется
величиной момента действующей силы,
равной величине произведения этой силы
расстояние от ребра опрокидывания
(плечо действия).

Величины
моментов действующих сил зависят от
угла наклона площадки, на которой стоит
кран, положения стрелы и груза. Кран
опрокинется тогда, когда ряд факторов,
неблагоприятно влияющих на его
устойчивость, действует совместно.
Поэтому краны проектируют так, чтобы
при любых условиях как в рабочем, так и
в нерабочем состоянии была обеспечена
их устойчивость. При определении
устойчивости ветровая нагрузка
и
уклон пути в расчетах рассматриваются
как факторы, неблагоприятные для
устойчивости крана.

При
определении устойчивости крана различают
грузовую устойчивость, т. е. устойчивость
крана в рабочем состоянии (при работе
крана) против действия всех нагрузок
при возможном опрокидывании вперед, в
сторону стрелы, и собственную устойчивость,
т. е. устойчивость крана в нерабочем
состоянии при отсутствии полезных
нагрузок и возможном опрокидывании
назад, в сторону, противоположную
расположению стрелы.

Грузовую
и собственную устойчивость крана
проверяют расчетом. Степень (мера)
устойчивости крана в рабочем состоянии
определяется коэффициентом грузовой
устойчивости, а в нерабочем состоянии
— коэффициентом собственной устойчивости.

Коэффициентом
грузовой устойчивости K1
называется отношение момента относительно
ребра опрокидывания, создаваемого
массой всех частей крана с учетом всех
дополнительных нагрузок и влияния
наибольшего допускаемого при работе
крана уклона, к моменту, создаваемому
массой рабочего груза относительно
того же ребра.

К
дополнительным нагрузкам
относятся
ветровая нагрузка для рабочего состояния
крана (принимается по ГОСТ 1451—77) «Краны
подъемные Нагрузка ветровая» и инерционные
силы, возникающие в период пуска или
торможения механизмов крана (грузовая
и стреловая лебедки; механизмы поворота
крана, выдвижения стрелы, передвижения
крана).

Числовое
значение коэффициента грузовой
устойчивости определяют для двух
расчетных положений стрелы крана
относительно ребра опрокидывания:
перпендикулярно ребру опрокидывания;
под утлом 45° к ребру опрокидывания. При
положении стрелы под утлом 45° учитывают
также дополнительные касательные
инерционные силы, возникающие при
торможении механизма поворота.

Грузовая
устойчивость крана считается
удовлетворительной, если коэффициент
грузовой устойчивости, определенный в
соответствии с Правилами устройства и
безопасной эксплуатации грузоподъемных
кранов, равен или более 1,15.

Коэффициентом
собственной устойчивости
К2
называется отношение момента, создаваемого
массой всех частей крана с учетом уклона
пути в сторону опрокидывания относительно
ребра опрокидывания, к моменту,
создаваемому ветровой нагрузкой
относительно
того же ребра опрокидывания. Ветровая
нагрузка принимается
по
ГОСТ
1451—77 для нерабочего состояния крана.
Собственная устойчивость крана
считается

удовлетворительной,
если коэффициент собственной устойчивости,
определенный
в
соответствии
с Правилами устройства и безопасной
эксплуатации грузоподъемных
кранов,
равен или более 1,15.

Обратная устойчивость крана — Becht

Автор: Джо Коллинз

среда, 25 сентября 2013 г.

Подъем тяжелых грузов

Обратная устойчивость кранов всегда была серьезной проблемой, и ее часто неправильно понимали или упускали из виду. Тенденция заключается в том, чтобы внимательно изучить диаграммы грузоподъемности, чтобы обеспечить переднюю устойчивость при планировании подъема. Несколько нелогично беспокоиться о задней устойчивости, поскольку вся нагрузка приходится на переднюю часть. На самом деле аварий с кранами из-за «потери задней устойчивости» почти столько же, сколько и со всеми остальными, вместе взятыми.

Все мобильные краны подвержены потере задней устойчивости, но здесь мы обсудим два наиболее распространенных типа несчастных случаев, связанных с этим состоянием.

Первым является Краны повышенной проходимости повышенной проходимости .

По мере увеличения номинальной грузоподъемности крана этого типа увеличивается противовес и вес стрелы. Однако для целей транспортировки несущие или нижние части не увеличились значительно в длину или ширину. В то время как «на резине» и верхняя часть повернута за борт, расстояние между передней и задней точками опрокидывания очень короткое. Он находится буквально между шинами, измеряя расстояние от борта до борта водилы. Когда стрела поднимается, центр тяжести всей машины перемещается к противовесу. В какой-то момент, который зависит от каждого крана, центр тяжести сместится за заднюю точку опоры опрокидывания (шины), и кран опрокинется назад. Как только начинается опрокидывание, оно происходит быстро, и в этот момент невозможно изменить ситуацию или предотвратить опрокидывание крана.

Второй — Маятниковая стрела, установленная на решетчатых стрелах.

Производители кранов разработали комбинации решетчатой ​​основной стрелы и подъемной стрелы для работы на очень коротких вылетах. Это предназначено для расширения рабочего диапазона комбинации стрела/укосина, чтобы оператор мог поднимать и устанавливать грузы очень близко к крану. В этом есть неотъемлемая проблема. Для достижения наименьшего радиуса основная стрела должна быть поднята на очень большой угол. Во многих случаях основную стрелу можно поднять до 88 градусов! Конструкция зависит от веса подъемной стрелы и упоров обратного хода основной стрелы, чтобы предотвратить опрокидывание комбинации стрела/укосина назад.

Каждый раз, когда основная стрела и удлинитель поднимаются на такой большой угол, существует очень небольшая погрешность. Пример: Если строп порвется и груз внезапно высвободится, стрела отскочит назад, касаясь упоров стрелы. Чаще всего ограничители обратного хода повреждаются и выходят из строя, что приводит к опрокидыванию узла стрелы/укосины назад. Другие примеры включают столкновение с сильным ветром и перемещение крана вверх по склону с основной стрелой под большим углом.

Мы часто обнаруживаем, что блокираторы обратного хода стрелы не выходят из строя, но сила вызывает коробление основной секции стрелы. В этом случае стрела/укосина либо опрокинется, либо повиснет на 90 плюс градусов, пока не будет завершена опасная работа по временным распоркам и сборка не будет спущена.

При использовании этого типа крепления следует принимать во внимание дополнительные меры безопасности. Во-первых, я рекомендую работать с основной стрелой под углом 82 градуса для обычных подъемов и рассматривать любой больший угол основной стрелы как критический подъем. Критический план подъема должен быть выполнен до подъема основной стрелы более чем на 82 градуса, и ее следует опустить сразу после подъема. Важно понимать, что при опускании основной стрелы и подъеме подъемной стрелы грузоподъемность будет выше из-за того, что стрела и гусек выровнены друг с другом. Это увеличение грузоподъемности является результатом того, что узел стрелы/укосины испытывает более высокие нагрузки сжатия, а натяжение подвески стрелы испытывает меньшие усилия. Всегда сверяйтесь с таблицей грузоподъемности крана, прежде чем пытаться поднять груз.

Есть много других мер безопасности, которые недороги или вообще бесплатны. Я был бы признателен читателям за отзывы о других превентивных мерах, которые уменьшили бы этот риск, связанный с операциями с решетчатой ​​стрелой/укосиной. Диалог на эту тему был бы интересен и, безусловно, принес бы пользу отрасли.

[readon2 url=»index.php?option=com_rsform&view=rsform&formId=4&Itemid=620″]Нажмите, чтобы запросить информацию[/readon2]

Поделиться этой статьей: