Расчет устойчивости козлового крана

Во время работы на кран, кроме собственного веса и веса поднимаемого груза, действуют силы инерции, возникающие при торможении тележки с грузом и передвигающегося крана.

Усилия, действующие на элементы крана, определяются по правилам статики сооружений. Сечения элементов крана подобраны с допускаемым напряжением от основных нагрузок не более 1400 кгс 1см.

Козловой кран имеет большую поверхность и оказывает значительное сопротивление ветру. При расчете кранов следует различать ветровую нагрузку на краны в рабочем состоянии, под которой следует понимать предельное давление ветра, когда еще возможна работа крана, и ветровую нагрузку на краны в нерабочем состоянии, т. е. предельное давление ветра, на которое должен быть рассчитан кран в нерабочем состоянии (без груза).

Давление ветра на квадратный метр поверхности крана при расчете его на устойчивость во время работы и при расчете конструкций принимается 25 кгс/м2. В нерабочем состоянии ветровую нагрузку для расчета следует принимать в соответствии с ГОСТ 1451—65.

Определение устойчивости козлового крана следует производить только для нерабочего состояния, так как при работе кран имеет большие коэффициенты запаса устойчивости.

 

 

Рисунок 6.1 – Запас грузовой устойчивости вдоль подкранового пути.

Рисунок 6.2 – Запас грузовой устойчивости поперек подкранового пути.

Коэффициентом собственной устойчивости козлового крана называется отношение момента от веса крана с учетом уклона пути относительно ребра опрокидывания к моменту от ветровой нагрузки нерабочего состояния относительно опорной плоскости.Грузовая устойчивость крана от действий полезных нагрузок при возможном опрокидывании его вперёд (в сторону стрелы и груза) обеспечивается в том случае, если выполняется неравенство:

 

, (6.1)

 

где К1-коэффициент грузовой устойчивости, принимаемый для горизонтального пути без учёта дополнительных нагрузок равным 1,4,а при наличие ветра, инерционных сил, влияние наибольшего допустимого уклона пути 1,15;

МГ - момент, создаваемый рабочим грузом относительно ребра опрокидывания;

МП - момент всех прочих нагрузок, действующих относительно того же ребра (удерживающий момент).

Для определения коэффициента грузовой устойчивости используем следующую развернутую формулу:

 

, (6.2)

 

Собственную устойчивость крана определяем при отсутствии полезных нагрузок.

Коэффициент собственной устойчивости крана определяем по формуле:

 

, (6.3)

 

В этих формулах:

G – вес крана – 35т;

Q – вес наибольшего груза – 5т;

l – расстояние от оси вращения крана до центра тяжести подвешенного груза при установке крана на горизонтальной поверхности – 3м;

m – расстояние от центра тяжести подвешенного наибольшего груза при установке крана на горизонтальной плоскости до ребра опрокидывания – 2,2м;

с – расстояние от плоскости, проходящей через ось вращения крана параллельно ребру опрокидывания, до центра тяжести крана – 0,5м;

H – расстояние от головки стрелы до центра тяжести подвешенного груза – 2,5м;

h1 – расстояние от головки стрелы до плоскости, проходящей через точки опорного контура – 4,5м;

h – расстояние от центра тяжести крана до плоскости проходящей через точки опорного контура – 1м;

V – скорость подъёма груза -0,14м/с;

V1 – скорость передвижения крана – 12,5м/с;

n – частота вращения крана, об/мин;

t – время неустановившегося режима работы механизма подъёма – 0,5мин;

t1 – время неустановившегося режима работы механизма передвижения – 15сек;

W – сила давления ветра на кран – 0,63кН;

W1 – сила давления на подветренную площадь груза – 0,3кН;

W2 – сила давления ветра, действующая перпендикулярно ребру опрокидывания и параллельно плоскости, на которой установлен кран – 1,8кН;

h2 – расстояние от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки – 3м;

α – угол наклона крана (пути), α=0.Определяем коэффициент грузовой устойчивости:

 

 

Определяем коэффициент собственной устойчивости:

 

 

Вычисленные значения коэффициентов грузовой и собственной устойчивости крана превышают допустимые значения, следовательно, обеспечивается безопасная эксплуатация крана.[18]