Расчет устойчивости башенного крана. Расчет устойчивости башенного крана Расчетнографическая работа Дисциплина Строительные машины ягту 23. 04. 02015 ргр

• Название: Расчет устойчивости башенного крана Расчетнографическая работа Дисциплина Строительные машины ягту 23. 04. 02015 ргр
• Анкор: Расчет устойчивости башенного крана
• Дата: 15.12.2020
• Размер: 253.57 Kb.
• Имя файла: Расчет устойчивости башенного крана.docx
• Тип: Документы; #161062

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра «Строительные и дорожные машины»

Расчет устойчивости башенного крана

Расчетно-графическая работа

Дисциплина: «Строительные машины»

ЯГТУ 23.04.02-015 РГР

Работу выполнил

Студент гр. ПГС-21

_________ Никеров М.Е.

Работу принял

д.т.н., профессор

_________ Николаев В.А.

______________________

2020

Теоретическая часть.

Башенный кран должен обладать устойчивостью к опрокидыванию. Часто для повышения устойчивости башню связывают со строящимися массивными конструкциями. Однако это не всегда удается по разным причинам: в начале строительства, конструкция низкая, конструкция недостаточно массивная или жесткая… . В таких случаях есть вероятность опрокидывания баненного крана. В нерабочем состоянии кран может опрокинуться от воздействия ветра. В рабочем состоянии кран может опрокинуться от воздействия ветра в сочетании с воздействием поднимаемого груза. Поэтому следует провести расчет устойчивости крана как в нерабочем состоянии, так и в рабочем состоянии.

Степень устойчивости крана характеризует коэффициент устойчивости, который согласно правилам Госгортехнадзора, должен превышать 1,15. Он равен отношению удерживающего момента к его опрокидывающему моменту:



Рисунок 1- Схема башенного крана

По Госгортехнадзору кран должен превышать 15 метров.

На элементы крана действуют силы тяжести:

- сила тяжести тележки

- сила тяжести лебедки

- сила тяжести противовеса

- сила тяжести башни

- сила тяжести стрелы

Кроме того, действует сила воздействия ветра ( ) и сила тяжести груза (Q)

Момент равен произведению силы на плечо. Точки приложения сил расположены на различных расстояниях от опорной поверхности и от оси крана. Так как все силы тяжести параллельны, то можно воспользоваться теоремой Вариньона и определить суммарную силу тяжести и точку ее приложения (рис. 2а)



Рисунок 2а



=

Адаптируя теорему Вариньона перед поставленной задачей можно определить центр масс башенного крана.





Рисунок 2б

Положение центра масс по высоте можно определить аналогично, учитывая не плечи сил по горизонтали, а высоты точек приложения сил тяжести от опоры.





Рис.2в

Расчет устойчивости крана производят в наиболее благоприятных условиях, располагая в нерабочем состоянии стрелу под углом 45 градусов по горизонтали, а в рабочем состоянии горизонтально. Зная положение сумм силы тяжести можно определить устойчивость крана при воздействии в нерабочем состоянии-ветра, а в рабочем состоянии-ветра и поднимаемого груза.

Ветровая нагрузка зависит от давления «p» ветра на кран, площадью «S», на которую воздействует ветер с учетом коэффициента сплошной конструкции

– формула для расчета силы ветра

При расчёте устойчивости крана в рабочем положении следует учесть не только вес груза, но и силу инерции в момент начала подъема груза.

, где

– скорость подъема груза

T – время ускорения (T = 1 секунда)

Вес груза и силу его инерции при расчете устойчивости крана суммируют.

Опрокидывание башенного крана может производиться относительно точки «А», поэтому удерживающий и опрокидывающий моменты следует определить относительно этой точки.

Силы, создающие вращение против часовой стрелки относительно точки А, а по часовой опрокидывание.

Исходные данные.

Характеристики крана даны в таблице

Название	В рабочем состоянии крана	В нерабочем состоянии крана
, кН	13	13
, кН	3	3
, кН	14	14
, кН	7	7
,кН	12	12
, м	-2	-2
, м	32	32
, м	-4	-4
, м	31	31
, м	-0,1	-0,1
, м	18	18
, м	11	6
, м	32	37
, м	0	0
, м	1	1
S ,	34	34
, м	16	18
, кН	160	160
, м	20	20
, м/c	0,8	0,8

-расстояние от оси х до лебедки

-расстояние от оси у до лебедки

-расстояние от оси х до противовеса

–расстояние от оси у до противовеса

–расстояние от оси х до башни

- расстояние от оси у до башни

- расстояние от оси х до стрелы

- расстояние от оси у до стрелы

- расстояние от оси х до тележки

- расстояние от оси у до тележки

- расстояние от оси х до груза

Давление ветра на кран в нерабочем состоянии равно р=700 Па, а в рабочем состоянии р=250 Па.

Коэффициент сплошной металлоконструкции равно 0,3. Расстояние от оси крана до точки А: a=1,5 м

Выполнение работы:

1. 
   Изображаю в масштабе схему башенного крана в нерабочем положении, когда стрела под углом 45 градусов по ветру. Затем прикладываю силы тяжести элементов крана.
   

Рисунок 3а

2. 
   Определяю силу тяжести крана
   

= =13+3+14+7+12=49 (кН)

3. 
   Определяю центр масс крана в нерабочем положении и прикладываю к нему силу тяжести крана
   

= = = = =2,73

= = = =

= = 21,06

4. 
   Вычисляю удерживающий момент
   

= 49*(2,73+1,5) =207,27 (кН/м)

5. 
   Вычисляю ветровую нагрузку по формуле, указанной выше.
   

= 700*34*0,3= 7140 (Н)= 7,140 (кН)

6. 
   Определяю опрокидывающий момент путем прикладывания ветровой нагрузки заданной высоте крана h
   

= = 7,140+18=128,52 (кН/м)

7. 
   Вычисляю коэффициент собственной устойчивости
   

= = = 1,61



Вывод: В нерабочем положении кран устойчив.

8. 
   Изображаю в принятом масштабе схему башенного крана в рабочем положении, когда стрела установлена горизонтально по ветру. Прикладываю силы тяжести элементов крана и груза.
   

Рисунок 3б

9. 
   Определяю центр масс крана в рабочем положении, прикладывая силу тяжести крана.
   

= = = = =3,45

= = = =

= = 20,35

10. 
    Вычисляю удерживающий момент
    

= 49*(3,45+1,5)= 242,55 (кН/м)

11. 
    Вычисляю ветровую нагрузку в рабочем положении:
    

= 250*34*0,3 = 2550 (Н) = 2,55(кН)

12. 
    Вычисляю силу инерции в момент ускорения груза при подъеме
    

= = 13,06 (кН)

13. 
    Вычисляю опрокидывающий момент, прикладывая к грузу силу тяжести и силу инерции.
    

= (160+13,06)*(20-1,5)+2,55*16 = 3242,41 (кН/м)

14. 
    Вычисляю коэффициент устойчивости
    

= = 0,08



Вывод: В рабочем положении кран крайне неустойчив

Рекомендации по приведению крана в устойчивое положение в рабочем состоянии: Увеличить силу тяжести противовеса до 700 кН

15. 
    Проведу повторные расчеты устойчивости крана в рабочем состоянии.
    
16. 
    Определяю центр масс крана в рабочем положении, прикладывая силу тяжести крана.
    

= =13+700+14+7+12=746 (кН)

= = = = = 5,37

= = = =

= = 30,3

17. 
    Вычисляю удерживающий момент
    

= 746*(5,37+1,5)= 5125,02 (кН/м)

18. 
    Вычисляю ветровую нагрузку в рабочем положении:
    

= 250*34*0,3 = 2550 (Н) = 2,55(кН)

19. 
    Вычисляю силу инерции в момент ускорения груза при подъеме
    

= = 13,06 (кН)

20. 
    Вычисляю опрокидывающий момент, прикладывая к грузу силу тяжести и силу инерции.
    

= (160+13,06)*(20-1,5)+2,55*16 = 3242,41 (кН/м)

21. 
    Вычисляю коэффициент устойчивости
    

= = 1,58



Вывод: Кран устойчив в рабочем состоянии при данных условиях.