РАСЧЕТ ГРУЗОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ САМОХОДНОГО СТРЕЛОВОГО КРАНА. Пр7-1. Занятие расчет грузовой устойчивости самоходного стрелового крана

• Название: Занятие расчет грузовой устойчивости самоходного стрелового крана
• Анкор: РАСЧЕТ ГРУЗОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ САМОХОДНОГО СТРЕЛОВОГО КРАНА
• Дата: 13.10.2021
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: Пр7-1.docx
• Тип: Занятие; #246576

1 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

«РАСЧЕТ ГРУЗОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ САМОХОДНОГО СТРЕЛОВОГО КРАНА»
1.1. Порядок расчета кранов на грузовую устойчивость
При расчетах кранов различают устойчивость грузовую, т.е. устойчивость крана при действии полезных нагрузок при возможном его опрокидывании вперед в сторону стрелы и груза, и собственную устойчивость при отсутствии полезных нагрузок и возможном его опрокидывании в сторону противовеса.

Грузовая устойчивость самоходного крана обеспечивается при условии

(1)

где K₁- коэффициент грузовой устойчивости, принимаемый для горизонтального пути без учета дополнительных нагрузок равным 1,4; при наличии дополнительных нагрузок (ветра, инерционных сил) и влияния наибольшего допускаемого уклона пути – 1,15;

М_г – момент, создаваемый рабочим грузом относительно ребра опрокидывания, Н∙ м; М_п – момент всех прочих (основных и дополнительных) нагрузок действующих на кран относительно того же ребра с учетом наибольшего допускаемого уклона пути, Н∙ м.

Грузовой момент определяется по формуле

(2)

где Q – вес наибольшего рабочего груза, Н;

a – расстояние от плоскости проходящей через ось вращения крана параллельно ребру опрокидывания, до центра тяжести подвешенного наибольшего рабочего груза при установке крана на горизонтальной плоскости (при расположении стрелы перпендикулярно ребру опрокидывания (а = l);

b – Расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания;

Удерживающий момент, возникающий от действия основных и дополнительных нагрузок:

(3)

где - восстанавливающий момент от действия собственного веса крана:

(4)

где G –вес крана, Н;

c – Расстояние от плоскости, проходящей через ось вращения крана параллельно ребру опрокидывания до центра тяжести крана, м;

α – Угол наклона крана, град. (для передвижных стреловых кранов, α=3° при работе без выносных пор иα=1,5° при работе с выносными опорами; для башенных крановα=2° при работе на временных путях иα=0° при работе на постоянных).



Рисунок1 - Расчетная схема грузовой (а) и собственной (б) устойчивости самоходного крана.


Момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути:

(5)

где h₁ - расстояние от центра тяжести крана до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м;

Момент от действия центробежных сил:

(6)

где n – число оборотов крана в 1 мин, мин^-1;

h – Расстояние от головки стрелы до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м;

H – Расстояние от головки стрелы до центра тяжести подвешенного груза (при проверке на устойчивость груз поднимают над уровнем земли на 20-30 см), м;

Момент от силы инерции при торможении опускающегося груза:

(7)

где v – скорость подъема груза (при наличии свободного опускания груза расчетную скорость принимают равной 1,5 м/с);

g – Ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с²;

t – Время неустановившегося режима работы механизма подъема во время пуска, торможения, с;

Ветровой момент:

(8)
где М_в.к.- момент от действия ветровой нагрузки на подвешенный груз;

W – Давление ветра, действующее перпендикулярно ребру опрокидывания и параллельно плоскости, на которой установлен кран, на наветренную площадь крана, Па;

W₁ – давление ветра, действующего перпендикулярно ребру опрокидывания и параллельно плоскости, на которой установлен кран, на наветренную площадь груза, Па;

ρ=h₁ и ρ₁=h – расстояния от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки.

Давление ветра на кран

(9)

где - F - наветренная поверхность крана, м²;

- статическая составляющая ветровой нагрузки, н/м²;

= К_с (10)

где q_o – скоростной напор, принимаемый в зависимости от района размещения крана.
Таблица 1 - скоростной напор в районе строительства (размещения крана)

Район строительства	I	II	III	IV	V	VI	VII
Скоростной напор q, Па	270	350	450	550	700	850	1000

При расчете грузовой устойчивости кранов давление ветра для большинства районов принимают величиной 250 Па.

Наветренная поверхность крана F определяется площадью, ограниченной контуром крана F’ и степенью заполнения этой площади элементами решетки α:

F= F’ α (11)

где α – коэффициент заполнения (для сплошных конструкций α =1, для решетчатых конструкций α=0,3…0,4).

В конечном счете, коэффициент грузовой устойчивости определяют по формуле:

(12)

2. 
   Пример расчета крана на грузовую устойчивость. Устойчивость башенных кранов проверяют по тем же формулам, что и для самоходных кранов.
   

Проверить грузовую устойчивость башенного крана с учетом дополнительных нагрузок и уклона пути при подъеме груза весом Q = 10 кН. Исходные данные: G=20кН; с=0,25 м; v= 0,5 м/с;t= 5 с; W=100 Па; ρ =10 м; W ₁=50 Па; n=0,2 мин^-1; h=20 м; α=2°; b=1,75 м; a=20 м; h₁= 10 м; ρ₁=20 м; Н =20 м.

Решение.

1. 
   Определим по ф-ле (2) действующий на кран грузовой момент
   

= 10 000 (20-1,75)=182500 Н∙ м

2. 
   Восстанавливающий момент от действия собственного веса крана по формуле (4)
   

составит:

= 15 000 (1,75+2,5 )= 29970 Н
3) Момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути по ф-ле (5):

= 20 000∙10 ∙0,0348 = 6979 Н∙ м

4) Момент от действия центробежных сил по формуле (6) составит:

₌ 10 000 ∙0.2² ∙20 ∙ 20 / (900 - 0.2²∙ 20 = 177,9 Н∙ м

5) По ф-ле (7 ) момент от силы инерции при торможении опускающегося груза:

= 10 000 ∙0,5∙ (20-1,75) / 9,81∙ 5 = 1860 Н∙ м

6)Ветровой момент по ф-ле (8) составит:

= 100 ∙ 10+ 50 ∙ 20 = 2000 Н ∙ м

7)Коэффициент грузовой устойчивости по ф-ле (12) составит:


Вывод: так как к₁>1,15 грузовая устойчивость обеспечена.


1.3 Задание на расчет
Проверить грузовую устойчивость самоходного крана с учетом дополнительных нагрузок и уклона пути при подъеме груза. Принять уклон пути, на котором установлен кран равным α=2°; ρ=h₁ и ρ₁=h – расстояния от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки (см. таблицу 2), скорость подъема груза во всех случаях v =1,5 м/с, время неустановившегося режима работы механизма подъема во время пуска, торможения t = 5 с; число оборотов крана n =0,2 мин^-1. Остальные исходные данные для расчета приведены в таблице 2. Вариант задания определяется последним номером зачетной книжки студента.

Таблица 2- варианты заданий

№ варианта	Вес груза,Q ,кН	Вес крана,G ,кН	Расстояние от плоскости, проходящей через центр вращения крана			Давление ветра, на наветрен-ную пло-щадь крана, W , Па		Давление ветра, на наветрен-ную пло-щадь груза, W1,Па		Расстояние от головки стрелы до центра тяжести груза, Н,м		Расстояние от головки стрелы до плоскости, проходящей через точки опорного контура,h, м		Расстояние от ц. т. крана до плоскости, проходящей через точки опорного контура, h1, м
			до цен-тра тяже-сти подве-шен-ного груза, а, м.	до ре-бра опро-киды-вания, в, м	до цен-тра тяжес-ти кра-на, с, м
0	5	10	15	1,50	0,15		80		35		15		15		7,5
1	6	12	16	1,55	0,16		85		40		16		16		8.0
2	7	14	17	1,60	0,17		90		45		17		17		8,5
3	8	16	18	1,65	0,18		95		50		18		18		9,0
4	9	18	19	1,70	0,19		100		55		19		19		9,5
5	10	20	20	1,75	0,20		105		60		20		20		10,0
6	11	20	21	1,80	0,21		110		65		21		21		10,5
7	12	20	22	1,85	0,22		115		70		22		22		11,0
8	13	20	23	1,90	0,23		120		75		23		23		11,5
9	14	20	24	1,95	0,24		125		80		24		24		12,0