СТІЙКІСТЬ СТРІЛОВОГО КРАНА

Кран має чотири механізми. Лебідки: вантажна 4 і стрілова 5; механізми пересування та повертання.

Поворотна платформа 3 спирається на ходову частину за допомогою опорно-поворотного пристрою (ОПП). У машинному відділенні поворотної платформи встановлені вантажна 4 і стрілова 5 лебідки. Башта 6 закріплена на поворотній платформі 3, стріла 7 шарнірно зв’язана з баштою 6. Виліт крана змінюється підійманням-опусканням стріли через поліспаст 8 при увімкненні стрілової лебідки 5.

2 Ємкість для підвішування до гака крана і мірні вантажі сумарною вагою 30 Н.

3 Вимірювальний інструмент – рулетка довжиною 3 м, терези з межами вимірювання 1-100 Н або динамометр із відповідним інтервалом вимірювання.

Короткі відомості

Самохідні стрілові крани складаються з ходової частини, на якій розташована поворотна платформа з усіма механізмами, робочим обладнанням і системою керування. Платформа спирається на ходову частину за допомогою опорно-поворотного обладнання (ОПО). Основними механізмами самохідного крана є механізми підіймання (головного та допоміжного), підіймання та висування секцій стріли, повертання, пересування крана.

Автономність і велика маневреність зумовлюють широке використання самохідних кранів для різних робіт у будівництві.

Залежно від будови ходового пристрою розрізняють автомобільні, пневмоколісні і гусеничні самохідні стрілові крани. Останні мають одну кабіну.

Рис. 8.1. Конструктивна схема стрілового самохідного пневмоколісного крана: 1 – ходова частина; 2 – опора виносна; 3 - платформа поворотна; 4 – лебідка вантажна; 5 – лебідка стрілова; 6 – башта; 7 – стріла; 8 – поліспаст

Усі вантажопідіймальні крани мають бути стійкими в робочому та неробочому станах. Під стійкістю крана розуміють його здатність протидіяти перекидним моментам. Втрата вантажної стійкості призводить до перекидання крана вперед, втрата власної стійкості - назад, у бік, протилежний вантажу.

Розрахунок стійкості повинен проводитися за умови дії випробувального навантаження, дії вантажу (вантажна стійкість), відсутності вантажу (власна стійкість), раптового знімання (обриву) вантажу та дії монтажних (демонтажних) навантажень. Розрахунок стійкості є обов’язковим для козлових і, особливо, стрілових кранів. Розрахунок базується на визначенні крутних моментів: утримуючогомоменту M_G , що створюється власною вагою крана; перекидного моменту М_Q , який створюється вагою вантажу, а також вітровими навантаженнями та дією інерційних сил під час пуску й гальмування механізмів і відцентрових сил, що виникають під час обертання крана. Відношення указаних моментів називають коефіцієнтом стійкості.

Обидва моменти розраховують відносно ребра перекидання - тієї грані опорного контуру, відносно якої кран може перекинутися. На розрахунковій схемі (рис.8.2) ребро перекидання проектується у точку: “Р₁” – під час розрахунку вантажної стійкості; “Р₂” – під час розрахунку власної стійкості.

Вантажна стійкість.Якщо приймати до увагитільки ваги крана та вантажу, без урахування додаткових навантажень від вітру та інерції, а також знехтувати можливим ухилом майданчика, на якому встановлений кран, то коефіцієнт вантажної стійкості К_{Вант.стійк} повинний бути не меншим за 1,4:

(8.1)

Під час визначення вказаних моментів у розрахунках використовують паспортні характеристики крана – вагу крана G, кН; відстань від центру ваги крана до осі обертання (“с” на рис.7.2), м; відстань від осі обертання крана до ребра перекидання Р1 (відстань “в₂” на рис.8.2), м, а також вантажопідіймальність крана Q, т на максимальномувильоті l, м.

Утримуючиймомент M_G, що створюється власною вагою крана;

M_G = G× (с+в₂) , кН×м.(8.2)

Перекидний момент М_Q, що створюється вантажем:

М_Q= Q× g× (l – в₂) = G_ВАНТ× (l – в₂), кН×м,(8.3)

де Q× g = G_ВАНТ – вага вантажу, кН (g=9,81≈10 м/с²); (с+в₂) –відстань від ребра перекидання Р₁ до центра ваги крана; (l–в₂) –відстань від ребра перекидання Р₁ до центра ваги вантажу на максимальному вильоті, м.

Максимальний вантажний момент М_Q, що являється одним із основних параметрів стрілового крану і наводиться у його паспорті (додаток Д, пункт 2.1), можна орієнтовно визначити таким чином:

М_Qmах = M_G /К_{Вант.стійк} . (8.4)

Цей момент є базою для побудови вантажної характеристики крану – графіка залежності вантажопідіймальності від вильоту, який наводиться у паспорті крану – рис. 8.3. Крім уже згаданої вантажопідіймальності при максимальному вильоті, у паспорті крану наводять максимальну вантажопідіймальність і виліт, за якою вона забезпечується.

Рис. 8.2. Розрахункова схема для визначення стійкості стрілового крана (без урахування ухилу, дії вітру та сил інерції)

Деякі самохідні стрілові крани, особливо пневмоколісні та гусеничні, можуть мати широкий набір стрілового обладнання, у тому числі й баштово-стрілового. Утримуючий момент M_G залежить від виду стрілового обладнання, оскільки змінюється як вага крана, так і положення центру ваги. M_G у деякій мірі змінюється залежно від положення стріли (вильоту) і за відсутності ухилу, практично не залежить від висоти башти. Наприклад, підіймання стріли приводить до зміщення центру ваги крана в бік противаги. За рахунок такого зміщення утримуючий момент під час розрахунку вантажної стійкості – зростає, а під час розрахунку власної стійкості – зменшується. Тому, звичайно, вантажна характеристика крана наводиться для кожної довжини стріли. Докладне описання кранів і приклади вантажних характеристик наведені в [14].

Рис. 8.3. Приклад вантажних характеристик крана

Як правило, стрілові крани працюють із виносними опорами, застосування яких збільшує відстань від центру ваги крана до ребра перекидання, нарощуючи в такий спосіб утримуючий момент. Останнім часом виносні опори обладнують гідроциліндрами, що скорочує трудомісткість і витрати часу на підготовку крана до роботи.

Під час роботи самохідного крана без виносних опор його вантажопідіймальність суттєво зменшується. Гусеничні та пневмоколісні крани налаштовані на роботу щодо пересування по робочому майданчику з вантажем на гаку, причому обмежуються не тільки вантажопідіймальність, а і швидкість пересування, положення стріли відносно осі руху, стан майданчика (тиск на грунт, Па; ухил у відсотках або в град.).

Для підвищення стійкості стрілових кранів (зростання коефіцієнту вантажної стійкості), крім виносних опор, використовують противаги. Останні встановлюють таким чином, щоб максимально змістити центр ваги крану в бік, протилежний вантажу. Утримуючий момент M_G збільшується за рахунок зростання ваги крану G та відстані між центром ваги і ребром перекидання – (с+в₂) (рис.8.2). Застосовуються інші засоби збільшення вантажної стійкості, описані в [2]. В реальних умовах експлуатації перекидний моментвід ваги вантажу може доповнюватися дією моментів, які створюються вітровими навантаженнями та інерційними у відцентровими силами, а утримуючий – може зменшуватися за рахунок ухилу майданчика для встановлення крана в бік вантажу. На рис.8.4 приведена розрахункова схема для визначення стійкості стрілового крану в найбільш несприятливих умовах. З урахуванням ухилу, вітру та інерції коефіцієнт вантажної стійкості К_{Вант.стійк1} повинний бути не меншим за 1,15:

(8.5)

У формулі (8.5) урахування дії додаткових негативних факторів на вантажну стійкість виконане шляхом відповідного зменшення утримуючого моменту (чисельника), а перекидний момент від дії вантажу – розраховується за раніше приведеній формулі (8.3).

Для визначення утримуючого моменту на похилому майданчику з кутом ухилу a вагу крана слід розкласти на дві складових: нормальну до опорної поверхні – G× cosa та паралельну цій поверхні – G× sina. Тоді зменшенийза рахунок ухилу утримуючий момент визначиться формулою:

M_G1 =G×[(l_G×cosa - h×sina)] , (8.6)

де h – висота центра ваги крана (рис.7.4), яка починає впливати на стійкість тільки під час роботи на ухилі; l_G = в +с – відстань від центру ваги до ребра перекидання.

Рис. 8.4. Розрахункова схема для визначення стійкості стрілового крана, розміщеного на майданчику з ухилом, з урахуванням дії вітрового навантаження та сил інерції

Перекидний момент, створюваний усіма інерційними і відцентровими силами, дорівнює М_J=Σ W_J×Х_J (W_J та Х_J – сили інерції, що діють під час розгону і гальмування , та плечі цих сил відносно ребра перекидання).

Перекидний момент, створюваний вітровими навантаженнями, які залежать від указаної в паспорті крана допустимої швидкості поривів вітру – додаток Д, пункт 10.1 – дорівнює М_BІТР = ΣW_BВТР×Х_BІТР (ΣW_BІТР та Х_BІТР – сумарна сила тиску вітру, що діє на кран, та плече цієї сили відносно ребра перекидання).

У разі відсутності вантажу під дією вітру можлива втрата власної стійкості - перекидання крана навколо ребра “Р₂” – у бік противаги (див. рис. 8.5).

Коефіцієнт власної стійкості К_Власн розраховується, як відношення утримуючого моменту M_{Gвідносно_Р2} відносно ребра перекидання “Р₂” до перекидного моменту М_BІТР1, створюваного вітровими навантаженнями відносно цього ж ребра. Повинна виконуватися умова власної стійкості:

.

Рис. 8.5. Розрахункова схема для визначення власної стійкості стрілового крана

Розрахунок моментів та коефіцієнтів, що характеризують вантажну і власну стійкість, проводиться для найгіршого поєднання всіх негативних факторів, у положенні стріли (вильоті), коли відношення моментів найближче до одиниці.