14. Устойчивость кранов

14.1. Общие сведения

«Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» ПБ10-382-00 требуют, чтобы свободно стоящие грузоподъемные краны были устойчивы в рабочем и нерабочем состояниях.

Грузовая и собственная устойчивость крана характеризуется коэффициентами устойчивости, которые должны быть определены расчетом.

Различают следующие коэффициенты устойчивости.

1. Коэффициенты грузовой устойчивости крана. Без учета дополнительных нагрузок они определяются как отношение момента, создаваемого весом всех частей крана, к моменту, создаваемому рабочим грузом, относительно того же ребра опрокидывания. При этом кран считается установленным на твердой горизонтальной площадке в безветренной зоне, на крюке подвешен груз для данного вылета стрелы и никаких движений ни один механизм крана не совершает (рис. 14.1). В этом положении должно соблюдаться условие:

К = М_уд/М_оп ≥ 1,4. (14.1)

2. Коэффициенты грузовой устойчивости с учетом дополнитель­ных нагрузок и уклона основания крана. Они определяются как отношение разницы моментов от веса всех частей крана и моментов от дополнительных нагрузок (ветровой, инерционной, центробежной) к моменту, создаваемому рабочим грузом относительно того же ребра опрокидывания. При этом кран считается установленным на твердой наклонной площадке, а наружный ветер направлен в сторону уклона и все механизмы крана одновременно совершают рабочие движения. Эти коэффициенты определяются для двух расчетных положений стрелы:

а) стрела направлена в сторону уклона и перпендикулярна к ребру опрокидывания;

б) стрела направлена в сторону уклона, но расположена под углом 45° к ребру опрокидывания (в плане).

В этих положениях должно соблюдаться условие

M_уд-M₁-M₂-М₃-M₄-M₅-M₆-M₇-M₈-M₉

К₁ = ———————————————————— ≥ 1,5, (14.2)

М_гр

где М_уд – удерживающий (восстанавливающий) момент крана, кН∙м;

М₁ – момент центробежной силы, действующей на груз при его вращении относительно оси поворота крана, кН·м;

М₂ – момент сил инерции груза и стрелы при неустановившемся движении механизма вращения, кН·м;

М₃ – момент силы инерции груза при неустановившемся дви­жении механизма подъема, кН·м;

М₄ – момент силы инерции груза при неустановившемся дви­жении механизма передвижения крана, кН·м;

М₅ – момент силы инерции крана при неустановившемся дви­жении механизма передвижения крана, кН∙м;

М₆, М₇ – моменты сил инерции стрелы и груза при неустановив­шемся движении механизма изменения вылета соответ­ственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, кН·м;

M₈, M₉ – моменты сил ветра, действующих соответственно на кран и груз, кН∙м;

М_гр – момент от сил груза, кН∙м.

3. Коэффициенты собственной устойчивости. Определяются как отношение момента удерживающего к моменту опрокидывающему от сил ветра при нерабочем состоянии крана. При этом кран установлен на наклонной плоскости в сторону противовесной платформы, стрела поднята в крайнее положение (рис. 14.2):

К₂ = М_уд/М_в.н≥ 1,15 . (14.3)

Рис. 14.1. Расчетная схема для определения численных значений коэффициентов грузовой устойчивости

Рис. 14.2. Расчетная схема для определения собственной устойчивости