Лекция 07
.docГрузовую устойчивость проверяют расчетом и испытанием изготовленного крана по Правилам Госгортехнадзора при приемочных испытаниях на предприятии-изготовителе и при техническом освидетельствовании на строительной площадке. Остальные виды устойчивости проверяют только расчетом. Параметры устойчивости рассчитывают в соответствии с нормативной документацией головных научно-исследовательских организаций, согласованной с Госгортехнадзором РФ.
ПРИМЕР
При проверке грузовой устойчивости считают, что кран стоит на наклонной площадке, подвержен действию ветра, поворачивается, одновременно тормозится опускаемый груз и движущийся кран (рис.99,а).
Коэффициент грузовой устойчивости Кг = (МG - ΣМин - Мв) / МQ ≥ 1,15,
где МG = G g [(b+c) cos α-H1 sin α] - момент, создаваемый силой тяжести частей крана относительно ребра опрокидывания; ΣМин = Мин.гр + Мин.кр.гр + Мц - суммарный момент сил инерции и груза, возникающих в процессе торможения крана и груза, и центробежной силы при вращении крана с грузом; Мв = Wкр a + Wгр L-момент, создаваемый ветровой нагрузкой рабочего состояния на кран и груз, действующий параллельно плоскости, на которой установлен кран; МQ = Q g (A - b) - момент создаваемый номинальным весом груза относительно ребра опрокидывания.
Сила инерции при торможении опускающегося груза Fин.гр = Q υ / t (υ -скорость установившегося движения груза; t - время торможения) совпадает с силой тяжести груза и приложена к оси головных блоков. Опрокидывающий момент от этой силы Mин.гр = Fин.гр (A - b).
При торможении движущегося крана силы инерции возникают от массы крана и груза, которые направлены горизонтально вдоль пути перемещения крана. Опрокидывающий момент от этих сил Мин.кр.гр = G υ h / t + Q υ L / t,
где υ и t - скорость передвижения и время торможения крана.
Во время поворота крана возникает горизонтально направленная центробежная сила F=Qω2r, создающая опрокидывающий момент Mц = F L, где ω = π n / 30 - угловая скорость крана; п- частота вращения крана.
Под действием центробежной силы груз отклоняется от вертикали на угол β и радиус вращения груза превысит вылет крана r = A + H tg β. Тогда центробежная сила F=Qπ2п2А / (900-n2 H). Опрокидывающий момент этой силы Mц = Q n2 H h L (900 - n2 H).
Коэффициенты грузовой устойчивости определяются для двух расчетных положений стрелы: 1) стрела направлена в сторону уклона и перпендикулярна ребру опрокидывания; 2) стрела направлена в сторону уклона, но расположена под углом 45° к ребру опрокидывания (в плане).
Правилами Госгортехнадзора допускается проверка грузовой устойчивости крана без учета дополнительных нагрузок. При этом кран считается установленным на твердой горизонтальной площадке в безветренной зоне, на крюке подвешен груз для данного вылета стрелы, а механизмы крана не совершают движений. Коэффициент грузовой устойчивости определяется как отношение момента, создаваемого весом всех частей крана, к моменту, создаваемому рабочим грузом, относительно того же ребра опрокидывания. В этом положении должно соблюдаться условие Кг = МG / МQ ≥ 1,4.
Рис.99. Схемы к проверке устойчивости стрелового крана: а - грузовой; б – собственной |
где М′G - момент, создаваемый массой крана относительно ребра опрокидывания; М′в - момент ветровой нагрузки нерабочего состояния.
Для стреловых самоходных кранов автомобильных, пневмоколесных, гусеничных, кроме того, проверяется устойчивость при движении на участках пути с продольным и поперечным уклонами.
Устройства безопасности. Строительные краны оборудуются устройствами безопасности, к которым относятся ограничители грузоподъемности, ограничители рабочих движений, указатели наклона, анемометры, упоры, противоугонные захваты и др. В качестве устройств безопасности в строительных кранах применяют также бесконтактные переключатели (электронные, электромагнитные, ультразвуковые, фотоэлектронные и др.), обладающие повышенной надежностью, в частности, при работе в условиях пыльной или газовой среды и высокой влажности.
Козловые краны оборудуют ограничителями перекоса для отключения привода механизма передвижения крана при забегании одной стороны крана относительно другой.
В стреловых кранах применяют также ограничители грузоподъемности электромеханического типа ОГП-1. Ограничитель состоит из релейного блока с датчиками фактической и предельной нагрузок (рис.100).
Рис.100. Ограничитель грузоподъемности электромеханического типа: а - схема включения ограничителя; б - датчик фактической нагрузки; в - установка датчика предельной нагрузки; г - схема электрического моста |
В кранах с гидроприводом датчик фактической нагрузки приводится в действие гидроцилиндром, соединенным трубопроводом с поршневой и штоковой полостями цилиндра подъема стрелы, давление в котором определяется величиной вылета стрелы и массой поднимаемого груза.
На современных башенных кранах применяют также микропроцессорные ограничители грузоподъемности с аналогичной описанной схемой работы. Микропроцессорный ограничитель состоит из блока обработки данных и релейного блока, работающих от датчиков усилия, вылета и скорости ветра. Ограничитель позволяет визуально по трем цифровым индикаторам оценивать основные параметры работы крана: вылет, соответствующую ему допустимую и фактическую массу груза, загрузку крана по грузовому моменту в процентах от допускаемого и скорость ветра. При 90% загрузке крана выдаются звуковой и световой сигналы, а при перегрузке - световой сигнал и сигнал на отключение приводов. Звуковой сигнал выдается также при скорости ветра, составляющей 75% от допустимой. Кроме того, микропроцессорный ограничитель блокирует перемещение груза на скоростях, превышающих допустимые для данной массы груза, а также обеспечивает автоматическую самодиагностику датчиков и элементов блока обработки данных.
Ограничители рабочих движений снабжаются автоматически действующими устройствами, концевыми выключателями для остановки механизмов подъема груза, передвижения, поворота или изменения вылета стрелы в крайних положениях (например, высоты подъема крюка или его опускания ниже установленной отметки). После срабатывания такие ограничители не препятствуют движению механизма в обратном направлении.
Краны, работающие на открытом воздухе, подвержены действию ветрового давления. Работа крана допускается при давлении ветра не более 250 Па (для некоторых районов - до 400 Па). При превышении указанных пределов кран должен прекратить работу, а его ходовая часть должна быть заторможена. В практике эксплуатации рельсоколесных кранов большой высоты имеют место случаи самопроизвольного передвижения крана под действием ветрового давления, приводящие к сходу крана с путей и опрокидыванию. Во избежание этого ходовые тележки этих кранов оборудуют противоугонными захватами в виде клещей, которыми в нерабочем состоянии крана ходовую тележку жестко соединяют с рельсами. С той же целью в конце рельсового пути устанавливают тупиковые упоры с буферными устройствами для смягчения удара при наезде крана на упор. Буферными, обычно резиновыми, упорами оборудуют также концевые участки пути грузовой тележки башенных кранов.
Захват представляет собой клещи, соединяющие тележку крана с рельсами с помощью механического привода или вручную (рис.101). Башенные краны, а также краны с несущими канатами имеют ветровую защиту в виде анемометров, которые при достижении скорости ветра нерабочего состояния включают звуковую сигнализацию, а в отдельных конструкциях кранов - противоугонные захваты с одновременным отключением крана. Стреловые краны снабжаются также прибором, включающим звуковой сигнал о приближении стрелы крана к находящимся под напряжением проводам Кабины кранов и грузопассажирских подъемников оборудуются электрической блокировкой двери, исключающей движение крана при открытой двери. Организация технического надзора за строительными кранами. Качество изготовления и контроль
Рис.101. Клещевой захват: 1 – губки; 2 ‑ корпус; 3 ‑ гайка; 4 ‑ кожух; 5 – винт |
Техническое освидетельствование грузоподъемных машин,
основные положения техники безопасности
Техническим освидетельствованием устанавливается соответствие грузоподъемной машины и ее установки Правилам Госгортехнадзора (в дальнейшем - Правилам), паспортным данным и представленной для регистрации машины в органах Госгортехнадзора документации; ее исправности, обеспечивающей безопасную работу; соответствия требованиям Правил организации надзора и обслуживания машины. Полное техническое освидетельствование включает осмотр машины, ее статические и динамические испытания, а частичное освидетельствование - только осмотр. При техническом освидетельствовании осмотру и проверке в работе подлежат механизмы и электрооборудование грузоподъемной машины; приборы безопасности; тормоза; ходовые колеса и аппараты управления; только проверке - освещение; сигнализация; габариты; состояние металлоконструкций машины и ее сварных (клепаных) соединений на отсутствие трещин, утонения стенок вследствие коррозии, ослабления клепаных соединений и других дефектов; кабины; лестниц; площадок и ограждений; состояние крюка (не реже одного раза в 12 месяцев); ходовых колес; блоков; барабанов; элементов тормозов; расстояние между крюковой подвеской и упором при срабатывании концевого выключателя механизма подъема; состояние изоляции проводов и заземления электрических кранов с определением их сопротивления; соответствие массы противовеса и балласта у кранов стрелового типа их паспортным значениям; состояние кранового пути и его соответствие требованиям Правил, проекту и инструкции по эксплуатации грузоподъемной машины; состояние канатов и их крепления.
Канаты бракуют согласно инструкции по эксплуатации грузоподъемной машины, составленной с учетом требований международного стандарта ИСО4309. В случае отсутствия инструкции канаты бракуют, руководствуясь нормами Госгортехнадзора, учитывающими характер и число обрывов проволок у концевых заделок, наличие мест сосредоточения обрывов, интенсивность возрастания числа обрывов; разрыв прядей; поверхностный и внутренний износ каната; поверхностную и внутреннюю коррозию; местное утонение, включая разрыв сердечника; уменьшение площади поперечного сечения проволок каната; волнистость, корзинообразность, выдавливание проволок и прядей, заломы, перегибы и т. п.; повреждения в результате температурного воздействия или электрического дугового разряда. Канаты, работающие со стальными и чугунными блоками, выбраковывают по числу обрывов проволок в зависимости от числа несущих проволок в канате, вида его свивки и режима работы механизма. Так, например, канат крестовой свивки со 114 несущими проволоками при легком и среднем режимах работы выбраковывают при 5 обрывах проволок на длине каната, равной шестикратному его диаметру или при 10 обрывах на 30-кратной длине. Для тяжелого и весьма тяжелых режимов работы эти нормы составляют 10 и 19 для указанных длин соответственно. При односторонней свивке нормативные числа обрывов уменьшаются в два раза. Канаты грузоподъемных машин, предназначенных для подъема людей, бракуют при вдвое меньшем числе обрывов проволок. Канатные стропы выбраковывают при 4, 6 или 16 видимых обрывах проволок на участках длиной, равной соответственно 3, 6 и 30 диаметрам каната.
Статические испытания грузоподъемной машины проводят с целью проверки ее прочности нагрузкой, превышающей номинальную грузоподъемность на 25%. При статических испытаниях мостовых, козловых и передвижных консольных кранов, а также мостовых перегружателей машину устанавливают над опорами крановых путей, а ее тележку (тележки) - в положение, соответствующее наибольшему прогибу моста. Груз поднимают на высоту 100...200 мм с выдержкой в таком положении в течении 10 мин. После снятия нагрузки проверяют мост на отсутствие остаточных деформаций. При наличии последних кран не допускается к работе. Краны стрелового типа, имеющие одну или несколько грузовых характеристик, испытывают в положении, соответствующем наибольшей грузоподъемности. Для испытаний стрелу устанавливают с положение, соответствующее наименьшей устойчивости крана. В остальном режим испытаний прежний. Кран считается выдержавшим испытания, если в течение 10 мин поднятый на высоту 100...200 мм груз не опустится на землю и не будет обнаружено трещин, остаточных деформаций и других повреждений его металлоконструкций и механизмов.
Динамические испытания проводят с целью проверки действия механизмов и тормозов нагрузкой, на 10% превышающей грузоподъемность машины. При динамических испытаниях многократно поднимают и опускают груз, проверяют действие всех других механизмов в режиме совмещения рабочих движений.
Грузоподъемные машины и грузозахватные приспособления до пуска в работу подвергаются полному техническому освидетельствованию, которое проводится в соответствии с инструкцией по эксплуатации грузоподъемной машины. Машины, находящиеся в работе, подвергаются периодическому техническому освидетельствованию: частичному - не реже одного раза в 12 месяцев; полному - не реже одного раза в 3 года (редко используемые грузоподъемные машины - не реже одного раза в 5 лет). Внеочередное полное техническое освидетельствование грузоподъемной машины проводится после ее монтажа на новом месте; ее реконструкции; ремонта металлоконструкций с заменой основных элементов и узлов; установки сменного стрелового оборудования или замены грузовой (стреловой) лебедки. После замены крюка или крюковой подвески проводят только статические испытания.
Осмотр траверс, клещей и других захватов и тары проводится ежемесячно, стропов - каждые 10 дней, редко используемых съемных грузозахватных приспособлений - перед выдачей их в работу.
Грузоподъемные машины, отработавшие нормативный срок, подвергаются обследованию (диагностике) специализированными организациями, имеющими лицензию Госгортехнадзора РФ.
Ответственность за исправное состояние и безопасное действие грузоподъемных машин возлагается на представителя технической администрации, в ведении которой находится грузоподъемная машина.
К управлению и обслуживанию грузоподъемных машин допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие курс обучения по соответствующей программе и аттестованные квалификационной комиссией с участием представителей Госгортехнадзора. Крановщики и их помощники после перерыва в работе по специальности более одного года проходят проверку знаний в комиссии, назначенной владельцем крана, и в случае удовлетворительных результатов проверки могут быть допущены к стажировке для восстановления необходимых навыков. Повторная проверка знаний обслуживающего персонала проводится квалификационной комиссией не реже одного раза в 12 месяцев, при переходе работника на другое место работы, а также по требованию инженерно-технического работника по надзору за безопасной эксплуатацией грузоподъемных машин или инспектора Госгортехнадзора.
При эксплуатации грузоподъемных машин запрещается подъем грузов, масса которых превышает допустимую для данного вылета; подъем грузов, находящихся в неустойчивом положении; отрыв грузов примерзших, заваленных землей, заложенных другими грузами, прикрепленных болтами к основанию или залитых бетоном; подтаскивание грузов по земле или по рельсам при косом натяжении канатов; оттягивание груза в процессе подъема; использование концевых выключателей в качестве рабочих органов для автоматической остановки; вывод из действия тормозов механизмов и приборов безопасности.
Категорически запрещается поднимать кранами людей. В случае такой необходимости должны соблюдаться требования, изложенные в Правилах Госгортехнадзора. При работе стреловых кранов не допускается пребывание людей рядом с платформой крана под стрелой и грузом, а также в зоне возможного опускания стрелы и груза; не допускается перемещение грузов над людьми. Не разрешается в период работы поворотного крана выходить на неповоротную часть и на подкрановые пути в зоне движения крана. При длительных остановках крана должно быть отключено его электропитание или заглушен ДВС. При временном отсутствии и по окончании работы машинист обязан запирать дверь кабины на замок.
Перебазировка строительных кранов. Она включает демонтаж, перевозку, монтаж (для рельсовых - монтаж кранового пути, устройство заземления и т. п.), испытание и сдачу в эксплуатацию. Продолжительность перебазировки зависит от типа и конструкции крана, вида транспорта и качества дорог. Перебазировка кранов осуществляется своим ходом, на тяжеловозах, на буксире, автотранспортом и по железной дороге.
Автомобильные краны перебазируются своим ходом (до 150 км), по железной дороге без разработки или с частичной разборкой. Пневмоколесные краны перебазируются своим ходом (до 50 км), на буксире или по железной дороге. При буксировке габариты крана не должны превышать по ширине и высоте 4,2 м, по длине с тягачом - 28 м. Тормозная система крана подключается к тормозной системе тягача. При грузоподъемности 25т и более перед транспортированием краны разбирают. Гусеничные краны транспортируются собственным ходом (до 10 км), на тяжеловозах и по железной дороге. При грузоподъемности до 20 т по железной дороге транспортирование кранов осуществляют без разборки, но со снятой стрелой. При большей грузоподъемности кран разбирают на составные части, соблюдая требования габарита подвижного железнодорожного состава.
Башенные краны транспортируют двумя способами: легкие и средние модели - в собранном и сложенном виде без разборки, тяжелые модели - укрупненными элементами.
Монтаж башенных кранов. До монтажа крана выполняют комплекс подготовительных работ, к которым относятся: укладка подкрановых путей, устройство защитного заземления, подвод электрической энергии, проверка монтажных приспособлений и другие операции. Способы монтажа зависят от конструкции крана. Монтаж башенных кранов осуществляют в соответствии с инструкцией по сборке, монтажу и испытанию, прилагаемой к паспорту каждого крана. Типовая последовательность монтажных операций для основных типов кранов следующая. Краны с поворотной платформой монтируют путем подъема сложенных вместе башни и стрелы посредством собственных механизмов и вспомогательного стрелового крана. На строительную площадку эти краны доставляют на автомобильном тягаче и подкатной тележке в собранном виде, но со снятыми промежуточными секциями башни, головной секцией стрелы, кабиной и противовесом. Тягач с краном въезжает на подкрановый путь и с помощью стрелового крана башню опускают на козлы, удаляют тягач и подкатные тележки (рис.102,а). На кран устанавливают кабину и противовес, стреловой лебедкой поднимают башню и фиксируют ее в вертикальном положении (рис.102,б). Состыковывают секцию стрелы, стреловой лебедкой поднимают стрелу. Грузовой лебедкой осуществляют подращивание башни. Для этого заводят промежуточную секцию башни, состыковывают ее с подвижной обоймой и вместе с промежуточной секцией поднимают вверх, стыкуя ее с фланцами башни (рис.102,в). Дальнейшее подращивание башни ведется аналогично.
Рис.102. Схема монтажа башенных кранов с поворотной платформой серии КБ: а ‑ начало монтажа; б ‑ подъем башни со стрелой; в ‑ подращивание башни |
Демонтаж кранов ведется в последовательности, обратной монтажу, с помощью собственных механизмов, а также дополнительных стреловых кранов и приспособлений.