Практична робота № 8

РОЗРАХУНОК СТІЙКОСТІ БАШТОВОГО КРАНА

Послідовність виконання:

·        визначити координати центра ваги крана при горизонтальній стрілі та при її максимальному підйомі;

·        обчислити підвітряну площу крана при горизонтальній стрілі та при її максимальному підйомі;

·        визначити ординату центра парусності при горизонтальному положенні стріли  та при її максимальному підйомі ₁;

·        перевірити стійкість крана в робочому положенні;

·        перевірити стійкість крана в неробочому положенні.

Методика розрахунку:

Рис.8.1. Схема до визначення центра ваги крана

1. Для визначення координат центра ваги крана розташовуємо координатні осі так, щоб вісь абсцис лежала у площині головок рейок, а вісь ординат збігалася з віссю обертання крана. Схему крана (рис. 8.1) розбиваємо на частини, маса яких відома. Суму моментів сил тяжіння цих частин відносно осі координат x або y прирівнюємо до момента сил тяжіння всього крана відносно тієї самої осі. Із цих двох рівнянь визначаємо координати центра ваги.

Наприклад, для знаходження абсциси с центра ваги рівняння матиме такий вигляд:

. (8.1)

Звідси

(8.2)

де

Тут G_пр – вага противаги, Н;

l_пр – плече противаги відносно осі у, м;

G_л – вага лебідок, Н;

l_л – плече лебідок відносно осі у, м;

G_б – вага башти крана, Н;

l _б – плече башти крана відносно осі у, м;

G_стр –вага стріли, Н;

l_стр – плече стріли відносно осі у, м;

G_хч – вага ходової частини крана, Н;

G_пп – вага поворотної платформи, Н.

Для визначення ординати h центра ваги рекомендується повернути всю систему сил на 90⁰, як це зроблено на рис.6.1 (центр ваги не змінює свого положення при повертанні всієї системи сил в одному напрямку). Складемо рівняння моментів:

(8.3)

звідки

(8.4)

де

Координати центра ваги крана при максимально піднятій стрілі визначаємо так само, як і у випадку, коли стріла крана горизонтальна.

Підрахувавши момент сил ваги при горизонтальній стрілі, для переходу до моменту при піднятій стрілі рекомендується враховувати лише різницю моментів сил тяжіння при її горизонтальному та піднятому положенні.

2. Підвітряну площу крана F_кр при горизонтальній стрілі обчислюємо за схемою крана, не враховуючи площі стріли, оскільки вона закрита фасадом. Якщо вузол крана має гратчасту будову, то в підвітряну площу враховується 40% площі контура вузла:

, м² (8.5)

де  - коефіцієнт, який враховує гратчасту будову вузла,  = 0,4.

При максимально піднятій стрілі до підвітряної площі крана слід додати площу стріли з урахуванням кута її нахилу. Тоді

, м² (8.6)

де  - кут підйому стріли.

3. Ординату центра парусності визначаємо як ординату центра ваги підвітряної площі крана. У такому випадку підвітряну площу ділимо на фігури, центри ваги яких легко визначити (рис.8.2).

Рис. 8.2. Схема до визначення центра парусності крана.

Складаємо рівняння, в якому сума моментів тиску вітру на окремі частини крана відносно площини головок рейок прирівнюється до моменту тиску вітру на кран відносно тієї самої площини. Згідно з рис. 8.2 матимемо:

, (8.7)

де p_в – тиск вітру, p_в = 250 Па;

 - ордината центра парусності крана під час його роботи, м.

Тоді

. (8.8)

Силу тиску вітру на кран визначаємо за формулою:

, Н ; (8.9)

де - сумарна підвітряна площа крана, м².

Силу тиску вітру на вантаж визначаємо аналогічно:

, Н . (8.10)

Ординату центра парусності при піднятій стрілі обчислюємо так само, як і при горизонтальній стрілі. Тиск вітру в цьому випадку визначаємо за формулою:

, (8.11)

де - тиск ураганного вітру, = 1000 Па.

4. Стійкість крана в робочому положенні (рис. 8.3) перевіряємо за формулою Технічних умов ВНДІ буддормашу (ОН-783 – 63):

, (8.12)

де - вага крана, Н;

а₁ – відстань по горизонталі від центра ваги до ребра перекидання (з урахуванням нахилу крана в бік вантажу), м , яка визначається за формулою:

, (8.13)

тут b – база крана, м;

с – абсциса центра ваги крана, м;

h –ордината центра ваги крана, м;

 - кут нахилу підкранових колій,  = 2⁰;

 - висота центра вітрового тиску на кран у робочому положенні, м;

W – вітрове навантаження на кран під час його роботи, Н;

W₂ – вітрове навантаження на вантаж під час роботи крана, Н;

H – висота точки підвісу вантажу (приймаємо рівною висоті підйому вантажу), м;

Q – номінальна вага вантажу, Н;

l – відстань по горизонталі від точки підвішування вантажу до ребра перекидання (з урахуванням нахилу крана в бік вантажу), м , яку обчислюємо за формулою: , (8.14)

де L – виліт стріли, м;

k – коефіцієнт перевантаження (табл. 8.3).

Рис.8.3. Схема крана в робочому положенні.

5. Стійкість крана в неробочому положенні (рис. 8.4) перевіряємо також за формулою Технічних умов ВНДІ буддормашу (ОН-783 – 63):

, (8.15)

де а₂ - відстань по горизонталі від центра ваги до ребра перекидання (з урахуванням нахилу крана в бік противаги), м , яка визначається за формулою:

. (8.16)

Тут с₁ та h₁ – координати центра ваги крана в неробочому положенні, м;

W₁ – вітрове навантаження на кран у неробочому положенні, Н;

 - висота центра вітрового тиску на кран у неробочому положенні, м.

Рис. 8.4. Схема крана в неробочому положенні
	Рис. 8.5. Схема баштового крана БТК-2А

Рис. 8.6. Схема баштового крана С - 391

Рис. 8.7. Схема трубчастого баштового крана СБК Т 1,6 / 16

Рис. 8.8. Схема трубчастого баштового крана СБК Т 2 / 22

Рис. 8.9. Схема баштового крана БК – 215А

Рис. 8.10. Схема баштового крана С - 390

Рис. 8.11. Схема баштового крана МСК 3 – 5 / 20

Рис. 8.12. Схема баштового крана МБТК - 80

Рис. 8.13. Схема баштового крана БК - 370

		Рис. 8.14. Схема баштового крана Т - 226

Таблиця 8.1. Варіанти завдань до РГР-8

Тип крана	№ рисунка	Варіант	Вантаж
			Маса, т	Розміри, м
БТК – 2А	6.5	1 2	0,7 0,35	20,2 20,2
С – 391	6.6	3 4 5	1,5 1,0 0,5	50,2 30,4 20,4
СБК Т 1,6/16	6.7	6 7	3,0 1,6	50,3 3,50,2
СБК Т 2/22	6.8	8 9 10	4,0 2,0 3,0	50,3 3,52,0 4,50,3
БК – 215А	6.9	11 12 13	3,0 1,5 2,0	50,2 50,2 50,2
С – 390	6.10	14 15	3,0 1,5	50,2 50,2
МСК 3 – 5/20	6.11	16 17 18	5,0 3,0 4,0	50,3 50,2 50,2
МБТК – 80	6.12	19 20	5,0 4,0	50,3 50,3
БК – 370	6.13	21 22	5,0 5,0	60,3 60,3
Т – 226	6.14	23 24	5,0 5,0	60,3 60,3
БТК – 100	6.15	25 26 27 28	10,0 5,0 7,5 3,0	63,0 60,3 62,0 60,3
БТК 5/8	6.16	29 30	8,0 5,0	63,0 60,3

Таблиця 8.2. Технічні характеристики баштових кранів

Основні параметри	Тип крана
	БТК-2А	С-391	СБК Т 1,6/16	СБК Т 2/22	БК-215А	С-390
Вантажопідйомність, т: найбільша найменша	0,70 0,35	1,50 0,50	3,00 1,60	4,00 2,00	3,00 1,50	3,00 1,50
Виліт стріли, м: найбільший найменший	7,00 3,50	10,00 5,00	16,00 8,00	22,00 11,00	18,00 10,00	20,00 10,00
Висота підйому вантажу, м: найбільша найменша	13,55 7,05	16,30 11,30	26,40 13,50	37,60 21,50	33,00 22,00	36,00 23,00
Довжина стріли, м	7,00	7,55	16,00	22,00	16,50	19,00
Ширина колії, м	2,10	2,50	3,00	3,80	3,40	3,00
База крана, м	2,00	2,70	3,30	4,00	3,40	3,00
Висота центра ваги при max вильоті стріли, м	1,50	1,50	2,60	3,10	4,70	4,70
Маса крана (повна), т	2,10	6,80	13,40	28,10	24,00	27,50
Маса елементів крана, т: канати механізми електрообладнання противага металоконструкції у тому числі: стріла башта поворотна платформа ходова рама	0,01 0,33 0,10 1,10 0,57 0,16 0,17 0,09 0,15	0,20 1,40 0,50 3,00 1,80 0,15 0,25 0,45 0,95	0,20 1,20 0,80 6,00 5,20 1,20 1,20 0,80 2,00	0,40 1,90 1,20 14,00 10,60 2,30 2,00 2,10 4,10	0,30 5,40 1,50 9,00 8,30 0,80 3,00 2,00 2,50	0,50 4,50 2,00 12,00 8,50 0,80 3,00 2,50 2,20

Продовження таблиці 8.2

Основні параметри	Тип крана
	МСК 3-5/20	МБТК-80	БК-370	Т-226	БТК-100	БТК-5/8
Вантажопідйомність, т: найбільша найменша	5,00 3,00	5,00 4,00	5,00 5,00	5,00 5,00	10,00 3,00	8,00 5,00
Виліт стріли, м: найбільший найменший	20,00 10,00	20,00 10,00	20,00 10,00	25,00 10,00	30,00 10,00	30,00 18,00
Висота підйому вантажу, м: найбільша найменша	35,00 25,00	42,00 28,00	38,00 26,00	40,50 25,00	60,00 35,00	64,50 35,00
Довжина стріли, м	18,00	20,00	19,00	24,00	30,00	30,00
Ширина колії, м	4,00	5,00	4,00	4,50	9,00	8,00
База крана, м	4,00	5,00	4,50	4,50	11,50	9,20
Висота центра ваги при max вильоті стріли, м	4,70	9,80	5,30	6,00	14,00	12,60
Маса крана (повна), т	45,00	43,50	57,30	70,50	68,00	78,00
Маса елементів крана, т: канати механізми електрообладнання противага металоконструкції у тому числі: стріла башта поворотна платформа ходова рама	0,50 8,60 2,60 22,50 15,30 1,30 4,70 3,60 5,70	0,50 8,60 2,50 15,00 17,00 2,80 4,30 2,70 7,00	0,50 8,50 1,70 29,00 17,00 2,70 5,30 4,00 5,00	1,10 11,20 3,00 35,00 20,20 2,70 7,00 4,50 6,00	1,00 13,00 2,50 12,50 38,00 6,50 10,00 4,50 17,00	1,00 18,00 3,30 15,00 40,70 8,00 11,50 5,00 14,70

Таблиця 8.3. Значення коефіцієнта перевантаження k

Маса вантажу, т	До 1,5	1,5…5,0	Понад 5,0
k	1,6	1,5	1,4