bezopasnost_zhiznedeyatelnosti_uchebnik_bezopasnost_truda_na_zheleznodorozhnom_transporte_2014

Для обеспечения устойчивости крана должно выполняться неравенство

kМон ≤ mo My,

где Мон — опрокидывающий момент нормативных нагрузок, действующих на кран относительно ребра опрокидывания;

My — удерживающий момент относительно того же ребра опрокидывания;

k — коэффициент перегрузки, учитывающий возможные отклонения в неблагоприятную сторону случайных нагрузок, действующих на кран;

mo — коэффициент, учитывающий влияние условий работы крана, в том числе отклонение масс отдельных частей крана от их номинальных значений и класс ответственности крана, устанавливаемый в зависимости от областей применения.

Значения коэффициентов k и mo принимаются по рекомендациям указанных выше документов.

Под устойчивостью крана понимается его способность противодействовать опрокидывающим моментам.

Расчет устойчивости крана производится при действии испытательной нагрузки, действии груза (грузовая устойчивость), отсутствии груза (собственная устойчивость), внезапном снятии нагрузки и монтаже (демонтаже).

Устойчивость крана должна быть обеспечена для всех его положений при любых возможных комбинациях нагрузок. К этим нагрузкам для передвижного поворотного крана относятся:

–вес поднимаемого груза;

–инерционные силы при пуске или торможении механизмов крана;

–центробежные силы, возникающие при вращении поворотной части крана;

–сила давления ветра на груз и элементы крана.

Условия проверки грузовой устойчивости (рис. 11.2, а): кран стоит на наклонной местности, подвержен действию ветра (по нормам для рабочего состояния) и поворачивается, одновременно тормозится спускаемый груз; стрела установлена поперек пути (при установке стрелы вдоль пути может одновременно происходить и торможение движущегося крана); на кран действуют вес груза, силы инерции, возникающие при торможении спускаемого груза и движущегося крана, силы инерции от вращения крана, ветровая нагрузка. Расчет устойчивости производится для всех вылетов.

481

482

Рис. 11.2. Схема расчета устойчивости стрелового крана

Условия проверки собственной устойчивости (рис. 11.1, б): кран стоит на наклонной местности, вылет стрелы минимальный; кран подвержен только действию ветра (по нормам для нерабочего состояния). Расчет производится только для минимального вылета. Запас устойчивости характеризуется коэффициентом устойчивости и устанавливается нормативными документами.

Коэффициентом грузовой устойчивости называют отношение момента ∑М относительно ребра опрокидывания, создаваемого весом крана с учетом дополнительных нагрузок (ветровая нагрузка, силы инерции, возникающие при пуске или торможении механизмов подъема груза, поворота или передвижения крана) и влияния наибольшего допускаемого при работе крана уклона, к моменту Мг, создаваемому рабочим грузом относительно того же ребра. Этот коэффициент должен быть не менее 1,15, т.е.:

ψ= ∑М ≥1,15.

гМг

Ребром опрокидывания является линия, проходящая через точку контакта колеса и рельса, относительно которой кран стремится опрокинуться.

Коэффициентом собственной устойчивости называют отношение момента, создаваемого весом крана, с учетом уклона пути в сторону опрокидывания относительно ребра опрокидывания к моменту, создаваемому ветровой нагрузкой при нерабочем состоянии крана относительно того же ребра опрокидывания. Этот коэффициент также должен быть не менее 1,15.

Для определения числовых значений коэффициентов устойчивости необходимо определить силы, действующие на кран; плечи, на которых действуют эти силы, и создаваемые ими моменты. На рис. 11.1, а показан железнодорожный кран в рабочем состоянии и действующие на него силы. Точка О представляет собой ребро опрокидывания, а точка цт — положение центра тяжести крана.

Силы, действующие на кран, и плечи этих сил следующие: Q —вес крана;

Q ′ = Qcos α — нормальная составляющая веса крана, действующая на плече (а+b) относительно ребра опрокидывания;

Q ′ = Qsin α — составляющая веса крана, действующая параллельно плоскости вращения крана на плече h2;

483

W1 = pFk — сила давления ветра, действующая на плече h1 на подветренную площадь крана Fk и зависящая от удельного давления ветра р при рабочем состоянии крана;

W2 = pFг — сила давления ветра на подветренную площадь груза Fг, действующая на плече h3 при ветре рабочего состояния;

Gг — вес наибольшего рабочего груза, действующего на плече

(L — b)cos α + h3 sin α;

Gит — сила инерции груза при торможении, действующая на плече (L—b)cos α + h3 sin α:

G	ит	=	Gг		vоп	,
			g tт

где tт — время торможения, с;

vоп — скорость опускания груза, м/с, принимаемая как vоп = 1,5vп; vп — скорость подъема груза, м/с;

Gив — центробежная сила груза, возникающая при вращении крана и действующая на плече h3 относительно ребра опрокидывания:

= mv 2 Gив R ,

где m = Ggг ;

R — радиус вращения груза, м.

При вращении крана канат, на котором висит груз, под действием силы инерции отклонится от вертикали на угол β. Следовательно, радиус вращения груза превысит вылет крана на некоторую величину с. Угол отклонения каната определяется из равенства

tgβ = c = Gив . h4 Gг

Отсюда следует, что

с = h Gив ,

4 Gг

484

а радиус вращения груза

R = L + h4 GGив .

г

Окружная скорость груза составляет:

v = 2πRn , м/с, 60

где n — скорость вращения крана, мин–1.

Теперь легко получить значение силы Gив, подставляя в исходную формулу центробежной силы полученные выражения. Легко убедиться, что

	G	Ln2
Gив =	г		.
	900 − h n2
		4

Суммарный восстанавливающий момент ∑М равен сумме моментов, создаваемых силами Q, Gит, Gив, W1 и W2. Опрокидывающий момент создается силой Gг. Тогда коэффициент грузовой устойчивости можно вычислить по формуле

G

Ln2h

G

v

оп

Q((a + b)cos α − h

sin α) −

г

3

−

г

(L −b) −W h

−W h

900 − h4n2

gtт

2

1 1

2 3

ψг =

≥1,15.

Gг (L −b)

Угол наклона α для башенных строительных кранов принимают равным примерно 1,5°, для железнодорожных, пневмоколесных, гусеничных, автомобильных и других подобных кранов, работающих без выносных опор, примерно 3°, при работе на выносных опорах — 1,5°. Нормами предусмотрена проверка коэффициента грузовой статической устойчивости, т.е. устойчивости крана, находящегося только под воздействием весовых нагрузок (без учета дополнительных сил и уклона площади):

ψст =	Q(a + c)		≥1,4.
г	Gг	(L −b)

485

Коэффициент собственной устойчивости крана

ψ= MQ ≥1,15,

сM в

где MQ — момент, создаваемый весом крана с учетом уклона пути в сторону опрокидывания;

Мв — момент ветровой нагрузки при нерабочем состоянии крана относительно ребра опрокидывания. Тогда

ψ= Q((b − d ) − h2 sin α) ≥1,15.

сW1h1

Для башенных кранов устойчивость крана против опрокидывания проверяется по РД 22-162-86 «Краны башенные строительные. Нормы расчета».

Расчет устойчивости свободностоящих кранов должен проводиться для случаев, приведенных в табл. 11.6 и на рис. 11.3. Условием обеспечения устойчивости является неравенство My > Мо (где Му — удерживающий момент; Мо — опрокидывающий момент, действующий на кран).

			Таблица 11.6
Расчетные случаи обеспечения устойчивости крана
	Момент			Схема на
Устойчивость	опрокидывающий	удерживающий
	М *	М *		рисунке
	о	у
Грузовая	k(Qgb1 + M1кр + М гр )	0,9Gоb2		1.6, а
Собственная:
в рабочем состоянии крана	kM1кр	0,9Gоb3		1.6, б
в нерабочем состоянии крана	kM2кр	1,05Gоb4		1.6, в
При внезапном снятии нагруз-	0,3Qgb5 + M1кр	0,9Gоb6		1.6, г
ки (обрыв груза)
При монтаже:
при подъеме башни	kGпb7	1,05Gоb8		1.6, д
при неполностью смонтиро-	kM2кр	1,05Gоb9		1.6, е
ванном кране

Примечание: k — коэффициент перегрузки; Q — грузоподъемность; b1 — b9 плечи действия сил относительно ребра опрокидывания; M1кр, Mгр и M2кр — моменты от ветровых нагрузок на кран в рабочем состоянии, груз и на кран в нерабочем состоянии; Gо — общий вес крана; Gп, Gн — вес поднимаемых и неподвижных частей крана; G — вес смонтированных частей крана; g — ускорение свободного падения.

486

Рис. 11.3. Расчетные случаи для проверки устойчивости крана:

Р — ребро опрокидывания; Wp, Wн — ветровые нагрузки на кран в рабочем и нерабочем состоянии; Go — общий вес крана; G — вес неполностью смонтированного крана; Gп, Gн — вес поднимаемых и неподвижных частей крана; α — угол наклона пути; bi — плечи действия сил

487

Кран установлен на максимально допустимом уклоне в сторону опрокидывания. Учитывается деформация крановых конструкций и рельсового пути.

Устойчивость в нерабочем состоянии и при монтаже проводится без учета действия нагрузок рельсовых захватов. Принимается, что под действием ветровых нагрузок кран разворачивается по направлению действия ветра.

Расчет устойчивости крана в нерабочем состоянии и при монтаже не проводится, если кран прикреплен к основанию, а захваты и основание могут воспринимать нагрузки отрыва.

Вес крана Gо, вес неподвижных Gн и смонтированных G частей крана при проверке грузовой и собственной устойчивости, а также устойчивости при монтаже определяются без учета веса ходовых тележек, если конструкция соединения ходовых тележек с ходовой рамой крана допускает вертикальное перемещение тележек относительно ходовой рамы.

11.7.1.Требования безопасности при работе стреловых

ибашенных кранов

Безопасность эксплуатации стреловых и башенных кранов за-

кладывается уже на этапе разработки проекта проведения работ. Одним из элементов проекта является рабочая привязка монтажных

кранов и подъемников, которая заключается в установлении точного взаимного расположения возводимого здания и грузоподъемных машин. Правильная привязка обеспечивает требуемый «охват» всего объекта монтажными машинами и безопасные условия производства работ.

Рабочая привязка башенных кранов состоит в поперечной и продольной привязке крана, подкрановых путей и их ограждений. Для поперечной привязки при возведении надземной части здания определяется расстояние от оси подкрановых путей до ближайшей к крану грани строящегося здания. Это расстояние зависит от конструктивного исполнения крана и ширины колеи. У кранов с поворотной башней наиболее приближены к зданию поворотная платформа или нижний противовес. Привязка таких кранов осуществляется по формуле

B = Rпов + lбез,

488

где В — минимальное расстояние от оси подкрановых путей до наружной грани здания, м;

Rпов — радиус поворотной части или противовеса;

lбез — минимально допустимое расстояние (безопасное) по горизонтали между выступающей частью крана и зданием. Принимается на высоте до 2 м от уровня земли равным не менее 0,7 м; на высоте более 2 м — не менее 0,4 м.

Краны с неповоротной башней могут располагаться ближе к зданию, поскольку механизм поворота и противовесная консоль располагаются выше строящегося объекта. У этих кранов наиболее приближенной к зданию является ходовая часть. Для них

В = 0,5bк + b + lбез,

где bк — ширина колеи крана, м;

b — величина выступающей за колею ходовой части, м, определяется по паспорту крана.

Привязку башенных и рельсовых стреловых кранов при возведении подземной части здания у неукрепленных котлованов и траншей производят, исходя из глубины выемки h и вида грунта, что обеспечивает расположение машин за пределами призмы обрушения. Безопасное расстояние по горизонтали от основания откоса выемки до оси ближайшего рельса определяется по формуле

lбез = lб + lр, м,

где lб — минимальное расстояние от основания откоса выемки до нижнего края балластной призмы: для песчаных и супесчаных грунтов lб > l,5h + 0,4, м; для глинистых и суглинистых грунтов lб > h + 0,4, м;

lр — расстояние от нижнего края балластной призмы до оси рельса определяется по формуле

lр = (hб + 0,05)m + 0,2 + 0,5lш, м,

где hб — высота слоя балласта под полушпалами, зависит от вида балласта и типа крана, м;

0,05 — стандартное углубление полушпалы в балласт, м;

m — показатель крутизны откосов балластной призмы: для щебня и гравия m = 1,5; для песка и шлака т = 2;

0,2 — минимально допустимое расстояние от верхнего края балластной призмы до конца полушпалы, м;

lш — длина деревянной полушпалы, lш = 1,35 м.

489

Поперечную привязку ограждений подкрановых путей к наружному рельсу производят, исходя из необходимости соблюдения безопасного расстояния между конструкциями крана и ограждением.

Для кранов с поворотной башней расстояние от оси ближнего к ограждению рельса до ограждения определяют по формуле

Lбез = (RПОВ – 0,5bк) + 0,7.

При привязке ограждений башенных кранов с неповоротной башней учитывается выступающая за колею ходовая часть:

Lбез = bк + 0,7.

На стройгенплане крайние стоянки должны быть обозначены и привязаны к осям здания: крайние стоянки; привязка крайних стоянок к оси; контрольный груз; место установки тупика; конец рельса; база крана; шкаф электропитания.

Длину подкрановых путей корректируют в сторону увеличения с учетом кратности длине полузвена (6,25 м). Минимально допустимая длина путей согласно правилам Ростехнадзора составляет два звена (25 м). Таким образом, принятая длина путей должна удовлетворять условию: Lп = 6,25nзв > 25 м, где nзв — число полузвеньев. Например, если по расчету длина путей составляет 40 м, следует принять Lгг = 43,75 м (7 полузвеньев).

При необходимости кран может быть установлен и на одном звене, т.е. на приколе. В этом случае для исключения просадки подкрановых путей звено должно быть уложено на жестком основании, например на специальных сборных железобетонных конструкциях.

При продольной привязке ограждений подкрановых путей на стройгенплане должно быть показано место нахождения контрольного груза для проверки ограничителей грузоподъемности. При этом выдерживается минимальное расстояние 1 м:

–от конца рельса до ограждения;

–конца рельса до контрольного груза;

–контрольного груза до ограждения.

Шкаф электропитания крана устанавливается за ограждением с наружной от здания стороны кранового пути.

Для рабочей привязки самоходных стреловых кранов на стройгенплан наносят оси их движения и стоянок. Установка и рабо-

490