CC BY
3
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2024-23-l-33-45 УДК 621.873.2
Определение предельных расчетных суммарных значений ветровых нагрузок на элементы противоугонного устройства из эксцентрикового и клинового механизмов
Н. М. Селивончик1), канд. техн. наук, доц. Н. Л. Нестеренко1)
^Белорусский национальный технический университет (Минск, Республика Беларусь)
© Белорусский национальный технический университет, 2024 Belarusian National Technical University, 2024
Реферат. Согласно требованиям Правил по обеспечению промышленной безопасности грузоподъемных кранов, противоугонные устройства должны обеспечивать останов последних, находящихся под действием силы ветра, в любой точке рельсового пути, в том числе в месте стыка рельсов, соединяемых боковыми планками. Рекомендованные к применению различные типы противоугонных крановых устройств имеют ряд недостатков, о которых писали в предыдущих статьях. Известны также противоугонные крановые устройства, у которых останов грузоподъемных кранов на рельсовом пути осуществляется стопорным эксцентриком, взаимодействующим с поверхностью головки рельса. Надежность подобных устройств недостаточна, так как из-за постоянного усилия пружины сила сцепления эксцентрика с рельсом не зависит от изменяющейся силы ветра. Для проведения силового расчета противоугонного устройства грузоподъемных кранов, работающих на открытом воздухе, необходимо знать максимальное расчетное значение силы ветра, действующей на его элементы, удерживающие грузоподъемные краны на рельсах при нахождении в нерабочем состоянии. При движении крана, перемещающегося по рельсам под действием силы ветра Pw, эксцентрик, поворачиваясь, передает силу давления со стороны рельса на двуплечий рычаг, соединяющий эксцентриковый механизм с клиновым механизмом. Эксцентриковый механизм, по сути, является приводом вертикального перемещения клина, вследствие которого происходят замыкание клещевого захвата на головке рельса и останов крана. Таким образом, энергия, развиваемая краном, двигаемым силой Pw, используется на его останов. Для этого в статье рассмотрены вопросы определения предельных расчетных значений силы ветра, действующей на суммарные боковые поверхности различных типов грузоподъемных кранов, при разных климатических, аэродинамических, вероятностных и других ветровых нагрузках. Приведена методика определения предельных расчетных суммарных значений ветровых нагрузок на элементы разработанного противоугонного устройства для грузоподъемных кранов, перемещающихся по подкрановым рельсовым путям. Определены расчетные суммарные боковые площади и ветровые нагрузки на мостовые опорные одно- и двухбалочные краны, козловые и башенные краны для разных исполнений, пролетов, грузоподъемностей и других параметров. На основе выполненных расчетов возможно создание модельного ряда противоугонных устройств для различных конструкций грузоподъемных кранов, перемещающихся по подкрановым рельсам, при разных условиях эксплуатации.
Ключевые слова: грузоподъемные краны, эксцентриковый механизм, клещевой механизм, ветровые нагрузки, плотность воздуха, динамический и аэродинамический коэффициенты, коэффициенты перегрузки, надежности, пульсации ветра
Для цитирования: Селивончик, Н. М. Определение предельных расчетных суммарных значений ветровых нагрузок на элементы противоугонного устройства из эксцентрикового и клинового механизмов / Н. М. Селивончик, Н. Л. Нестеренко // Наука и техника. 2024. Т. 23, № 1. С. 33-45. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2024-23-1-33-45
Determination of Maximum Calculated Total Values of Wind Loads on the Elements of Anti-Theft Device from Eccentric and Wedge Mechanism
N. M. Selivonchik4, N. L. Nesterenko1)
i>
'Belarusian National Technical University (Minsk, Republic of Belarus)
Abstract. To carry out a power calculation of the anti-driveaway device (from now on referred to as - AD) of lifting cranes operating in the open air, it is necessary to know the maximum calculated value of the wind force on the elements of the AD
Адрес для переписки
Селивончик Николай Михайлович
Белорусский национальный технический университет
просп. Партизанский, 77,
220107, г. Минск, Республика Беларусь
Тел.: +375 17 350-71-55
Address for correspondence
Selivonchik Nikolay M.
Belarusian National Technical University
77, Partizansky Ave.,
220107, Minsk, Republic of Belarus
Tel.: +375 17 350-71-55
■ Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
According to the requirements of the Rules for ensuring the industrial safety of load-lifting cranes, anti-theft devices must ensure stopping of the latter, which are under the influence of wind, at any point on the rail track, including at the junction of rails connected by side bars. The various types of anti-theft crane devices recommended for use have a number of disadvantages, which have been written about in previous papers. Anti-theft crane devices are also known, in which the stop of lifting cranes on the rail track is carried out by a locking eccentric interacting with the surface of the rail head. The reliability of such devices is insufficient, since due to the constant force of the spring, the adhesion force of the eccentric to the rail does not depend on the changing wind force. To carry out a power calculation of the anti-theft device for cranes operating in the open air, it is necessary to know the maximum calculated value of the wind force acting on its elements that hold the cranes on the rails when the cranes are inoperative. When a crane moves along rails under the influence of wind force Pw, the eccentric, turning, transmits the pressure force from the rail to the double-arm lever connecting the eccentric mechanism to the wedge mechanism. The eccentric mechanism is essentially a drive for the vertical movement of the wedge, as a result of which the pincer clamp closes on the rail head and the crane stops. Thus, the energy developed by the crane, driven by the force Pw, is used to stop it. For this purpose, the paper deals with the issues of determining the maximum design values of the wind force acting on the total lateral surfaces of various types of cranes under different climatic, aerodynamic, probabilistic and other wind loads. A methodology is given for determining the maximum calculated total values of wind loads on the elements of the developed anti-theft device for lifting cranes moving along crane rail tracks. The calculated total lateral areas and wind loads on bridge support single- and double-girder cranes, gantry and tower cranes for various designs, spans, load capacities and other parameters have been determined. Based on the calculations performed, it is possible to create a model range of anti-theft devices for various designs of load-lifting cranes moving on crane rails under various operating conditions.
Keywords: lifting cranes, anti-theft device, eccentric mechanism, tong mechanism, wind loads, air density, dynamic and aerodynamic coefficients, overload coefficients, reliability, wind pulsations.
For citation: Selivonchik N. M., Nesterenko N. L. (2024) Determination of Maximum Calculated Total Values of Wind Loads on the Elements of Anti-Theft Device from Eccentric and Wedge Mechanism. Science and Technique. 23 (1), 33-45. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2024-23-1-33-45 (in Russian)
Введение
Данная статья является продолжением идей, изложенных в патенте на полезную модель «Автоматическое противоугонное устройство для грузоподъемных кранов» [1], а также в статьях [2, 3].
Грузоподъемный кран, оснащенный таким противоугонным устройством (ПУ), приобретает возможность самоостанова с учетом требований «Правил по обеспечению промышленной безопасности грузоподъемных кранов» [4]. При движении крана, перемещающегося по рельсам под действием силы ветра эксцентрик, поворачиваясь, передает силу давления со стороны рельса на двуплечий рычаг, соединяющий эксцентриковый механизм с клиновым механизмом.
Эксцентриковый механизм, по сути, является приводом вертикального перемещения клина, вследствие которого происходят замыкание клещевого захвата на головке рельса и останов крана. Таким образом, энергия, развиваемая краном, двигаемым силой используется на его останов.
Основная часть
Противоугонное устройство, представляющее собой кинематическое соединение двух механизмов - эксцентрикового и клинового, -показано на рис. 1.
Рис. 1. Схема взаимодействия эксцентрикового и клинового механизмов в противоугонном крановом устройстве: 1 - эксцентрик, находящийся на рельсе;
2 - рельс кранового пути; 3 - рычаг; 4 - ползун; 5 - прорези в корпусе противоугонного устройства; 6 - рычаги клещевого захвата; 7 - ось поворота; 8 - тяга; 9 - клин; 10 - шарниры; 11 - ролики рычагов захвата
Fig. 1. Scheme of eccentric and wedge mechanisms interaction in anti-theft crane device: 1 - eccentric located on the rail; 2 - rail of crane runway; 3 - lever; 4 - slider; 5 - slots in the body of anti-theft device; 6 - grab levers;
7 - rotation axis; 8 - thrust; 9 - wedge; 10 - pivots;
11 - rollers of grab levers
Предельные расчетные суммарные значения ветровых нагрузок на элементы рассматриваемого противоугонного устройства, согласно приложению В, ГОСТ 32579.1-2013 [5], вычисляются по формуле
Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
ZPw = Pw 2A,
(1)
где Pw - суммарная распределенная расчетная ветровая нагрузка на единицу наветренной площади грузоподъемных устройств; ЕА - суммарная наветренная площадь грузоподъемных устройств (приложение 1, ГОСТ 1451-77 [6]).
Суммарная распределенная расчетная ветровая нагрузка на единицу площади для нерабочего состояния грузоподъемных устройств определяется по приложению В, ГОСТ 32579.1-2013 [5], как
Р^, = (1 + 3 + mn в) K у pp = (1 + 3 + mn в) р, (2)
где р = gkcn - распределенная ветровая нагрузка на единицу наветренной площади грузоподъемных устройств, согласно ГОСТ 1451-77 [6]; Р1 = РУрК - то же, что и параметр р, но с учетом коэффициентов ур и К; р = 1,225 кг/м3 -плотность воздуха, согласно разделу 2, ГОСТ 1451-77 [6]; Н - высота расположения от поверхности земли элементов грузоподъемных устройств; с = 0,1 : 4 - коэффициент аэродинамической силы, принимаемый по приложению 1, ГОСТ 1451-77 [6]; п = 1,1 - то же перегрузки, учитываемый при расчете элементов грузоподъемных устройств по методу предельных состояний, если в нормах на проектирование грузоподъемных устройств не приводится его другое значение согласно п. 5.3 ГОСТ 1451-77 [6]; ур = 1,16 - частный коэффициент надежности по нагрузке табл. 1 для ветровых нагрузок нерабочего состояния [5, табл. 1, 4] для комбинаций нагрузок группы С2 [5, табл. 5]; тп - коэффициент пульсации ветра, зависящий от высоты расположения наветренной площади, согласно табл. В.2, ГОСТ 32579-2013 [5], или рис. 2;
g - ру2 /2 - динамическое давление ветра, Па, на высоте 10 м от поверхности земли для конкретной точки ее поверхности, принимаемое для нерабочего состояния грузоподъемных устройств в зависимости от скорости ветра у в соответствии с табл. 2, ГОСТ 1451-77 [6], или рис. 3; у - скорость ветра, м/с, на высоте 10 м от земли для конкретной точки ее поверхности для нерабочего состояния грузоподъемных устройств, принимаемая в соответствии с табл. 2, ГОСТ 1451-77 [6], или рис. 3; К - коэффициент, учитывающий изменение динамического давления ветра g по высоте Н в соответствии
с табл. 1, ГОСТ 1451-77 [6], или рис. 4; К - коэффициент, учитывающий вероятность появления ветра максимальной скорости в зависимости от срока эксплуатации грузоподъемных устройств для ветровой нагрузки нерабочего состояния этих устройств, согласно табл. В.1, ГОСТ 32579.1 [5], или рис. 5; в = 3,4(1 -0,7е-Мх) = = 1/2,68 - коэффициент динамичности для ПУ грузоподъемных устройств, кроме свободно стоящих башенных кранов; х = 0 - 3 - период свободных колебаний грузоподъемных устройств по первому тону, в с, для устройств, рассмотренных в сопутствующей литературе [5, 7-10]; е = 2,718 - экспонента;
|GKH hK+ qQhQ
- коэффициент динамич-
ности для свободно стоящих башенных кранов, согласно п. 7.3 ГОСТ 32579.1-2013 [5]; - вес кранов, кН; Нк - высота центра тяжести крана над плоскостью его опорного контура, м; д - ускорение свободного падения, м/с2; Q - грузоподъемность крана, т; Ид - высота точки подвеса грузового полиспаста над плоскостью опорного контура крана, м; к -момент инерции крана относительно ребра опрокидывания, т-м (схемы определения ребер опрокидывания кранов - ГОСТ 32579.1-2013 [5, рис. 1]).
200 H(mn)
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Н - высота расположения центра наветренной площади
тп - коэффициент пульсации ветра
mn = 0,070
mn = 0,12 - H/2000
Рис. 2. Графическая и математическая зависимости между параметрами H(mn)
Fig. 2. Graphic and mathematical dependencies between parameters H(mn)
Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
Рис. 3. Графическая зависимость динамического давления ветра g и скорости ветра v на высоте 10 м от поверхности земли для конкретной точки ее поверхности
Fig. 3. Graphic dependence of dynamic wind pressure g and wind speed v at height of 10 m from the earth surface for a specific point on its surface
Рис. 4. Графическая зависимость коэффициента K, учитывающего изменение динамического давления ветра по высоте H, м
Fig. 4. Graphic dependence of coefficient K, taking into account the change in dynamic wind pressure along height H, m
Результаты вычислений параметра (3mn г)
для значений г от 0,25 до 4,0 с интервалом 0,25 для высот Н от 10 до 100 м и свыше с интервалом 10 м при значениях mn от 0,115 до 0,7 с интервалом 0,005 приведены на рис. 6.
Рис. 5. Графическая зависимость динамического коэффициента K, учитывающего вероятность появления
ветра максимальной скорости, от срока эксплуатации грузоподъемных устройств в годах для ветровой нагрузки нерабочего состояния
Fig. 5. Graphic dependence of dynamic coefficient K, which takes into account the probability of occurrence of wind of maximum speed, from the service life of lifting devices in years for the wind load of the non-operating state
Результаты вычислений зависимости параметра Pw от v, g, 8, c, K и H с учетом вероятности появления ветровой нагрузки нерабочего состояния максимальной скорости в зависимости от срока эксплуатации грузоподъемных устройств в течение 25 лет приведены на рис. 7.
Согласно разделу 1 ГОСТ 22045-89 [11], краны мостовые электрические однобалочные опорные должны изготавливаться типов:
1 - для работы в помещениях;
2 - для работы на открытом воздухе.
Каждый тип крана изготавливается двух
исполнений:
А - управление с пола;
Б - управление из кабины.
Для рассматриваемого случая нас интересуют краны типа 2 в исполнении А и Б.
Основные параметры и размеры данных кранов приведены на рис. 5, 6 и в табл. 9-14 ГОСТ 22045-89 [11].
Из анализа рисунков и таблиц установлены суммарные наветренные площади кранов IA (м2), включающие боковые площади кранов, кабины, электротали и других элементов в зависимости от применяемых пролетов Хк (м), исполнений и грузоподъемности Q (т). Эти данные приведены на рис. 8.
Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
84,00
350
minimum
60,00
60,00
Е = 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75
3,00 3,25 3,50 3,75 4,00
10 2(3 + mn -g)
144.00
Рис. 6. Зависимости между параметрами Н и 10 (3 + mn • е) Fig. 6. Dependencies between parameters Н and 10-2 (3 + mn ■ е)
■ Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
c Pw (кПа)
4 44
4 42
4 40
4 38
4 36
4 34
4 32
4 30
4 28
4 26
4 24
4 22
4 20
4 18
4 16
4 14
4 12
4 10
4 6
4 4
4 2
_ 0 n
21 24 21 30 33 270 350 «0 550 700
37 40 v (м/с)
850 1000 g (Па)
Рис. 7. Графические зависимости параметра Pw от g, £, c, H Fig. 7. Graphic dependencies of parameter Pw on g, £, c, H
В соответствии с п. 1.5 ГОСТ 22045-89 [11] рекомендуется применять рассматриваемые краны для высоты Н от поверхности земли до 40 м, а согласно п. 1.6 для кранового пути следует применять железнодорожные рельсы узкой колеи Р24 по ГОСТ 6368-82 [12] или квадрат 50 по ГОСТ 2591-2006 [13].
Согласно п. 2.12.1 ГОСТ 22045-89 [11], полный установленный срок службы кранов на открытом воздухе - 15 лет.
Согласно п. 2, 3, 11 и табл. 6 ГОСТ 25711-83 [14], краны мостовые электрические опорные двухбалочные общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т должны изготавливаться типов: О - облегченный, режимная группа 3К; Н - нормальный, режимная группа 5К; Т - тяжелый, режимная группа 7К.
В зависимости от механизмов подъема краны изготавливают в следующих исполнениях:
1 - с одним механизмом подъема;
2 - с одним главным и одним вспомогательным механизмами подъема.
Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
E
Рис. 8. Предельные расчетные суммарные боковые площади ЕЛ, м2, мостовых электрических однобалочных опорных кранов пролетом LK = 13,5-28,5 м
Fig. 8. Maximum calculated total lateral areas ЕЛ, m2, of overhead electric single-girder support cranes with a span LK = 13.5-28.5 m
В зависимости от места, с которого управляют краном, устанавливаются следующие исполнения: А - управление с пола; Б - управление из кабины.
Краны типа Н изготавливаются не менее чем с одной площадкой обслуживания, типа Т - с двумя площадками обслуживания.
Полный установленный срок службы кранов, размещенных в помещениях, должен быть не менее значений, приведенных в табл. 1 [15].
Срок службы крана определяется сроком службы несущих металлических конструкций.
Для кранов, устанавливаемых на открытом воздухе, допускается уменьшать срок службы до 25 %.
Согласно прил. 4 ГОСТ 25711-83 [14], для кранового пути следует применять железнодо-
рожные рельсы типов Р43 и Р50 или крановые рельсы типов КР70 и КР80.
Основные параметры и размеры кранов по ГОСТ 25711-83 [14] приведены на рис. и в табл. 1-3 этого ГОСТа.
Из анализа рисунков и таблиц по аналогии с однобалочными кранами установлены суммарные наветренные площади кранов ЕА (м ). Эти данные приведены на рис. 9.
Основные параметры и размеры мостовых электрических двухбалочных опорных кранов общего назначения грузоподъемностью от 80 до 500 т по ГОСТ 15150-69 [15] приведены на рис. 1-3 и в табл. 1-23 ГОСТ 6711-81 [16].
Из анализа рисунков и таблиц установлены предельные расчетные суммарные боковые площади ЕА м мостовых электрических двух-балочных опорных кранов общего назначения, управляемых из кабины, при высоте подъема груза до 40 м и группах режима работы 3К, 5К, 6К для грузоподъемности Q = 80/20, 100/20, 125/20 т при пролетах Ь = 10^43 м с шагом 3 м. Эти данные приведены на рис. 10.
Таблица 1
Наименование крана Нормы для групп режима (лет)
1К, 2К 3К 4К, 5К 6К, 7К
Краны мостовые и козловые с грузовой тележкой 30 25 25 20
Козловые краны с электроталью 25 20 _ _
Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
1 2 3 4 5 П
Рис. 9. Предельные расчетные суммарные боковые площади TA, м2, мостовых электрических двухбалочных опорных кранов пролетом LK = 10,5-34,5 м
Fig. 9. Maximum calculated total lateral areas TA, m2, of overhead electric double-girder support cranes with a span L = 10,5-34,5 m
ТА (м2)
221] 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 6Q 50 40
P-"
ТА = 35,1 + 11,9 n 3 isiT
Q 125/20 (6k) \
\ 111.9
1JU.B
JOi ""108,6
% ТА = 3 0,9 + 11,1 n
Ï6Â 2 = 80/20 т (3k, 5k, 6k) 2 = 100/20 т (3k, 5k, 6k) 2 = 125/20 т (3k, 5k)
<3
"6Î2
42,0
164,1
■ Lk (м2)
13
2
16 3
19 4
22 5
2E 6
28 7
34 9
37 10
40 11
43 12
Рис. 10. Предельные расчетные суммарные боковые площади TA, м2, мостовых электрических двухбалочных опорных кранов грузоподъемностью Q = 200/20, 100/10, 125/20 т
Fig. 10. Maximum calculated total lateral areas TA, m2, of overhead electric double-girder support cranes Q = 200/20, 100/10, 125/20 t
n
Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
На рис. 11 представлены аналогичные данные для кранов грузоподъемностью Q = 160/32, 200/32, 250/32, 320/32, 400/80, 500/80 т при пролетах Ьк = 9,5-33,5 и 15,5-33,5 м.
Для рассмотренных мостовых электрических одно- и двухбалочных опорных грузоподъемных кранов при определении суммарных распределенных расчетных ветровых нагрузок Р„ на единицу площади для неработающего состояния кранов в запас прочности и для унификации ПУ принимаем срок эксплуатации грузоподъемных кранов 25 лет, тогда коэффициент К = 1,35; высота эксплуатации грузоподъемных кранов Н = 40 м, тогда коэффициент к = 1,55; частный коэффициент надежности по нагрузке ур = 1,16; коэффициент перегрузки п = 1,1; коэффициент аэродинамической силы с = 2; коэффициент динамичности г = 0; распределенная ветровая нагрузка на единицу площади грузоподъемных кранов р = gkcn = g -1,55 • 2 • 1,1 = 3,41^; распределенная ветровая нагрузка на единицу площади грузоподъемных кранов с учетом частного коэффициента надежности по нагрузке и коэффициента срока эксплуатации грузоподъем-
ЕЛ (м2)
ных кранов р = рурК = 3,4^-1,16-1,35 = 5,34g;
g - динамическое давление ветра (Па) на высоте 10 м от поверхности земли в соответствии с рис. 3; коэффициент пульсации ветра на высоте 40 м тп = 0,1; величина (1 + 3тпе) в формуле (2) равна (1 + 3 • 0,1 • 0) = 1.
Тогда, согласно формуле (2), РК = (1 + 3 тпе) х х р = 1- 5^ = 5^.
Численные значения Р„ для различных g приведены в табл. 2.
Таблица 2
g (кПа) 270 350 450 550 700 850 1000
Pw (кПа) 1,442 1,869 2,403 2,937 3,738 4,539 5,340
Учитывая полученные значения Р„ и ЕА, приведенные на рис. 8-11, согласно формуле (1), получим предельные расчетные суммарные значения ветровых нагрузок ЕР„ на элементы ПУ, устанавливаемые на мостовые электрические одно- и двухбалочные опорные краны разных типов, исполнений, грузоподъемности пролетов, режимных групп и других параметров, оговоренных в табл. 3-6.
ел = 54,2 + 17,4 г Q = 500/80 т (3k, 5К)
ел = 43,4 + 16,4 П; Q = 400/80 т (3k, 5К)
1 и
ел = 40,8 + 13,8 n Q = 320/32 т (3k, 5К)
ел = 32,3 + 13,3 n Q = 160/32 т (6k) Q = 200/32 т (3k, 5К) Q = 250/32 т (3k, 5к)
ел = 33,5 + 9,0 n Q = 160/32 т (3k, 5К)
Lk (м2)
12,5 15,5 18,5 21,5 24.5 27,5
56789 ni
Рис. 11. Предельные расчетные суммарные боковые площади м2, мостовых электрических двухбалочных опорных кранов грузоподъемностью Q = 160/30, 250/32, 320/32, 900/80, 500/180 т
Fig. 11. Maximum calculated total lateral areas m2, of overhead electric double-girder support cranes Q = 160/30, 250/32, 320/32, 900/80, 500/180 t
■ Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
Конструктивные решения козловых и башенных кранов настолько разнообразны, что их суммарные наветренные площади необходимо определять для каждого крана индивидуально с учетом высотного расположения их отдельных частей.
В общем виде для козловых и башенных кранов это решается по формуле
и = л, д г. (3)
Здесь Аi - максимальные наветренные площади элементов кранов на каждой из отметок 10 м от уровня земли; Д, - процент дырчатости конструкций кранов, высчитанный по их фактическому конструктивному решению или взятый из паспортов кранов или других документов при их наличии.
Далее величина для данных кранов, как и для нерассмотренных, определяется с учетом рекомендаций данной статьи.
Таблица 3
ё (Па) Р„ (кПа) (м) ЕР„ (кН)
б = 2 т
Исполнение
А Б
270 1,442 13,5 17,016 21,342
22,5 27,975 32,301
350 1,869 13,5 22,054 27,661
22,5 36,259 41,886
450 2,403 13,5 28,355 35,564
22,5 46,618 53,827
550 2,937 13,5 34,657 43,468
22,5 56,978 65,789
700 3,738 13,5 44,108 55,322
22,5 72,517 83,731
850 4,539 13,5 53,560 67,177
22,5 88,057 101,674
1000 5,340 13,5 63,012 79,032
22,5 103,596 119,616
(кН)
ё Р„ ¿к б = 3,2 т; 5 т
(Па) (кПа) (м) Исполнение
А Б
270 1,442 13,5 17,304 21,630
28,5 37,636 41,962
350 1,869 13,5 22,428 28,035
28,5 48,781 54,388
450 2,403 13,5 28,836 36,045
28,5 62,718 69,927
550 2,937 13,5 35,244 44,055
28,5 76,656 85,467
700 3,738 13,5 44,856 56,070
28,5 97,562 108,776
850 4,539 13,5 54,468 68,085
28,5 118,468 132,085
1000 5,340 13,5 64,080 80,100
28,5 139,374 155,394
Таблица 4
ё (Па) Р„ (кПа) ¿к (м) (кН)
б (т)
5 8; 10; 12,5 16; 16/3,2 20/5 32/5 50/12,5
270 1,442 10,5 32,878 36,771 41,530 44,702 50,326 56,671
34,5 79,022 91,567 106,708 116,802 134,539 154,727
350 1,869 10,5 42,613 47,660 53,827 57,939 65,228 73,452
34,5 102,421 118,682 138,306 151,389 174,378 200,544
450 2,403 10,5 54,788 61,277 69,206 74,493 83,865 94,438
34,5 131,684 152,591 177,822 194,643 224,200 257,842
550 2,937 10,5 66,964 74,894 84,586 91,047 102,501 115,424
34,5 160,948 186,500 217,338 237,897 274,022 315,140
700 3,738 10,5 85,226 95,319 107,654 115,878 130,456 146,903
34,5 204,842 237,363 276,612 302,778 348,755 401,087
850 4,539 10,5 103,489 115,745 130,723 140,709 158,411 178,383
34,5 248,737 288,227 335,886 367,659 423,489 487,035
1000 5,340 10,5 121,752 136,170 153,792 165,540 186,366 209,862
34,5 292,632 339,090 395,160 432,540 498,222 572,982
Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
Таблица 5
g (Па) Pw (кПа) Lk (м) YPW (кН)
Группы режимов работы
3К; 5К; 6К 3К; 5К 6К
Q = 80/20 т Q = 100/20 т Q = 125/20 т Q = 125/20 т
270 1,442 10 60,564 67,774
43 236,632 256,532
350 1,869 10 78,498 87,843
43 306,703 332,495
450 2,403 10 100,926 112,941
43 394,332 427,493
550 2,937 10 123,354 138,039
43 481,962 522,492
700 3,738 10 156,996 175,686
43 613,406 664,990
850 4,539 10 190,638 213,333
43 744,850 807,488
1000 5,340 10 224,280 250,980
43 876,294 949,986
Таблица 6
g (Па) Pw (кПа) Lk (м) YPw (кН)
Группы режимов работы
3К; 5К 6К 3К; 5К
Q = 160/ 32 т Q = 160/ 32 т Q = 200/ Q = 250/ 32 т 32 т Q = 320/ 32 т
270 1,442 9,5 61,285 69,755 78,733
33,5 165,109 219,184 237,930
350 1,869 9,5 79,433 85,226 102,047
33,5 214,001 284,088 308,385
450 2,403 9,5 102,128 109,577 131,204
33,5 275,144 365,256 396,495
550 2,937 9,5 124,823 133,927 160,360
33,5 336,287 446,424 484,605
700 3,738 9,5 158,865 170,453 204,095
33,5 428,001 568,176 616,770
850 4,539 9,5 192,908 206,978 247,829
33,5 519,716 689,928 748,935
1000 5,340 9,5 226,950 243,504 291,564
33,5 611,430 811,680 881,100
EPw (кН)
Pw (кПа) Lk (м) Группы режимов работы
g (Па) 3К;5К
Q = 400/ 80 т Q = 500/ 80 т
270 1,442 15,5 133,529 153,429
33,5 275,422 303,974
350 1,869 15,5 173,060 198,862
33,5 356,979 393,985
450 2,403 15,5 222,518 255,679
33,5 458,973 506,552
550 2,937 15,5 271,966 312,497
33,5 560,967 619,120
700 3,738 15,5 346,139 397,723
33,5 713,958 787,970
850 4,539 15,5 420,311 482,950
33,5 866,949 956,821
1000 5,340 15,5 494,484 568,176
33,5 1019,940 1125,672
H Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
ВЫВОДЫ
1. Рассмотрена методика определения предельных расчетных суммарных значений ветровых нагрузок на элементы разработанного противоугонного устройства для грузоподъемных кранов, перемещающихся по подкрановым рельсовым путям.
2. Установлены математические и графические зависимости динамического давления и скорости ветра на высоте 10 м от поверхности земли, коэффициентов, учитывающих изменение динамического давления ветра и пульсации, от высоты расположения наветренной площади, динамического коэффициента, учитывающего вероятность появления ветра максимальной скорости в зависимости от срока эксплуатации грузоподъемных устройств, другие зависимости.
3. Определены расчетные суммарные боковые площади и ветровые нагрузки на мостовые опорные одно- и двухбалочные краны, козловые и башенные краны для различных исполнений, пролетов, грузоподъемностей и других параметров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автоматическое противоугонное устройство для грузоподъемных кранов: пат. БУ 12950 / А. Н. На-талевич, Н. Л. Нестеренко, Н. М. Селивончик. Опубл. 30.08.2022.
2. Селивончик, Н. М. Основы расчета противоугонного кранового устройства из эксцентрикового и клещевого механизмов / Н. М. Селивончик, Н. Л. Нестеренко // Наука и техника. 2021. Т. 20, № 4. С. 296-301. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-4-296-301.
3. Селивончик, Н. М. Силовой расчет противоугонного кранового устройства из эксцентрикового и клинового механизмов / Н. М. Селивончик, Н. Л. Нестеренко // Наука и техника. 2023. Т. 22, № 2. С. 113-118. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2023-22-2-113-118.
4. Правила по обеспечению промышленной безопасности грузоподъемных кранов [Электронный ресурс]: утв. постановлением Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 22.12.2018, № 66 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. Режим доступа: https://pravo.by/docu ment/?guid=12551&p0=W21934170p&p1=1. Дата доступа: 14.04.2021.
5. Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинацией нагрузок. Ч. 1:
Общие положения: ГОСТ 32579.1-2013. М.: Стан-дартинформ, 2015. 30 с. Режим доступа: https://files. stroyinf.ru/Data/577/57770.pdf.
6. Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая. Нормы и метод определения: ГОСТ 1451-77. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2003. 13 с.
7. Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Ч. 2: Краны стреловые самоходные: ГОСТ 32579.2-2013. М.: Стандартинформ, 2015. 8 с. Режим доступа: https://files.stroyinf.rU/Data2/1/4293769/4293769479.pdf.
8. Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Ч. 3: Краны башенные: ГОСТ 32579.3-2013. М.: Стандарт-информ, 2015. 8 с. Режим доступа: https://files. stroyinf.rU/Data2/1/4293769/4293769479.pdf.
9. Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Ч. 4: Краны стреловые: ГОСТ 32579.4-2013. М.: Стандарт-информ, 2015. 10 с. Режим доступа: https://files. stroyinf.ru/Data/577/57766.pdf.
10. Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Ч. 5: Краны мостового типа. ГОСТ 32579.5-2013. М.: Стан-дартинформ, 2015. 14 с. Режим доступа: https://files. stroyinf.ru/Data2/1/4293769/4293769477.pdf.
11. Краны мостовые электрические однобалочные опорные. Технические условия: ГОСТ 22045-89. М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. 26 с.
12. Рельсы железнодорожные узкой колеи типов Р8, Р11, Р18 и Р24. Конструкция и размеры: ГОСТ 6368-82. М.: Изд-во стандартов, 1989. 6 с. Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294852/4294852756.pdf.
13. Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент: ГОСТ 2591-2006. М.: Стандартин-форм, 2006. 17 с. Режим доступа: https://files.stroyinf. ru/Data2/1/4293832/4293832576.pdf.
14. Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т. Типы, основные параметры и размеры: ГОСТ 25711-83. Введ. 01.07.1985. М.: Изд-во стандартов, 1983. 20 с. Режим доступа: https://simkran.ru/upload/doc/gost/GOST_25711-83_ww w-simkran-ru.pdf.
15. Машины, приборы и другие технические изделия Исполнения для различных климатических районов, категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды: ГОСТ 15150-69. Введ. 01.01.1971. М.: Стандартинформ, 2010. 71 с. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200003320.
16. Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 80 до 500 т. Основные параметры и размеры: ГОСТ 6711-81. Введ. 01.01.1982. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1985. 35 с. Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293802/42938025 65.pdf.
Поступила 03.10.2023 Подписана к печати 14.12.2023 Опубликована онлайн 31.01.2024
Наука
итехника. Т. 23, № 1 (2024)
REFERENCES
1. Natalevich A. N., Nesterenko N. L., Selivonchik N. M. (2022). Automatic Anti-Theft Device Fore Cranes. Patent BY No 12950 (in Russian).
2. Selivonchik N. M., Nesterenko N. L. (2021) Basics of Calculating Anti-Theft Crane Device from Eccentric and Tick-Borne Mechanisms. Nauka i Tekhnika = Science and Technique, 20 (4), 296-301. https://doi.org/10.21122/ 2227-1031-2021-20-4-296-301 (in Russian).
3. Selivonchik N. M., Nesterenko N. L. (2023) Power Calculation of Anti-Driveaway Crane Device from Eccentric and Wedge Mechanisms. Nauka i Tekhnika = Science and Technique. 22 (2), 113-118. https://doi.org/10.21122/ 2227-1031-2023-22-2-113-118 (in Russian).
4. Rules on Ensuring Industrial Safety of Hoisting Cranes: Resolution of the Ministry of Emergency Situations of the Republic of Belarus of December 22, 2018 No 66. National Legal Internet Portal of the Republic of Belarus. Available at: https://pravo.by/document/?guid=12551& p0=W21934170p&p1=1 (accessed 14 April 2021) (in Russian).
5. State Standard 32579.1-2013. Cranes. Design Principles for Loads and Load Combinations. Part 1. General. Moscow, Standartinform Publ., 2015. 30. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data/577/57770.pdf (in Russian).
6. State Standard 1451-77. Cranes. Wind Load. Norms and Method of Determination. Moscow, Publishing House of Standards, 2003. 13 (in Russian).
7. State Standard 32579.2-2013. Cranes. Design Principles for Loads and Load Combinations Part 3. Tower Cranes. Moscow, Standartinform Publ., 2015. 8. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293769/4293769479.pdf (in Russian).
8. State Standard 32579.3-2013. Cranes. Design Principles for Loads and Load Combinations Part 3. Tower Cranes. Moscow, Standartinform Publ., 2015. 8. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293769/4293769479.pdf (in Russian).
9. State Standard 32579.4-2013. Cranes. Design Principles for Loads and Load Combinations. Part 4: Jib Cranes. Moscow, Standartinform Publ., 2015. 10. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data/577/57766.pdf (in Russian).
10. State Standard 32579.5-2013. Cranes. Design Principles for Loads and Load Combinations. Part 5. Overhead Type Crane. Moscow, Standartinform Publ., 2015. 14. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293769/ 4293769477.pdf (in Russian).
11. State Standard 22045-89. Interstate Standard. Single-beam Electric Overhead Cranes. Technical Specifications. Moscow, Publishing House of Standards, 1999. 26 (in Russian).
12. State Standard 6368-82. Type R8, R11, R18 andR24 Narrow-Gauge Railway Rails. Design and Dimensions. Moscow, Publishing House of Standards, 1989. 6. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294852/42948527 56.pdf (in Russian).
13. State Standard 2591-2006. Square Hot-Rolled Steel Bars. Dimensions. Moscow, Standartinform Publ., 2006. 17. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293832/42 93832576.pdf (in Russian).
14. State Standard 25711-83. Electrical Overhead Travelling type Cranes for General Punposies. Types, Basic parameters and Dimensions. Moscow, Publishing House of Standards, 1983. 20. Available at: https://simkran.ru/upload/ doc/gost/GOST_25711-83www-simkran-ru.pdf (in Russian).
15. State Standard 15150-69. Machines, Instruments and Other Industrial Products. Modifications for Different Climatic regions. Categories, Operating, Storage and Transportation Conditions as to Environment Climatic Aspects Influence. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 71. Available at: https://docs.cntd.ru/document/120000 3320 (in Russian).
16. State Standard 6711-81. General-Purpose Electric Bridge Cranes of Load Capacity From 80 to 500 tn* Basic Parameters and Dimensions. Moscow, Publishing House of Standards, 1985. 35. Available at: https://files.stroyinf.ru/ Data2/1/4293802/4293802565.pdf (in Russian).
Received: 03.10.2023 Accepted: 14.12.2023 Published online: 31.01.2024
■ HayKa
uTexHMKa. T. 23, № 1 (2024)
