CC BY
50
УДК 621.873.1
Чан Дык Хиеу, асп., hieu40m@gmail.com (Россия, Москва, МИИТ)
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ БАШЕННЫХ КРАНОВ ВО ВЬЕТНАМЕ
Рассмотрены условия эксплуатации башенных кранов с учётом метеорологической обстановки Вьетнама, обоснована необходимость учёта динамической составляющей ветра при обеспечении устойчивости кранов к опрокидыванию.
Ключевые слова: башенный кран, безопасность, ветровые нагрузки, устойчивость.
Обеспечение устойчивости башенных кранов является важнейшим условием при разработке систем управления их рабочими операциями. Во-первых, значительная часть всех аварий башенных кранов связано с их опрокидыванием, во-вторых, потеря устойчивости приводит, как правило, к разрушению самой машины без возможности ее дальнейшего восстановления, а также возможным вторичным разрушениям и человеческим жертвам. Распространенными причинами аварий кранов из-за потери устойчивости являются такие, как перегрузка, подтопление или ветровое воздействие. При этом ветровая нагрузка в условиях Вьетнама является доминирующей из-за особенностей его географического расположения.
Вьетнам на всем протяжении своей территории омывается водами Южно-Китайского моря. Его климат, в том числе и условия эксплуатации башенных кранов, определяются процессами, происходящими в бассейне этого моря. Южно-Китайское море находится в районе, подверженном сильному влиянию мощных тропических муссонов бассейна Индийского и отчасти Тихого океанов. Над Южно-Китайским морем господствуют два потока муссонных ветров. Зимой преобладают устойчивые ветры северовосточного направления, а летом - юго-западного. Зимний муссон начинается в северной части моря в середине сентября, в средней части - во второй половине октября и в южной - в октябре. Наступление муссона характеризуется быстрым нарастанием скорости ветра, иногда даже доходящего до штормовой силы. Зимний муссон сильно развивается в период с ноября по январь и достигает полного развития в январе.
Для Южно-Китайского моря характерны так называемые северные вторжения. Под этим термином понимают быстрое распространение масс холодного воздуха зимой, с севера, со скоростью около 15 м/с на северные и средние части моря до 15° северной широты, продолжительностью не менее 24 часов. Эти холодные вторжения либо распространяются сразу на большую акваторию, либо охватывают ее постепенно, на протяжении 1-3 суток.
Повторяемость северных вторжений в разные годы различна, изме-
няется также их интенсивность. При северных вторжениях зона внутри-тропической конвергенции располагается над южной частью моря, с ней связана значительная облачность и осадки, особенно над большими островами. Иногда наблюдаются вторжения относительно холодного воздуха с востока, с океана.
Другая особенность климата Южно-Китайского моря - тропические циклоны, свойственные многим областям у западной окраины океанов в низких широтах. Их китайское название - тайфун. Часто тайфунами называют тропические циклоны лишь на стадии развития со скоростью ветра более 30 м/с. Тайфуны, как правило, образуются над Тихим океаном к востоку от Филиппинских островов до 170° восточной долготы. В этом районе наблюдается наибольшее, по сравнению с другими, количество тропических циклонов: в среднем за год - 28, из них около половины с ураганной силой ветра до 9 - 12 баллов. В отдельные годы их проходит до 50.
При тайфунах на акватории Южно-Китайского моря развиваются большие барические градиенты, а, следовательно, и большие скорости ветра. Скорости ветра при вторжении тропических циклонов на побережье Вьетнама составляют в среднем 20-30 м/сек. Наибольшая отмеченная скорость ветра 48-50 м/сек. Так, в тайфуне "Klara", проникшем в провинцию Ха Тинь 8 октября 1964 года наибольшая скорость ветра была 50 м/с, а в тайфуне "Rose", вторгшемся в провинцию Нам Динь 13 августа 1968 г - 48 м/с. В тропических циклонах, проникших во Вьетнам, радиус области, где скорость ветра была более 17 м/с, изменялся от 50 до 200 км, в отдельных случаях до 300 км. В 1958-1994 гг. на шельф Вьетнама вышло или воздействовало 217 тропических циклонов (в среднем за год на шельф Вьетнама выходило около 6 тропических циклонов) [1].
Таким образом, обеспечение устойчивости стационарных башенных кранов в условиях Вьетнама является важной теоретической и практической задачей. Важнейшим аспектом решения этой задачи является обеспечение устойчивости в условиях сильных порывов ветра.
Кроме реализации крупных строительных проектов, таких как строительство гидроэлектростанций, мостов, промышленных предприятий, во Вьетнаме в настоящее время активно ведется жилищное строительство, как индивидуальное малоэтажное, так и точечное высотное. В условиях плотной застройки современных вьетнамских городов наиболее эффективным при строительстве зданий от 5 до 7 этажей является использование стационарных башенных кранов, характеризуемых компактностью и малым временем монтажа и демонтажа. В процессе эксплуатации стационарных башенных кранов нередки аварии, связанные с потерей устойчивости крана. Причинами аварий, кроме нарушений правил безопасной эксплуатации и ошибок в проектировании, являются ненормативные внешние условия эксплуатации кранов такие, как ветровые, сейсмические воздействия, наводнения, тропические ливни.
Башенный кран, по сравнению с другими видами подъемных механиз-
мов, наиболее подвержен обрушению. Это объясняется особенностями его конструкции. При большой высоте он имеет незначительную базу. Поэтому башенный кран обладает высокой чувствительностью к ветровой нагрузке. Рабочими движениями башенных кранов являются подъем и опускание груза, изменение вылета стрелы (крюка) с грузом, поворот стрелы в плане на 360°, передвижение самоходного крана. Отдельные движения могут быть совмещены, например, подъем груза с поворотом стрелы в плане. Все башенные краны снабжены многодвигательным электроприводом с питанием от сети переменного тока напряжением 220/380 В. В общем случае каждый башенный кран - это поворотный кран с подъемной или балочной стрелой, шарнирно закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни.
Ветровое воздействие на металлоконструкцию крана характеризуется следующими основными параметрами:
1. Средняя скорость ветра, величина осредненная за определенный интервал времени. Данный параметр является исходным в расчетах кранов. Средняя скорость ветра измеряется за 2-х минутный интервал времени на высоте 10 м над поверхностью земли.
2. Максимальная скорость ветра - определение максимальной скорости за длительный период времени. Максимальная скорость определяется один раз в 2, 10 минут, 1 час, 3 часа, один раз в год или за несколько лет. Ошибка в определении максимальных скоростей ветра может привести либо к излишнему запасу прочности и утяжелению конструкции кранов, либо, наоборот, к созданию недостаточно прочных установок, следствием чего могут быть их разрушение. Определение максимальных скоростей ветра за год или несколько лет, в районах установки кранов используются в расчетах собственной устойчивости.
3. Порывистость ветра - колебания (пульсации) по скорости и направлению от минимума к максимуму и обратно независимо от его величины с временными интервалами не более нескольких секунд. Характеристикой порывистости ветра является коэффициент порывистости КП равный отношению максимумов скорости в порывах Утах к средней скорости Уср:
Ут
K п =
max
4. Шквалистость ветра - резко выраженная порывистость ветра, т. е. частые и резкие нарастания средней скорости, определенной за достаточно продолжительный промежуток времени.
В связи с тем, что колебания скорости ветра около среднего значения не вызывают изменения знаков усилий и напряжений в большинстве элементов конструкции, ветровую нагрузку представляют в виде суммы статической и динамической составляющих:
V(t) = Vcp + ß,
где VCP - статическая составляющая скорости ветра, соответствующая ос-редненной скорости ветра за 2-х минутный интервал времени; ß -
динамическая составляющая ветровой нагрузки.
Динамическая составляющая ветровой нагрузки определяется либо по результатам натурных измерений скорости ветра либо по зависимости коэффициента динамичности £ и коэффициента, учитывающего пульсаци-онную составляющую ветровой нагрузки тП. Для обобщенных крановых конструкций ориентировочные значения коэффициентов составляют тП = 0,12... 0,0004 Н (H - высота башни) и £ = f(T), где Т - 2+0,02 L (L - длина стрелы).
Динамическую составляющую ветровой нагрузки можно представить в виде:
n
P=!v f ni (t) i=1
где vi — коэффициент разложения; n - координатные функции. К ветровому потоку можно принять
n
Р= Iv i ni (t )ni(t) = sin mí, i=1
2n
где = — - круговые частоты порывов ветра.
Ti
Выражение, описывающее среднее значение скорости ветра будет иметь вид:
n
V = V 1 +l(Kni - l)sin юfí _ i=1 -где КП и mi — случайные статистически зависимые величины.
Из анализа ветровой обстановки на территории Вьетнама следует, что, при эксплуатации башенных кранов, наибольшее влияние на их устойчивость оказывает динамическая составляющая ветра, его шквали-стость, определяемая тропическими циклонами. Разрабатываемые средства обеспечения устойчивости должны в обязательном порядке компенсировать динамическую составляющую ветра [2].
Безопасность и производительность погрузочно-разгрузочных работ, выполняемых башенными кранами, в значительной степени зависит от информированности оператора о текущем состоянии основных агрегатов машины в течение всего времени выполнения этих работ, а так же от воздействий на металлоконструкцию со стороны внешних возмущающих факторов, связанных с изменением динамики ветрового потока.
Список литературы
1. Дмитриева Е.В., Ростов И.Д. Разработка и реализация баз океанографических данных по северной части Тихого океана. Владивосток:
Дальнаука, 2004. 143 с.
2. Чан Дык Хиеу, П.А. Сорокин. Способ и устройство управления устойчивостью стационарного башенного крана // Наука и технологии строительства. Ханой, Вьетнам. №12/5. 2012. С. 105-108.
Chan Dyc Hieu
FEATURES OF TOWER CRANES EXPLOITATION IN VIETNAM
The conditions for the operation of tower cranes with the meteorological situation in Vietnam, the necessity of taking into account the dynamic of the constituent wind while ensuring stability of the crane to tip over.
Key words: tower crane, safety, wind loads, sustainability.
Получено 20.11.12
УДК.621.9.06-52
М.К. Галонска, канд. техн. наук, начальник отдела, galonska@tula.net (Россия, Тула, Филиал ОАО КБП-ЦКИБ СОО), В.В. Прейс, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, preys@klax.tula.ru, (4872)33-24-38 (Россия, Тула, ТулГУ)
МОДЕЛИ, ВАРИАНТЫ И ПРИНЦИПЫ СИНТЕЗА СТРУКТУР РОТОРНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ
Рассмотрены внешняя, иерархическая и внутренняя модели структуры роторных систем автоматической загрузки штучных предметов обработки в автоматические роторные линии, проанализирована вариативность структур и разработаны принципы их синтеза.
Ключевые слова: система автоматической загрузки, роторная линия, структура, внешняя модель, иерархическая модель, внутренняя модель.
Как показал опыт создания автоматических роторных линий (АРЛ) в различных отраслях промышленности наиболее предпочтительными для обработки на АРЛ являются осесимметричные объемные штучные предметы формы тел вращения, принадлежащие к классам 71-72 [1].
Подобные штучные предметы обработки эффективно загружаются в АРЛ с производительностью от 200 до 1200 шт./мин многопозиционными роторными системами автоматической загрузки (САЗ). По компоновке и принципу действия роторные САЗ являются машинами роторного типа, т.е. осуществляют технологические функции (захват, накопление, ориен-
