Методика проверки грузовой и собственной устойчивости строительных машин.

Степень устойчивости свободно стоящих кранов, определяемая коэффициентами устойчивости, представляет собой отношение удерживающего момента к опрокидывающему. Нагрузки, создающие опрокидывающий момент в этих кранах, как правило, приложены за пределами опорного контура, а сила тяжести крана, приложенная внутри опорного контура, создает соответственно удерживающий момент. При разных положениях рабочего оборудования изменяются координаты его центра тяжести, значения действующих сил и их плечи, а следовательно, значения опрокидывающих и удерживающих моментов. Различаются грузовая (во время работы) и собственная (в нерабочем состоянии) устойчивость. Проверка устойчивости производится в условиях, когда сочетание действующих на кран нагрузок наиболее неблагоприятно с точки зрения возможности опрокидывания крана. Согласно правилам значения коэффициентов грузовой и собственной устойчивости должны быть не менее 1,15.При проверке грузовой устойчивости считается, что кран стоит на наклонной площадке, подвержен действию ветра, поворачивается, одновременно тормозится опускаемый груз и движущийся кран.

Коэффициент грузовой устойчивости,где MG – момент, создаваемый силой тяжести частей крана относительно ребра опрокидывания, кН:

MG = Gg [(b+c)cosα – h1sinα] ;

∑Мин – суммарный момент сил инерции и груза, возникающих в процессе торможения крана и груза, и центробежной силы при вращении крана с грузом, кН:

∑Мин = Мин.гр + Мин.кр.гр + Мц;

Мв – момент, создаваемый ветровой нагрузкой рабочего состояния на кран и груз, действующий параллельно плоскости, на которой установлен кран;

МQ – момент, создаваемый номинальным весом груза относительно ребра опрокидывания, кН:

МQ = Qg (A-b)

Сила инерции при торможении опускающегося груза совпадает с силой тяжести груза и приложена к оси головных блоков, Н:

Fин.гр = Qv/t,

где v – скорость установившегося движения груза, м/с;

t – время торможения, с.

Опрокидывающий момент от этой силы находится по формуле, кН·м:

Мин.гр = Fин.гр (А-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 находится из выражения, кН·м:

Мин.кр.гр = Gvh/t + QvL/t,

где v и t – скорость передвижения и время торможения крана.

Во время поворота крана возникает горизонтально направленная центробежная сила F, кН:

F = Qω2r, создающая опрокидывающий момент Мц, кН·м:

Мц = FL,

где ω – угловая скорость крана, мин-1, ω = πn/30;

n – частота вращения крана, об/мин.

Под действием центробежной силы груз отклоняется от вертикали на угол β и радиус вращения груза при этом превысит вылет крана: r = A + H tgβ.

Тогда выражение для центробежной силы примет вид:

F = Qπ2n2A/(900-n2H),

а выражение для опрокидывающего момента от действия этой силы вид

Мц = Qn2HhL(900-n2H).

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 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 Кс = MG/MQ ≥ 1,4. При проверке собственной устойчивости считается, что кран стоит на наклонной площадке, стрела установлена вдоль пути, вылет - минимальный, кран подвержен действию только ветра нерабочего состояния.

Коэффициент собственной устойчивости Кс = MG' / MB' ≥ 1,15, где MG' – момент, создаваемый массой крана относительно ребра опрокидывания, кН·м; MB' – момент ветровой нагрузки нерабочего состояния, кН·м. Для стреловых самоходных автомобильных, пневмоколесных, гусеничных, кроме того, проверяется устойчивость при движении на участках пути с продольным.