Описание техники безопасности при эксплуатации кранов.

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Номер варианта 99

Расчетные массы конструкции крана, т:

Стрелы G_с Х

Башни G_б Х

Поворотной платформы G_пл Х

Противовеса G_пр Х

Неповоротной части крана G_н Х

Расстояние от плоскости, проходящей через ось вращения крана, параллельно ребру опрокидывания, до центра тяжести элементов конструкции крана, м:

Стрелы L_с Х

Башни L_б Х

Поворотной платформы L_пл Х

Противовеса G_пр Х

Неповоротной части крана L_н Х

Расстояние от оси вращения до корневого шарнира стрелы r, м Х

Расстояние от плоскости опорного контура до корневого шарнира стрелы h_r, м Х

Расстояние от центров тяжести отдельных элементов крана до плоскости опорного контура, м:

Стрелы h_с Х

Башни h_б Х

Поворотной платформы h_пл Х

Противовеса h_пр Х

Неповоротной части крана h_н Х

Площадь наветренной поверхности элементов конструкции крана, м²:

Стрелы F_с Х

Башни F_б Х

Поворотной платформы F_пл Х

Противовеса F_пр Х

Неповоротной части крана F_н Х

Груза F_г Х

Длина стрелы L_стр, м Х

Высота подъема груза H_гр, м Х

Максимальная скорость подъема груза, м/с. Х

Кратность грузового полиспаста m, шт. Х

Количество обводных блоков n_бл, шт. Х

Расстояние от оси вращения крана до ребра опрокидывания, м:

Вперед b Х

Назад b₁ Х

Описание устройства и принципа действия башенного крана.

Строительные башенные краны являются ведущими грузоподъемными машинами в строительстве и предназначены для механизации строительно-монтажных работ при возведении жилых, гражданских и промышленных зданий и сооружений, а также для выполнения различных погрузочно-разгрузочных работ на складах, полигонах и перегрузочных площадках. Они обеспечивают вертикальное и горизонтальное транспортирование строительных конструкций, элементов зданий и строительных материалов непосредственно к рабочему месту в любой точке строящегося объекта. Темп строительства определяется производительностью башенного крана, существенно зависящей от скоростей рабочих движений.

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 многомоторным электроприводом с питанием от сети переменного тока напряжением 220/380 В. В общем случае каждый башенный кран — это поворотный кран с подъемной (рис. 1, а) или балочной (рис. 1, б) стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни.

^{Рис. 1. Типы и параметры башенных кранов.}

Работы выполняемые строительными кранами многообразны. В жилищном и гражданском строительстве при помощи башенных и других кранов осуществляются разгрузка автотранспорта, монтаж железобетонных и металлических деталей и конструкций, подъем строительных материалов и деталей на высоту этажей, где ведутся работы. В промышленном строительстве, кроме основных строительных работ по возведению промышленных зданий, башенными и стреловыми кранами ведутся работы по монтажу крупного промышленного оборудования, доменных печей, кауперов, цементных и нефтеперерабатывающих заводов и др. В гидротехническом строительстве при помощи башенных и других кранов ведутся работы по изготовлению каркасов из крупной арматуры, установке арматуры и железобетонных элементов плотины и частично по укладке бетонной смеси в тело плотины.

По конструкции башен различают краны с поворотной и неповоротной башнями. Башни кранов могут быть постоянной длины и раздвижными (телескопическими). У кранов с поворотной башней (рис. 1, а) опорно-поворотное устройство, на которое опирается поворотная часть крана, расположено внизу на ходовой раме крана или на портале. Поворотная часть кранов включает поворотную платформу, на которой размещены грузовая и стреловая лебедки, механизм поворота, противовес, башня с оголовком, распоркой и стрелой. У кранов с неповоротной башней (рис. 1, б) опорно-поворотное устройство расположено в верхней части башни. Поворотная часть таких кранов включает поворотный оголовок, механизм поворота, стрелу и противовесную консоль, на которой размещены лебедки и противовес, служащий для уменьшения изгибающего момента, действующего на башню крана и для улучшения его устойчивости. В случае близкого взаимного расположения двух кранов без ходового оборудования, в конструкции одного из них (стрела которого находится ниже) не используется оголовок с вантовыми растяжками, а горизонтальность стрелы обеспечивается высокой жесткостью металлоконструкции. Отсутствие оголовка в этой ситуации позволяет уменьшить высоту башни более высокого крана, зона работ которого пересекает место расположения крана без оголовка.

На ходовой раме кранов с неповоротной башней уложены плиты балласта, а с боковой стороны башни расположены монтажная стойка с лебедкой и полиспастом, предназначенная для поднятия и опускания верхней части крана при его монтаже и демонтаже. Ходовые рамы опираются на ходовые тележки, которые обеспечивают передвижение кранов по подкрановым путям. Краны с поворотной башней имеют ограниченный грузовой момент из-за из-за ограничений габаритных размеров низко расположенной поворотной платформы с противовесом. Такая конструкция весьма популярна в быстромонтируемых башенных кранах с небольшим грузовым моментом.

По типу стрел различают краны с подъемной (маневровой) и балочной стрелой. У кранов с подъемной стрелой (см. рис. 1, а), к головным блокам которой подвешена крюковая подвеска (грузозахватный орган крана), вылет изменяется поворотом стрелы в вертикальной плоскости относительно опорного шарнира с помощью стреловой лебедки. В случай подъема стрелы в положение, близкое к вертикальному, такое техническое решение позволяет значительно увеличить максимальную высоту подъема, а также позволяет расположить кран и выполнять работы в непосредственной близости от препятствий – других кранов и стен существующих строений. У кранов с балочной стрелой (см. рис. 1, б) вылет изменяется при перемещении по нижним ездовым поясам стрелы грузовой тележки с подвешенной крюковой подвеской. Перемещение грузовой тележки осуществляется с помощью тележечной лебедки и каната. Эта конструкция наиболее популярна, так как обеспечивает высокую производительность работы крана.

По способу установки краны разделяют на передвижные (рис. 2, в), стационарные (рис. 2, а) и самоподъемные (рис. 2, б). Передвижные башенные краны по типу ходового устройства подразделяют на рельсовые, автомобильные, на специальном шасси автомобильного типа, пневмоколесные и гусеничные. Рельсовые краны наиболее распространены. Стационарные краны не имеют ходового устройства и устанавливаются вблизи строящегося здания или сооружения на фундаменте. При возведении зданий большой высоты передвижные и стационарные краны для повышения их прочности и устойчивости прикрепляют к возводимому зданию. Прикрепляемые к зданию стационарные краны называют приставными; прикрепляемые к зданию передвижные краны, работающие как приставные, называют универсальными. Самоподъемные краны применяют, в основном, на строительстве зданий и сооружений большой высоты, имеющих металлический или мощный железобетонный монолитный каркас, который служит их опорой. Перемещение самоподъемных кранов вверх осуществляется с помощью собственных механизмов по мере возведения здания.

Перевозка башенных кранов в зависимости от их конструкций и параметров осуществляется автотягачами на подкатных пневмоосях в сложенном виде (мобильные краны), без промежуточных секций башни (перевозятся отдельно), с разборкой на отдельные узлы (под регламентированные габариты автотранспорта).

Работа свободностоящих, передвижных и стационарных кранов возможна до определенной высоты. Для сохранения устойчивости крана при увеличении высоты подъема его башню крепят к конструкциям возводимого здания или сооружения одним, двумя, а иногда тремя креплениями, устанавливаемыми на различной высоте крана по мере его наращивания. В высотных кранах серии КБ на расчетной высоте между промежуточными секциями башни закладывают вставки с проушинами, к которым крепятся подкосы, образующие рамы крепления.

Все башенные краны оборудуются приборами безопасности. К ним относятся ограничители крайних положений всех видов движения, расположенные перед упорами: передвижения крана, грузовой и контргрузовой тележек, угла наклона стрелы, поворота, высоты подъема, выдвижения башни и т. д. Для защиты кранов от перегрузки при подъеме груза на определенных вылетах применяют ограничители грузоподъемности. Краны также оснащают тормозами на всех механизмах рабочих движений, нулевой и концевой электрозащитой, аварийными кнопками и рубильниками, анемометрами с автоматическим определением опасных порывов ветра и подачей звуковых и световых сигналов для предупреждения машиниста об опасности, рельсовыми захватами на ходовых тележках, указателями вылета крюка и грузоподъемности на данном вылете при соответствующей высоте подъема груза и т. п. Для прохода машиниста в кабину и к удаленным узлам для проведения технического обслуживания и ремонта на кранах устанавливают лестницы, площадки и настилы, имеющие необходимое ограждение.

^{Рис. 2. Способы установки башенных кранов.}

Основные параметры башенного крана.

-вылет (это расстояние по горизонтали от оси вращения поворотной части крана до вертикальной оси грузозахватного органа (крюковой подвески) при установке крана на горизонтальной площадке).

Вылетом определяется зона обслуживания строящегося сооружения, склада.

-грузоподъемность (характеризуется максимально допустимой массой рабочего груза, на подъем которого рассчитан кран).

Грузоподъемность крана меняется в зависимости от вылета крюка и является главным параметром башенного крана.

- грузовой момент (представляет собой произведение грузоподъемности на соответствующий вылет).

-высота подъема (расстояние по вертикали от уровня стоянки крана до грузозахватного органа, находящегося в верхнем рабочем положении).

- глубина опускания (расстояние по вертикали от уровня стоянки крана до грузозахватного органа, находящегося в нижнем рабочем положении).

-скорости рабочих движений (скорость подъема, поворота, передвижения крана, передвижения тележки, изменения вылета).

- задний габарит (наибольший радиус поворотной части крана (поворотной платформы или противовесной консоли) со стороны, противоположной стреле).

От величины заднего габарита у кранов с поворотной башней зависит выбор величины удаления кранового пути от стены возводимого здания.

-масса крана (полная масса крана с балластом, противовесом и в полностью заправленном состоянии).

- мощность крана (суммарная мощность всех электродвигателей, установленных на кране).

Описание техники безопасности при эксплуатации кранов.

К монтажным работам допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, признанные годными для работы в качестве верхолазов и имеющие удостоверение на право производства работ.

Краны монтируют и демонтируют под надзором представителя технического персонала (участкового механика или прораба), отвечающего за соблюдение установленной технологии монтажных работ и правил техники безопасности. Независимо от опытности рабочих руководитель должен проинструктировать всех рабочих, принимающих участие в монтаже. Инструктаж оформляют записями в журнале.

Место монтажа должно быть ограждено. На ограждениях вывешивают предупредительные надписи: «Проход закрыт», «Опасная зона», «Не стой под грузом». Посторонним лицам запрещается проходить на территорию монтажной площадки.

До начала монтажа заземляют крановый путь, а на концах путей устанавливают тупиковые упоры. Все электромонтажные работы должен проводить только электрик.

Верхолазы ведут монтаж в спецодежде и обуви с рифленой подошвой, на высоте более 1,5 метров работают с предохранительным поясом.

Монтажникам запрещается вести работу одновременно в двух ярусах по вертикали, если между ними нет сплошного настила или других устройств, предохраняющих работающих внизу монтажников от падения каких-либо предметов.

При передвижении по крану руки верхолаза должны быть свободны, инструменты следует держать в сумке, надетой через плечо. Сбрасывать сверху инструмент или какие-либо предметы, а также оставлять их на высоте запрещается — их спускают на веревке.

При запасовке или распасовке полиспастов на высоте принимают меры против самопроизвольного угона каната. Работать можно только с исправным, проверенным канатом. При наматывании канатов на вращающийся барабан не разрешается направлять канат руками. Все операции с канатами следует выполнять только в рукавицах.

В Инструкции по монтажу указывается, при какой скорости ветра должны быть прекращены работы по монтажу крана. Запрещается проводить монтажные работы на высоте при гололеде, в ночное время, в грозу, туман и при температуре воздуха ниже -20°С. Вести монтаж ночью можно только в случае аварии. Запрещается спускать или поднимать башню ночью. При работе в темное время монтажная площадка должна быть освещена. При гололеде монтажная площадка должна быть посыпана песком, Кран перед подъемом очищают от снега и льда. Не допускается применение обледенелых канатов для строповки.

Управлять механизмами крана при монтаже разрешается только монтажникам, имеющим соответствующее удостоверение.

При работе следует применять звуковую или знаковую сигнализацию; запрещается подавать сигналы голосом.

При монтаже и демонтаже крана запрещается: крепить элементы конструкций неполным количеством болтов; устанавливать кран у котлована с неукрепленными откосами; вести в зоне монтажа или демонтажа какие-либо работы, не относящиеся непосредственно к монтажу.

Смонтированный кран до пуска в работу должен быть опробован под непосредственным руководством и наблюдением инженерно-технического персонала. Перед пуском крана с него убирают все такелажные приспособления, инструменты и незакрепленные детали; убеждаются, что правильно и надежно установлены плиты противовеса и балласта, рельсовые противоугонные захваты; удаляют людей с крановых путей.

Сначала кран испытывают без нагрузки на крюке. Если при этом испытании никаких дефектов не обнаруживают, кран испытывают под нагрузкой. В процессе испытания проверяют все механизмы и электрическую часть. Недостатки устраняют только после остановки смонтированного крана и выключения рубильника. На выключенных рубильниках выставляют предупредительные надписи: «Не включать, работают люди!».

Построение грузовой характеристики, башенного крана, исходя из условия устойчивости против опрокидывания.

Рис. 3. Расчетная схема башенного крана с характерными размерами

Кран установлен на горизонтальном участке рельсового подкранового пути. В геометрических центрах частей крана условно расположены их центры тяжести. Геометрическая схема крана с указанием точек приложения векторов сил тяжести его элементов изображена на рисунке 3.

Расчет координат центра тяжести крана выполняется по формулам статики, используя данные о весах G_i и о расположении центров тяжести его пяти составных частей x_i и y_i.

Центр тяжести совпадает с началом осей координат. Горизонтальная ось «Х» совпадает с верхним краем рельсового пути (плоскостью опорного контура). Вертикальная ось «Y» совпадает с осью вращения поворотной части крана.

Для стрелы:

x_цт = r + L*cos60^o/2

x_цт = 2,5 + 30*0,5/2 = 10м ;

y_цт = h_r + L*sin60^o/2

y_цт = 24 + 30*0,866/2 = 37м .

Данные расчета сведены в таблицу 1.

Таблица 1

	G_i, т	x_i, м	y_i, м	S_y= G_i x_i, тм	S_x G_i y _i, тм
Стрела (60^о)	3,5	10	37	35	129,5
Стрела (45^о)	3,5	13,1	34,6	45,85	121,1
Стрела (30^о)	3,5	15,5	31,5	54,25	110,3
Стрела (10^о)	3,5	17,3	26,6	60,55	93,1
Башня	10	1,7	12	17	120
Поворотная платформа	5,5	-2	1,5	-11	8,25
Противовес	28	-5	2,5	-140	70
Неповоротная часть	25,5	0	0,6	0	15,3
ИТОГО (60^о):	72,5			-99	343,05
ИТОГО (45^о):	72,5			-88,15	334,65
ИТОГО (30^о):	72,5			-79,75	323,85
ИТОГО (10^о):	72,5			-73,45	306,65

x_цт = ∑S_y / ∑G_i;

x_цт = -1,37(60^o); -1,22(45^o); -1,10(30^o); -1,01(10^o) м;

y_цт = ∑S_x / ∑G_i ;

y_цт = 4,73(60^o); 4,62(45^o); 4,47(30^o); 4,23(10^o) м.

Расчет грузоподъемности по условию статической грузовой устойчивости.

Условие устойчивости

M_уд / M_опр >= 1,4.

Определяется опрокидывающий момент M_опр в рабочем положении - как произведение веса груза (грузоподъемности Q) на расстояние от линии его вектора до ребра опрокидывания. Опорный контур не имеет уклона, вылет стрелы минимален (наклон - 60 градусов к горизонту), ветровая нагрузка не учитывается.

M_опр = Q (R – b).

Вылет R = r + L*cos60^o

R = 2,5 + 30*0,5 = 17,5 м.

M_опр = Q (17,5 – 3) = 14,5*Q тм.

Удерживающий момент M_уд определяется как произведение веса крана без груза на расстояние от линии его вектора до ребра опрокидывания

M_уд = ∑ G_i (|x_цт| + b)

M_уд = 72,5*(1,37+3) = 317 тм.

Условие устойчивости: 317 / (14,5*Q) = 1,4.

Отсюда Q = 317 / (1,4*14,5) = 15,6 т.

Построение грузовой характеристики крана по условию статической грузовой устойчивости.

Расчет грузоподъемности крана при углах наклона стрелы α = 45^о, 30^о и 10^о выполняется аналогично варианта ее расчета для угла 60^о (см. выше).

Вылет R = r + L*cosα получился R = 23,7; 28,5; 32,0 м - для 45^о; 30^о; 10^о соответственно. Значения Q для этих углов получились равными 10,6; 8,3; 7,1 т.

Рис. 4. График грузовой характеристики крана.

График грузовой характеристики изображен на рис. 4 демонстрирует обратно пропорциональную зависимость между вылетом и грузоподъемностью.

Определение коэффициента собственной устойчивости K_су.

Коэффициент представляет собой отношение удерживающего момента крана к опрокидывающему.

K_су = M_уд / M_опр .

Условие устойчивости выполняется, если значение коэффициента не меньше 1,15. Опрокидывание крана может произойти под воздействием горизонтальной нагрузки ураганного ветра на его внешние поверхности. Положение крана – концом стрелы навстречу ветру, под углом 60^о к горизонту. Кран в нерабочем положении (без груза) имеет наклон в один градус в сторону противовеса. Опрокидывающий момент определяется как сумма моментов ветровой нагрузки пяти составных частей крана относительно ребра опрокидывания. Ветровая нагрузка определяется как произведение нормативного значения ветрового давления 450 Н/кв.м на наветренную площадь. Точками приложения ветровой нагрузки на элементы крана считаются геометрические центры этих элементов. Данные расчета опрокидывающегося момента сведены в таблицу 2.

Таблица 2

	h, м	F_i, кв.м	M_опр, тм
Стрела (60^о)	37	2,6	4,42
Башня	12	13	7,16
Поворотная платформа	1,5	3,5	0,24
Противовес	2,5	4	0,46
Неповоротная часть	0,6	4	0,11
ИТОГО:			12,39

Наветренная площадь стрелы (3 кв.м), с учетом ее наклона к вектору ветровой нагрузки, была умножена на синус угла 60^о. Высота центра ветровой нагрузки стрелы определяется по формуле

h_с = h _r + 0,5 L_сsin60^о.

Рис. 5. Расчетная схема собственной устойчивости башенного крана

При вычислении опрокидывающего момента применяется коэффициент (1/9800) перевода ньютонов в тонны

M_опр = (450/9800) F h .

Удерживающий момент рассчитывается относительно другого ребра опрокидывания, по сравнению со случаем грузовой устойчивости

M_уд = ∑ G_i (b₁ - |x_цт| - y_цтsin1^o)

M_уд = 72,5*(1,7-1,37 – 4,73*0,01745) = 17,9 тм.

Окончательно K_су = 17,9 / 12,39 = 1,44 . То есть условие собственной устойчивости выполняется.

Расчет каната механизма подъема.

Схема канатной системы механизма подъема крана изображена на рис. 6.

Рис. 6. Схема канатной системы механизма подъема.

Тяговое усилие каната на барабане лебедки определяется по формуле

P_т = Q / (m η_пол ηⁿ),

где m – кратность грузового полиспаста,

η_пол – кпд полиспаста,

n – количество обводных блоков.

η = 0,98 – кпд полиспастного (обводного) блока.

η_пол = (1 - 0,98⁶) / [(1 - 0,98) 6] = 0,95 ,

P_т = 15,6*9,8 / (6*0,95*0,98²) = 27,4 кН .

При вычислении тягового усилия применен коэффициент 9,8 перевода единиц измерения веса из тонн в килоньютоны.

Канат выбирается из справочной таблицы с учетом коэффициента запаса 5,5.

Разрывное усилие каната

P_т = P_т * 5,5 = 27,4 * 5,5 = 151 кН.

Из справочной таблицы выбран канат типа ЛК-Р, 6х19 проволок с одним органическим сердечником, ГОСТ 2688—80, диаметр 16,5 мм, предел прочности 1764 МПа.

Выбор электродвигателя грузовой лебедки.

Из справочной таблицы выбирается крановый асинхронный электродвигатель с фазным ротором, исходя из мощности N при подъеме груза с весом, равным грузоподъемности

N = P_к V_гр m / η_леб ,

где η_леб – КПД лебедки, η_леб = 0,85,

m – кратность полиспаста,

V_гр - скорость подъема груза.

N = 27,4 * 0,46 * 6 / 0,85 = 89,0 кВт.

Выбран электродвигатель MTKF 711-10 мощность 100 кВт.

Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 17; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!