ИвановВ.А., доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой Братского государственного университета ГоленищевА.В., кандидат технических наук, зам. директора ГоленищевА.А.
(ООО «УралНИИЛП», г. Екатеринбург)
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ НА КРАНЫ ОТ УКЛОНАКРАНОВЫХПУТЕЙ
В статье рассмотрена обоснованность норм на точность укладки крановых путей.
Ключевые слова .крановый путь, профиль кранового пути, козловой кран, нормативные документы, перекосное нагружение, система «Кран-путь», оценка параметров.
HORIZONTAL LOADS ON CRANES FROM THE SLOPE OF CRANE TRACKS
The article examines the validity of the norms on the accuracy of the stacking crane tracks.
Keywords: crane path, crane runway profile, gantry crane, regulatory documents, pericone loading, the system «Crane-way», estimation of parameters.
Обоснованность норм на точность укладки крановых путей вызывает большое сомнение [1]. Эти нормы, вероятно, были назначены в свое время без каких-либо серьезных исследований. Почему, например, допуски на укладку путей под башенными кранами менее жесткие, чем у путей козловых кранов? С точки зрения устойчивости машины точность укладки путей под высокими башенными кранами должна быть гораздо выше, чем у путей более низких козловых кранов. При наличии уклона на кран действует дополнительная горизонтальная нагрузка, равная произведению вертикальной нагрузки (от веса крана и груза) на синус угла наклона. В таблице 1 показаны возможные диапазоны уклонов рельсов под опорами кранов и горизонтальных нагрузок на козловые и башенные краны от неровностей путей в вертикальной плоскости [2].
Если на каком-либо участке пути уклоны рельсов под каждой из опор крана обозначить Д1 и Д 2 (в безразмерных величинах), то горизонтальные нагрузки на опоры будут равны: W^ = m1g- Д1 и W2Yt: = m2g- Д 2, где g = 9,8 м/сек2 - ускорение свободного падения; m1 и m2 - доли суммарной массы крана и груза, отнесенные к конкретной опоре крана. Сумма этих нагрузок W^^ W^ составляет общую горизонтальную нагрузку на кран от уклона W^. При этом, даже при больших значениях W^ и W/^ если уклоны на разных опорах направлены в разные стороны, то при I WiYIC I = IW2YICI, W^ = 0.
Таблица 1
Горизонтальные нагрузки на краны от уклона крановых путей
Направление вдоль путей Направление поперек путей
Уклон (на длине 10м),%о Горизонтальная нагрузка на опору крана (стоящую на одном из рельсов) от уклона пути, кН Уклон, %о Горизонтальная нагрузка на кран от уклона пути, кН
до-пус-кае-мый макси-маль ный допускаемого максимального до-пус-кае-мый макси-маль ный допускаемого максимального
без гру- с без гру- с без с без с
за грузом за грузом груза грузом груза грузом
ЛТ-62 (пролет 40 м)
3,0 13,8 до 1,4 до 2,4 до 6,5 до10,9 1,3 8,8 до 1,2 до 1,6 до 8,3 до 11,1
ККС-10 (пролет 32 м)
3,0 13,6 до 0,6 до 0,9 до 2,7 до 4,1 1,6 11,8 до 0,6 до 0,8 до 4,6 до 5,8
КБ-572 (колея 6 м)
4,0 17,6 до 2,42 (4,84/2) до 2,62 (5,24/2) до 10,6 (21,2/2) до 11,65 (23,3/2) 10 26 до 12 до 13 до 31,5 до 34,1
Общая нагрузка на козловой кран в направлении вдоль крановых путей для крана ККС-10 может быть: допускаемая - до 1,5 кН, максимальная - до 6,8 кН; для крана ЛТ-62: допускаемая нагрузка - до 3,8 кН, максимальная - до 17,42 кН. Алгебраическая разность значений ^1ук - '^ук является одной из составляющих нагрузок, формирующих перекосное нагруже-ние козлового крана.
Как видно из таблицы 1, в направлении вдоль крановых путей допускаемые и максимальные уклоны для обоих типов кранов примерно одинаковые. А вот в направлении поперек кранового пути уклоны (и, соответственно, нагрузки) у башенных кранов значительно больше и отличаются от аналогичных характеристик козловых кранов в несколько раз. Для козловых кранов уклоны рельсов вдоль кранового пути затрудняют или облегчают работу механизмам передвижения крана. При этом, нагрузки от уклона пути намного меньше нагрузок от сил трения и силы ветра. Кроме этого, уклоны вдоль кранового пути являются одной из причин неравномерного движения опор и связанного с этим перекосного нагружения крана. Превышение одного рельса над другим в одном поперечном сечении пути, или уклон козлового крана поперек пути, следует учитывать при оценке нагруженности механизма передвижения грузовой тележки.
В отличии от козловых кранов, на башенный кран уклоны кранового пути в продольном и поперечном направлении оказывают на нагруженность его механизмов и металлоконструкций намного больше влияния. Кроме этого, уклоны пути необходимо учитывать при расчете устойчивости башенного крана. Портал башенного крана (типа КБ-572 или БКСМ-14) можно рассматривать как абсолютно жесткую конструкцию. При ее движении по рельсам, профили которых в вертикальной плоскости являются случайными функциями, общая вертикальная нагрузка от веса крана и груза распределяется или на четыре, или на три, или даже на две из четырех опор. Эти нерасчетные нагрузки на опорные узлы крана будут тем больше и прилагаться тем чаще, чем хуже будет состояние крановых путей.
Как и у козловых кранов, у башенных кранов уклоны кранового пути оказывают влияние на нагруженность механизмов. Особенно это касается механизмов поворота и передвижения грузовой тележки, так как в этом случае необходимо учитывать совместное влияние уклонов вдоль и поперек кранового пути. У крана типа КБ-572, у которого основание представляет
собой квадрат (и колея и база равны 6 метрам), уклон А45 пути под углом 45 градусов относительно оси кранового пути равен: А45= (А0 +Ад0) / 1.414, где А0 и А^ - уклоны в %%
вдоль и поперек кранового пути; 1.414 - квадратный корень из 2 (диагональ квадрата со сторонами 1х1 м). Совершенно очевидно, что допуски на отклонения параметров крановых путей под башенными кранами должны быть жестче, чем для путей козловых кранов.
У «классического» козлового крана, имеющего одну гибкую и одну жесткую опору, в силовой системе «Кран-Путь» элементы кранового пути под гибкой опорой (именно благодаря ее гибкости) не оказывают на металлоконструкцию крана заметного влияния. И наоборот, при перекосах крана относительно оси кранового пути гибкая опора не создает горизон-
тальных нагрузок на элементы кранового пути. А вот при преодолении движущимся козловым краном неровностей (изгибов) рельса под жесткой опорой, сама жесткая опора и пролетное строение крана воспринимают крутящий момент, который является одной из основных причин перекосного нагружения козлового крана. Соответственно, имеют место и значительные боковые нагрузки на рельс под жесткой опорой.
Из вышесказанного ясно, что нормы на прямолинейность рельсов под разными опорами (жесткой и гибкой) козлового крана должны быть разными. Приведенные выше примеры неадекватности существующих норм на точность укладки крановых путей показывают необходимость подробных комплексных исследований силовой системы «Кран-Путь». Особенно эти исследования актуальны для кранов, работающих в условиях лесопромышленных предприятий. Очевидна также необходимость разработки более прочной конструкции кранового пути, если «классическая» (рельс на полушпалах) конструкция верхнего строения пути не обеспечивает требуемую надежность.
ЛИТЕРАТУРА
1. Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ьйр//^^^ kodeks.ru.
2. Голенищев, А. В. Грузоподъемные краны лесопромышленных предприятий: монография / А. В. Голенищев, Ю. С. Щевелев; Урал. гос. лесотехн. ун-т, УралНИИЛП. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2006. - 343 с.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.