Введение в грузоподъемность кранов и статические/динамические нагрузки

кранВ процессе эксплуатации конструкции подвергаются воздействию различных нагрузок (таких как статические, динамические, переменные, ударные, вибрационные и т. д.), в результате чего в несущих и конструктивных элементах возникают соответствующие напряжения и деформации; если они превышают определённый предел, элементы теряют свою функциональность или даже разрушаются, что может привести к опасным последствиям.

1. Введение в грузы кранов

В процессе эксплуатации крана сложность нагрузки проявляется не только в разнообразии типов грузов, но и в том, что она изменяется в зависимости от условий работы крана. Нагрузка является исходной основой для анализа сил, действующих на кран и его узлы в процессе нормальной работы, а также аналитической основой для определения причин выхода узлов из строя или возникновения аварий; точность определения нагрузки оказывает прямое влияние на безопасность результатов расчетов и правильность оценки причин аварий.

2. Введение в статические нагрузки на краны

Когда кран находится в состоянии покоя или стабильной работы, на него действуют только статические нагрузки, такие как собственный вес и груз, поднимаемый краном.
(1) Собственная нагрузка PG, включающая силу тяжести металлоконструкций крана, механического и электрического оборудования, а также бункеров или конвейеров, закрепленных на кране, и находящихся в них материалов (за исключением силы тяжести поднимаемого груза). Способ воздействия нагрузки может учитываться отдельно; как правило, нагрузки от механического и электрического оборудования рассматриваются как сосредоточенные нагрузки;
(2) Подъемная нагрузка PQ — это сила тяжести всей поднимаемой массы, включая силу тяжести максимально допустимого полезного груза, силу тяжести грузозахватывающих устройств (таких как блоки, крюки, подъемной балки, грейфера, контейнера, подъемного электромагнита и т. д.), а также вес свисающих намотанных элементов и прочих сопутствующих масс, участвующих в подъеме. При высоте подъема менее 50 м вес подъемного троса можно не учитывать.

3. Введение в динамические нагрузки на подъемные механизмы

Динамическая нагрузка — это динамический эффект, возникающий при изменении состояния движения крана; она является важным основанием для расчета прочности и также влияет на расчет усталостной прочности.
Когда кран не работает или груз неподвижно висит в воздухе, его собственный вес и подъёмная нагрузка находятся в состоянии покоя. Во время работы крана состояние движения изменяется, и под действием динамических факторов первоначальные значения статических нагрузок увеличиваются; эта прибавка и составляет динамическую нагрузку. К динамическим нагрузкам относятся: инерционные нагрузки, возникающие в результате собственного веса конструкции и подъемной нагрузки при движении с изменяющейся скоростью; ударные нагрузки, возникающие при прохождении колесами неровных стыков рельсов или при соприкосновении движущихся частей с амортизаторами; вибрационные нагрузки, возникающие в упругих системах металлоконструкций и механизмов под действием инерционных и ударных нагрузок. Динамическая нагрузка зависит от направления движения и рабочей скорости (ускорения), от конструктивных факторов (таких как распределение массы системы, жёсткость и демпфирование системы) и от условий эксплуатации (таких как величина внешней нагрузки и закономерности её изменения, наличие или отсутствие ударов). Для удобства расчётов обычно используется коэффициент динамики (отношение динамической нагрузки к статической). При выборе коэффициента обычно руководствуются фактическими условиями эксплуатации, обращаясь к нормам проектирования кранов и соответствующим справочникам.

Часто задаваемые вопросы