Содержание к диссертации
Введение
Современные аспекты промышленной безопасности грузоподъемных кранов, постановка задач исследования аварийность и травматизм на грузоподъемных кранах 10
Обобщенные сведения о несчастных случаях и авариях, произошедших на подъемных сооружениях Российской Федерации за предыдущие годы 10
Анализ травматизма со смертельным исходом на грузоподъемных кранах в Российской Федерации за период с 1991 г. по 2003 г 15
Устройства безопасности грузоподъемных кранов, передвигающихся по крановым (рельсовым) путям 19
Общие положения 19
Крановые буферные устройства их характеристики и параметры 27
Методы расчета крановых буферных устройств 38
Гравитационное и фрикционно-гравитационное торможение кранов 44
Динамика грузоподъемных кранов при их наезде на тупиковые упоры 50
Выводы и постановка задач исследования 58
Безопасность башенных кранов в концевых участках пути 62
Статистка отказов устройств безопасности и узлов башенных кранов
2.1.1. Общие положения 62
2.1.2. Статистические характеристики отказов устройств безопасности и узлов башенных кранов, обеспечивающих их безопасную эксплуатацию в концевых участках
пути 63
2.1.3. Определение закона распределения отказов устройств безопасности и узлов башенных кранов, обеспечивающих их безопасную эксплуатацию в концевых участках
пути 68
2.2. Оценка безопасности башенных кранов в концевых участках пути 74
2.2.1 Условие безопасности кранов 74
2.2.2. Логико-вероятностный алгоритм оценки безопасности башенных кранов 76
2.2.3. Методика оценки риска аварий башенных кранов в концевых участках рельсовых путей Выводы по главе 2 100
3. Теоретическое исследование динамических процессов при наезде башенных кранов на тупиковые упоры 102
3.1. Динамические процессы при наезде башенных кранов на тупиковые упоры СК-2.02 102
3.1.1. Общие положения 102
3.1.2. Тупиковый упор СК-2.02 103
3.1.3. Математическая модель наезда башенного крана с грузом на гибком подвесе на тупиковые упоры СК-2.02 108
3.1.4. Параметры торможения башенных кранов при наезде на тупиковые упоры СК-2.02 115
3.2. Динамические процессы при наезде башенных кранов на тупиковые упоры УТК-1 120
3.2.1. Общие положения 120
3.2.2. Тупиковый упор УТК-1 122
Математическая модель наезда башенного крана с грузом на гибком подвесе на тупиковые упоры УТК-1 124
Параметры торможения башенных кранов при наезде на тупиковые упоры УТК-1 139
Выводы по главе 3 141
Экспериментальное исследование динамических процессов при наезде башенных кранов на тупиковые упоры 142
Общие положения 142
Экспериментальное исследование динамических процессов при наезде башенных кранов на тупиковые упоры ск-2.02 и утк-1 145
Выводы по главе 4 154
Методика расчета рациональных параметров тупиковых упоров комбинированного типа
- Обобщенные сведения о несчастных случаях и авариях, произошедших на подъемных сооружениях Российской Федерации за предыдущие годы
- Гравитационное и фрикционно-гравитационное торможение кранов
- Математическая модель наезда башенного крана с грузом на гибком подвесе на тупиковые упоры СК-2.02
- Параметры торможения башенных кранов при наезде на тупиковые упоры УТК-1
Введение к работе
Актуальность работы. В связи с наметившимся ростом промышленного производства, особенно в строительной отрасли, возросли случаи аварийности и травматизма на грузоподъемных кранах, передвигающихся по рельсовым путям. В числе прочих причин аварий значимыми являются случаи, возникающие из-за недостаточной надежности тупиковых упоров. До настоящего времени преимущественно используются тупиковые упоры ударного типа. Известны случаи, когда на башенных кранах V и VI размерных групп (КБ-576, КБ-674 и др.) в целях повышения безопасности устанавливали на каждой нитке рельсового пути по два упора на расстоянии 0,5 м друг от друга, однако, в аварийной ситуации кран все же последовательно сдвигал их. Использование тупиковых упоров гравитационного типа показало, что при аварийном наезде на них башенных кранов, возможен переезд через эти упоры.
Вопросам расчета и конструирования крановых буферных уст
ройств и тупиковых упоров грузоподъемных кранов, в том числе и при их
наездах на тупиковые упоры, посвящены работы П.З. Петухова,
Б.С Ковальского, М.С. Комарова, СА. Казака, М.М. Гохберга,
Г.П. Ксюнина, М.П. Александрова, А.Б. Парницкого, Б.И. Жермунского,
Н.И. Ерофеева, Т.С Джигкаева, В.Н. Суторихина, В.П. Балашова,
В.А. Соболева, А.И. Зерцалова, Р.К. Алексеева, В.А. Гербста,
В.Г. Черкасова, Н.А. Лобова, В.Ф. Гайдамаки, В.П. Румянцева, А.В. Мартынова, В.И. Дейнеги, Е. Шульца, И. Шайбнера, Ф. Зелъдмайера и
др.
Принимая во внимание то, что согласно статистическим данным, значительное число случаев аварий и производственного травматизма со смертельным исходом приходится именно на башенные краны передвигающиеся по рельсовым путям, задача повышения безопасности их эксплуатации является весьма актуальной.
Цель работы. Повышение безопасности эксплуатации башенных кранов на рельсовом ходу на основе проведенного риск-анализа существующих защитных систем кранов, синтеза компоновочных схем конструкций тупиковых устройств кранового пути, совмещающих принципы «гравитационного» и «ударного» торможения, с выбором их параметров, определяемых динамикой процесса наезда.
Идея работы. Состоит в повышении безопасности грузоподъемных кранов при аварийных наездах на тупиковые упоры за счет применения разработанных устройств, исключающих возможность переезда ходовых колес крана через упор с демпфированием, и останавливающих кран, усилием трения, возникающим в клиновом элементе между упором и рельсом.
Методы исследования. В диссертации использованы методы теории вероятности, математической статистики, логистики, научных обобщений в области информации об авариях и несчастных случаях, метод многопараметрического анализа динамических процессов, теории рисков и катастроф, технической диагностики, строительной механики, моделирования, вычислительной математики. Эксперименты проводились с помощью методов тензометрирования и визуальных наблюдений.
Научные положения, выносимые на защиту, обладающие научной новизной, полученные лично соискателем:
алгоритм («дерево отказов») оценки риска аварий башенных кранов в концевых участках рельсовых путей на основе использования логико-вероятностных методов и ранжирования параметров безотказной работы отдельных деталей и узлов тупиковых упоров;
математические модели динамики наезда башенных кранов с грузом на гибком подвесе для тупиковых упоров комбинированного типа СК-2.02 и УТК-1;
алгоритм расчета рациональных параметров тупиковых упоров комбинированного типа СК-2.02 и УТК-1, позволяющий определять их конструк-
тивные параметры, а именно: угол наклона клина и жесткость упругого буфера, а также профиль гравитационной направляющей.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований; большим массивом статистических данных (3564 кранов) по отказам устройств безопасности башенных кранов; введением корректных допущений при разработке расчетных схем и математических моделей; использованием математических методов планирования экспериментальных исследований и статистических методов обработки результатов; применением измерительных приборов и комплексов высокого класса точности; достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований — расхождение не превышает 12 %.
Научное значение работы состоит в следующем:
на основе анализа статистических данных об авариях на башенных кранах Российской Федерации установлено, что аварии, связанные с наездом кранов на тупиковые упоры являются значимыми;
установлены статистические характеристики отказов деталей и узлов устройств безопасности в концевых участках рельсовых путей башенных кранов, а также составлена база данных по интенсивности отказов их конструктивных элементов;
разработан алгоритм («дерево отказов») оценки риска аварий башенных кранов в концевых участках рельсовых путей на основе использования логико-вероятностных методов и ранжирования параметров безотказной работы отдельных деталей и узлов тупиковых упоров;
разработаны математические модели наезда башенных кранов с грузом на гибком подвесе на тупиковые упоры комбинированного типа, позволяющие выбирать их рациональные конструктивные параметры, определяемые динамикой процесса наезда.
Практическое значение работы состоит в следующем:
в создании конструкции тупикового упора СК-2.02 (патент № 2172266);
в создании конструкции тупикового упора УТК-1 (патент № 36369);
в разработке методики расчета рациональных параметров тупиковых упоров комбинированного типа СК-2.02 и УТК-1, а именно: угла наклона клина и жесткости упругого буфера, а также профиля гравитационной направляющей, определяемых динамикой процесса наезда.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационного исследования реализованы:
- в руководящем документе Госгортехнадзора России «Требования к уст
ройству и безопасной эксплуатации рельсовых путей козловых кранов»
(РД 10-117-95);
-в руководящем документе Госгортехнадзора России «Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных кранов. Часть 1. Общие положения. Методические указания (с изм. № 1 от 30.03.2000 г.)» (РД 10-138-97);
в руководящем документе Госгортехнадзора России «Временные рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей» (ВРД 50:48:0075.01.02);
в конструкции тупикового упора СК-2.02, выпускаемого мелкосерийно «Региональным инженерно-консультационным центром башенного крано-строения», г. Москва;
-в конструкции упора тупикового УТК-1, выпускаемого мелкосерийно ОАО «Ржевский краностроительный завод».
Апробация работы. Диссертационная работа и ее отдельные разделы докладывались: на научно-практических конференциях «Проблемы надежности и безопасной эксплуатации подъемных сооружений» (Сочи, 1996 г., 1997 г.); на научно-практическом семинаре по совершенствованию системы экспертизы промышленной безопасности Госгортехнадзора России (Владимир, 2000 г.); на заседаниях Совета Московского городского
Управления Госгортехнадзора России (Москва, 2000 - 2003 гг.); на научных семинарах кафедры ПТМиР ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск, 2000-2003 гг.).
Соответствие диссертации научному плану работ ЮРГТУ (НПИ) и целевым комплексным программам. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления «Оценка, прогноз и повышение производственной и экологической безопасности жизнедеятельности», утвержденного Ученым советом ЮРГТУ (НПИ) 25.04.2001 г., по госбюджетной теме кафедры ПТМиР ЮРГТУ (НПИ) П 53-751 «Исследование, проектирование и техническая экспертиза подъемно-транспортных систем промышленных предприятий».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе два патента Российской Федерации на изобретение и полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 174 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка, 29 таблиц, список литературы из 133 наименований.
Обобщенные сведения о несчастных случаях и авариях, произошедших на подъемных сооружениях Российской Федерации за предыдущие годы
Подъемные сооружения относятся к объектам повышенной опасности, в связи, с чем государственное регулирование и надзор за соблюдением норм и правил при их изготовлении, монтаже, ремонте и эксплуатации осуществляют органы Федеральной исполнительной власти в лице Федерального горного и промышленного надзора России (Госгортехнадзора России). Поэтому, наиболее достоверной информацией о характере, обстоятельствах, количестве аварий и несчастных случаев на подъемных сооружениях, расположенных на территории Российской Федерации, являются материалы расследования этих событий, поступающие в Управление по котлонадзору и надзору за подъемными сооружениями Госгортехнадзора России, а также хранящиеся в инспекциях по надзору за подъемными сооружениями округов и управлений Госгортехнадзора России.
Согласно статистически обработанным [1,2] данным
Госгортехнадзора России [3] уровень производственного травматизма и аварийности на подъемных сооружениях Российской Федерации в период с 1991 г. по 2003 г. стабильно занимает место в первой тройке, наравне с травматизмом и аварийностью в угольной и горнорудной промышленности.
Данные по аварийности и травматизму на подъемных сооружениях за период с 1995 г. по 2003 г., приведены в табл. 1.1.
Диаграмма данных по случаям травматизма со смертельным исходом на подъемных сооружениях, произошедших в 2003 г., в распределении по типам подъемных сооружениях, приведена на рис. 1.1. Диаграмма данных по случаям травматизма со смертельным исходом на грузоподъемных кранах, произошедших в 2003 г., в распределении по типам грузоподъемных кранов, приведена на рис. 1.2.
В условиях старения подъемно-транспортного оборудования (81 % грузоподъемных кранов отработали нормативный срок службы) в Российской Федерации идет интенсификация производства, особенно в строительной отрасли [3], в которую привлекается значительное количество вновь создаваемых предприятий, в том числе мелких. Возрастают нагрузки на стареющее подъемно-транспортное оборудование, что при отсутствии необходимой ремонтной базы и квалифицированных кадров неизбежно приводит к увеличению количества аварий и случаев производственного травматизма, обусловленных техническими причинами. Кроме того, высоким остается количество аварий и случаев производственного травматизма, произошедших на грузоподъемных кранах по организационным причинам (30 %), в основном из-за неэффективной работы или отсутствия служб производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности (15 %) [3]. Данные об изменении коэффициента травматизма на 1000 кранов в Российской Федерации за период с 1991 г. по 2003 г. представлены на рис. 1.6.
Учтем влияние изменения объемов промышленного производства в Российской Федерации на коэффициент травматизма на 1000 кранов, сравнивая объемы производства в Российской Федерации и коэффициент травматизма на 1000 кранов в процентном отношении к базовому году. За базовый год примем 1991 г. Эти данные приведены в табл. 1.3. Графическая иллюстрация сопоставления динамики изменения коэффициента травматизма на 1000 кранов с динамикой изменения объемов промышленного производства в Российской Федерации за период с 1991 г. по 2003 г., представленная нарис. 1.7 показывает, что наблюдается четко выраженная зависимость между этими величинами.
В процессе эксплуатации грузоподъемных кранов, передвигающихся по крановым (рельсовым) путям, максимальные динамические нагрузки возникают при наездах на тупиковые упоры. Такого рода режимы не предусмотрены ни в технологических процессах предприятий, ни в проектах производства работ кранами и, как правило, носят случайный характер. Однако ситуации когда происходят удары грузоподъемных кранов о тупиковые упоры возникают, к сожалению, чаще, чем хотелось бы [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22], и оказывают существенное влияние, как на техническое состояние грузоподъемных кранов, передвигающихся по крановым (рельсовым) путям, так и на промышленную безопасность, (см. рис. 1.8... 1.19).
В соответствии со ст. 2.12.26 Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (ПБ 10-382-00) [23] краны, передвигающиеся по крановому пути, и их тележки для смягчения возможного удара об упоры или друг о друга должны быть снабжены упругими буферными устройствами, а в соответствии с РД 22-28-35-99 «Конструкция, устройство и безопасная эксплуатация рельсовых путей башенных кранов» рельсовые пути башенных кранов должны оборудоваться тупиковыми упорами, предназначенными для гашения скорости крана и предотвращения его схода с концевых участков пути в аварийных ситуациях при отказе ограничителя передвижения или тормозов механизма передвижения крана [24].
Несмотря на это, порой причинами аварий грузоподъемных кранов, передвигающихся по крановым (рельсовым) путям, может являться либо низкая надежность приборов и устройств безопасности в целом и тупиковых упоров в частности (см. рис. 1.8... 1.19), либо недостаточная энергоемкость крановых буферных устройств [20, 21, 22, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32,33], так как поглощение буферами полной кинетической энергии крана при больших скоростях и массах неосуществимо; ВНИИПТмаш предлагает рассчитывать буфера на поглощение кинетической энергии кранов или тележек (при гибкой подвеске — без груза, при жесткой - с грузом), движущихся со скоростью 50 % от номинальной, с ограничением величины замедления не более 4 м/с2 [34,35].
В реальных условиях промышленных предприятий, для уменьшения амплитуды колебаний груза и крана в целом, крановщиками, широко применяется искусственное уменьшение тормозных моментов — «роспуск» тормозов механизмов передвижения [26, 36]. В соответствии со ст. 2.12.6 [23] ограничители механизмов передвижения должны обеспечивать отключение двигателей механизмов на следующем расстоянии до упора: - для башенных, портальных, козловых кранов и мостовых перегружателей - не менее полного пути торможения; - для остальных кранов — не менее половины пути торможения.
Таким образом, при тех реальных величинах замедления, на которые на практике регулируются тормоза механизмов передвижения, не исключены случаи наездов на тупиковые упоры со скоростями близкими к номинальным. Это приводит к разрушениям крановых и подкрановых конструкций, а также буферных устройств, кроме того, возможны переезды кранов через тупиковые упоры с последующей аварией.
Гравитационное и фрикционно-гравитационное торможение кранов
Таким образом, кинетическая энергия движущегося крана переходит в потенциальную энергию при подъеме центра движущихся масс на некоторую высоту h. При этом имеет место выражение: mVg/2 = mght (1.25) где т - масса движущегося крана; VQ - скорость наезда крана; g — ускорение свободного падения.
В левой части выражения (1.25) нельзя рассматривать только свободное движение крана, т.к. возможен наезд крана на тупиковые упоры с работающими двигателями механизма передвижения.
В свое время на кафедре ПТМиР ЮРГТУ (НПИ) были разработаны гравитационные устройства, которые представляли собой изогнутые по кубической параболе продолжение рельсов на концевых участках пути, на которые кран (грузовая тележка) наезжал колесами [44]. Профиль гравитационных тупиковых упоров на начальном (переходном) участке описывается кубической параболой: у = 0,22х , переходящей в окружность радиусом 1250 мм, при этом высота такого устройства для крана грузоподъемностью 30 т составляет 800 мм, а длинна (горизонтальная проекция) 1440 мм [44]. Модификация этих устройств представлена на рис. 1.30.
Применение гравитационных тупиковых упоров вместо традиционных упоров ударного типа исключает необходимость установки крановых буферов, сохраняя при этом остальные элементы известной защитной системы (отключающие линейки, концевые выключатели, тормоза). Гравитационное торможение обеспечивает замедление крана, величина которого меньше нормативного значения. Например, экспериментальные исследования показали, что величина замедления находится в пределах 2,6...3,2 м/с при нормативном значении 4 м/с . [44, 45]. Гравитационные устройства надежно и плавно преобразуют кинетическую энергию движущегося крана в потенциальную энергию, при этом наезжающие на уклоны колеса крана поднимаются на высоту 200...300 мм. Затем кран движется в обратную сторону. Расчеты показывают (см. табл. 1.4), что краны и грузовые тележки наклоняются в вертикальной плоскости на угол /?=10, что вполне допустимо при эксплуатации [44].
Осадка S гидравлического буфера, обеспечивающего постоянное замедление, а определяется формулой: S = V02/2a. (1.26)
Из рис. 1.29 с учетом (1.26) следует, что горизонтальная проекция пути торможения оси передних колес определяется формулой: хг=У0/gtga- (1.27)
Сравнивая выражения (1.26) и (1.27) и учитывая, что а 4 м/с видим, что при а 40е величина хг, определяемая выражением (1.27) меньше осадки гидравлического буфера. Следовательно, путь кранов при гравитационном торможении может быть не больше осадки гидравлического буфера [44].
Однако нельзя не отметить, что откат крана при скорости наезда на гравитационный тупиковый упор (тупиковый упор безударного типа) 80м/мин достигает 13 м [45]. Откат не зависит от воли крановщика и является неуправляемым процессом. Чтобы минимизировать это явление скорость наезда крана на гравитационные тупиковые упоры (тупиковые упоры безударного типа) должна быть строго регламентирована и не должна превышать для башенных кранов 32 м/мин [45, 71], а для мостовых кранов 40 м/мин [44, 45].
Отмеченные недостатки устраняются при использовании фрикционно-гравитационного торможения [45, 72]. Рассмотрим фрикци-онно-гравитационного торможение крана, см. рис. 1.31. Принцип работы такого рода устройства состоит в том, что вместо тупикового упора на крановый путь жестко крепятся профилированные направляющие, а по боковым сторонам крана со смещением относительно геометрической оси базы крана на определенную величину крепятся две стойки с ребордами.
Математическая модель наезда башенного крана с грузом на гибком подвесе на тупиковые упоры СК-2.02
Особенностью конструкции ударного тупикового упора СК-2.02 является применение в нем клинового механизма с роликом. На рис. 3.3 приведена кинематическая схема ударного тупикового упора СК-2.02, число его степеней свободы 2, т.е. подвижное звено ударного тупикового упора СК-2.02 имеет возможность перемещаться как в горизонтальном направлении (вдоль кранового рельса), так и в вертикальном направлении. На практике чаще всего буфер устанавливается только на кране, однако, он может устанавливаться и на тупиковом упоре, а также и на кране и на тупиковом упоре, как это принято при разработке тупикового упора
СК-2.02. В любом случае принцип расчета жесткости буферов не изменяется: для буферов, работающих параллельно, жесткости каждого из них складываются, а для последовательно работающих буферов складываются их податливости.
На рис. 3.4 представлен процесс наезда крана на тупиковый упор СК-2.02. При рассмотрении процесса наезда крана на тупиковый упор, нами были приняты следующие допущения и упрощения: система совершает плоское движение; буфер расположен на тупиковом упоре, а в месте контакта буфера и крана (точка А на рис. 3.4) образует неудерживающий шарнир; масса канатов по сравнению с массой подвешенного груза пренебрежительно мала и гибко подвешенный груз подобен математическому маятнику; потери на блоках полиспаста малы и не учитываются; кран и подкрановые сооружения рассматриваются как абсолютно жесткие конструкции. Система имеет три степени свободы.
Для вывода уравнений движения воспользуемся методом Лагранжа. Введем следующие обобщенные координаты (см. рис. 3.4): х — перемещение крана; (р — угол отклонения подвеса груза от вертикали; s — смещение вдоль наклонной плоскости клина подвижной части тупикового упора; и обозначения: т0, mi, т2- приведенные массы, соответственно, крана, груза и подвижной части тупикового упора; FTP - сила трения при перемещении подвижной части тупикового упора; W- сопротивление движению крана; Vc - скорость крана; с - жесткость буфера; SB и SE -размер, соответственно, недеформированного и деформированного буфера; остальные обозначения см. рис. 3.4.
Дифференциальные уравнения (3.7) решены при помощи пакета прикладных программ MAPLE 6.0 PRO, в результате получены параметры торможения башенных кранов при наезде на тупиковые упоры СК-2.02, см. табл. 3.3 — 3.5 и рис. 3.5 и рис. 3.6. При решении выполнен анализ нагрузок башенных кранов КБ-674 и КБ-676 при наезде на тупиковые упоры с номинальной скоростью при различных законах изменения скорости движения крана. По его результатам установлено, что устойчивость и несущая способность кранов обеспечиваются, если продолжительность силового воздействия при наезде на упоры не менее 0,35 с. Для выполнения этого условия необходимо оснастить тупики резиновыми буферами с жесткостью не более 2,5 т/см, которые поглощают часть энергии при ударе и растягивают время силового воздействия на кран. Соответственно расчетная нагрузка на упоры не должна превышать 22 т. Результаты решения для каждого крана приведены в табл. 3.3.
Как уже отмечалось в п. 2.2.3 использовании в концевых участках рельсовых путей тупиковых упоров безударного типа обеспечивает большую безопасность кранов. В рассмотренных выше (см. п. 1.2.5) работах [44, 45] показано, что при выборе профиля уклона для гравитационных тупиковых упоров (тупиковых упоров безударного типа) грузоподъемных кранов руководствуются обеспечением на минимальном пути торможения заданной величины замедления (не более 4 м/с [34,35]), у.. что обеспечивают профили гравитационных тупиковых,упоров, состоящие из двух участков: первого - описываемого переходной кривой (ОА, см. рис. 3.7) и второго — принятого из конструктивных соображений (АВ, см. рис. 3.7). Для реализации переходной кривой в работе [44] предложена спираль Корню, радиус кривизны которой монотонно убывает по закону: R = a/S, (3.19) где а - параметр кривой; S - длина дуги кривой.
Спираль Корню не выражается в известных функциях и поэтому предложена [27,45,72] ее аппроксимация кубической параболой вида: у = ах3, (3.20) где а - параметр параболы, в работа [27,45, 72] а = 0,22. Выражение (3.20) первый член разложения закона описывающего спираль Корню в ряд Маклорена (первое приближение переходной кривой -спирали Корню). В работе [45], исследованием на экстремум, показано, что при аппроксимации профиля переходной кривой = 0,22дГ, радиус кривизны параболы на участке 620 х 1140 начинает расти, что приводит к нарушению условия монотонного нарастания горизонтальной нагрузки на кран.
Параметры торможения башенных кранов при наезде на тупиковые упоры УТК-1
Наибольшие нагрузки: при статическом нагружении одновременно двух тупиковых упоров 55 кН, одного 106 кН; при динамическом нагружении (наезде) одновременно двух упоров 162 кН, одного (при взаимном смещении тупиковых упоров на 40 мм) 192 кН. Соответственно динамический коэффициент нагрузок составляет 2,95 и 1,85. Очевидно, что с увеличением взаимного смещения тупиковых упоров максимальные нагрузки на упор будут расти. Их величина может достигать около 300 кН (при динамическом коэффициенте 2,95), что не обеспечивает требований безопасной эксплуатации кранов. Сопоставляя осциллограммы нагружения при различных условиях наезда крана на тупиковые упоры можно видеть, что они качественно близки: нарастание нагрузок до максимального значения происходило в течение 0,4...0,5 с, затем нагрузки плавно снижались в течение 2...2,2 с. На кривых нагрузки хорошо выделяется динамическая составляющая с периодом около 0,5 с, нагрузки от которой затухают за 2 периода колебаний. Изменчивость максимальных нагрузок на тупиковые упоры в одних и тех же сериях опытов из-за разброса условий взаимодействия в динамической системе, включающей кран, путь и тупиковые упоры, существенно превосходила отличия в разных сериях опытов. Таким образом, влияние положения противовеса по отношению к тупиковым упорам и наличие груза на максимальные нагрузки упоров мало и может не учитываться. В тоже время величина нагрузок существенно зависит от условий соприкосновения тупиковых упоров и крана. В частности, при взаимном смещении упоров вдоль рельсов на 40 мм их максимальная нагрузка увеличивалась на 27...30 кН, что составляет около 20%. Поэтому при эксплуатации необходимо контролировать взаимное положение тупиковых упоров, не допуская их взаимного смещения более чем на 25 мм, что с учетом возможного разброса в условии нагружения позволит ограничить нагрузку величиной 200 кН.
На рис. 4.8 представлены теоретическая (показана сплошной линией) и экспериментальная (показана маркерами) зависимости замедления крана КБ-674 при наезде на тупиковый упор СК-2.02. В результате экспериментальных исследований динамических процессов при наезде кранов на тупиковые упоры СК-2.02 установлено, что максимальное замедление при использовании тупиковых упоров ударного типа СК-2.02 не превышает - 2,79 м/с2.
На рис. 4.9 представлены теоретическая (показана сплошной линией) и экспериментальная (показана маркерами) зависимости замедления КБ-401 при наезде на тупиковый упор УТК-1. В результате экспериментальных исследований динамических процессов при наезде кранов на тупиковые упоры УТК-1 установлено, что максимальное замедление при использовании упоров тупиковых комбинированных УТК-1 не превышает - 2,41 м/с .
Для обоих типов тупиковых упоров (СК-2.02 и УТК-1) установлено: - расхождение результатов теоретических и экспериментальных ис следований не превышает 12 %; 152 - при наезде крана на упоры в системе «кран-упоры» возникают колебания с периодом около 0,5 с, динамические нагрузки в системе не превышают 1,4 статической нагрузки двигателей механизмов передвижения крана и затухают за два периода колебаний; - наибольшие нагрузки в системе «кран-упоры» определяются в основном скоростью движения крана и условиями соприкосновения крана и упоров. Рис. 4.9. Замедление а — х — f\t) крана КБ-401 при наезде на УТК-1 при с = 2 кН/м и R = 1,5 м.
Сравнивая осциллограммы нагружений тупиковых упоров кранами КБ-674 и КБ-401 (здесь не приводятся), можно видеть, что продолжительность нагружения упоров на кране VI типоразмерной группы увеличилась с 1,5 до 2,5 с, т.е. в 1,65 раза. В то же время максимальные нагрузки увеличились с 165 кН до 192 кН, т.е. в 1,2 раза. Сопоставим нагрузки тупиковых упоров для одинаковых условий нагружения кранов КБ-674 и КБ-401 в случае одновременного наезда на тупиковые упоры. Для крана КБ-401 наибольшие нагрузки кранов при наезде равны 95 кН, из которых составляющие нагрузки от привода передвижения равна 15 кН. Для крана КБ-674 эти нагрузки равны 150 кН и 55 кН
