بارهای تصادفی جرثقیل: 5 مورد طراحی در GB/T 3811-2008

بارهای تصادفی جرثقیل بارهایی هستند که در طول عملکرد عادی جرثقیل به طور مکرر رخ نمی‌دهند اما ممکن است گاهی اوقات ایجاد شوند. این بارها شامل بارهای ناشی از باد، برف، یخ، تغییرات دما و کج شدن جرثقیل در حین کار می‌شوند. این بارها معمولاً در محاسبات شکست خستگی در نظر گرفته نمی‌شوند.

این مقاله خلاصه‌ای از پنج نوع بار تصادفی جرثقیل و روش‌های محاسبه آنها را ارائه می‌دهد: بار جانبی افقی Ps در حین کج شدن، بار گرادیان، بار باد، بار برف و یخ و بار ناشی از تغییرات دما.

۱. بار تصادفی جرثقیل ناشی از کج شدن: Ps

بار جانبی افقی ایجاد شده در حین کج شدن جرثقیل، باری است که گاه به گاه در اثر واکنش یک وسیله هدایت کننده، مانند غلتک هدایت کننده یا فلنج چرخ، هنگامی که یک جرثقیل چرخدار یا واگن برقی در حالت پایدار به صورت طولی یا عرضی حرکت می‌کند، ایجاد می‌شود.

کجا:

• ∑P — مجموع حداکثر بارهای چرخ: مجموع حداکثر بارهای چرخ که اغلب روی چرخ‌ها رخ می‌دهند و با فاصله مؤثر دو محور روی ارابه انتهایی در سمتی که تحت بار جانبی قرار دارد، مرتبط هستند.
• λ — ضریب بار جانبی افقی. این ضریب به نسبت S/B (یا S/a) بستگی دارد، که در آن S دهانه جرثقیل، B فاصله بین دو محور جرثقیل و a فاصله بین دو محور مؤثر است. λ را از شکل زیر تعیین کنید.

برای یک جرثقیل چند چرخ، استفاده از فاصله‌ی چرخ مؤثر a به جای فاصله‌ی چرخ جرثقیل B، مبنای معقول‌تری برای محاسبه‌ی نیروی جانبی افقی فراهم می‌کند. اصول تعیین فاصله‌ی چرخ مؤثر در بند D.2 از GB/T 3811-2008، صفحات ۱۳۴-۱۳۵ آمده است.

Ps مبنای نظری برای بررسی طراحی مجموعه چرخ افقی ارائه می‌دهد. برای علائم و علل عملکرد مرتبط، به این راهنما مراجعه کنید. ساییدگی چرخ جرثقیل سقفی و کج شدن ریل.

۲. بار گرادیانی جرثقیل

بار شیب جرثقیل، مؤلفه‌ای است که در امتداد سطح شیب‌دار یک شیب، جاده یا ریل، از وزن خود جرثقیل و بار بالابری نامی، اعمال می‌شود.

1. جرثقیل‌های متحرک: در مواردی که محاسبه لازم است، شرایط واقعی جاده یا زمین را در نظر بگیرید.
2. جرثقیل‌های ریلی، شامل جرثقیل‌های راه‌آهن: در مواردی که شیب مسیر از 0.5% (0.29°) تجاوز نکند، بار شیب در نظر گرفته نمی‌شود. در غیر این صورت، بار شیب را با استفاده از شیب واقعی محاسبه کنید.
3. طبق تلرانس‌های صافی بالای ریل جرثقیل در جدول 2 استاندارد GB/T 10183.1-2018، جرثقیل‌ها - چرخ‌ها و ریل‌های حرکتی و عرضی - قسمت 1: کلیاتشیب مسیر جرثقیل سقفی یا دروازه‌ای نصب‌شده روی ریل نباید برای کلاس تلرانس ۲ از ۱/۱۰۰۰ یا برای کلاس تلرانس ۱ از ۰.۵/۱۰۰۰ زمانی که سرعت حرکت جرثقیل سقفی ≥۱۱۲ متر بر دقیقه است، تجاوز کند. شیب مسیر واگن برقی برای کلاس تلرانس ۲ یا ۱ نباید از ۰.۵/۱۰۰۰ تجاوز کند. این یک استنتاج معادل و نظر شخصی نویسنده اصلی است؛ هیچ الزام شیب عمومی صریحی یافت نشده است.
4. جرثقیل دروازه‌ای کشتی‌سازی: باید از ریل‌های جوش داده شده استفاده شود و شیب مسیر حرکت نباید از 1/1000 تجاوز کند (GB/T 27997-2026).
5. ریچ استکر: شیب زمین نباید از 3% (GB/T 26474-2026) بیشتر شود.
6. جرثقیل دروازه‌ای کانتینری با چرخ لاستیکی: شیب زمین مسیر حرکت نباید از 1% و شیب محلی نباید از 3% تجاوز کند (GB/T 14783-2009).

بر اساس این الزامات، اگر نصب ریل در محل با استاندارد مربوطه مطابقت داشته باشد، آیا محاسبه بار گرادیان برای جرثقیل ریلی ضروری نیست؟ اگر بار گرادیان باید محاسبه شود، آیا این نشان می‌دهد که شرایط نصب مشخص شده با استاندارد مطابقت ندارد؟ اینها سوالاتی هستند که در مقاله اصلی مطرح شده‌اند.

۳. بار باد جرثقیل PW

بار باد باید برای جرثقیل‌هایی که در فضای باز کار می‌کنند در نظر گرفته شود. بار باد به عنوان یک بار استاتیک در نظر گرفته می‌شود که در نامطلوب‌ترین جهت افقی عمل می‌کند. فشار باد محاسبه شده را بر اساس نوع جرثقیل و منطقه عملیاتی انتخاب کنید.

۳.۱ فشار باد محاسبه شده

کجا:

• p — فشار باد محاسبه‌شده، بر حسب نیوتن بر متر مربع (N/m²).
• Vs — سرعت باد محاسبه شده، بر حسب متر بر ثانیه (m/s).

سرعت باد محاسبه شده، سرعت باد تند در ارتفاع 10 متر بالاتر از سطح زمین باز است که به صورت میانگین سرعت باد لحظه‌ای در یک بازه زمانی 3 ثانیه‌ای بیان می‌شود.

برای شرایط عملیاتی، سرعت باد تند ۱.۵ برابر سرعت متوسط باد در یک بازه زمانی ۱۰ دقیقه‌ای است.

برای شرایط خارج از سرویس، سرعت باد تند ۱.۴ برابر سرعت متوسط باد در یک بازه زمانی ۱۰ دقیقه‌ای است.

۳.۲ بار باد در حال کار PWⅡ

بار باد در حین کار، حداکثر نیروی بادی است که یک جرثقیل باید در حین کار تحمل کند.

فشار باد در حین کار، بدون در نظر گرفتن تغییرات با ارتفاع، در تمام ارتفاع جرثقیل ثابت در نظر گرفته می‌شود.

در مواردی که از دستگاه اندازه‌گیری سرعت باد برای جلوگیری از عملکرد جرثقیل در سرعت‌های بالاتر از حد مجاز باد استفاده می‌شود، معمولاً این دستگاه در بالاترین نقطه جرثقیل نصب می‌شود.

فشار باد محاسبه شده در حین کار به PⅠ و PⅡ تقسیم می‌شود. فشار باد و سرعت باد مربوطه در زیر نشان داده شده است. اگر سازنده از سرعت یا فشار باد متفاوت از مقادیر جدول‌بندی شده استفاده کند، این مقادیر باید در مستندات طراحی جرثقیل و دستورالعمل‌های عملیاتی ذکر شود. در عمل، مشخصات فنی پروژه معمولاً ملاک عمل است.

• PⅠ فشار باد محاسبه‌شده‌ی نرمال برای شرایط عملیاتی است. از آن برای محاسبه‌ی مقاومت جهت انتخاب توان موتور و تأیید حرارتی استفاده می‌شود.
• PⅡ حداکثر فشار باد محاسبه شده برای شرایط عملیاتی است. از آن برای محاسبه مقاومت اجزای مکانیزم و سازه‌های فلزی، استحکام و پایداری سازه، ظرفیت اضافه بار محرک، پایداری کلی جرثقیل در برابر واژگونی و ایمنی ضد لغزش در برابر باد استفاده می‌شود.

۳.۳ بار باد در حین کار که بر جرثقیل وارد می‌شود

کجا:

• PWⅠ — بار باد عادی در حین کار که بر روی جرثقیل اعمال می‌شود، بر حسب نیوتن (N).
• PWⅡ — حداکثر بار باد در حال کار که بر روی جرثقیل اعمال می‌شود، بر حسب نیوتن (N).
• ج - ضریب نیروی باد.
• PⅠ و PⅡ - دو فشار باد محاسبه‌شده در حین کار، بر حسب نیوتن بر متر مربع.
• الف - مساحت رو به بادِ قطعه جرثقیل، عمود بر جهت باد، بر حسب متر مربع (m²). این مساحت برابر است با مساحت کلی رو به باد A0 ضربدر نسبت سختی Φ وجه رو به باد: A=A0Φ.
• θ — زاویه بین جهت باد و محور طولی جزء یا سطح سازه (θ≤90°)، بر حسب درجه.

بار باد کل بر سازه جرثقیل، مجموع بارهای باد وارد بر تک تک اجزای آن است.

1. برای ضریب نیروی باد C، به بند 4.2.2.3 از GB/T 3811-2008 مراجعه کنید. این بند شامل ضرایب نیروی باد برای اعضای منفرد، سازه‌های خرپایی تک صفحه‌ای و برج‌های مشبک مربعی است.
2. مساحت رو به باد A مربوط به ضریب کاهش حفاظ است. به عنوان مثال، برای محاسبه مساحت رو به باد تیرهای اصلی یک جرثقیل دروازه‌ای دو پل، به بند 4.2.2.3.6 از GB/T 3811-2008 مراجعه کنید. این بند، کاهش حفاظ برای دو عضو، کاهش حفاظ برای اعضای ذکر شده در استاندارد اصلی، نسبت‌های فاصله‌گذاری و سایر عوامل را پوشش می‌دهد.

برای انتخاب تجهیزات کاربردی پس از تعیین بار طراحی، به KSCRANE مراجعه کنید. راهنمای انتخاب سیستم محافظت در برابر باد جرثقیل دروازه‌ای.

۳.۴ بار باد وارد بر بار برداشته شده

کجا:

• PWQⅠ — بار باد عادی در حین کار که بر بار برداشته شده وارد می‌شود، بر حسب نیوتن (N).
• PWQⅡ — حداکثر بار باد در حال کار که بر بار برداشته شده وارد می‌شود، بر حسب نیوتن (نیوتن).
• AQ — حداکثر مساحت رو به باد بار بلند شده، بر حسب متر مربع (m²).

در مواردی که جرثقیل بارهایی با ابعاد و اشکال خاص را جابجا می‌کند، ناحیه رو به باد را از ابعاد و پروفیل مربوطه تعیین کنید. در مواردی که این ناحیه مشخص نیست، ناحیه رو به باد را مطابق با بند E.5 از پیوست E در GB/T 3811-2008 تخمین بزنید.

۴. بارهای برف و یخ

بار برف و یخ در برخی مناطق باید در نظر گرفته شود. افزایش ناحیه بادگیر ناشی از یخ و برف انباشته شده نیز باید در نظر گرفته شود.

۵. بارهای ناشی از تغییرات دما

این بخش نظری است و به عنوان مرجع ارائه شده است. بار دمایی عموماً در نظر گرفته نمی‌شود. با این حال، در مناطق خاصی که دما در هنگام نصب جرثقیل با دمای هنگام استفاده تفاوت زیادی دارد، یا برای سازه‌های با دهانه بزرگ و از نظر استاتیکی نامعین، باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، جرثقیل دروازه‌ای با دو پایه صلب و دهانه 30 متر یا بیشتر. در چنین مواردی، انبساط یا انقباض محدود اعضای سازه‌ای ناشی از تغییرات دما، بار ایجاد می‌کند. محاسبه ممکن است بر اساس اطلاعات مربوطه ارائه شده توسط کاربر باشد.

۶. GB/T 45680-2025 برای ارزیابی بار باد جرثقیل

GB/T 45680-2025، جرثقیل‌ها - ارزیابی بار باد(استعلام استانداردهای جرثقیل چینی)، یک استاندارد ویرایش اول تازه توسعه یافته برای محاسبه بار باد جرثقیل است. این یک اقتباس اصلاح شده (MOD) از ISO 4302:2016 است. این استاندارد در 30 مه 2025 صادر شد و از 1 دسامبر 2025 لازم الاجرا شد و برای محاسبه بار باد بر جرثقیل ها در هر دو شرایط در حال کار و خارج از سرویس اعمال می شود.

سرعت باد در حین کار، سرعت باد اندازه‌گیری شده در بالاترین نقطه جرثقیل خواهد بود.

برای مرور کلی سخت‌افزارهای موجود که پس از ارزیابی بار باد استفاده می‌شوند، به [مطالب] مراجعه کنید. لوازم جانبی دستگاه ضد باد جرثقیل دروازه ای.

کریستال

کارشناس نصب جرثقیل

با 8 سال تجربه در سفارشی کردن تجهیزات بالابر، به بیش از 10000 مشتری با سوالات و نگرانی های قبل از فروش خود کمک کرد، اگر هر گونه نیاز مرتبط دارید، لطفا با من تماس بگیرید!

واتس اپ: +86 199 1373 9708

پست الکترونیک: krystalli@kscranegroup.com