Аварийные нагрузки на краны: 5 вариантов расчета в соответствии с GB/T 3811-2008

Аварийные нагрузки на кран — это нагрузки, которые возникают нечасто во время нормальной работы крана, но могут возникать время от времени. К ним относятся нагрузки, вызванные ветром, снегом, льдом, перепадами температуры и перекосом крана во время эксплуатации. Эти нагрузки, как правило, не учитываются при расчетах усталостного разрушения.

В данной статье обобщены пять типов аварийных нагрузок на краны и методы их расчета: горизонтальная боковая нагрузка Ps при перекосе, градиентная нагрузка, ветровая нагрузка, снеговая и ледяная нагрузка, а также нагрузка, вызванная изменениями температуры.

1. Случайное повреждение груза краном из-за перекоса: Ps

Горизонтальная боковая нагрузка, возникающая при перекосе крана, представляет собой случайную нагрузку, вызванную реакцией направляющего устройства, такого как направляющий ролик или фланец колеса, когда колесный кран или тележка перемещаются в продольном или поперечном направлении в стационарном состоянии.

Где:

• ∑P — Сумма максимальных нагрузок на колеса: сумма часто встречающихся максимальных нагрузок на колеса, соответствующих эффективной колесной базе на концевой тележке со стороны, подверженной боковой нагрузке.
• λ — Коэффициент горизонтальной боковой нагрузки. Он зависит от отношения S/B (или S/a), где S — пролет крана, B — колесная база крана, а — эффективная колесная база. Определите λ по рисунку ниже.

Для многоколесного крана использование эффективной колесной базы a вместо колесной базы крана B обеспечивает более обоснованную основу для расчета горизонтальной боковой силы. Принципы определения эффективной колесной базы приведены в пункте D.2 GB/T 3811-2008, страницы 134–135.

Ps предоставляет теоретическую основу для проверки конструкции горизонтального колесного узла. Сведения о связанных с работой симптомах и причинах см. в этом руководстве. повреждение колес мостового крана и перекос рельсов.

2. Градиентная нагрузка крана

Наклонная нагрузка крана — это составляющая собственного веса крана и номинальной грузоподъемности, действующая вдоль наклонной поверхности склона, дороги или рельса.

1. Мобильные краны: При необходимости расчетов учитывайте фактические дорожные или грунтовые условия.
2. Для кранов, установленных на рельсах, включая железнодорожные краны: если уклон пути не превышает 0,5% (0,29°), уклонная нагрузка не учитывается. В противном случае уклонная нагрузка рассчитывается с использованием фактического уклона.
3. В соответствии с допусками на прямолинейность верхней части рельсов крана, указанными в таблице 2 стандарта GB/T 10183.1-2018, Краны — Допуски на колеса, ходовые и гусеничные механизмы — Часть 1: Общие положенияУклон рельсового пути для мостового или козлового крана не должен превышать 1/1000 для класса допуска 2 или 0,5/1000 для класса допуска 1, если скорость перемещения мостового крана составляет ≥112 м/мин. Уклон пути для тележки не должен превышать 0,5/1000 для класса допуска 2 или 1. Это эквивалентное заключение и личное мнение автора; явных общих требований к уклону обнаружено не было.
4. Козловой кран для судостроения: следует использовать сварные рельсы, а уклон пути перемещения не должен превышать 1/1000 (GB/T 27997-2026).
5. Ричстакер: уклон местности не должен превышать 3% (GB/T 26474-2026).
6. Контейнерный козловой кран на резиновых колесах: уклон пути движения не должен превышать 1%, а локальный уклон не должен превышать 3% (GB/T 14783-2009).

Исходя из этих требований, если установка железнодорожного пути на месте соответствует применимому стандарту, требуется ли рассчитывать уклонную нагрузку для крана, установленного на рельсах? Если уклонную нагрузку необходимо рассчитать, означает ли это, что указанные условия установки не соответствуют стандарту? Эти вопросы поднимались в оригинальной статье.

3. Ветровая нагрузка на кран PW

Для кранов, работающих на открытом воздухе, необходимо учитывать ветровую нагрузку. Ветровая нагрузка принимается за статическую нагрузку, действующую в наиболее неблагоприятном горизонтальном направлении. Расчетное ветровое давление выбирается в соответствии с типом крана и регионом его эксплуатации.

3.1 Расчетное давление ветра

Где:

• p — Расчетное давление ветра, в ньютонах на квадратный метр (Н/м²).
• Vs — Расчетная скорость ветра, в метрах в секунду (м/с).

Расчетная скорость ветра — это скорость порывов ветра на высоте 10 м над открытой местностью, выраженная как средняя мгновенная скорость ветра за 3-секундный интервал.

В условиях эксплуатации скорость порывов ветра в течение 10 минут в 1,5 раза превышает среднюю скорость ветра.

В условиях простоя скорость порывов ветра за 10-минутный интервал в 1,4 раза превышает среднюю скорость ветра.

3.2 Ветровая нагрузка в процессе эксплуатации PWⅡ

Эксплуатационная ветровая нагрузка — это максимальная сила ветра, которую кран должен выдерживать во время работы.

В процессе эксплуатации давление ветра принимается постоянным по всей высоте крана, без учета его изменений по высоте.

Если для предотвращения работы при скорости ветра, превышающей предельно допустимую, используется устройство для измерения скорости ветра, оно обычно устанавливается в самой высокой точке крана.

Расчетное рабочее ветровое давление делится на PⅠ и PⅡ. Соответствующие значения ветрового давления и скорости ветра приведены ниже. Если производитель использует значения скорости или ветрового давления, отличающиеся от табличных, эти значения должны быть указаны в проектной документации и инструкции по эксплуатации крана. На практике обычно применяются технические условия проекта.

• PⅠ — это нормальное расчетное давление ветра для условий эксплуатации. Оно используется для расчета сопротивления при выборе мощности двигателя и для проверки тепловых характеристик.
• PⅡ — это максимальное расчетное ветровое давление для условий эксплуатации. Оно используется для расчета прочности элементов механизма и металлических конструкций, жесткости и устойчивости конструкции, перегрузочной способности привода, общей устойчивости крана к опрокидыванию и ветроустойчивости и противоскольжения.

3.3. Эксплуатационная ветровая нагрузка, действующая на кран

Где:

• PWⅠ — Нормальная ветровая нагрузка, действующая на кран в процессе эксплуатации, в ньютонах (Н).
• PWⅡ — Максимальная ветровая нагрузка, действующая на кран в процессе эксплуатации, в ньютонах (Н).
• C — Коэффициент силы ветра.
• PⅠ и PⅡ — два расчетных значения давления ветра в процессе эксплуатации, в Н/м².
• A — Площадь наветренной стороны элемента крана, перпендикулярной направлению ветра, в квадратных метрах (м²). Она равна площади наветренной стороны по контуру A0, умноженной на коэффициент заполнения Φ наветренной поверхности: A = A0Φ.
• θ — угол между направлением ветра и продольной осью элемента или поверхности конструкции (θ≤90°), в градусах.

Суммарная ветровая нагрузка на конструкцию крана представляет собой сумму ветровых нагрузок, действующих на его отдельные части.

1. Коэффициент ветровой нагрузки C см. в пункте 4.2.2.3 стандарта GB/T 3811-2008. В нем содержатся коэффициенты ветровой нагрузки для отдельных элементов, одноплоскостных ферменных конструкций и башен с квадратной решеткой.
2. Площадь наветренной стороны А связана с коэффициентом снижения экранирования. Например, для расчета площади наветренной стороны главных балок двухбалочного козлового крана обратитесь к пункту 4.2.2.3.6 стандарта GB/T 3811-2008. В нем рассматривается снижение экранирования для двух элементов, снижение экранирования для элементов, перечисленных в исходном стандарте, коэффициенты расстояния между ними и другие факторы.

Для практического выбора оборудования после определения расчетной нагрузки см. KSCRANE. Руководство по выбору системы защиты от ветра для козловых кранов.

3.4 Ветровая нагрузка, действующая на поднимаемый груз

Где:

• PWQⅠ — Нормальная ветровая нагрузка, действующая на поднимаемый груз в процессе эксплуатации, в ньютонах (Н).
• PWQⅡ — Максимальная ветровая нагрузка, действующая на поднимаемый груз в процессе эксплуатации, в ньютонах (Н).
• AQ — Максимальная площадь наветренной стороны поднимаемого груза, в квадратных метрах (м²).

Если кран перемещает грузы определенных размеров и форм, определите площадь наветренной стороны, исходя из соответствующих размеров и профиля. Если площадь неизвестна, оцените площадь наветренной стороны в соответствии с пунктом E.5 Приложения E стандарта GB/T 3811-2008.

4. Снеговые и ледяные нагрузки

В некоторых регионах следует учитывать снеговую и ледяную нагрузку. Также необходимо учитывать увеличение наветренной поверхности, вызванное накоплением льда и снега.

5. Нагрузки, вызванные изменениями температуры.

Этот раздел носит теоретический характер и предназначен для ознакомления. Температурная нагрузка, как правило, не учитывается. Однако её следует учитывать в некоторых областях, где температура во время монтажа крана значительно отличается от температуры во время эксплуатации, или для статически неопределимых конструкций с большими пролётами. Примером может служить козловой кран с двумя жёсткими опорами и пролётом 30 м и более. В таких случаях ограниченное расширение или сжатие элементов конструкции, вызванное изменениями температуры, создаёт нагрузку. Расчёт может основываться на соответствующей информации, предоставленной пользователем.

6. GB/T 45680-2025 для оценки ветровой нагрузки на кран.

GB/T 45680-2025, Оценка ветровой нагрузки на краны(запрос китайских стандартов кранов)Это новый стандарт первого издания для расчета ветровых нагрузок на краны. Он представляет собой модифицированную версию (MOD) стандарта ISO 4302:2016. Стандарт был выпущен 30 мая 2025 года, вступил в силу 1 декабря 2025 года и применяется для расчета ветровых нагрузок на краны как в рабочем, так и во внерабочем состоянии.

Скорость ветра в процессе эксплуатации определяется как скорость ветра, измеренная в самой высокой точке крана.

Обзор доступного оборудования, используемого после оценки ветровой нагрузки, см. в [ссылка]. Аксессуары для ветрозащитных устройств козлового крана.

кристалл

OEM-эксперт по кранам

Имея 8-летний опыт настройки подъемного оборудования, помог более чем 10 000 клиентам решить вопросы и проблемы перед продажей. Если у вас есть какие-либо соответствующие потребности, пожалуйста, свяжитесь со мной!

Ватсап: +86 199 1373 9708

Электронная почта: krystalli@kscranegroup.com