การคำนวณแรงลมที่กระทำต่อเครนเหนือศีรษะ: คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับความเร็วลม แรงดันลม และขีดจำกัดการออกแบบ

การคำนวณแรงลมที่กระทำต่อเครนเหนือศีรษะเป็นหนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดของการออกแบบโครงสร้างเครนและการใช้งานกลางแจ้งอย่างปลอดภัย ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบ... เครนเหนือศีรษะ, เครนขาสูงไม่ว่าจะเป็นเครนยกตู้คอนเทนเนอร์แบบ RTG, RMG หรือเครนยกตู้คอนเทนเนอร์จากเรือสู่ฝั่ง วิศวกรต้องกำหนดความเร็วลม แรงดันลม และขีดจำกัดลมในการใช้งานอย่างแม่นยำ เพื่อให้มั่นใจในความแข็งแรง ความมั่นคง และประสิทธิภาพในการป้องกันการพลิคว่ำของโครงสร้าง การคำนวณแรงลมที่ไม่ถูกต้องอาจส่งผลให้เกิดความเครียดของโครงสร้างมากเกินไป เครนตกราง ลื่นไถล พลิคว่ำ หรือความเสียหายร้ายแรงต่ออุปกรณ์ในระหว่างที่มีลมแรงหรือพายุไต้ฝุ่น

คู่มือนี้อธิบายหลักการทางวิศวกรรมที่อยู่เบื้องหลังการคำนวณแรงลมที่กระทำต่อเครน โดยอิงตามมาตรฐาน GB/T 3811-2008, GB/T 6067.1-2010, GB/T 28591-2012 และ GB/T 43237-2023 ครอบคลุมสูตรแรงดันลม การแปลงความเร็วลม การจำแนกความแรงลมตามระบบโบฟอร์ต ประเภทพายุไต้ฝุ่น และขีดจำกัดความเร็วลมในการใช้งานสำหรับเครนประเภทต่างๆ

1. ข้อกำหนดสำหรับเครื่องวัดความเร็วลมและระบบเตือนภัยความเร็วลม

1. สำหรับเครนยกสูงกลางแจ้ง จะต้องติดตั้งเครื่องวัดความเร็วลมในตำแหน่งที่สูงขึ้นและอยู่เหนือลมบนตัวเครน (GB/T 6067.1, ข้อ 9.6.1.1)
2. เครนยกสูงกลางแจ้งต้องติดตั้งอุปกรณ์เตือนความเร็วลมที่แสดงความเร็วลมแบบเรียลไทม์ และต้องส่งสัญญาณเตือนเมื่อความเร็วลมเกินกว่าเกณฑ์ความเร็วลมที่กำหนดไว้สำหรับการใช้งาน (ข้อ 9.6.1.2)
3. ห้ามใช้งานเครนเมื่อความเร็วลมเกินกว่าความเร็วลมใช้งานสูงสุดที่ผู้ผลิตกำหนด (ข้อ 17.1)

2. ความเร็วลมออกแบบและแรงดันลมออกแบบ

แรงดันลมออกแบบขณะใช้งานแบ่งออกเป็นสองระดับ:

• pⅠ — แรงดันลมออกแบบในสภาวะการทำงานปกติ ใช้สำหรับการเลือกกำลังมอเตอร์ (การคำนวณความต้านทานและการตรวจสอบทางความร้อน)
• pⅡ — แรงดันลมสูงสุดที่ใช้ในการออกแบบระหว่างการใช้งาน ใช้สำหรับการตรวจสอบความแข็งแรง ความแข็งแกร่ง และเสถียรภาพของส่วนประกอบโครงสร้าง การตรวจสอบความสามารถในการรับน้ำหนักเกินของระบบขับเคลื่อน และการตรวจสอบเสถียรภาพในการป้องกันการพลิควคว่ำและความปลอดภัยในการป้องกันการลื่นไถลระหว่างการใช้งาน

pⅠ = 0.6 × pⅡ

แรงดันลมขณะไม่ใช้งาน (pⅢ) คือแรงดันลมสูงสุดที่เครนต้องทนทานได้เมื่อไม่ได้ใช้งาน ใช้สำหรับการตรวจสอบความแข็งแรงขณะไม่ใช้งาน การตรวจสอบเสถียรภาพป้องกันการพลิคว่ำ และการออกแบบแคลมป์ราง อุปกรณ์ยึด และสายรัดกันพายุ

ความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างแรงดันลมและความเร็วลม (ใช้ได้ทั้งในสถานการณ์ใช้งานและนอกสถานการณ์ใช้งาน):

p = 0.625 × Vs²

ความสัมพันธ์การแปลงที่สำคัญความเร็วลมออกแบบ Vs คือความเร็วลมกระโชก 3 วินาทีที่วัดได้ที่ความสูง 10 เมตรในพื้นที่โล่ง สำหรับสภาวะการใช้งาน Vs = ความเร็วลมเฉลี่ย 10 นาที × 1.5 (ดูตารางที่ 3) สำหรับสภาวะที่ไม่ได้ใช้งาน Vs = ความเร็วลมเฉลี่ย 10 นาที × 1.4 (ดูตารางที่ 4) ความเร็วลมเฉลี่ย 10 นาทีเป็นค่าอ้างอิงของมาตราแรงลมทางอุตุนิยมวิทยา

การได้มาซึ่งแก่นหลัก

จากตารางที่ 2 และ 3 สำหรับเครนที่ทำงานภายใต้สภาพลมปกติ:

• แรงดันลมสูงสุดในการออกแบบ: 250 นิวตัน/ตารางเมตร
• ความเร็วลมสูงสุดในการออกแบบ (ลมกระโชก): 20 เมตร/วินาที
• ระดับความแรงลมที่สอดคล้องกัน: ระดับ 6

ด้วยเหตุนี้ สัญญาณเตือนความเร็วลมจึงต้องทำงานที่ระดับ 6 ซึ่งเป็นความเร็วลมกระโชกสูงสุดที่โครงสร้างและความเสถียรของเครนได้รับการออกแบบมาให้รับมือได้ในระหว่างการใช้งานปกติ

จากตารางที่ 4 สำหรับเครนยกของในพื้นที่ภายในประเทศที่อยู่ในสภาพไม่พร้อมใช้งาน:

• แรงดันลมออกแบบขั้นต่ำขณะหยุดใช้งาน: 500 นิวตัน/ตารางเมตร
• ความเร็วลมขั้นต่ำที่ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้ (ลมกระโชก): 28.3 เมตร/วินาที
• ความแรงลมที่สอดคล้องกัน: ระดับ 8

ด้วยเหตุนี้ เครนจึงต้องได้รับการยึดตรึงที่ระดับแรง 8 ซึ่งเป็นเงื่อนไขการออกแบบขั้นต่ำที่ทำให้เครนที่ใช้งานในพื้นที่ภายในประเทศไม่สามารถใช้งานได้

3. การจำแนกระดับความแรงของลม

3.1 คำศัพท์เฉพาะ

• ความเร็วลมระยะทางในแนวนอนที่อากาศเคลื่อนที่ได้ต่อหน่วยเวลา หน่วยที่ใช้กันทั่วไป: เมตร/วินาที กิโลเมตร/ชั่วโมง หรือนอต (GB/T 28591-2012)
• แรงลม: ความแรงของลม ซึ่งโดยทั่วไปแสดงในรูปของตัวเลขระดับความแรงลม มาตราโบฟอร์ต (Beaufort scale) เป็นมาตราที่ใช้กันในระดับสากล (GB/T 28591-2012)

3.2 มาตราส่วนความแรงลม

ตาม GB/T 28591-2012 มาตราแรงลมความแรงของลมถูกจำแนกออกเป็น 18 ระดับ ตั้งแต่ 0 ถึง 17

3.3 ระดับความแรงลมโบฟอร์ต

มาตราโบฟอร์ตถูกคิดค้นโดยฟรานซิส โบฟอร์ต (ค.ศ. 1774–1857) ในปี ค.ศ. 1805 และได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมในปี ค.ศ. 1946 โดยมาตรานี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างระดับความแรงของลมกับลักษณะพื้นผิวที่สามารถสังเกตได้

4. การจำแนกประเภทพายุไต้ฝุ่น

พายุไต้ฝุ่นแบ่งออกเป็น 5 ระดับความรุนแรง ได้แก่ พายุโซนร้อน พายุโซนร้อนรุนแรง พายุไต้ฝุ่น พายุไต้ฝุ่นรุนแรง และพายุซูเปอร์ไต้ฝุ่น ความเร็วลมเฉลี่ยสูงสุดใกล้ศูนย์กลางและลักษณะพื้นผิวที่เกี่ยวข้องแสดงรายละเอียดในตารางที่ 7

5. ข้อจำกัดความเร็วลมขณะใช้งานเครน จำแนกตามประเภท

บันทึกความเร็วลมที่ระบุไว้ในข้อ 1–12 ข้างต้นทั้งหมดเป็นความเร็วลมสำหรับการออกแบบ กล่าวคือ ความเร็วลมกระโชก 3 วินาที ซึ่งเท่ากับ 1.5 เท่าหรือ 1.4 เท่าของค่าอ้างอิงการจำแนกความแรงลมทางอุตุนิยมวิทยา สำหรับเครนประเภทที่ไม่ได้ระบุไว้ โปรดดูมาตรฐานผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง

6. สรุปการคำนวณแรงลมที่กระทำต่อเครนเหนือศีรษะ

7. การคำนวณแรงลมที่กระทำต่อเครนเหนือศีรษะ: บทเรียนสำคัญทางวิศวกรรม

การคำนวณแรงลมที่กระทำต่อเครนเหนือศีรษะอย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญพื้นฐานสำหรับการออกแบบ การใช้งาน และการบำรุงรักษาอุปกรณ์ยกกลางแจ้งอย่างปลอดภัย โดยการกำหนดความเร็วลม แรงดันลม การรวมกันของน้ำหนักบรรทุก และขีดจำกัดลมในการทำงานอย่างถูกต้อง วิศวกรสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้าง ปรับปรุงเสถียรภาพในการป้องกันการพลิคว่ำ และเลือกอุปกรณ์ป้องกันลมที่เหมาะสม เช่น เครื่องวัดความเร็วลม ตัวยึดราง ระบบยึด และอุปกรณ์ผูกยึดในภาวะพายุ การทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลลมทางอุตุนิยมวิทยา แรงดันลมในการออกแบบ และสภาวะการทำงานของเครนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการป้องกันความเสียหายที่เกิดจากลมและการรับรองการปฏิบัติงานยกที่ปลอดภัย

การปฏิบัติตามวิธีการคำนวณและข้อกำหนดด้านการออกแบบที่ระบุไว้ใน GB/T 3811 ร่วมกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของ GB/T 6067.1 และมาตรฐานผลิตภัณฑ์เครนที่เกี่ยวข้อง ช่วยให้ผู้ผลิต นักออกแบบ และทีมงานบำรุงรักษาสามารถกำหนดขั้นตอนการประเมินแรงลมที่เชื่อถือได้สำหรับเครนเหนือศีรษะ เครนโครงสร้าง เครนยกของบนพื้นดิน (RTG) เครนยกของบนเรือ (RMG) เครนยกของจากเรือสู่ฝั่ง และอุปกรณ์ยกกลางแจ้งอื่นๆ การคำนวณแรงลมที่ถูกต้องไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และเพิ่มความน่าเชื่อถือในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอีกด้วย

มาตรฐานอ้างอิงหลัก(สอบถามเกี่ยวกับมาตรฐานเครนจีน):

• มาตรฐาน GB/T 6067.1-2010 กฎความปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์ยก — ส่วนที่ 1: ทั่วไป
• มาตรฐานการออกแบบเครน GB/T 3811-2008
• GB/T 43237-2023 คำแนะนำสาธารณะเกี่ยวกับการป้องกันภัยพิบัติทางอุตุนิยมวิทยา — พายุไต้ฝุ่น
• มาตราความเร็วลม GB/T 28591-2012

คริสตัล

ผู้เชี่ยวชาญด้านเครน OEM

ด้วยประสบการณ์ 8 ปีในการปรับแต่งอุปกรณ์การยก ได้ช่วยเหลือลูกค้ากว่า 10,000 รายในการตอบคำถามและข้อกังวลก่อนการขาย หากคุณมีความต้องการที่เกี่ยวข้อง โปรดติดต่อฉันได้เลย!

วอทส์แอพพ์: +86 199 1373 9708

อีเมล: krystalli@kscranegroup.com