Розрахунок вітрового навантаження мостового крана: повний посібник зі швидкості вітру, тиску вітру та конструктивних обмежень

Розрахунок вітрового навантаження мостового крана є одним з найважливіших аспектів проектування конструкцій крана та безпечної експлуатації на відкритому повітрі. Незалежно від того, чи йдеться про проектування мостові крани, козлові крани, RTG, RMG або контейнерних кранів для перевезення суден до берега, інженери повинні точно визначити розрахункову швидкість вітру, тиск вітру та експлуатаційні обмеження вітру, щоб забезпечити міцність конструкції, стійкість та стійкість до перекидання. Неправильні розрахунки вітрового навантаження можуть призвести до надмірного напруження конструкції, сходу крана з рейок, зісковзування, перекидання або серйозного пошкодження обладнання під час сильного вітру або тайфуну.

У цьому посібнику пояснюються інженерні принципи розрахунку вітрового навантаження на кран на основі стандартів GB/T 3811-2008, GB/T 6067.1-2010, GB/T 28591-2012 та GB/T 43237-2023, охоплюючи формули тиску вітру, перетворення швидкості вітру, класифікації сили вітру за шкалою Бофорта, категорії тайфунів та робочі обмеження швидкості вітру для різних типів кранів.

1. Вимоги до анемометра та сигналізації швидкості вітру

1. Для зовнішніх висотних кранів анемометр має бути встановлений на піднятому місці крана з навітряного боку. (GB/T 6067.1, пункт 9.6.1.1)
2. Висотні крани зовнішнього монтажу повинні бути оснащені сигналізатором швидкості вітру, який відображає миттєву швидкість вітру та повинен видавати сигнал тривоги, коли сила вітру перевищує розрахункове порогове значення швидкості вітру для експлуатації. (Пункт 9.6.1.2)
3. Робота крана заборонена, коли швидкість вітру перевищує зазначену виробником максимальну робочу швидкість вітру. (Пункт 17.1)

2. Розрахункова швидкість вітру та розрахунковий тиск вітру

Експлуатаційний розрахунковий тиск вітру поділяється на два рівні:

• pⅠ — розрахунковий тиск вітру за нормальних робочих умов, що використовується для вибору потужності двигуна (розрахунок опору та теплова перевірка)
• pII — максимальний розрахунковий тиск вітру під час експлуатації, що використовується для перевірки міцності, жорсткості та стійкості конструктивних елементів, перевірки перевантажувальної здатності приводу, а також стійкості до перекидання та захисту від ковзання під час експлуатації

pⅠ = 0,6 × pⅡ

Розрахунковий тиск вітру pIII у неробочому стані – це максимальний тиск вітру, який кран повинен витримувати у неробочому стані. Він використовується для перевірок міцності у неробочому стані, перевірки стійкості до перекидання та проектування рейкових затискачів, анкерних пристроїв та штормових шпал.

Фундаментальний зв'язок між тиском вітру та швидкістю вітру (застосовується як до експлуатаційних, так і до неексплуатаційних умов):

p = 0,625 × Vs²

Ключовий зв'язок конверсіїРозрахункова швидкість вітру Vs – це 3-секундний порив вітру, виміряний на висоті 10 м на відкритій місцевості. Для експлуатаційних умов Vs = 10-хвилинна середня швидкість вітру × 1,5 (див. таблицю 3). Для неексплуатаційних умов Vs = 10-хвилинна середня швидкість вітру × 1,4 (див. таблицю 4). 10-хвилинна середня швидкість вітру є орієнтиром метеорологічної шкали сили вітру.

Виведення ядра

З таблиць 2 та 3, для кранів, що працюють за нормальних вітрових умов:

• Максимальний розрахунковий тиск вітру: 250 Н/м²
• Максимальна розрахункова швидкість вітру (порив): 20 м/с
• Відповідна сила вітру: Сила 6

Ось чому сигналізація швидкості вітру має спрацьовувати за сили 6 — це гранична швидкість поривів, на яку розраховані конструкція та стійкість крана за нормальних умов експлуатації.

З таблиці 4, для внутрішніх кранів у неексплуатаційному стані:

• Мінімальний розрахунковий тиск вітру поза експлуатацією: 500 Н/м²
• Мінімальна розрахункова швидкість вітру (пориви) поза експлуатацією: 28,3 м/с
• Відповідна сила вітру: Сила 8

Ось чому кран має бути закріплений на анкері з силою 8 — це мінімальний конструктивний стан виходу з експлуатації для внутрішніх кранів.

3. Класифікація шкали сили вітру

3.1 Термінологія

• Швидкість вітру: горизонтальна відстань, яку проходить повітряний рух за одиницю часу. Загальноприйняті одиниці вимірювання: м/с, км/год або вузли. (GB/T 28591-2012)
• Сила вітру: інтенсивність вітру, зазвичай виражається в числах шкали сили вітру. Шкала Бофорта використовується на міжнародному рівні. (GB/T 28591-2012)

3.2 Шкала сили вітру

Згідно з GB/T 28591-2012 Шкала сили вітру, сила вітру класифікується на 18 рівнів: від 0 до 17.

3.3 Шкала сили вітру Бофорта

Шкалу Бофорта було розроблено Френсісом Бофортом (1774–1857) у 1805 році та розширено у 1946 році. Вона співвідносить рівні сили вітру зі спостережуваними особливостями земної поверхні.

4. Класифікація тайфунів

Тайфуни класифікуються за п'ятьма рівнями інтенсивності: тропічний шторм, сильний тропічний шторм, тайфун, сильний тайфун та супертайфун. Максимальні середні швидкості вітру поблизу центру та відповідні характеристики земної поверхні детально описані в таблиці 7.

5. Обмеження швидкості вітру під час роботи крана за типом

ПриміткаШвидкість вітру, зазначена у пунктах 1–12 вище, є розрахунковою швидкістю вітру, тобто швидкістю поривів вітру за 3 секунди, яка в 1,5 або 1,4 рази перевищує контрольні значення класифікації метеорологічної сили вітру. Щодо типів кранів, яких немає в списку, зверніться до відповідного стандарту на продукцію.

6. Зведення розрахунку вітрового навантаження мостового крана

7. Розрахунок вітрового навантаження мостового крана: ключові інженерні висновки

Точний розрахунок вітрового навантаження на мостові крани є основоположним для безпечного проектування, експлуатації та обслуговування зовнішнього підйомного обладнання. Правильно визначаючи розрахункову швидкість вітру, тиск вітру, комбінації навантажень та експлуатаційні обмеження вітру, інженери можуть оптимізувати конструкційний проект, покращити стійкість до перекидання та вибрати відповідні пристрої захисту від вітру, такі як анемометри, рейкові затискачі, анкерні системи та штормові кріплення. Розуміння взаємозв'язку між метеорологічними даними про вітер, розрахунковим тиском вітру та умовами експлуатації крана однаково важливе для запобігання аваріям, пов'язаним з вітром, та забезпечення безпечних підйомних операцій.

Дотримання методів розрахунку та вимог до проектування, зазначених у GB/T 3811, разом із положеннями безпеки GB/T 6067.1 та застосовними стандартами на кранову продукцію, дозволяє виробникам, конструкторам та командам з обслуговування встановити надійні процедури оцінки вітрового навантаження для мостових кранів, козлових кранів, RTG, RMG, судно-берегових кранів та іншого зовнішнього підйомного обладнання. Правильний розрахунок вітрового навантаження не тільки підвищує безпеку експлуатації, але й подовжує термін служби обладнання та підвищує довгострокову надійність у суворих умовах навколишнього середовища.

Основні довідкові стандарти(Запит щодо китайських стандартів кранового обладнання):

• GB/T 6067.1-2010 Правила безпеки для підіймальних пристроїв — Частина 1: Загальні положення
• GB/T 3811-2008 Правила проектування кранів
• GB/T 43237-2023 Керівництво щодо запобігання стихійним лихам для населення — Тайфун
• GB/T 28591-2012 Шкала вітру

кришталь

Крановий OEM експерт

Завдяки 8-річному досвіду налаштування підйомного обладнання ми допомогли 10 000+ клієнтам із їхніми передпродажними запитаннями та проблемами. Якщо у вас є якісь пов’язані потреби, будь ласка, зв’яжіться зі мною!

WhatsApp: +86 199 1373 9708

Електронна пошта: krystalli@kscranegroup.com