Tải trọng ngoài ý muốn của cần cẩu: 5 trường hợp thiết kế trong tiêu chuẩn GB/T 3811-2008

Tải trọng ngẫu nhiên của cần cẩu là những tải trọng không thường xuyên xảy ra trong quá trình vận hành bình thường của cần cẩu nhưng có thể phát sinh đôi khi. Chúng bao gồm các tải trọng do gió, tuyết, băng, thay đổi nhiệt độ và độ nghiêng của cần cẩu trong quá trình vận hành. Những tải trọng này thường không được xem xét trong các tính toán về hư hỏng do mỏi.

Bài viết này tóm tắt năm loại tải trọng ngẫu nhiên tác động lên cần cẩu và phương pháp tính toán của chúng: tải trọng ngang Ps trong quá trình nghiêng, tải trọng do độ dốc, tải trọng gió, tải trọng tuyết và băng, và tải trọng do thay đổi nhiệt độ.

1. Sự cố mất tải do nghiêng cần cẩu: Ps

Tải trọng ngang sinh ra trong quá trình nghiêng cần cẩu là một tải trọng không thường xuyên gây ra bởi phản lực của thiết bị dẫn hướng, chẳng hạn như con lăn dẫn hướng hoặc vành bánh xe, khi cần cẩu hoặc xe đẩy có bánh xe di chuyển theo chiều dọc hoặc chiều ngang ở trạng thái ổn định.

Ở đâu:

• ∑P — Tổng các tải trọng tối đa của bánh xe: tổng các tải trọng tối đa thường xuyên xuất hiện trên các bánh xe liên quan đến chiều dài cơ sở hiệu dụng trên toa xe cuối ở phía chịu tải trọng ngang.
• λ — Hệ số tải trọng ngang. Nó phụ thuộc vào tỷ lệ S/B (hoặc S/a), trong đó S là nhịp cần cẩu, B là chiều dài cơ sở của cần cẩu và a là chiều dài cơ sở hiệu dụng. Xác định λ từ hình vẽ bên dưới.

Đối với cần cẩu nhiều bánh, việc sử dụng chiều dài cơ sở hiệu dụng a thay vì chiều dài cơ sở của cần cẩu B sẽ cung cấp cơ sở hợp lý hơn để tính toán lực ngang. Các nguyên tắc để xác định chiều dài cơ sở hiệu dụng được nêu trong Mục D.2 của GB/T 3811-2008, trang 134–135.

Ps cung cấp cơ sở lý thuyết để kiểm tra thiết kế của cụm bánh xe nằm ngang. Để biết các triệu chứng và nguyên nhân hoạt động liên quan, hãy xem hướng dẫn này. bánh xe cần cẩu trên cao bị mài mòn và đường ray bị lệch.

2. Tải trọng dốc của cần cẩu

Tải trọng dốc của cần cẩu là thành phần tác dụng dọc theo bề mặt nghiêng của dốc, đường hoặc đường ray, bao gồm trọng lượng bản thân cần cẩu và tải trọng nâng định mức.

1. Cần cẩu di động: Khi cần tính toán, hãy xem xét điều kiện thực tế của đường sá hoặc mặt đất.
2. Cần cẩu gắn trên đường ray, bao gồm cần cẩu đường sắt: Trường hợp độ dốc đường ray không vượt quá 0,5% (0,29°), tải trọng độ dốc không được xem xét. Ngược lại, hãy tính toán tải trọng độ dốc bằng cách sử dụng độ dốc thực tế.
3. Theo dung sai độ thẳng của ray cần cẩu ở Bảng 2 của tiêu chuẩn GB/T 10183.1-2018, Cần cẩu—Dung sai của bánh xe, đường ray di chuyển và đường ray ngang—Phần 1: Tổng quanTheo quy định, độ dốc của đường ray cần cẩu trên cao hoặc cần cẩu giàn không được vượt quá 1/1000 đối với cấp dung sai 2, hoặc 0,5/1000 đối với cấp dung sai 1 khi tốc độ di chuyển của cần cẩu trên cao ≥112 m/phút. Độ dốc của đường ray xe đẩy không được vượt quá 0,5/1000 đối với cấp dung sai 2 hoặc 1. Đây là một suy luận tương đương và là ý kiến cá nhân của tác giả; không tìm thấy yêu cầu độ dốc chung rõ ràng nào.
4. Cần cẩu giàn đóng tàu: Nên sử dụng ray hàn và độ dốc đường ray di chuyển không được vượt quá 1/1000 (GB/T 27997-2026).
5. Xe nâng container: Độ dốc mặt đất không được vượt quá 3% (GB/T 26474-2026).
6. Cần cẩu giàn container bánh lốp: Độ dốc mặt đất của đường di chuyển không được vượt quá 1% và độ dốc cục bộ không được vượt quá 3% (GB/T 14783-2009).

Dựa trên các yêu cầu này, nếu việc lắp đặt đường ray tại chỗ tuân thủ tiêu chuẩn hiện hành, liệu có cần thiết phải tính toán tải trọng độ dốc cho cần cẩu gắn trên đường ray không? Nếu phải tính toán tải trọng độ dốc, điều này có cho thấy điều kiện lắp đặt được chỉ định không tuân thủ tiêu chuẩn không? Đây là những câu hỏi được nêu ra trong bài báo gốc.

3. Tải trọng gió của cần cẩu PW

Đối với cần cẩu hoạt động ngoài trời, cần phải tính đến tải trọng gió. Tải trọng gió được giả định là tải trọng tĩnh tác dụng theo hướng ngang bất lợi nhất. Chọn áp suất gió tính toán phù hợp với loại cần cẩu và khu vực hoạt động.

3.1 Áp suất gió tính toán

Ở đâu:

• p — Áp suất gió tính toán, tính bằng newton trên mét vuông (N/m²).
• Vs — Tốc độ gió tính toán, tính bằng mét trên giây (m/s).

Tốc độ gió được tính toán là tốc độ gió giật ở độ cao 10 m so với mặt đất trống, được biểu thị dưới dạng tốc độ gió tức thời trung bình trong khoảng thời gian 3 giây.

Trong điều kiện vận hành thực tế, tốc độ gió giật gấp 1,5 lần tốc độ gió trung bình trong khoảng thời gian 10 phút.

Trong điều kiện ngừng hoạt động, tốc độ gió giật gấp 1,4 lần tốc độ gió trung bình trong khoảng thời gian 10 phút.

3.2 Tải trọng gió trong quá trình vận hành PWⅡ

Tải trọng gió khi vận hành là lực gió tối đa mà cần cẩu phải có khả năng chịu được trong quá trình hoạt động.

Áp suất gió trong quá trình vận hành được coi là không đổi trên toàn bộ chiều cao của cần cẩu, mà không xét đến sự thay đổi theo chiều cao.

Trong trường hợp sử dụng thiết bị đo tốc độ gió để ngăn ngừa hoạt động vượt quá tốc độ gió giới hạn, thiết bị này thường được lắp đặt ở điểm cao nhất của cần cẩu.

Áp suất gió trong quá trình vận hành được tính toán và chia thành PⅠ và PⅡ. Áp suất gió và tốc độ gió tương ứng được thể hiện bên dưới. Nếu nhà sản xuất sử dụng tốc độ gió hoặc áp suất gió khác với các giá trị trong bảng, các giá trị này phải được nêu rõ trong tài liệu thiết kế cần cẩu và hướng dẫn vận hành. Trên thực tế, thông số kỹ thuật của dự án thường được áp dụng.

• PⅠ là áp suất gió bình thường được tính toán trong điều kiện vận hành thực tế. Nó được sử dụng để tính toán điện trở khi lựa chọn công suất động cơ và để kiểm tra nhiệt độ.
• PⅡ là áp suất gió tối đa được tính toán trong điều kiện vận hành thực tế. Nó được sử dụng để tính toán độ bền của các bộ phận cơ cấu và kết cấu kim loại, độ cứng và ổn định của kết cấu, khả năng chịu tải quá mức của hệ thống truyền động, độ ổn định tổng thể của cần cẩu chống lật và độ an toàn chống trượt do gió.

3.3 Tải trọng gió tác động lên cần cẩu trong quá trình vận hành

Ở đâu:

• PWⅠ — Tải trọng gió bình thường tác động lên cần cẩu trong quá trình vận hành, tính bằng newton (N).
• PWⅡ — Tải trọng gió tối đa tác động lên cần cẩu trong quá trình vận hành, tính bằng newton (N).
• C — Hệ số sức gió.
• PⅠ và PⅡ — Hai giá trị áp suất gió thực tế được tính toán, tính bằng N/m².
• A — Diện tích bề mặt chắn gió của bộ phận cần cẩu vuông góc với hướng gió, tính bằng mét vuông (m²). Nó bằng diện tích bề mặt chắn gió A0 nhân với hệ số đặc Φ của mặt chắn gió: A=A0Φ.
• θ — Góc giữa hướng gió và trục dọc của chi tiết hoặc bề mặt của cấu trúc (θ≤90°), tính bằng độ.

Tổng tải trọng gió tác động lên kết cấu cần cẩu là tổng của các tải trọng gió tác động lên từng bộ phận riêng lẻ của nó.

1. Đối với hệ số lực gió C, hãy tham khảo Điều 4.2.2.3 của tiêu chuẩn GB/T 3811-2008. Điều này bao gồm các hệ số lực gió cho các cấu kiện riêng lẻ, kết cấu giàn một mặt phẳng và tháp lưới vuông.
2. Diện tích mặt đón gió A có liên quan đến hệ số giảm che chắn. Ví dụ, để tính toán diện tích mặt đón gió của các dầm chính của cần cẩu giàn hai dầm, hãy tham khảo Điều 4.2.2.3.6 của tiêu chuẩn GB/T 3811-2008. Điều này bao gồm hệ số giảm che chắn cho hai cấu kiện, hệ số giảm che chắn cho các cấu kiện được liệt kê trong tiêu chuẩn gốc, tỷ lệ khoảng cách và các yếu tố khác.

Để lựa chọn thiết bị phù hợp sau khi đã xác định tải trọng thiết kế, hãy tham khảo KSCRANE. Hướng dẫn lựa chọn hệ thống bảo vệ gió cho cần cẩu giàn.

3.4 Tải trọng gió tác động lên vật nâng

Ở đâu:

• PWQⅠ — Tải trọng gió bình thường trong điều kiện vận hành tác động lên vật nâng, tính bằng newton (N).
• PWQⅡ — Tải trọng gió tối đa tác động lên vật nâng trong quá trình vận hành, tính bằng newton (N).
• AQ — Diện tích bề mặt đón gió tối đa của vật nâng, tính bằng mét vuông (m²).

Đối với cần cẩu nâng hạ các vật tải có kích thước và hình dạng cụ thể, hãy xác định diện tích đón gió từ kích thước và hình dạng tương ứng. Trường hợp diện tích đón gió không được biết, hãy ước tính diện tích đón gió theo Điều E.5 của Phụ lục E trong tiêu chuẩn GB/T 3811-2008.

4. Tải trọng tuyết và băng

Tải trọng tuyết và băng cần được xem xét ở một số khu vực nhất định. Sự gia tăng diện tích đón gió do băng và tuyết tích tụ cũng cần được tính đến.

5. Tải trọng gây ra do thay đổi nhiệt độ

Phần này mang tính lý thuyết và chỉ được cung cấp để tham khảo. Tải trọng nhiệt thường không được xem xét. Tuy nhiên, nó cần được xem xét ở một số khu vực nhất định, nơi nhiệt độ trong quá trình lắp đặt cần cẩu khác biệt đáng kể so với nhiệt độ trong quá trình sử dụng, hoặc đối với các kết cấu có nhịp lớn và không xác định về mặt tĩnh học. Một ví dụ là cần cẩu giàn có hai chân cứng và nhịp từ 30 m trở lên. Trong những trường hợp như vậy, sự giãn nở hoặc co lại bị hạn chế của các cấu kiện kết cấu do thay đổi nhiệt độ tạo ra tải trọng. Việc tính toán có thể dựa trên thông tin liên quan do người sử dụng cung cấp.

6. Tiêu chuẩn GB/T 45680-2025 về đánh giá tải trọng gió tác động lên cần cẩu.

GB/T 45680-2025, Đánh giá tải trọng gió đối với cần cẩu(truy vấn tiêu chuẩn cần cẩu Trung Quốc)Tiêu chuẩn này là tiêu chuẩn phiên bản đầu tiên mới được phát triển để tính toán tải trọng gió tác động lên cần cẩu. Đây là phiên bản sửa đổi (MOD) của tiêu chuẩn ISO 4302:2016. Tiêu chuẩn được ban hành vào ngày 30 tháng 5 năm 2025, có hiệu lực từ ngày 1 tháng 12 năm 2025 và áp dụng cho việc tính toán tải trọng gió tác động lên cần cẩu trong cả điều kiện hoạt động và không hoạt động.

Tốc độ gió trong quá trình vận hành là tốc độ gió đo được tại điểm cao nhất của cần cẩu.

Để có cái nhìn tổng quan về các thiết bị phần cứng có sẵn được sử dụng sau khi đánh giá tải trọng gió, xem Phụ kiện thiết bị chống gió cho cần cẩu giàn.

pha lê

Chuyên gia OEM cần cẩu

Với 8 năm kinh nghiệm trong việc tùy chỉnh thiết bị nâng, đã giúp hơn 10.000 khách hàng giải đáp các thắc mắc và thắc mắc trước khi bán hàng, nếu bạn có bất kỳ nhu cầu nào liên quan, vui lòng liên hệ với tôi!

WhatsApp: +86 199 1373 9708

E-mail: krystalli@kscranegroup.com