Tính toán tải trọng gió cho cần cẩu trên cao: Hướng dẫn đầy đủ về tốc độ gió, áp suất gió và giới hạn thiết kế.

Tính toán tải trọng gió tác động lên cần cẩu trên cao là một trong những khía cạnh quan trọng nhất của thiết kế kết cấu cần cẩu và vận hành an toàn ngoài trời. Cho dù thiết kế một... cần cẩu trên cao, cần trục của giàn cần cẩuĐối với cần cẩu RTG, RMG hoặc cần cẩu container bốc dỡ hàng hóa từ tàu lên bờ, các kỹ sư phải xác định chính xác tốc độ gió thiết kế, áp suất gió và giới hạn gió vận hành để đảm bảo độ bền kết cấu, tính ổn định và khả năng chống lật. Tính toán tải trọng gió không chính xác có thể dẫn đến ứng suất kết cấu quá mức, trật bánh cần cẩu, trượt, lật đổ hoặc hư hỏng thiết bị nghiêm trọng trong điều kiện gió mạnh hoặc bão.

Hướng dẫn này giải thích các nguyên tắc kỹ thuật đằng sau việc tính toán tải trọng gió cho cần cẩu dựa trên các tiêu chuẩn GB/T 3811-2008, GB/T 6067.1-2010, GB/T 28591-2012 và GB/T 43237-2023, bao gồm các công thức tính áp suất gió, chuyển đổi tốc độ gió, phân loại sức gió Beaufort, các loại bão và giới hạn tốc độ gió hoạt động cho các loại cần cẩu khác nhau.

1. Yêu cầu đối với máy đo gió và thiết bị cảnh báo tốc độ gió

1. Đối với cần cẩu cao tầng ngoài trời, phải lắp đặt máy đo gió ở vị trí cao hướng gió trên cần cẩu. (GB/T 6067.1, Điều 9.6.1.1)
2. Cần cẩu cao tầng ngoài trời phải được trang bị thiết bị cảnh báo tốc độ gió hiển thị tốc độ gió tức thời và phải phát ra tín hiệu cảnh báo khi lực gió vượt quá ngưỡng tốc độ gió thiết kế trong quá trình vận hành. (Điều 9.6.1.2)
3. Việc vận hành cần cẩu bị cấm khi tốc độ gió vượt quá tốc độ gió làm việc tối đa do nhà sản xuất quy định. (Điều 17.1)

2. Tốc độ gió thiết kế và áp suất gió thiết kế

Áp suất gió thiết kế trong điều kiện vận hành được chia thành hai cấp độ:

• pⅠ — Áp suất gió thiết kế trong điều kiện làm việc bình thường, được sử dụng để lựa chọn công suất động cơ (tính toán điện trở và kiểm tra nhiệt).
• pⅡ — áp suất gió thiết kế tối đa khi vận hành, được sử dụng để kiểm tra độ bền, độ cứng và độ ổn định của các cấu kiện kết cấu, xác minh khả năng chịu quá tải của hệ thống truyền động, và độ ổn định chống lật và an toàn chống trượt khi vận hành.

pⅠ = 0,6 × pⅡ

Áp suất gió thiết kế khi ngừng hoạt động pⅢ là áp suất gió tối đa mà cần cẩu phải chịu được khi không vận hành. Nó được sử dụng để kiểm tra độ bền khi ngừng hoạt động, xác minh độ ổn định chống lật và thiết kế kẹp ray, thiết bị neo và tà vẹt chống bão.

Mối quan hệ cơ bản giữa áp suất gió và tốc độ gió (áp dụng cho cả điều kiện vận hành và ngừng vận hành):

p = 0,625 × Vs²

Mối quan hệ chuyển đổi chínhTốc độ gió thiết kế Vs là tốc độ gió giật trong 3 giây đo được ở độ cao 10 m trên địa hình trống trải. Đối với điều kiện vận hành, Vs = tốc độ gió trung bình 10 phút × 1,5 (xem Bảng 3). Đối với điều kiện không vận hành, Vs = tốc độ gió trung bình 10 phút × 1,4 (xem Bảng 4). Tốc độ gió trung bình 10 phút là giá trị tham chiếu trên thang đo sức gió khí tượng.

Quá trình suy dẫn cốt lõi

Từ Bảng 2 và 3, đối với cần cẩu hoạt động trong điều kiện gió bình thường:

• Áp suất gió thiết kế tối đa: 250 N/m²
• Tốc độ gió thiết kế tối đa (gió giật): 20 m/s
• Sức gió tương ứng: Cấp 6

Đây là lý do tại sao báo động tốc độ gió phải kích hoạt ở cấp 6 — đó là tốc độ gió giật giới hạn mà kết cấu và độ ổn định của cần cẩu được thiết kế trong điều kiện vận hành bình thường.

Từ Bảng 4, đối với cần cẩu trên đất liền đang trong tình trạng ngừng hoạt động:

• Áp suất gió thiết kế tối thiểu khi ngừng hoạt động: 500 N/m²
• Tốc độ gió thiết kế tối thiểu khi ngừng hoạt động (gió giật): 28,3 m/s
• Sức gió tương ứng: Cấp 8

Đây là lý do tại sao cần cẩu phải được neo giữ ở mức lực 8 — đây là điều kiện thiết kế tối thiểu khi ngừng hoạt động đối với cần cẩu trên đất liền.

3. Phân loại thang đo sức gió

3.1 Thuật ngữ

• Tốc độ gió: Khoảng cách ngang mà không khí di chuyển được trên một đơn vị thời gian. Các đơn vị thường dùng: m/s, km/h hoặc hải lý/giờ. (GB/T 28591-2012)
• Sức gióCường độ gió, thường được biểu thị bằng các số trên thang đo sức gió. Thang Beaufort được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. (GB/T 28591-2012)

3.2 Thang đo sức gió

Theo GB/T 28591-2012 Thang đo sức gióSức gió được phân loại thành 18 cấp độ: từ 0 đến 17.

3.3 Thang đo sức gió Beaufort

Thang Beaufort được Francis Beaufort (1774–1857) xây dựng vào năm 1805 và được mở rộng vào năm 1946. Nó tương quan giữa mức độ sức gió với các đặc điểm bề mặt đất có thể quan sát được.

4. Phân loại bão

Bão nhiệt đới được phân loại thành năm cấp độ cường độ: bão nhiệt đới, bão nhiệt đới mạnh, bão, bão mạnh và siêu bão. Tốc độ gió trung bình tối đa gần tâm bão và các đặc điểm bề mặt đất tương ứng được trình bày chi tiết trong Bảng 7.

5. Giới hạn tốc độ gió khi vận hành cần cẩu theo loại

Ghi chúTốc độ gió được liệt kê trong các mục 1–12 ở trên đều là tốc độ gió thiết kế — tức là tốc độ gió giật trong 3 giây, gấp 1,5 lần hoặc 1,4 lần giá trị tham chiếu phân loại sức gió khí tượng. Đối với các loại cần cẩu không được liệt kê, vui lòng tham khảo tiêu chuẩn sản phẩm áp dụng.

6. Tóm tắt tính toán tải trọng gió cho cần cẩu trên cao

7. Tính toán tải trọng gió cho cần cẩu trên cao: Những điểm kỹ thuật quan trọng cần lưu ý

Tính toán chính xác tải trọng gió tác động lên cần cẩu trên cao là yếu tố cơ bản để thiết kế, vận hành và bảo trì an toàn các thiết bị nâng hạ ngoài trời. Bằng cách xác định chính xác tốc độ gió thiết kế, áp suất gió, tổ hợp tải trọng và giới hạn gió vận hành, các kỹ sư có thể tối ưu hóa thiết kế kết cấu, cải thiện độ ổn định chống lật và lựa chọn các thiết bị bảo vệ gió phù hợp như máy đo gió, kẹp ray, hệ thống neo và dây buộc chống bão. Hiểu được mối quan hệ giữa dữ liệu gió khí tượng, áp suất gió thiết kế và điều kiện vận hành của cần cẩu cũng quan trọng không kém để ngăn ngừa các sự cố liên quan đến gió và đảm bảo hoạt động nâng hạ an toàn.

Tuân thủ các phương pháp tính toán và yêu cầu thiết kế được quy định trong tiêu chuẩn GB/T 3811, cùng với các quy định an toàn của tiêu chuẩn GB/T 6067.1 và các tiêu chuẩn sản phẩm cần cẩu hiện hành, cho phép các nhà sản xuất, nhà thiết kế và đội ngũ bảo trì thiết lập các quy trình đánh giá tải trọng gió đáng tin cậy cho cần cẩu trên cao, cần cẩu giàn, cần cẩu RTG, cần cẩu RMG, cần cẩu bốc dỡ hàng hóa và các thiết bị nâng hạ ngoài trời khác. Việc tính toán tải trọng gió chính xác không chỉ cải thiện an toàn vận hành mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị và nâng cao độ tin cậy lâu dài trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Tiêu chuẩn tham chiếu chính(Tra cứu tiêu chuẩn cần cẩu Trung Quốc):

• GB/T 6067.1-2010 Quy tắc an toàn đối với thiết bị nâng — Phần 1: Tổng quát
• Tiêu chuẩn GB/T 3811-2008 Quy tắc thiết kế cần cẩu
• GB/T 43237-2023 Hướng dẫn phòng chống thiên tai khí tượng công cộng — Bão
• Thang đo gió GB/T 28591-2012

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