Основные требования безопасности установке строительных машин

При установке передвижных, свободно стоящих строительных машин и механизмов должна быть обеспечена их устойчивость как при работе, и в нерабочем состоянии.

Устойчивость любой строительной машины является необходимым условием безопасной ее эксплуатации. Устойчивость стационарных машин (растворо- и бетоносмесителей, дробилок, сортировок и др.) обеспечивается за счет правильной их установки на надежное основание в строго горизонтальном и вертикальном положениях. При необходимости последние крепят к фундаментам с помощью болтовых соединений (анкеров).

Потеря устойчивости ведет к опрокидыванию машин, вызывает, как правило, тяжелые несчастные случаи и приводит к значительному материальному ущербу.

Устойчивость самоходных кранов и машин характеризуется коэффициентом устойчивости, равным отношению суммарного момента всех удерживающих сил к суммарному моменту опрокидывающих сил относительно точки или ребра опрокидывания. Во всех случаях значение

коэффициента устойчивости должно превышать единицу, когда устойчивость

машины в сочетании с основными нагрузками рассматривается идеальных условиях.

В реальных условиях эксплуатации грузоподъемных кранов на строи­тельной площадке моменты опрокидывающих сил от действия дополнительных нагрузок непостоянны по величине, изменяются во времени и могут превысить расчетное значения. Моменты опрокидывающих сил от основных нагрузок могут возрастать, при изменении условий опирания машины на основание или подкрановый путь, например при появлении продольного или попереч­ного уклона подкранового пути в результате неравномерной просадки земляного полотна или балласта при увлажнении грунта. Одновремен­но может снизиться суммарная величина моментов удерживающих сил при невыгодном направлении действия моментов опрокидывающих сил. Кроме того, действие инерционных сил в некоторых случаях может вызвать падение кранов и других машин в момент остановки их или ка­сания их концевым упором подкранового пути, что может иметь место при угоне кранов ветром.

Основные факторы, приводящие к потере устойчивости строительных кранов; перегрузка кранов, т.е. положение, когда, отношение суммы моментов сил, удерживающих кран в состоянии равновесия, к сумме моментов сил, стремящихся его опрокинуть, становится меньше коэффи­циента устойчивости; воздействие ветровой нагрузки, превышающей расчетную; неудовлетворительное состояние подкрановых путей; дина­мические воздействия на кран (например, резкое торможение).

Возможно также и совместное влияние указанных факторов в различ­ной комбинации. Поэтому расчетам кранов, монтажных мачт и других устройств на устойчивость придается большое значение.

Рис. 15.1. Расчетные схемы нагрузок для определения коэффициентов устойчивости крана:

а — для коэффициента грузовой устойчивости без дополнительных нагрузок; б — то же, с учетом дополни­тельных нагрузок; в — для коэффициента собственной устойчивости

При определении коэффициента грузовой устойчивости без учета дополнительных нагрузок принимают, что кран стоит строго вертикаль­но (рис. 15.1, а), стрела имеет наибольший вылет и расположена перпен­дикулярно к ребру опрокидывания и на кран действует лишь масса груза. В этом случае кран стремится опрокинуться относительно точки А. Тогда коэффициент грузовой устойчивости стрелового крана:

k_r.y = M^m_уд ^кр / M^m _опр^гр ≥ 1,4,

где M^m_уд ^кр — удерживающий момент от массы крана m_кр; M^m _опр^гр - опрокидывающий момент от массы груза m_гр.

В действительности такого идеального положения быть не может,

и при эксплуатации крана создаются неблагоприятные условия для

работы и возникают дополнительные нагрузки (рис. 15.1,б): сила

давления ветра на подветренную площадь крана F_w^к сила давления ветра на подветренную площадь груза F_w^г; сила инерции при пуске или торможении механизма подъемного груза, F_i; центробежная сила массы груза, возникающая при вращении поворотной части крана, F_ц; инерционная сила массы груза, возникающая, при пуске или торможении механизма передвижения крана; инерционная сила массы крана возникающая при пуске или торможении механизма передвижения крана, F_j^г. Кроме того, подкрановый путь, являясь временным сооружением, всегда имеет уклон, который может увеличивать момент опрокидывания крана. Перечисленные дополнительные нагрузки уменьшают восстанавливающий момент от массы крана, и коэффициент грузовой устойчивости в этом случае

M^m_уд ^кр – (М_w^к + М_w^г + М_i + М_ц + М_i^г + М_j^к)

k = ——―――――――――—————————≥1,15,

M^m _опр^гр

где М_w^к, М_w^г, М_i, М_ц, М_i^г, М_j^к — моменты относительно ребра опрокидывания от дополнительных нагрузок F_w^к, F_w^г, F_i, F_ц, F_j^г, F_j^к Кран в нерабочем состоянии (без груза) может опрокинуться относительно точки Р (рис. 14.1, в) в том случае, если стрела крана предельно поднята вверх и расположена перпендикулярно к ребру опрокидывания, уклон пути направлен в сторону опрокидывания и действует ветровая нагрузка. При этой схеме нагрузок коэффициент собственной устойчивости

k_с.y = M^m_уд ^кр / M^в _опр ≥ 1,15,

где M^m_уд ^кр — удерживающий момент, создаваемый массой всех частей с учетом уклона пути; M^в _опр — опрокидывающий момент, создаваемой ветровой нагрузкой.

Таким образом, для передвижных стреловых кранов коэффициенты устойчивости в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» Госгортехнадзора установлены не менее следующих значений: коэффициент грузовой устойчивости на горизонтальном пути без учета дополнительных нагрузок k_r.y ≥1,40; коэффициент грузовой устойчивости с учетом действия дополнительных нагрузок (ветра, снега, инерционных сил и влияния уклонов пути) k_г.y ≥ 1,15; коэффициент собственной устойчивости под действием ветра и с учетом уклонов пути k_c.y ≥1,15.

При определении коэффициентов устойчивости действия рельсовых захватов, дополнительных опор и стабилизаторов не учитывают. Помимо определения устойчивости крана при его работе и в нерабочем состоянии проверяют также устойчивость крана при монтаже. Приведенные формулы подсчета коэффициентов устойчивости даны в общем виде в соответствии с правилами Госгортехнадзора. Методика определения грузовой устойчивости предполагает, что кран является абсолютно жесткой системой, и силы, опрокидывающие кран, можно суммировать как действующие одновременно. В действительности в процессе подъема груза происходит деформация конструкции крана и возрастает податливость подкранового пути. Вследствие этого центр тяжести крана перемещается в сторону ребра опрокидыва­ния, в результате чего снижа­ется устойчивость крана.

Для грузоподъемных кра­нов, особенно башенных, явля­ется характерным высокое рас­положение центра тяжести. В связи с этим на устойчи­вость кранов оказывает боль­шое влияние уклон подкрано­вого пути. Изменение уклона пути может иметь место в результате неточности укладки подкранового пути, упругих и неупругих поперечных и продольных просадок пути, а также неточности монтажа башни крана и ее деформации.

Для увеличения устойчивости передвижных стреловых кранов при­меняют дополнительные опоры в виде выдвижных балок или крон­штейнов, опирающихся на домкраты. Такие опоры увеличивают базу кранов и повышают коэффициент грузовой устойчивости за счет пере­мещения ребра опрокидывания в сторону груза.

При установке монтажных мачт их пространственная устойчивость обеспечивается закреплением вант за якоря или анкеры, обладающие достаточной прочностью и сопротивлением выдергиванию из земли. Устройства анкеров имеют несколько разновидностей, а выбор кон­струкции анкеров определяется расчетной нагрузкой в виде усилия натяжения в вантах.

Устойчивость мачтовых подъемников, применяемых для монтажа конструкций во время их установки, достигается предварительным натяжением расчалок или вант при помощи лебедок и полиспастов (рис. 15.2). Свободные концы вантовых растяжек крепят к якорям или устойчивым конструктивным деталям.

Рис. 15.2. Общий вид мачты:

1 — мачта; 2 — подъемный полиспаст; 3 — ванты; 4 - от­водной ролик; 5 — якоря

При работе стреловых кранов (пневмоколесных и автомобильных) иногда опрокидываются стрелы. Чаще всего это происходит при подъеме предельных по массе грузов. Как известно, предельный груз поднимается на минимальной высоте стрелы, поэтому последняя в таком положении более всего предрасположена к опрокидыванию назад при появлении даже незначительных опрокидывающих усилий. Практика показывает, что при работе крана с минимальным вылетом стрелы, а также в резуль­тате неправильной строповки груза последний при подъеме иногда сры­вается и падает, мгновенно освобождая стрелу и подъемный трос от нагрузки. Под большим напряжением подъемный трос превращается в упругое соединение, поэтому после падения груза возникают значи­тельные опрокидывающие усилия и стрела получает резкий рывок назад.