Устойчивость стационарных башенных кранов в условиях ветрового нагружения

• Автор: Обыденов, Валерий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СТАЦИОНАРНЫХ БАШЕННЫХ КРАНОВ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ВЕТРОВЫХ НАГРУЗОК

1Л. Обзор систем защиты башенных кранов

1.2. Анализ нормативных документов по расчету стационарных башенных кранов на ветровую нагрузку

1.3. Анализ выполненных работ по расчету устойчивости и ветровой нагрузки кранов

1.4. Выводы и задачи исследования

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕТРОВОГО ПОТОКА НА СТАЦИОНАРНЫЙ БАШЕННЫЙ КРАН

2.1. Параметры ветрового воздействия

2.2. Влияние динамики ветрового потока на коэффициент аэродинамического сопротивления элементов крана

2.3. Ветровое нагружение башенного крана с грузом

2.4. Выводы
3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕТРОВОГО НАГРУЖЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО НА СТАЦИОНАРНЫЙ БАШЕННЫЙ КРАН
3.1. Задачи и общие положения оценки моделирования ветровой нагрузки
3.2. Построение математической модели ветрового нагружения
3.3. Моделирование ветрового нагружения стационарного башенного крана
3.4. Выводы
4. АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТЬЮ СТАЦИОНАРНОГО БАШЕННОГО КРАНА В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ВЕТРОВЫХ НАГРУЗОК
4.1. Принципы обеспечения устойчивости

4.2. Алгоритм управления краном в нерабочем состоянии
4.3. Алгоритм управления краном в рабочем состоянии
4.4. Выводы
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СТРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТЬЮ СТАЦИОНАРНОГО БАШЕННОГО КРАНА
5.1. Принципиальная схема системы безопасности крана
5.2. Схема расположения оборудования системы
5.3. Определение компонентов системы безопасности
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Обеспечение устойчивости стационарных башенных кранов является важнейшим условием при разработке систем управления их рабочими операциями. Во-первых, около половины всех аварий башенных кранов связано с их опрокидыванием, во-вторых, потеря устойчивости приводит, как правило, к разрушению самой машины без возможности ее дальнейшего восстановления, а также возможным вторичным разрушениям и человеческим жертвам. Безопасность и производительность погрузочно-разгрузочных работ, выполняемых башенными кранами, в значительной степени зависят от информированности оператора о текущем состоянии основных агрегатов машины в течение всего времени выполнения этих работ, а также от воздействий на металлоконструкцию со стороны внешних возмущающих факторов, связанных с изменением динамики ветрового потока. Согласно принципу, положенному в основу принятой в настоящее время базовой модели устойчивости свободно стоящего крана, для опрокидывания крановой установки ей следует сообщить кинетическую энергию, с целью преодоления приращения потенциальной энергии, получаемой при повороте крана на угол, достаточный для перемещения центра масс крана за ребро опрокидывания. Для гарантированного обеспечения устойчивости крановой установки необходимо оснастить ее бортовым автоматическим устройством стабилизации устойчивого положения.
В настоящий момент наиболее распространенными устройствами, позволяющими контролировать устойчивость установки в рабочем состоянии в условиях высоких скоростей' ветра, являются микропроцессорный ограничитель грузоподъемности и анемометр, работающие в индикаторном режиме и не влияющие на управление машиной до момента достижения критического значения устойчивости. В то же время, при выполнении

область следа между двумя отделившимися линиями тока. Крупные вихри оказывают заметное влияние на свойства среднего (по времени) потока, что не только трудно выразить в аналитической форме, но также экспериментально измерить.
Предполагается, что к цилиндрическим телам большого удлинения с круговым поперечным сечением может быть применена гипотеза плоских сечений. Приближенный способ расчета обтекания цилиндра состоит в том, что распределение внешней скорости берется из решения плоской задачи струйного обтекания контура, совпадающего с меридиональным сечением тела [21]. Известно [26], что отрывное обтекание кругового цилиндра определяется в основном силами инерции и давления, а доля сопротивления трения при больших числах Рейнольдса составляет 2-3 % от общего сопротивления тела.
Коэффициент главного вектора аэродинамической силы будет иметь
вид:

Сх(Яе)
РГ2Л
где Ду - аэродинамическая сила; р - плотность потока; А - площадь поперечного сечения тела плоскостью, перпендикулярной потоку на бесконечности; V - скорость потока.
Для тел цилиндрической формы, в [15] приводится зависимость между коэффициентом динамического давления q и диаметром цилиндра табл. 2.4.
Для некруглого сечения, взятого по мидели (эллиптическое, овальное и т.п.) цилиндрический стержень рассматривается как круглый, за величину <1 принимают поперечный размер стержня в плоскости, перпендикулярной направлению ветра.