Исследование работы механизмов передвижения портальных кранов в морских портах при ветровых нагрузках

• Автор: Подобед, Наталья Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Мурманск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава 1 Анализ аварийных ситуаций, нормативных актов и научных работ. Задачи исследований

1.1 Анализ аварийных ситуаций портальных кранов в морских

портах при воздействии штормового ветра

1.2 Анализ нормативных актов по эксплуатации и расчту портальных кранов на ветровую нагрузку.

1.3 Анализ научных работ и задачи исследований.

Глава 2 Ветровая нагрузка на механизм передвижения портальных

кранов с учтом работы крановых механизмов.

2.1 Расчтная схема и принимаемые допущения

2.2 Основные параметры ветрового воздействия

2.3 Ветровая нагрузка на крановые механизмы
2.4 Ветровая нагрузка на крановые механизмы с учтом собст
венных скоростей движения механизмов.
2.5 Аналитические зависимости ветровой нагрузки на крановые механизмы
2.6 Выводы.
Глава 3 Численное моделирование режимов работы механизмов передвижения портальных кранов при динамическом воздействии ветра с учтом работы крановых механизмов
3.1 Обобщнная математическая модель работы крановых механизмов при динамическом воздействии ветра
3.1.1 Исследуемые показатели работы крановых механизмов портальных кранов при динамическом воздействии ветра.
3.1.2 Математическая модель режима работы крановых механизмов портальных кранов при динамическом воздействии ветра
3.2 Численное моделирование режима работы механизмов подъма, изменения вылета стрелы и поворота крана и их влияние на механизм передвижения крана.
3.2.1 Метод решения и блоксхема вычислений.
3.2.2 Коэффициенты уравнений и исходные данные для портального крана с прямой стрелой типа Ганц
3.3 Основные результаты численного моделирования динамического воздействия ветра на крановые механизмы.
3.4 Выводы
Глава 4 Аналитическое определение параметров работы механизма
передвижения портальных кранов при ветровой нагрузке.
4.1 Дифференциальные уравнения движения механизма передвижения портальных кранов и результаты их решения
4.1.1 Общее решение дифференциальных уравнений .
4.1.2 Результаты аналитического решения уравнений при постоянном движущем усилии без влияния ветра
4.1.3 Результаты аналитического решения уравнений при постоянных движущем усилии и ветровой нагрузке
4.2 Определение допустимых ветровых нагрузок для рабочего состояния механизма передвижения по условиям торможения
4.3 Выводы.
Заключение.
Литература


На основании выполненных исследований в указанные правила были внесены дополнения, определяющие параметры ветровой нагрузки для рабочего состояния кранов, технологические схемы погрузочноразгрузочных работ и типы кранов, которые можно использовать при скорости ветра свыше мс, а также рекомендации по установке и поверке ветроизмерительных приборов и определению скорости ветра в порту с учтом защищнности местности, общие указания для руководителей, специалистов и крановщиков при получении штормового предупреждения , , , , . Однако, в перечисленных работах предельные скорости ветра для рабочего состояния механизмов передвижения портальных кранов не определялись. Нормативным актом, устанавливающим нормы и метод расчта ветровой нагрузки на краны, является ГОСТ Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая , которым устанавливается ветровая нагрузка на кран в нерабочем и рабочем состояниях, а также две группы показателей скорость ветра и расчтное давление аэродинамический коэффициент сопротивления, зависящий от типа конструкции и направления ветра. В соответствии с ГОСТ для рабочего состояния кранов скорость ветра на высоте м над поверхностью земли для кранов, устанавливаемых в морских портах, должна была приниматься равной мс, а для кранов, устанавливаемых на объектах, исключающих возможность перерыва в работе, ,5 мс. Скорость ветра мс для рабочего состояния кранов принята нормами ФРГ по ДИН 8 и нормами ФЕМ . В большинстве норм указаны только статические ветровые нагрузки. Методы определения динамических нагрузок на башенные краны и инженерные сооружения значительной высоты, вызываемых порывами ветра, указаны только в советских , 6 и некоторых зарубежных нормах 8. Эти нагрузки определяются путм умножения статических нагрузок на соответствующие коэффициенты динамичности. В соответствии с ГОСТ для каждого положения крана и каждой отдельной его части стрелы, хобота, поворотной платформы и т. Коэффициенты аэродинамического сопротивления конструкции в целом определяются на основании экспериментальных аэродинамических испытаний типовых элементов крановых конструкций в зависимости от угла атаки ветрового потока. Такой метод расчта коэффициентов аэродинамического сопротивления не учитывает всех конструктивных элементов крана и их аэродинамическое взаимное влияние. В связи с этим в работе впервые предложена методика и проведены аэродинамические исследования моделей портальных кранов и их отдельных частей в аэродинамической трубе , которые позволяют получить уточннные значения коэффициентов аэродинамического сопротивления в функции угла атаки воздушного потока, выраженного через угол поворота и вылет стрелы крана. Результаты этих аэродинамических испытаний, включая продувки в аэродинамической трубе моделей порталов, использовались в настоящей работе. При этом не учитываются не только конструктивные и эксплуатационные особенности кранов, но и технологические схемы нере1рузочных работ, парусность грузов и векторная природа ветровой нагрузки. В стандарте не учитываются собственные скорости движения крановых механизмов, которые могут увеличивать на суммарные нагрузки на механизмы крана при их движении против ветра, а также векторная природа ветровой нагрузки. Известно , что исходным для расчта ветровой нагрузки является скоростной напор ветра на высоте м над поверхностью земли. По нему определяют скоростной напор на других высотах путм его умножения на соответствующие поправочные коэффициенты возрастания скоростного напора ветра через каждые м высоты крана. Исключение составляют нормы ФРГ и ФЕМ, по которым стандартная высота соответствует 8 м над поверхностью земли, а скоростной напор ветра изменяется скачкообразно по высоте крана. В некоторых зарубежных нормах 8 дана линейная зависимость между величинами скоростного напора на разных высотах. На практике в расчтах скоростной напор ветра можно принимать постоянным в пределах высоты отдельных частей крана портал, поворотная платформа или колонна, стреловое устройство. Это является упрощением истинной зависимости скоростного напора ветра от высоты крана, которая представляется степенной зависимостью , однако дат возможность получить более простые зависимости воздействия ветровой нагрузки на кран с грузом без существенной погрешности. В связи с этим в работах , были выполнены исследования, определяющие влияние различных способов задания скоростного напора ветра по высоте крана постоянный, ступенчатый, степенной и форм наветренной площади стреловых устройств, а также на расчтную ветровую нагрузку на портальный кран.