Исследование характера нагружения металлоконструкций башенного крана

Проведённый анализ аварийности крановых конструкций свидетельствует о том, что одной из самых распространённых причин аварий башенных кранов является ветровая нагрузка. Учёт ветровой нагрузки на крановые конструкции проводится в рабочем и нерабочем состояниях. В рабочем состоянии учитывается предельная ветровая нагрузка, при которой обеспечивается эксплуатация крана с номинальным грузом. В нерабочем состоянии расчёт проводится с учётом коэффициента, учитывающего изменение динамического давления в зависимости от высоты расположения от поверхности земли данного элемента конструкции в нерабочем и рабочем состояниях крана. Однако в нормативных документах, как правило, не учитывается случайный характер действия ветровой нагрузки, хотя материалы исследований изменения скорости ветра (порывов), приведённые в научнотехнической литературе, свидетельствуют о периодичности их действия. Цель исследования: изучить характер нагружения конструкций башенного крана, что позволит оценить изменение колебательного процесса в элементе металлоконструкции крана от действия ветровой нагрузки. В предлагаемой в статье расчётной схеме были учтены изменение интенсивности ветровой нагрузки по высоте крана и случайный характер её изменения, которые в совокупности ведут к возникновению продольных, крутильных и изгибных колебаний. Колебания металлоконструкции крана рассматривались авторами как колебания осциллятора с заданными параметрами амплитуды колебаний, массами системы (стрела и башня), весом поднимаемого груза. При этом учитывалось механическое состояние системы: жёсткость и упругость. Теоретические исследования рассматриваемой системы проводились в двух вариантах: 1) как упруговязкая среда; 2) как континуальная система. Полученные результаты позволили выявить физическую природу колебательного процесса и провести количественную оценку изменения нагружения металлоконструкций башенного крана. Проведённые теоретические исследования позволили получить выражение, позволяющее оценить изменение колебательного процесса в элементе металлоконструкции крана от действия ветровой нагрузки, носящей случайный характер нагружения.

1. Тарасова Т. В. Исследование устойчивости башенных кранов при воздействии ветровых нагрузок // Современные научные исследования и инновации. − 2016. − № 6. [Электронный ресурс]: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/68604. Доступ 25.04.2021.

2. Edwards, S. The effects of wind on crane operation. [Электронный ресурс]: https://www.cranesandlifting.com.au/the-effects-of-wind-on-crane-operation/. Доступ 25.04.2021.

3. Jeng, Shyr Lоng; Yang, Chia Feng; Chieng, Wei Hua. Outrigger force measure for mobile crane safety based on linear programming optimization. Mechanics Based Design of Structures and Machines, 2010, Vol. 2 (38), pp. 145−170. DOI: 10.1080/15397730903482702.

4. Korytov, M. S., Sorokin, V., Titenko, V. V., Belyakov, V. E. Study of the crawler crane stability affected by the length of compensating ropes and platform rotation angle in the mode of movement with payload. Journal of Physics Conference Series, 2020. DOI: 10.1088/1742-6596/1546/1/012135.

5. Мишин А. В. Обеспечение устойчивости башенных кранов при ветровых воздействиях // Дис… канд. техн. наук. – М.: МИИТ, 2014. – 169 с.

6. Рекомендации по уточнённому динамическому расчёту зданий и сооружений на действие пульсационной составляющей ветровой нагрузки. – Введ. 1999-15-12.

7. Cekus, D., Kwiaton, P. Impact of Wind on the Movement of the Load Carried by Rotary Crane. Applied Sciences, 2019, Vol. 9, pp. 21−22. DOI: https://doi:10.3390/app9183842.

8. Вибрации в технике: Справ.: в 6 т. – Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов / Под ред. Ф. М. Диментберга, К. С. Колесникова. − М.: Машиностроение, 1980. – 544 с.

9. Лазарян В. А. Динамика транспортных средств: Избранные труды. – Киев: Наукова думка, 1985. – 528 с.

10. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. – М.: Машиностроение, 2010. – 416 с.

11. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления: в 3 т. Том II / Пред. прим. А. А. Флоринского. – 8-е изд. – М.: Физматлит, 2001. – 864 с.