Определение опасной зоны грузоподъемных машин

Техническое освидетельствование грузоподъемных машин

Техническое освидетельствование ГПМ на предприятии проводится со­гласно Правилам Ростехнадзора и заключается в осмотре и испытаниях.

Цель осмотра – проверка технического состояния металлоконструкций (цепей, канатов, осей, блоков, крюков, захватных приспособлений и пр.), со­стояния сварных, заклепочных, болтовых соединений.

Цель испытаний ГПМ – определение стрелы прогиба, работоспособности тормозных устройств и механизма подъема.

Для захвата грузов и подвешивания их на крюк грузоподъемного меха­низма применяют чалки. Для чалок применяют пеньковые и стальные канаты.

На рис. 11.5 показана схема захвата груза с помощью чалочного каната. Канат снабжен четырьмя ветвями, каждая из которых наклонена к вертикали под углом α.

Рис. 11.5. Схема натяжения чалочных канатов

Пригодность грузовых стальных канатов к эксплуатации характеризуется наибольшим допустимым натяжением в ветви каната Q_таx, которое определяет­ся по формуле

(11.1)

где Р_раз – разрывное усилие каната, определяемое по паспорту или серти­фикату, Н;

к – коэффициент запаса прочности (для грузоподъемных машин с ручным приводом к = 4, с механическим приводом и легким режимом работы к = 5, со средним режимом работы к = 5,5, с тяжелым режимом к = 6, с весьма тяжелым режимом к = 6,5; при подъеме людей к = 12-14).

Величину натяжения, возникающего в каждой ветви стропа Q_с, в зависимости от угла его наклона к вертикали а, рассчитывают по формуле, (Н)

(11.2)

где G – вес груза, Н;

п – число ветвей стропа;

α – угол наклона ветви стропа к вертикали (рис. 11.5).

Величину натяжения можно определить с учетом коэффициента т, значе­ния которого приведены в табл. 11.1.

Таблица 11.1 – Значения коэффициента т, учитывающего угол наклона стропов

a	0°	30°	45°	60°
m		1,15	1,42

Угол между ветвями стропов не должен превышать 90° [34].

Увеличение угла влечет за собой снижение нагрузки (табл. 11.2).

Таблица 11.1 – Определение натяжения канатов и изменение грузоподъёмности

	Угол между ветвями стропов 0° Допускается нагрузка по клейму на стропе
Угол между ветвями стропов 30° Нагрузку необходимо уменьшить на 5%
	Угол между ветвями стропов 45° Нагрузку необходимо уменьшить на 10%
- Угол между ветвями стропов 60° Нагрузку необходимо уменьшить на 15%
	Угол между ветвями стропов 90° Нагрузку необходимо уменьшить на 30%
	Угол между ветвями стропов 120° Нагрузку необходимо уменьшить на 50%

Канаты необходимо периодически (один раз в 10 дней) осматривать и про­водить их браковку. Браковку находящихся в работе стальных канатов (тросов), изготовленных из проволок одинакового диаметра, проводят по числу оборван­ных проволок на длине одного шага свивки (рис. 11.6)

1– свивка (19, 37, 61 проволок); 2 – пеньковый сердечник

Рис. 11.6. Конструкция стальных канатов

Браковка каната, изготовленного из проволок различного диаметра с од­ним органическим сердечником производится согласно данным, приведенным в табл. 113, причем число обрывов как норму браковки принимают за условное.

При подсчете обрывов обрыв тонкой проволоки принимается за 1, а обрыв толстой проволоки за 1,7.

Например, если на длине одного шага свивки каната 6x19=144 при первоначальном коэффициенте запаса прочности до 6 (односторонняя свивка) имеется шесть обрывов тонких и пять обрывов толстых проволок, то условное число обрывов составляет 6x1+5x1,7 = 14,5, т. е. более 12 (см. табл. 11.3), и, следовательно, канат бракуют.

Таблица 11.3 – Нормы выбраковки канатов

Конструкция каната	Число обрывов проволок на длине одного шага свивки, при котором канат бракуется
Крестовая свивка	Односторонняя свивка
6x19=144 6x37 = 222 6x61=366

Стальной канат перед установкой на грузоподъемную машину проверяют расчетом на разрывное усилие

(11.4)

где Р_раз –разрывное усилие, Н;

к – коэффициент запаса прочности;

Q_с – натяжение каната или цепи, Н.

Пеньковые канаты рассчитывают только на растяжение по формуле

(11.5)

где S – нагрузка на канат, Н;

d –диаметр каната, мм;

σ _р – допускаемое условное напряжение на разрыв, при расчетах допускае­мое условное напряжение на разрыв можно принимать: для несмоленого каната σ _р = 1000 Н/мм², для смоленого каната σ ₀ = 900 Н/мм².

Данные канатов приведены в табл. 11.4,11.5.

Таблица 11.4 – Техническая характеристика стальных канатов [31]

Диаметр, мм	Разрывное усилие каната (Н) в зависимости от расчетного предела прочности проволоки при растяжении, Н/мм
каната	проволоки
Канат 6х19=44 проволок и один органический сердечник (по ГОСТ 3070-88)
6,2	0,4	-
9,7	0,6
8,7	0,4	-
	0,7
12,5	0,8
	0,9
15,5

Канат 6x37=222 проволоки и один органический сердечник (по ГОСТ 3071-88) для кранов иполиспастов
8,7	0,4	-
	0,5
	0,6
15,5	0,7
17,5	0,8
19,5	0,9

В грузоподъемных механизмах наименьший допускаемый диаметр бараба­на или блока, огибаемого стальным канатом, определяют по формуле

(11.6)

где D – диаметр барабана или блока, измеренный по дну канавки, мм;

d – диаметр каната, мм;

е – коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее работы (табл. 11.6).

Таблица 11.5 – Технические данные пеньковых канатов [31]

Диаметр каната, мм	Разрывное усилие для канатов, Н
специальных	повышенной прочности	нормальных
9,6			-
11,1
12,7
14,3
15,9
19,1
20,7
23,9
28,7
31,8

Таблица 11.6 – Значение коэффициента е

Тип грузовой машины	Привод грузоподъемной машины и режим ее работы	е
Грузовые машины всех типов (кроме стреловых кранов, талей и лебедок)	Ручной
Машинный
- легкий
- средний
- тяжелый, весьма тяжелый
Электрические тали (тельферы)	-
Лебедки с ручным приводом для подъема грузов и людей	-

Пример 11.1. Для подъема автомобильных двигателей с максимальной массой 500 кг применяют несмоленый пеньковый канат диаметром 30 мм.

Определить, достаточна ли прочность этого каната для подъема груза массой 500 кг.

Решение. Рассчитаем растяжение, которое будет испытывать канат диаметром 30 мм, по формуле (11.5)

Вывод. Канат выбран правильно и выдержит вес поднимаемого груза 5000Н.

Пример 11.2. Для подъема тракторного двигателя КДМ-46 применяют захваты, изго­товленные из стального троса диаметром 12,5 мм. (Трос по ГОСТ 3070-88, предел прочности 150 кг/мм²).

Захваты по конструкции представляют отрезок троса с закрепленными на концах крючьями, которые продевают в рым-болты на двигателе. За середину трос захватывают крюком мостового крана, причем ветви троса по отношению к вертикали образуют угол 45°.

Требуется определить, достаточно ли сечение троса для поднятия двигателя КДМ-46, масса которого 2200 кг.

Решение. Величину натяжения, возникающего в каждой ветви стропа (Q_с), в зависимо­сти от угла его наклона к вертикали а, рассчитаем по формуле (11.2)

= 15560 H

По табл. 11.4 подбираем разрывное усилие (для диаметра каната 12,5 мм и предела прочности 1500 Н/мм²) Р_раз= 731000 Н.

Коэффициент К принимаем равным 4,5.

Пригодность грузовых стальных канатов к эксплуатации определяем, используя фор­мулу (11.4). Подставив значения Р_рт и К в формулу, находим:

73100> 15560 ∙4,5; 73100>70020.

Вывод. Выбранный трос обеспечивает безопасность работы.

Пример 11.3. Плоская квадратная плита массой 3000 кг с помощью 4 стропов одинаковой длины подвешена к крюку грузоподъемной машины. Каждая стропа наклонена под углом а к вертикали. Рассчитайте натяжение в стропах для значений а, соответственно равных 30, 45, 75 и 90°.

Решение. Натяжение в стропах рассчитаем по формуле (П.З), подставляя исходные данные

Для обеспечения безопасности работ необходимо определить опасную зо­ну, которая формируется при работе ГПМ, а также установить принципы ее возникновения для характерных случаев манипулирования.

Основополагающим принципом определения опасной зоны является дося­гаемость подвижных выступающих либо двигающихся частей машин и оборудо­вания в нормальном режиме работы и в случае падения или разрушения их, а также при падении поднимаемых или переносимых (перевозимых) грузов [19].

На рис. 11.8 показан пример определения опасной зоны для грузоподъем­ного механизма.

Рис. 11.8. Схема к определению опасной зоны у грузоподъемного

механизма

Опасная зона будет зависеть от высоты подъема груза H, причем отклонение от проекции груза на горизонтальную плоскость r_x будет равным и одинаково веро­ятным в любую из четырех сторон (кроме случаев резкого ускорения при переносе груза). В плане зона досягаемости представляет собой окружность, но при необхо­димости ограничения размеров опасной зоны она может отличаться от окружности, так как зона досягаемости будет либо увеличиваться, либо уменьшаться в зависи­мости от принятой на данном участке переноса груза высоты его подъема.

Расстояние возможного отлета груза для определения границы опасной зо­ны можно подсчитать, используя зависимость от высоты его подъема. Наиболее простое решение состоит в том, что обычно r_x принимают равным одной трети H (СНиП дают ограничение не более 10 м), т. е.

r_х = 0,3Н. (11.7)

Тогда радиус опасной зоны может быть подсчитан по формуле

R = r_с + 0,5l_г+0,3Н (11.8)

где r_с – вылет стрелы крана или крюка на стреле крана (отсчитывается от оси поворота башни), причем r_с может быть равно нулю, при работе с кранбалкой или талью, м;.

l_г –наибольший размер груза по горизонтальной составляющей (при подъ­еме длинномерных предметов по вертикали их отлет связан с падением во всю длину), м;

Н –высота подъема груза, м.

Отлет груза при падении с высоты Н от точки его подвешивания опреде­ляется по формуле [34]

S = 0,32 ∙ ω ∙R∙ (11.9)

где ω – угловая скорость вращения стрелы, с ^-1;

R –максимальный вылет крюка, м.

Формула применима только для компактных грузов, обладающих низкой парусностью (малым сопротивлением обтекаемому воздушному потоку).

Ветер и парусность могут значительно увеличить отлет, поэтому для опре­деления отлета груза следует пользоваться табличными значениями границы опасной зоны S_н (табл. 11.7).

Для автомобильных и гусеничных кранов опасной зоной считается площадь, описанная радиусом, равным наибольшему вылету стрелы R_тах с учетом отлета груза на расстояние S₁.

R = R_max +S₁ (11.10)

где R_тах – максимальный рабочий вылет стрелы, м;

S₁ –наибольший отлёт груза при его падении, м;

(11.11)

где h₁ – расстояние от земли до поднятого груза, м;

т –длина ветви стропа, м;

а –расстояние от центра тяжести до его края, м;

α₁ – угол между ветвью стропа и вертикалью.

Таблица 11.7 – Границы опасных зон в связи с падением предметов (СНиП III-4-80)

Высота возможного падения предмета, м	Границы опасной зоны, Sн, м
вблизи мест перемещения груза	вблизи строящегося здания или сооружений
До 20
От 20 до 70
От 70 до 120
От 120 до 200
От 200 до 300
От 300 до 450

Пример 11.4. Требуется определить возможную опасную зону автомобильного крана на максимальном вылете крюка R =11м при подъеме груза массой 2 т на высоту Н = 12м при угловой скорости вращения стрелы

ω = 0.1 с^-1.

Решение. Отлет груза вычислим по формуле (11.9) для компактного груза без учета парусности

Опасная зона с учетом максимального вылета крюка будет равна

L₁ =R +S = 1,2 + 11 = 12,2 м

Для ветреной погоды (для плит и панелей высокой парусности) по табл. 11.7 выбираем границу опасной зоны для высоты подъема до 20 м – S = 7 м.

Опасная зона с учетом максимального вылета крюка будет равна

L₂ =R +S_н = 11 + 7 = 18 м

Вывод. Максимальное значение опасной зоны равно 18 м.

Дата добавления: 2014-11-20