Systemy transportu bliskiego

Transkrypt

1 Systemy trasportu bliskiego Bezpieczeństwo dźwigic Obciążeia w obliczeiach ustroów ośych dźwigic Ogóle zasady proektowaia stalowych ustroów ośych systemów trasportu bliskiego wg. wytyczych ormy PN-86/M Motto prezetaci Repetitio est mater studiorum Termiy, defiice, przedmiot ormy PN-86/M 86/M Wyzaczaie obciążeń wg ormy PN-M_06514 ależy stosować do grup dźwigic wg. PN-78/M-45000: cięgików, suwic, układic, podestów ruchomych i dźwigic lio-torowych. Określeia: Obciążeie wszelkiego rodzau działąie fizycze powoduące aprężeia, odkształceia lub przemieszczeia w ustrou ośym dźwigicy Obciążeiem dźwigicy est a) siła lub zespół sił skupioych lub rozłożoych, działaących bezpośredio a ustró ośy dźwigicy b) wymuszeie lub ograiczeie odkształceia ustrou ośego Obciążeia stałe: obciążeie, którego wartość, kieruek i położeie względem rozpatrywae części ustrou ośego pozostaą iezmiee w czasie eksploataci dźwigicy (p. siły ciężkości ustrou ośego, siły aciągów) Obciążeie zmiee: obciążeie, którego wartość, kieruek i położeie względem rozpatrywae części ustrou ośego mogą się zmieiać w czasie eksploataci dźwigicy, Obciążeia ruchowe: obciążeia występuące w czasie wykoywaia ruchów roboczych w czasie ormale eksploataci Obciążeia wiatrem: obciążeia występuące w czasie wiatru, a powstałe od różicy ciśień a powierzchiach dźwigicy oraz oporów tarcia wywołaych przepływem powietrza Obciążeia wyątkowe: obciążeia ie występuące w ormalych warukach eksploataci. Wartość charakterystycza obciążeia: wartość obciążeia, którego prawdopodobieństwo przekroczeia w kieruku iebezpieczym, w okresie 20 lat użytkowaia dźwigicy lub w iym okresie odiesieia wyosi co amie 0,95 Wartość obliczeiowa obciążeia: wartość obciążeia ie większa od wartości charakterystycze rówa iloczyowi te ostatie i współczyika obciążeia Współczyik obciążeia γ f częściowy współczyik bezpieczeństwa, uwzględiaący prawdopodobieństwo wystąpieia obciążeia o wartości ie korzystiesze od wartości charakterystycze Udźwig Q awiększa dopuszczala masa trasportowaego ładuku (p.. dla podoszeia) Podział, rodzae i odmiay obciążeń Rodzae obciążeń: a) Obciążeia stałe b) Obciążeia zmiee: ruchowe, wiatrem, wyątkowe, od masy kabi, pomostów, itp Odmiay obciążeń zmieych: a) Siła udźwigu b) Siły ciężkości elemetów (zespołów) dźwigicy zmieiaących położeie względem rozpatrywae części ustrou ośego (p.. wysięgica w żurawiu, wysuwy dźwigar w systemie KBK) c) Siły dyamicze podoszeia d) Siły dyamicze ruchów torowych (działaące w kieruku pioowym p.. przy eździe po ierówościach) e) Siły bezwładości f) Siły poziome ruchów torowych (od tzw. koszeia) g) Obciążeia szczególe Odmiay obciążeń wiatrem: a) Obciążeia wiatrem stau roboczego dźwigicy b) Obciążeia wiatrem w staie spoczyku dźwigicy Odmiay obciążeń wyątkowych: a) Siła uderzeia o zderzak odbó b) Siła uderzeia o przeszkodę przy sztywym prowadzeiu ładuku (p.. układice magazyowe) c) Obciążeia motażowe d) Obciążeia śiegiem e) Wpływ zmia temperatury f) Siła ukośego ciągięcia ładuku 1

2 F = 0, 65 d d F Q Wyzaczaie obciążeń wybrae zagadieia Obciążeia zmiee a) Obciążeia ruchowe: Siła udźwigu FQ przymowaa do obliczeń ako siła ciężkości masy rówe udźwigowi powiększoe o masy urządzeń ładukowych ie wliczaych do udźwigu (p. trawersa) Siła ciężkości elemetów (zespołów) dźwigicy zmieiaących położeie względem rozpatrywae części ustrou ośego Siły dyamicze podoszeia Fdmax, Fd (kieruek siła pioowy i pokrywa się z kierukiem działaia siły udźwigu) F Suwice pomostowe i bramowe Żurawie z wyątkiem samoezdych i budowlaych wieżowych żurawie samoezde Żurawie budowlae wieżowe = d F = 0, 65 d d max F Q d F Q gdzie: F Q siła udźwigu, d współczyik dyamiczy podoszeia Typ dźwigicy chwytakowe z chwytakiem elektromagetyczym, ze sztywym prowadzeiem ładuku chwytakowe chwytakowe Wartości współczyików dyamiczych podoszeia d dla wybraych prędkości podoszeia Vp [m/s] Vp=<0,1 0,10 0,16 0,085 0,13 0,07 0,11 0,04 0,1<Vp<1 1,0 * Vp 1,6 * Vp 0,85 * Vp 1,30 * Vp 0,70 * Vp * Vp 0,40 * Vp Vp>=1 1,00 1,60 0,85 1,30 0,70 0,40 Obciążeia zmiee - Siły dyamicze ruchów torowych F Skierowae są pioowo i pokrywaą się z kierukami działaia obciążeń od sił ciężkości rozpatrywaych elemetów F = ϕ * G i gdzie: ϕ -współczyik ruchów torowych, G i siły ciężkości rozpatrywaych elemetów iespawae Prędkość obwodowa kół, [m/s] 0,5 0,5 < v 1 > 1 Styki szy Spawae 0,75 0,75 < v 1,5 > 1,5 Ustroe obrotowe osadzoe a łożyskach kulowych ϕ 0,05 0,10 0,15 0 Uwaga: w przypadku gdy góra część dźwigicy wykoue ruch torowy ϕ g względem części dole, która rówież zadue się w ruchu torowym ϕ d, to: gdy ϕ g < ϕ d ależy przymować ϕ = ϕ d dla części góre i dole gdy ϕ g > ϕ d ależy przymować ϕ = ϕ g dla części góre i ϕ = ϕd dla części dole Siły bezwładości - wywołae ieustaloymi ruchami azdy skierowae są styczie do kieruku ruchu rozpatrywae części dźwigicy i ładuku. B G = a * m g oraz B F = k * a * m F w których: a średie przyspieszeie lub opóźieie ruchu azdy; m g maa rozpatrywae części dźwigicy; k współczyik k=1 dla dźwigic chwytakowych, z chwytikiem elektromagetyczym lub sztywym prowadzeiem ładuku; k = 0,5 dla dźwigic hakowych przy ładuku swobodie zawieszoym a cięgach; m F masa ładuku podwieszoego rówa udźwigowi, powiększoa o masy urządzeń ładukowych ie wliczoych do udźwigu [kg] Siły bezwładości - wywołae ieustaloymi ruchami azdy ( Średie przyspieszeie przy rozruchu: Średie opóźieie przy hamowaiu: M w ( G + F ) ( G + F ) r Q h r + w k Q a r r = k Σm a h = G + mf ΣmG + mf Gdy ruch rozpatrywae części dźwigicy est uwarukoway sprzężeiem cierym, między apędzaymi kołami ezdymi a szyą a [uwaga: zak mius (-) dotyczy przypadku rozruchu, zak plus (+) hamowaia] M ΣPap ± w µ Σm + m ( ) ( G + F ) sp ± w G + FQ ± ww F Dla układów wodzakowych ze sprzężeiem poślizgowym: Q rk a ΣmG + mf F Q siła udźwigu M r sumaryczy średi momet rozruchowych w zakresie od 0 do 9i0% omiale prędkości wszystkich silików apędzaych rozpatrywaą część dźwigicy, odiesioy do osi kół apędzaych [Nm] M h sumaryczy zamioowy momet hamuący hamulców mechaiczych lub momet hamuący silików elektryczych rozpatrywae części dźwigicy, odiesioy do osi kół hamowaych (miarodaa wartośćią do obliczeń est większy momet hamowaia mechaiczego lub elektryczego) [Nm] r k promień koła apędzaącego [m]; µ -współczyik tarcia między kołem ezdym a szyą w przypadku tarcia stal o stal, µ = 0,12; Σm G - sumarycza masa tych części dźwigicy, które obciążąą koła ezde rozpatrywae części dźwigicy [kg] ΣP ap suma acisków a koła apęzae (hamowae) rozpatrywae części dźwigicy, obliczoa bez uwzględieia sił dyamiczych, masowych i obciążeia wiatrem [N]; w edostkowy opó ruchu; w = 0,01 przy łożyskach toczych, w = 0,02 przy łożyskach ślizgowych w w edostkowy opór wodzeia M sp sumaryczy momet sprzęgieł poślizgowych [Nm] M G F Q 2

3 Siły bezwładości - siły poziome ruchów torowych Siły bocze (działaą w puktach styku pobrzeży kół ezdych lub boczych rolek prowadzących z szyami, a kieruek ich est prostopadły do azdy dźwigicy Siły wzdłuże S (działaą w puktach styku kół ezdych z szyami w kieruku azdy dźwigicy, przy czym a poszczególych szyach maą przeciwe zwroty Gdy w pukcie podparcia ustrou ośego est więce iż edo koło, to przymue się, że astępuące działaie sił poziomych: 1. gdy elemety w których osadzoe są koła ezde, ie maą możliwości obrotu w płaszczyźie poziome względem ustrou ośego, wówczas mogą występować: przy dwóch kołach ezdych siły poziome działaą tylko a koło zewętrze (rys 1) przy trzech i więce kołach ezdych siły poziome działaą a dwa koła zewętrze (rys 2) 2. gdy elemety w których osadzoe są koła ezde, maa możliwość obrotu w płaszczyźie poziome względem ustrou ośego, to siły poziome działaą a wszystkie koła. Rys 1 Rys 2 Pukty podparcia/podwieszeia ustroów ośych dźwigic Pukty podparcia ieprzesuwe A Pukty podparcia o ieograiczoym lub ograiczoym przesuwie B Systemy podparcia/podwieszeia ustroów ośych dźwigic System A-A: pukty podparcia a oby torach ieprzesuwe A, p. mosty suwic pomostowych, atorowych, ramy wciągarek przeezdych, bramy żurawi obrotowych System A-B: pukty podparcia a edym torze typu A, a a drugim torze typu B; p. mosty suwic bramowych z podporą sztywą i wahliwą; System B-B: pukty podparcia a oby torach przesuwe typu A, p. mosty suwic podwieszoych KBK Siły poziome ruchów torowych w ustroach ośych systemu A-A (rys 3) - liczbowe wartości sił poziomych ruchów torowych i S = k A P z max S = L gdzie: L rozpiętość ustrou ośego [m] e z zastępczy rozstaw puktów podparcia wg. rys. 1 lub 2 lub rozstaw poziomych rolek prowadzących [m] P max awiększy acisk a koło obliczoy przy uwzględieiu obciążeń stałych, sił ciężkości elemetów dźwigicy zmieiaących położeie względem kół dźwigicy i siły udźwigu [N] k A współczyik zależy od stosuku L/ez wg rys 4 liczba kół ezdych w edym pukcie podparcia ustrou ośego dźwigicy liczba kół ezdych w edym pukcie podparcia ustrou ośego dźwigicy, a które działa siła bocza Przy ręczym apędzie mechaizmy azdy dźwigicy siły poziome obliczoe wg. powyższych zależości ależy obiżyć o połowę. e Rys 4 rys 3 Gdy L/e z < 2 oraz L/e z > 6, to ależy przyąć odpowiedio że L/e z = 2 lub L/e z = 6 Siły poziome ruchów torowych w ustroach ośych systemu A-B (rys 5) - liczbowe wartości sił poziomych ruchów torowych i S = k A Pmax e z S = L Siły bocze działaą tylko a ieprzesuwe pukty podparcia A Rys 5 Siły poziome ruchów torowych w ustroach ośych systemu B-B (rys 6) - liczbowe wartości sił poziomych ruchów torowych i S = kb Pmax ez S = 2 L Gdy L/e z < 2 oraz L/e z > 6, to ależy przyąć odpowiedio L/e z = 2 lub L/e z = 6 Rys 6 Przy ręczym apędzie mechaizmy azdy dźwigicy (p.. dla systemu KBK) siły poziome obliczoe wg. powyższych zależości ależy obiżyć o połowę. 3

4 Obciążeia zmiee - wywołae wiatrem wg. pkt. 4.2 PN/M Obliczae dla stau roboczego i stau spoczyku, oraz przy założeiu waruku, że wiatr wiee poziomo, z kieruku daącego abardzie iekorzyste obciążeia dźwigicy lub e części. Obciążeia wyątkowe siły uderzeia o odbó U ależy wyzaczać przymuąc eergię kietyczą odpowiadaącą 1. omiale prędkości azdy rozpatrywae części dźwigicy w przypadku, gdy skrae położeia ie są kotrolowae wyłączikiem krańcowym 2. połowie omiale prędkości azdy rozpatrywae części dźwigicy w przypadku, gdy skrae położeia są kotrolowae wyłączikiem krańcowym Uwaga: przy wyzaczaiu sił uderzeia o odbó ależy uwzględić charakterystykę zderzaków i sprężystość ustrou ośego. Masę ładuku podoszoego, w przypadku gdy est o swobodie zawieszoy a cięgach ależy pomiąć. siły uderzeia o przeszkodę sztywie prowadzoym ładukiem K ależy wyzaczać z waruku rówowagi wg. rys 7 przymuąc, że siła ta działa a wysokości poziomu roboczego hali lub przeszkody. Siła uderzeia o przeszkodę ie powia przekraczać ¼ sumy siły ciężkości wciągarki i siły udźwigu. Rys 7 Obciążeia zmiee wywołae ieprawidłową eksploatacą p. ukośym ciągięciem ładuku (wg. w/w PN pkt iedopuszczale!!!) motażowe zależie od waruków motażu!!! (wg. w/w PN pkt 4.3.4) wpływ zmiay temperatury uwzględiay est w przypadkach szczególych, p.. dla ustroów statyczie iewyzaczalych lub gdy zachodzi możliwość ierówomierego rozkładu temperatury w poszczególych częściach dźwigicy (współczyik rozszerzalości liiowe stali α l = 0,000014/1 0 C dla temperatury odiesieia C) Współczyiki obciążeia Współczyiki obciążeia γ f defiiowae są w zależości od rodzau obciążeia i grupy atężeia pracy ustrou ośego Grupa atężeia pracy ustrou Współczyik obciążeia γ f ośego 1U; 2U; 3U 4U 5U 6U Obciążeia stałe 1) γ f1 (0,90) 3) Obciążeia ruchowe 2) γ f2 1,15 1,20 1,25 Obciążeia wiatrem stau roboczego i stau spoczykowego dźwigicy γ f3 1) łączie z siłami ciężkości elemetów dźwigicy zmieiaących położeie względem rozpatrywae części ustrou 2) bez uwzględieia obciążeń ak wyże 3) wartość γ f <1 ależy stosować wówczas, gdy zmieszeie obciążeia powodue zmieszeie bezpieczeństwa ustrou ośego dźwigicy Obciążeia wyątkowe γ f4 1,00 a) dźwigice o klasie rozkładu masy MDC1 b) dźwigice o klasie rozkładu masy MDC2 Koarzeia obciążeń Koarzeie obciążeń dla przypadku W (wytrzymałości) wg PN/M Wymagae est uwzględieie wszystkich rówocześie działaących obciążeń obliczeiowych dla abardzie iekorzystych położeń, akie mogą wystąpić w staie roboczym dźwigicy, w staie spoczyku lub przy obciążeiach wyątkowych a) sta roboczy dźwigicy: -awiększa siła dyamicza podoszeia koarzoa z siłami dyamiczymi ruchów torowych, siłami bezwładości i siłami poziomymi ruchów torowych - przy koarzeiu kilku ruchów roboczych ależy zawsze uwzględić ruch podoszeia, przy przecięte sile dyamicze podoszeia, z pozostałych ruchów ede tylko ależy przyąć ako ieustaloy -siły poziome ruchów torowych ie mogą być koarzoe z siłami bezwładości -w każdym koarzeiu ależy uwzględić obciążeie wiatrem stau roboczego dźwigicy b) sta spoczyku dźwigicy: w przypadku braku specalych urządzeń reguluących lub samoaprowadzaących, ruchome części dźwigic ależy umieszczać w położeia amie korzyste z puktu widzeie obciążeia wiatrem c) obciążeia wyątkowe: a dźwigicę może działać tylko edo obciążeie wyątkowe, które ależy koarzyć z obciążeiami stałymi, siła udźwigu i siłami ciężkości elemetów zmieiaących położeie (ie uwzględia się obciążeie wiatrem) 4

5 Koarzeia obciążeń Koarzeie obciążeń dla przypadku T (trwałość) wg PN/M Przy koarzeiu obciążeń z waruku T ależy uwzględiać obciążeie charakterystycze w położeiach odpowiadaących awiększym i amieszym aprężeiom w rozpatrywaym elemecie ustrou ośego i przy takim ich skoarzeiu, akie aczęście występue w czasie eksploataci dźwigicy. a) sta roboczy dźwigicy: -ie uwzględia się awiększe siły dyamicze - przecięta siła dyamicza podoszeia ie może być koarzoa z siłami dyamiczymi ruchów torowych, siłami bezwładości i siłami poziomymi ruchów torowych - przy koarzeiu kilku ruchów roboczych ede tylko ależy przyąć ako ruch ieustaloy i w przypadku tym ie uwzględiać sił poziomych ruchów torowych b) sta spoczyku i obciążeia wyątkowe dźwigicy: - waruku trwałości ie sprawdza się przy obciążeiu wiatrem w staie w spoczyku dźwigicy i przy obciążeiach wyątkowych. Przykłady zaszeregowaia ustroów ośych dźwigic do grup atężeia pracy Lp 1 2 Rodza i przezaczeie dźwigicy Dźwigice z apędem ręczym Żurawie motażowe przeośe, suwice remotowe Grupa atężeia pracy ustrou ośego 1U 2U 3U Dźwigice motażowe i remotowe w halach maszy Żurawie budowlae wieżowe Żurawie ezdiowe samochodowe i samoezde 3U - 4U 3U 4U 3U-5U Dźwigice warsztatowe Dźwigice do obsługi magazyów, przeładuku koteerów Dźwigice stocziowe i dokowe 4U- 5U 4U 5U 3U 5U 9 Suwice kuziee, walcowicze, kleszczowe, wypychowe, wsadowe, kafarowe 6U 5

6 6