WPŁYW WIATRU NA STATECZNOŚĆ śurawi WIEśOWYCH

Transkrypt

1 INSTYTUT KONSTRUKCJI MASZYN KIERUNEK: TRANSPORT PRZEDMIOT: INFRASTRUKTURA TRANSPORTU BLISKIEO LABORATORIUM WPŁYW WIATRU NA STATECZNOŚĆ śurawi WIEśOWYCH An Infuence of Wind on the Crane Stabiity

2 WPŁYW WIATRU NA STATECZNOŚĆ śurawi WIEśOWYCH An Infuence of Wind on the Crane Stabiity Zakres ćwiczenia:. Podstawy obiczeń Ŝurawi wieŝowych - wprowadzenie.. Stateczność Ŝurawi wieŝowych.. Zasady budowy modeu Ŝurawia. 4. Pomiary nacisków na podpory modeu Ŝurawia wieŝowego. 5. Wpływ wiatru na stateczność Ŝurawi. Do wykonania przez studentów:. Wykonać pomiary nacisków na podpory modeu Ŝurawia wieŝowego.. Wykonać pomiary nacisków na podpory modeu Ŝurawia wieŝowego obciąŝonego wiatrem.. Obiczyć połoŝenie środków cięŝkości da przypadków z p. i p.. 4 Napisać wnioski z pomiarów i obiczeń. 5 Zaiczyć ćwiczenie.

3 . STATECZNOŚĆ śuraw jest stateczny wówczas, gdy agebraiczna suma momentów ustaających jest większa niŝ suma momentów wywracających. W ceu obiczeniowego sprawdzenia stateczności naeŝy obiczyć sumę momentów wywracających, uwzgędniając wartości podane w tabei. Do obiczeń naeŝy przyjąć najmniej korzystną konfigurację podłoŝa Ŝurawia i jego części oraz kierunków działania i wpływów poszczegónych obciąŝeń i sił. Tabea.. Stateczność Ŝurawia współczynniki obciąŝenia W STANIE ROBO- CZYM W STANIE NIERO- BOCZYM Przypadek I. Stateczność podstawowa II. Stateczność dynamiczna III. Stateczność przy wywracaniu do tyłu(nagłe zwonienie ładunku) IV. Największe obciąŝenie wiatrem V. Stateczność w czasie montaŝu i demontaŝu ObciąŜenie Współczynnik obciąŝenia przyjmowany do obiczeń ObciąŜenia wywołane masami stałymi,0 ObciąŜenie uŝytkowe,6 P ObciąŜenie wiatrem 0 Siły bezwładności 0 ObciąŜenie wywołane masami stałymi,0 ObciąŜenie uŝytkowe,5 P ObciąŜenie wiatrem,0 W Siły bezwładności,0 D ObciąŜenie wywołane masami stałymi,0 ObciąŜenie uŝytkowe -0, P ObciąŜenie wiatrem,0 W Siły bezwładności 0 ObciąŜenie wywołane masami stałymi,0 ObciąŜenie uŝytkowe,0 P ObciąŜenie wiatrem, W Siły bezwładności 0 ObciąŜenie wywołane masami stałymi,0 ObciąŜenie uŝytkowe,5p ObciąŜenie wiatrem,0 W Siły bezwładności,0 D D siły bezwładności wywołane napędami, zgodnie z ISO P masa ładunku netto. P masa urządzeń chwytnych. P masa części, które są instaowane/usuwane w czasie montaŝu. W obciąŝenie wiatrem w stanie roboczym Ŝurawia, zgodnie z ISO 40. W obciąŝenie wiatrem w stanie nieroboczym Ŝurawia, zgodnie z ISO 40 (z uwzgędnieniem wpływów podmuchu). W obciąŝenie wiatrem w stanie roboczym W ub dopuszczaną wartością obciąŝenia wiatrem podczas prac montaŝowych, podaną przez wytwórcę w instrukcji obsługi.. CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU RZECZYWISTEO Obiektem, modeowania jest Ŝuraw wieŝowy typu TURMDREHKRAN 6K firmy LIEBHERR o następujących parametrach: rozstaw podpór stacjonarnych 4,4 [m], wysokość całego ustroju około 4,6 [m], odegłość krańcowego punktu wysięgnika od osi obrotu 5[m], maksymany dopuszczany udźwig 750 [kg].

4 Rys.. śuraw wieŝowy z doną przeciwwagą LIEBHERR TURMDREHKRAN 6K.. CHARAKTERYSTYKA MODELU Mode Ŝurawia jest wykonany w skai geometrycznej :0. Podstawowe wymiary modeu: wysokość 840 [mm], odegłość końca wysięgnika od osi obrotu wynosi 46 [mm]. śuraw ma budowę kratownicową. Kratownica wieŝy i wysięgnika podzieona jest na segmenty. Podest pełni funkcję patformy, na której zamocowane są przeciwwagi, mechanizm, naciągu inki odciągającej wysięgnik oraz wieŝa Ŝurawia Do podstawy Ŝurawia przymocowane są cztery ramiona (na kaŝdym rogu podstawy). Ramiona te słuŝą jednocześnie do pomiaru siły nacisku Ŝurawia na podłoŝe. 4

5 Rys.. Podstawowe wymiary modeu Ŝurawia wieŝowego Schemat rozmieszczenia czujników oraz połoŝeń Ŝurawia przedstawiony został na rysunku. W połoŝeniach tych wysięgnik jest ustawiony prostopade do koejnych krawędzi wywrotu Ŝurawia, przechodzących przez sąsiednie podpory. poz. _4 Nr 4 Nr poz. 4_ Nr Nr poz. _ poz. _ Rys.. Schemat rozmieszczenia czujników oraz połoŝeń Ŝurawia 5

6 6 4. OBLICZENIA POŁOśENIA ŚRODKA CIĘśKOŚCI Z WARUNKÓW RÓWNOWAI MOMENTÓW Równania równowagi momentów wzgędem osi obrotu dane są zaeŝnością. R Q ) ( Q r b b z z p p ob =, () Po przekształceniu moŝemy wyiczyć połoŝenie środka cięŝkości (wzgędem osi obrotu). = Q R Q r b b z z p p ob () Rys.4. Oznaczenia wiekości geometrycznych i połoŝeń cięŝarów na badanym modeu wzgędem osi obrotu. 5. OBLICZENIA POŁOśENIA ŚRODKA CIĘśKOŚCI NA PODSTAWIE POMIARÓW NACISKÓW NA PODPORY śurawia PołoŜenie środka cięŝkości obiczamy znając geometrię krawędzi wywrotu (wymiary prostokąta ustaonego przez koła Ŝurawia) oraz naciski na poszczegóne podpory P,P, P, P 4 zaeŝności:

7 x s a P a P =, () P P P P 4 y a P a P 4 s =, (4) P P P P4 gdzie: a bok kwadratu wyznaczonego przez punkty podparcia Ŝurawia (a = 6mm), P, P,P P 4 wartości reakcji podpór [N]. W przypadku obrotu Ŝurawia wokół osi obrotu poszczegóne połoŝenie środków cięŝkości znajdą się na okręgu o promieniu r: r = ( x, (5) s xc ) ( ys yc ) gdzie: x c, y c średnie wartości połoŝenia środka cięŝkości ze wszystkich pomiarów, x s, y s - współrzędne połoŝenia środka cięŝkości w danym pomiarze. 6. POMIARY STATECZNOŚCI śurawia Obiektem badań jest opisany powyŝej mode sztywny Ŝurawia wieŝowego o konstrukcji kratowej. Mode umieszczony jest w tuneu aerodynamicznym i poddawany badaniom symuacyjnym na działania wiatru. Ustaone prędkości wiatru zmieniają się w zakresie od 5 m/s do 0 m/s. Pomiary wykonywane są da róŝnych połoŝeń Ŝurawia wzgędem kierunku wiatru (róŝne powierzchnie naporu i współczynniki oporu) oraz da róŝnych cięŝarów ładunku i ich odegłości od osi obrotu Ŝurawia. Na rysunku 5 przedstawiono schemat bokowy układu pomiarowego słuŝącego do pomiaru połoŝenia środka cięŝkości Ŝurawia. Program do przetwarzania danych pomiarowych pozwaa na wykreśania w czasie rzeczywistym połoŝenia środka cięŝkości przy pełnym obrocie Ŝurawia. W wyniku przeprowadzonych badań naeŝy okreśić róŝnice w wykresach połoŝenia środków cięŝkości wynikające z uwzgędnienia parcia wiatru na konstrukcję w stosunku do konstrukcji nieobciąŝonej wiatrem. waga tensometryczna Nr 4 Nr Nr Nr Komputer Wzmacniacz tensometryczny Karta A/C Rys.5. Schemat bokowy układu pomiarowego 7

8 Tabea.. Wyniki pomiarów i obiczeń da Ŝurawia obciąŝonego cięŝarem własnym i cięŝarem ładunku Q =... Seria pomiar. I PołoŜenie Ŝurawia ; _ ; _4 _4 _4_4_ 4_ 4_ ; _ Odczyty nacisków na podpory Ŝurawia [dan] P P P P 4 Suma P i [dan] PołoŜenie środka cięŝkości [mm] x s y s Tabea.. Tabea. Wyniki pomiarów i obiczeń da Ŝurawia obciąŝonego cięŝarem własnym i cięŝarem ładunku Q =..., w przypadku parcia wiatru o prędkości v =... Seria pomiar. II PołoŜenie Ŝurawia ; _ ; _4 _4 _4_4_ 4_ 4_ ; _ Odczyty nacisków na podpory Ŝurawia [dan] P P P P 4 Suma P i [dan] PołoŜenie środka cięŝkości [mm] x s y s Na podstawie przeprowadzonych pomiarów naeŝy: obiczyć sumę nacisków P,P P P 4, wyiczyć z zaeŝności () (4) współrzędne połoŝenia środka cięŝkości [x s, y s ], narysować wykres w układzie jak na rys. 6 da przypadku z parciem wiatru jak i bez parcia wiatru, napisać wnioski z porównania w/w wykresów oraz przeprowadzonych pomiarów. 8

9 y [mm] x [mm] Rys. 6. Wykresy połoŝenia środka cięŝkości Ŝurawia [x s, y s], przy jego obrocie da przypadku bez parcia wiatru i z parciem wiatru 7. LITERATURA [] Hasdorff Statyka modeowa PWN, Warszawa 987. [] J.A. śurański, ObciąŜenia wiatrem budowi i konstrukcji, ARKADY, Warszawa 978. [] I.Ja. Kogan WieŜowe Ŝurawie budowane WNT, Warszawa 974. [4] A. Faga Kryteria podobieństwa i probemy ich spełnienia w badaniach modeowych w tuneach aerodynamicznych na przykładzie mostów podwieszonych Laboratorium InŜynierii Wiatrowej Poitechniki Krakowskiej, Katedra Mechaniki Budowi Poitechniki Lubeskiej. [5] PN-77/B-00. ObciąŜenie w obiczeniach statycznych. ObciąŜenie wiatrem. [6] ISO 8686 pt. Dźwignice. Zasady obiczania i kojarzenie obciąŝeń. Postanowienia ogóne [7] ISO 406-, pt. Dźwignice. Terminoogia. śurawie wieŝowe. [8] Wykład z przedmiotu Infrastruktura Transportu Biskiego dr inŝ. Bogdan Stoarski. 9