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風(fēng)是自然現(xiàn)象,露天工作的起重機受到風(fēng)載荷的作用,會給起重作業(yè)造成干擾,引發(fā)事故,有時甚至給起重機帶來災(zāi)難性的后果。
起重機的風(fēng)載荷分為工作狀態(tài)風(fēng)載荷和非工作狀態(tài)風(fēng)載荷兩類。工作狀態(tài)風(fēng)載荷是起重機在正常工作情況下所能承受的最大計算風(fēng)力;非工作狀態(tài)風(fēng)載荷是起重機非工作時所受的最大計算風(fēng)力(如暴風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)力)。在計算起重機風(fēng)載荷時,應(yīng)考慮風(fēng)對起重機是沿著最不利的方向作用的。風(fēng)載荷按下式計算:
Pw=CKhqA
式中:Pw--作用在起重機上或物品上的風(fēng)載荷,N;
C--風(fēng)力系數(shù);
Kh--風(fēng)壓高度變化系數(shù);
q--計算風(fēng)壓, N/m2;
A--起重機或物品垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積,m2?!?
1.計算風(fēng)壓q
計算風(fēng)壓與空氣密度和風(fēng)速有關(guān),可按下式計算:
式中:q--計算風(fēng)壓, N/m2;
v--計算風(fēng)速,m/s。
計算風(fēng)壓規(guī)定為按空曠地區(qū)離地10m高度處的計算風(fēng)速來確定。工作狀態(tài)的計算風(fēng)速按陣風(fēng)風(fēng)速(即瞬時風(fēng)速)考慮,非工作狀態(tài)的計算風(fēng)速按 2min的平均風(fēng)速考慮。
計算風(fēng)壓分qⅠ,qⅡ,qⅢ種。
qⅠ為起重機正常工作狀態(tài)計算風(fēng)壓,用于選擇電動機功率的計算及機構(gòu)零部件的發(fā)熱和磨損計算。
qⅡ為起重機工作狀態(tài)最大計算風(fēng)壓,用于計算機構(gòu)零部件和金屬結(jié)構(gòu)的強度剛度及穩(wěn)定性;計算驅(qū)動裝置的過載能力及整機工作狀態(tài)下的抗傾覆穩(wěn)定性。
qⅢ為起重機非工作狀態(tài)計算風(fēng)壓,用于驗算此時起重機機構(gòu)零部件及金屬結(jié)構(gòu)的強 度、整機抗傾覆穩(wěn)定性和起重機的防風(fēng)抗滑安全裝置、錨定裝置的設(shè)計驗算。
室外工作的起重機的計算風(fēng)壓如表 5- 10所示。
地區(qū) |
工作狀態(tài)計算風(fēng)壓 |
非工作狀態(tài)計算風(fēng)壓② | |
qⅠ |
qⅡ |
qⅢ | |
內(nèi)陸 |
0.6qⅡ |
150 |
500~600 |
沿海① |
250 |
600~1000 | |
臺灣及海南諸島 |
250 |
1500 |
表 5- 10 起重機的計算風(fēng)壓 N/m2 |
注:①沿海地區(qū)系指大陸離海岸線 100km以內(nèi)的大陸或海島地區(qū)。
②非工作狀態(tài)計算風(fēng)壓的取值:內(nèi)陸的華北、華中和華南地區(qū)宜取小值;西北、西南和東北地區(qū)宜取大值;沿海以上 海為界,以北取較小值,以南取較大值,上海可取800N/m2;在內(nèi)河港口峽谷風(fēng)口地區(qū)、經(jīng)常受特大暴風(fēng)作用的地區(qū)或只在小風(fēng)地區(qū)工作的起重機,其非工作狀態(tài)計算風(fēng)壓應(yīng)按當(dāng)?shù)貧庀筚Y料提供的常年最大風(fēng)速計算。
2.風(fēng)壓高度變化系數(shù)Kh
起重機的工作狀態(tài)計算風(fēng)壓不考慮高度變化。所有起重機的非工作狀態(tài)計算風(fēng)壓均需考慮高度變化。計算風(fēng)載荷時,可沿起重機高度劃分成20m高的等風(fēng)壓區(qū)段。以各段中點高度的系數(shù)乘以計算風(fēng)壓。風(fēng)壓高度變化系數(shù)(Kh)的取值按陸上、海上及海島兩種情況計算。陸上為:
海上及海島為:
式中:h--距離地(或海)面的高度,m。
3.風(fēng)力系數(shù)C
風(fēng)力系數(shù)與結(jié)構(gòu)物的體型、尺寸等有關(guān),一般起重機單片結(jié)構(gòu)和單根構(gòu)件的風(fēng)力系數(shù)(C)如表5一11所示。
結(jié)構(gòu)型式 |
型鋼平面 |
型鋼、鋼板、鋼板梁和箱形構(gòu)件L/h |
圓管及管結(jié)構(gòu) |
封閉司機室、機 | |||||||||
0.3~0.6 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
<1 |
≤3 |
7 |
10 |
≥13 | ||
C |
1.6 |
1.3 |
1.4 |
1.6 |
1.7 |
1.8 |
1.9 |
1.3 |
1.2 |
1.0 |
0.9 |
0.7 |
1.1~1.2 |
表5-11 單片結(jié)構(gòu)的風(fēng)力系數(shù) |
4.迎風(fēng)面積A
起重機結(jié)構(gòu)和物品的迎風(fēng)面積應(yīng)按最不利迎風(fēng)方位計算,并取垂直于風(fēng)向平面上的投影面積。
(1)單片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積為:
A= A1 |
式中:A--結(jié)構(gòu)或物品的實際迎風(fēng)面積,m2;
A1--結(jié)構(gòu)或物品的外輪廓面積,m2;
--結(jié)構(gòu)的充實率,即 =A/A1,如表5-12所示。
受風(fēng)結(jié)構(gòu)類型和物品 |
實體結(jié)構(gòu)和物品 |
1.0 |
機構(gòu) |
0.8~1.0 | |
型鋼制成的桁架 |
0.3~0.6 | |
鋼管桁架結(jié)構(gòu) |
0.2~0.4 |
表5-12 結(jié)構(gòu)的充實率 |
(2)多片并列等高的型式相同的結(jié)構(gòu),考慮前片對后片的擋風(fēng)作用,其總迎風(fēng)面積為 :
式中: A1--前片(第1片)結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積;
η--兩片相鄰的桁架前片對后片的擋風(fēng)折減系數(shù),它可根據(jù)結(jié)構(gòu)的充實率( )和兩片構(gòu)件之間的間隔比(a/h),查起重機設(shè)計手冊。
a--兩片構(gòu)件之間的間隔;
n--并列的相同型式和尺寸的結(jié)構(gòu)片數(shù)。
(3)吊運物品的迎風(fēng)面積應(yīng)按其實際輪廓尺寸在垂直于風(fēng)向平面上的投影來 決定。物品的輪廓尺寸不明確時,允許采用近似方法加以估算。
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