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Last des Krans (II) Die dynamische Last entsteht, wenn sich der Bewegungszustand des Krans ändert. Durch den Effekt der dynamischen Last erhöht sich der Wert der statischen Last, die durch die Schwerkraft auf den Kran wirkt – einschließlich der eigenen Gewichtslast sowie der Last, die gehoben werden muss. Bei der Konstruktion von Teilen und Komponenten von Kränen, bei der Sicherheitsprüfung, bei der Auswahl von Schutzvorrichtungen sowie bei der Analyse und Berechnung von Unfällen mit Kränen muss die Richtung der wirkenden dynamischen Last berücksichtigt werden. 1. Vertikale Lasten: Zur Vereinfachung der Berechnungen werden die Effekte von dynamischen Lasten in der vertikalen Richtung in der Regel durch verschiedene Dynamikfaktoren φi dargestellt. Die durch verschiedene Betriebsbedingungen entstehenden dynamischen Lasten werden durch das Produkt aus dem Dynamikfaktor und der entsprechenden statischen Last berechnet. Der Leistungskoeffizient wird in der Regel aus den Vorgaben in den Normen für die Konstruktion von Kränen oder in entsprechenden Handbüchern entnommen. Er wird je nach tatsächlichen Betriebsbedingungen ausgewählt. Im Folgenden werden die gängigsten Leistungskoeffizienten sowie die zugehörigen Anwendungsbedingungen beschrieben: (1) Der Hebeimpulskoeffizient φ1 tritt auf, wenn die zu hebende Masse plötzlich vom Boden abgehoben wird oder beim Bremsen nach unten fällt. Dabei entsteht durch das Eigengewicht des Krans eine Kraft, die in entgegengesetzter Richtung zur Beschleunigung wirkt. φ1 ist der Gewichtsschlagkoeffizient unter Berücksichtigung dieser Betriebsbedingungen; bei der Lastberechnung wird er nur mit der Last des Krans selbst multipliziert. (2) Der dynamische Lastkoeffizient φ2 beim Heben: Wenn das Hebevorrichtung in Betrieb ist und die zu hebende Masse plötzlich vom Boden abgehoben oder wieder herabgelassen wird, führt die Schwerkraftlast des gehobenen Gegenstands zu einer dynamischen Erhöhung der Belastung. φ2 ist der Koeffizient für die Erhöhung der Hebellast unter diesen Bedingungen; bei der Berechnung der Last muss er mit der Hebellast multipliziert werden. Der Wert von φ2 hängt von der Hebegeschwindigkeit, der Steifigkeit des Systems sowie von den Bedingungen bei der Bedienung ab. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Hebegeschwindigkeit, je größer die Steifigkeit des Systems und je heftiger die Bedienung, desto höher ist auch der Wert von φ2. (3) Der Schockkoeffizient bei plötzlicher Entlastung φ3: Wenn Krane mit Greifern oder elektromagnetischen Saugnapfen beim Entladen arbeiten, oder wenn der Haken oder die Seile versehentlich reißen und die Last herunterfällt, kommt es dazu, dass die gehobene Masse teilweise oder vollständig plötzlich entlastet wird. Dies hat eine dynamische Entlastungswirkung auf die Konstruktion. φ3 ist der Entlastungsschlagkoeffizient unter Berücksichtigung dieser Betriebsbedingungen. Bei der Berechnung der Stabilität von Metallkonstruktionen und Kränen hinsichtlich des Umkippenrisikos muss der Einfluss dieser dynamischen Lastverminderung berücksichtigt werden. (4) Betriebsstoßkoeffizient φ4: Wenn der Kran oder das Kranfahrzeug über unebene Straßen oder Schienenverbindungen fährt, entstehen in vertikaler Richtung Betriebsstoßbelastungen. φ4 ist der Betriebsstoßkoeffizient, der diesen Effekt berücksichtigt. Der Betriebsstoßfaktor hängt von der Geschwindigkeit des Krans oder des Wagens sowie vom Zustand der Schienen oder Straßen ab. 2. Horizontale Lasten: Zu den horizontalen Lasten gehören die Trägheitskräfte, die durch die Masse des Krans selbst sowie der gehobenen Last entstehen, wenn die Antriebs- oder Bremskräfte variieren. Dabei geht es ausschließlich um die Trägheitskräfte, die aus der Mechanik starrer Körper abgeleitet werden; elastische Schwingungen werden dabei nicht berücksichtigt. Zu den horizontalen Lasten gehören außerdem die horizontalen Seitenkräfte, die entstehen, wenn der Schienenkrane bei seiner Bewegung auf den Schienen abweicht, sowie die Stoßkräfte bei einer Überbewegung. Da die Mechanismen für das Auftreten verschiedener Lastgrade unterschiedlich sind, variieren auch die Berechnungsmethoden. (1) Trägheitskraft bei der Bewegung: Die Trägheitskraft beim Wechseln der Geschwindigkeit des Antriebsmechanismus wird als 1,5-facher Produkt aus der entsprechenden Masse und der Beschleunigung berechnet, wobei 1,5 der Koeffizient ist, der die Kraftwirkung der Antriebskräfte auf die metallische Konstruktion der Krane berücksichtigt. Die Ergebnisse der Berechnung der Trägheitskräfte sollten auf einem Wert liegen, der nicht höher ist als die Haftkraft zwischen den Antriebsrädern und den Schienen. (2) Horizontale Kräfte durch Dreh- und Auslegerbewegungen Bei den Bewegungen des Dreh- und Auslegermechanismus von Brückenkränen entstehen durch die zu hebende Masse horizontale Kräfte. Aufgrund der Trägheitskräfte, die bei der Bremseinwirkung beim Drehen und Auslegerbewegen entstehen, der Zentrifugalkräfte während der Drehbewegungen sowie weiterer Faktoren wie der Bedienermethode, entstehen zusätzliche horizontale Kräfte. In der Regel wird dies anhand der horizontalen Kraft berechnet, die durch den Winkel der Abweichung des Seils mit dem Aufhängungsgut von der Vertikalen entsteht. (3) Horizontale Seitenkräfte bei schiefem Lauf der Krane Bei Kränen vom Brückentyp entstehen beim schiefen Lauf während der Bewegung des Hauptfahrwerks horizontale Seitenkräfte, die senkrecht auf die Felgen der Räder oder auf die horizontalen Führungsräder wirken. Die Faktoren, die zu einer schiefen Bewegung der Krane führen, sind sehr komplex und lassen sich theoretisch kaum quantitativ analysieren. In der Regel werden empirische Formeln verwendet, die durch Versuche und statistische Methoden ermittelt wurden, um eine annähernde Berechnung vorzunehmen. (4) Kollisionslasten Entstehen Kollisionslasten, wenn der Kran oder das Kranfahrzeug die Grenzen seiner Bewegungsbreite überschreitet und mit den Endstoppern der Schienen kollidiert. Ebenso entstehen solche Lasten, wenn auf denselben Schienen mehrere Kräne vorhanden sind und diese miteinander kollidieren. Die Kollisionslast wird nach dem Energieprinzip anhand der angenommenen Kollisionskinetik sowie der Kinetik berechnet, die vollständig vom Stoßdämpfer aufgenommen wird.