ГОСТ 34443-2018 (ISO 16368:2010). Межгосударственный стандарт. Мобильные подъемники с рабочими платформами. Расчеты конструкции, требования безопасности, методы испытаний

4.2 Расчеты металлоконструкций и устойчивости

 

4.2.1 Расчеты и номинальная нагрузка

Производитель МПРП должен выполнить:

a) для расчетов металлоконструкций количественно определить отдельные нагрузки и силы в тех положениях, направлениях и комбинациях, для которых в рассматриваемых элементах возникают наиболее неблагоприятные напряжения;

b) для расчетов устойчивости определить различные положения МПРП и комбинации нагрузок и сил, совместно создающих условия минимальной устойчивости.

Номинальная нагрузка, эквивалентная массе m, должна быть определена из следующей формулы:

 

m = (n·m_p) + m_e,

 

где m_p - равна 80 кг (масса взрослого человека);

m_e - равна 40 кг или более (масса инструментов и материалов);

n - допустимое число людей на рабочей платформе.

Минимальная расчетная нагрузка МПРП должна быть 120 кг.

4.2.2 Нагрузки и силы, действующие на конструкцию МПРП

4.2.2.1 Общие положения

Во внимание должны быть приняты следующие нагрузки и силы:

a) силы, вызванные номинальной нагрузкой и массой элементов металлоконструкций (см. 4.2.2.2);

b) ветровые нагрузки (см. 4.2.2.3);

c) силы, создаваемые при воздействии вручную (см. 4.2.2.4);

d) нагрузки и силы, возникающие в особых условиях эксплуатации (см. 4.2.2.5).

4.2.2.2 Силы, вызванные номинальной нагрузкой и массой элементов металлоконструкций

4.2.2.2.1 Гравитационные и динамические силы

Гравитационные силы, вызванные номинальной нагрузкой и собственной массой элементов металлоконструкции, должны учитываться как действующие вертикально вниз на центры масс элементов. Эти силы вычисляют путем умножения масс элементов на 1,0g.

Примечание - Коэффициент g представляет ускорение силы тяжести (9,81 м/с²).

 

Динамические силы, вызванные ускорением и замедлением собственных масс элементов металлоконструкции, должны быть представлены силами, действующими по линии перемещения центров масс элементов.

Динамические силы, возникающие при выдвижении или втягивании выдвижной части конструкции, должны быть вычислены путем умножения собственных масс элементов металлоконструкции на 0,1g (см. приложение B).

Динамические силы, возникающие при передвижении МПРП типов 2 и 3, должны быть вычислены путем умножения структурных масс на фактор z. Фактор z представляет собой ускорение/замедление МПРП при передвижении и его угловое ускорение/замедление при движении через наземные препятствия, например такие, которые происходят во время испытания у бордюра (см. 5.1.4.3.2.2). Фактор z должен быть минимум 0,1, если он не определен путем вычисления или испытания (см. пример вычисления z в приложении E).

4.2.2.2.2 Распределение нагрузки на рабочей платформе

В расчетах предполагается следующее:

- масса каждого человека действует на рабочую платформу как точечная нагрузка, приложенная на расстоянии по горизонтали 0,1 м от верхней внутренней кромки перил. Расстояние между точечными нагрузками должно быть 0,5 м (см. рисунок 1);

- масса материалов, инструмента и оборудования действует как нагрузка (не более 3 кН/м), равномерно распределенная на 25% площади пола рабочей платформы. Если суммарная нагрузка превышает 3 кН/м, то эту нагрузку распределяют на площадь пола более 25%, выдерживающую указанное давление;

- все эти нагрузки расположены таким образом, что создают наиболее неблагоприятное нагружение.

 

 

1 - край рабочей платформы

 

Рисунок 1 - Номинальная нагрузка (масса человека)

 

4.2.2.3 Ветровые нагрузки

4.2.2.3.1 МПРП, эксплуатируемые вне помещений

Все МПРП, используемые на открытом воздухе, считаются подверженными воздействию ветра под давлением 100 Н/м², что эквивалентно скорости ветра 12,5 м/с (6 баллов по шкале Бофорта согласно приложению A).

Предполагается, что силы, возникающие из-за воздействия ветра, действуют в горизонтальном направлении, приложены к центру площади нахождения элементов МПРП, людей, материалов, инструмента и оборудования на рабочей платформе и должны учитываться при определении динамических нагрузок.

Примечание - Эти положения не распространяются на МПРП, предназначенные для эксплуатации только в закрытых помещениях.

 

4.2.2.3.2 Коэффициенты формы, применяемые для поверхностей, подверженных ветровым нагрузкам

К поверхностям, подверженным действию ветра, в расчетах следует применять коэффициенты формы:

a) L-, U-, T-, I-сечения: 1,6;

b) коробчатые сечения: 1,4;

c) большие плоские поверхности: 1,2;

d) круглые сечения в зависимости от размера: 0,8/1,2;

e) для людей, непосредственно подверженных действию ветра: 1,0.

Если требуется дополнительная информация, особенно касающаяся экранированных участков конструкции, то следует руководствоваться [5]. О защите людей от ветра см. 4.2.2.3.3.

4.2.2.3.3 Площадь поверхности человека (людей), находящегося на рабочей платформе под действием ветровых нагрузок

Полная площадь одного человека, воспринимающая ветровое давление, принимается равной 0,7 м² (средняя ширина 0,4 м, умноженная на рост 1,75 м) при расположении центра площади на высоте 1,0 м от пола платформы.

Подверженная действию ветра площадь человека, стоящего на платформе за перфорированным (неперфорированным) участком ограждения высотой 1,1 м, принимается равной 0,35 м². При этом центр площади расположен на высоте 1,45 м от пола платформы.

Число людей, непосредственно подверженных действию ветра, рассчитывается через нормируемую длину стороны рабочей платформы, приходящуюся на одного человека, следующим образом:

a) значение длины стороны рабочей платформы, подверженной воздействию ветра, округляют до ближайшего значения, кратного 0,5 м, и делят на 0,5 м; или

b) если полученное расчетное число людей меньше максимально допустимого числа людей, для данной платформы применяют коэффициент формы 1,0.

Если полученное расчетное число людей больше максимально допустимого для данной платформы, для дополнительного числа людей следует применять коэффициент формы 0,6.

4.2.2.3.4 Сила ветра, действующего на инструменты, материалы и оборудование

Силу ветра, действующего на инструмент, материалы и оборудование на рабочей платформе, в расчетах принимают как 0,03me·g и считают направленной горизонтально на высоте 0,5 м от пола платформы.

4.2.2.4 Силы, создаваемые при воздействии вручную

Минимальное значение силы, возникающей при воздействии вручную, принимают равным 200 Н для МПРП, предназначенных для подъема одного человека, и 400 Н для подъема более чем одного человека. В расчетах принимают, что сила приложена на высоте 1,1 м от пола платформы. Любое большее разрешенное значение силы должно быть указано изготовителем.

4.2.2.5 Нагрузки и силы, возникающие в особых условиях эксплуатации

Нагрузки и силы, возникающие в особых условиях эксплуатации, создаются следующими факторами:

- перемещение предметов вне рабочей платформы;

- воздействие силы ветра на большие предметы, переносимые по рабочей платформе (см. приложение A);

- воздействие силы со стороны грузоподъемной лебедки или устройства для работы с материалами.

Если пользователь заинтересован в применении особых способов ведения работ и/или особых условий эксплуатации, то нагрузки и силы, возникающие при этом, следует соответствующим образом учитывать в виде поправки к номинальной нагрузке, нагрузке от элементов металлоконструкции, ветровой нагрузке и/или силам, возникающим при воздействии вручную.

Примечание - Для особых условий эксплуатации производитель должен дать соответствующую информацию в руководстве по эксплуатации.

 

4.2.3 Расчеты устойчивости

4.2.3.1 Силы, создаваемые массой металлоконструкции и номинальной нагрузкой

Значения сил, создаваемых массой металлоконструкции и номинальной нагрузкой, создающие момент опрокидывания или восстанавливающий момент, следует умножать на коэффициент 1,0 и при расчетах принимать действующими вертикально вниз. При работе поворотной части подъемника значения этих сил следует умножать на коэффициент 0,1 и принимать действующими в направлении движения, увеличивающем при этом опрокидывающий момент (см. приложение B).

Производители могут применять коэффициент меньше 0,1 в том случае, если они могут подтвердить измерениями влияние ускорений и замедлений. Если при эксплуатации возникают более резкие ускорения/замедления, следует пользоваться коэффициентом , чем 0,1.

При передвижениях МПРП типов 2 и 3, осуществляемых в положении для перемещения, коэффициент 0,1 следует заменять на коэффициент, представляющий силы, возникающие при ускорении и замедлении. Этот коэффициент определяют с помощью расчетов или испытаний (пример расчета испытаний на бордюрном камне см. в приложении C).

Примеры действия сил см. на рисунке 2.

 

 

a)

 

 

 

 

b)

 

Рисунок 2, лист 1

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

d)

 

Рисунок 2, лист 2

 

 

 

 

e)

 

 

 

 

f)

 

Рисунок 2, лист 3

 

 

 

 

g)

 

 

 

 

h)

 

1 - линия опрокидывания; 2 - направление движения;

3 - ограничение вылета; C - максимальный наклон шасси

 

Рисунок 2 - Примеры максимальной опрокидывающей

нагрузки и комбинации силового момента

 

4.2.3.2 Силы ветра

Значения сил ветра следует умножать на коэффициент 1,1. Считается, что они действуют в горизонтальном направлении.

4.2.3.3 Силы при воздействии вручную

Значения сил, прикладываемых людьми к рабочей платформе руками, следует умножать на коэффициент 1,1. Принимается, что они действуют в направлении, создающем наибольший опрокидывающий момент [см. примеры на рисунках 2 a) - 2 d)].

4.2.3.4 Нагрузки и силы, возникающие в особых условиях эксплуатации

Нагрузки и силы, возникающие в особых условиях эксплуатации, следует учитывать в расчетах, определенных производителем.

4.2.3.5 Расчет опрокидывающего и восстанавливающего моментов

Максимальный опрокидывающий и соответствующий ему восстанавливающий моменты следует рассчитывать для наиболее неблагоприятных линий опрокидывания на расчетном уклоне, зависящем от конструкции МПРП.

Линии опрокидывания и допустимый угол установки МПРП в наиболее неблагоприятных условиях применения определяют расчетом опорного контура или принимают согласно [5]. Опорный контур также должен быть установлен в соответствии с [5].

Для сплошных или заполненных пенистой резиной шин линии опрокидывания могут приниматься проходящими на 1/4 ширины пятна контакта шины с поверхностью, считая от наружной границы пятна контакта.

Расчеты следует проводить для МПРП, находящегося в наиболее неблагоприятном положении на максимально допустимом уклоне поверхности плюс 0,5° с учетом неточности установки МПРП. Все нагрузки и силы, которые могут действовать одновременно, следует принимать в расчетах в наиболее неблагоприятных комбинациях.

См. примеры в таблице 1 и на рисунках 2 a) - 2 d).

 

Таблица 1

 

Примеры направлений и комбинаций нагрузки и силы

для расчетов устойчивости [см. также рисунки 2 a) - 2 d)]

 

Пример	Условия работы	Номинальная нагрузка m		Нагрузки от элементов металлоконструкции Sn		Сила, возникающая при воздействии вручную, Fm		Ветровые нагрузки W		Схема
		Коэффициент
		1,0	0,1	1,0	0,1	1,0	0,1	1,0	0,1
1	Подъем (опускание)	V	A	V	A	-	-	H	H
2	Передвижение	V	S	V	S	-	-	H	H
3	Передвижение	V	S	V	S	-	-	H	H
4	Устойчивость в направлении вперед. Стоит неподвижно на уклоне	V	-	V	-	A	A	H	H
5	Устойчивость в направлении назад. Стоит неподвижно на уклоне	80 кг V	-	V	-	A	A	H	H
6	С ограниченным вылетом, устойчивость в направлении вперед. Стоит неподвижно на уклоне, опускание	V	A	V	A	-	-	H	H
7	На уклоне неподвижно	V	-	V	-	A	A	H	H
8	Ровная поверхность, неподвижный	80 кг V	-	V	-	A	A	H	H
Направления: V - вертикальное; H - горизонтальное; A - под углом; S - на угол наклона шасси; Sn - представляет массу структурного элемента n.
Примечание - Настоящая таблица не является исчерпывающей.

 

При расчетах допускается использовать графические методы.

В каждом случае вычисленный восстанавливающий момент должен быть больше, чем вычисленный опрокидывающий момент.

В расчетах следует учитывать:

a) допускаемые отклонения при изготовлении деталей и узлов;

b) зазоры в соединении элементов подъемного оборудования;

c) упругие деформации;

d) повреждение любой из шин в случае, если МПРП в рабочем положении опирается на пневматические шины, а также в случае, если МПРП не оснащается стабилизаторами, чтобы исключить зависимость устойчивости от шин, или системой непосредственного мониторинга шин, которая предупреждает машиниста при падении давления по меньшей мере на 25% по сравнению с заданным давлением накачки;

e) эксплуатационная характеристика (точность) систем, чувствительных к нагрузке, к опрокидывающему моменту и управлению положением.

На результаты расчета могут оказывать влияние:

- пики, вызванные кратковременными динамическими воздействиями;

- гистерезис;

- наклон МПРП;

- температура окружающей среды;

- различное расположение и распределение нагрузки на рабочей платформе (см. 4.2.2.2.2).

Определение упругих деформаций проводят экспериментальным путем или с помощью расчетов.

4.2.3.5.1 Динамическая устойчивость

Необходимо испытывать МПРП, чтобы установить, что он остается устойчивым при испытании тормозов (5.1.4.3.2.3), при наезде на бордюр или углубление (5.1.4.3.2.2).

4.2.4 Расчеты конструкции

4.2.4.1 Общие положения

Расчеты металлоконструкции должны подчиняться законам и принципам прикладной механики и сопротивления материалов. При использовании специальных формул должны быть указаны источники, из которых они заимствованы, если эти источники являются общедоступными. При отсутствии источника формулы могут быть выведены из исходных положений, обоснованность которых может быть проверена.

Требования, изложенные в 4.2.2, должны быть учтены для определения нагрузок и сил, учитываемых в расчетах. Использование национального стандарта не должно вносить изменения в эти требования, за исключением случаев, когда требования национального стандарта являются более жесткими.

Упругие деформации неосновных конструкций следует принимать во внимание.

Расчетное напряжение не должно превышать допустимых значений. Расчетное значение запасов прочности должно быть не ниже требуемого.

При проектировании конструктивных элементов МПРП, систем привода, органов управления и устройств безопасности необходимо руководствоваться требованиями настоящего стандарта, изложенными в 4.3 - 4.10.

4.2.4.2 Анализ конструктивного решения

4.2.4.2.1 Общий анализ механического напряжения

Общий анализ напряжений является методом защиты проектируемого подъемника от аварий из-за податливости металла или образования трещин.

Анализ должен быть выполнен для всех элементов и соединений, воспринимающих нагрузку.

Для определения соответствия подъемника указанным требованиям может быть использовано моделирование методом конечных элементов (МКЭ). Модель МКЭ должна быть точно определена и включать в себя объяснение области загрузки, типов нагрузки, ограничение областей и типов ограничений.

Напряжения, возникающие при проведении статического испытания (см. 5.1.4.3.1) и испытания на перегрузку (см. 5.1.4.4), не должны превышать 90% предела текучести материалов.

Возникающие в жестких конструктивных элементах МПРП расчетные механические напряжения не должны превышать 20% минимального предела прочности материала.

Допустимые расчетные напряжения могут быть уменьшены на основании выполненных расчетов.

4.2.4.2.2 Анализ упругой устойчивости

Анализ упругой устойчивости является методом защиты от аварий при потере упругой устойчивости (например, продольных изгибов, деформаций). Этот анализ должен быть проведен для всех элементов, воспринимающих сжимающие нагрузки.

4.2.4.2.3 Анализ усталостных напряжений

Анализ усталостных напряжений является методом защиты от аварий из-за усталости металла, обусловленной колебаниями напряжений. Этот анализ должен быть проведен для всех элементов и соединений, воспринимающих нагрузку, которые являются опасными с точки зрения усталости, включая конструктивные элементы, уровень колебания напряжений и число циклов изменения напряжений. Число циклов изменения напряжений может быть кратным числу циклов нагрузки.

Так как число колебаний напряжений при перемещении не может быть вычислено с определенной степенью точности, напряжения в транспортном положении в элементах, подверженных вибрациям, при перемещении должны быть достаточно низкими, для того чтобы обеспечить фактически бесконечный ресурс до разрушения от усталости (см. также 4.4.6 и 4.6.15).

Число циклов нагрузки для МПРП обычно принимают:

a) легкий прерывистый режим (например, 10 лет, 40 недель в год, 20 ч в неделю, 5 циклов нагрузки в час): 4·10⁴ циклов;

b) тяжелый режим (например, 10 лет, 50 недель в год, 40 ч в неделю, 5 циклов нагрузки в час): 10⁵ циклов.

При определении комбинаций нагрузок допускается, чтобы номинальная нагрузка была снижена с учетом спектрального коэффициента нагрузки в соответствии с рисунком 3; при этом ветровые нагрузки не учитывают.

Примечание - Информация по конструктивному решению систем привода стальным канатом приведена в приложении D.

 

 

m - масса, кг; - спектральный коэффициент нагрузки

 

Рисунок 3 - Спектральный коэффициент нагрузки

 

4.2.4.2.4 Влияния концентрации напряжений и окружающей температуры

Анализ должен принимать во внимание влияние концентраторов напряжений и температуры окружающей среды.

4.2.5 Контроль

Контроль требований в 4.2 должен быть выполнен с помощью проверки конструкции, визуального осмотра, статических испытаний и испытаний на перегрузку.