|
|
|
|
|
|
|
О подходах к обеспечению безопасной эксплуатации грузоподъемных машин, выработавших нормативный срок службы
19 ноября 2015
Морозов Анатолий Николаевич,
исполнительный директор ООО «Рассвет», эксперт ООО «Рассвет», raccvet@inbox.ru. Аннотация: Показаны подходы к обеспечению безопасной эксплуатации грузоподъемных машин, выработавших нормативный срок службы Одной из базовых задач современного машиностроения является оценка ресурса ответственных конструктивных узлов инженерных объектов на стадии их проектирования, оценка выработанного и прогноз остаточного ресурса в процессе эксплуатации объекта, продление срока службы после отработки этими объектами нормативного срока [1]. Эксплуатационные условия многих таких объектов характеризуются циклическими нагружениями, воздействием внешней среды, коррозией приводящими к деградации начальных прочностных свойств конструкционных материалов и исчерпанию начального ресурса конструктивных узлов инженерного объекта. Все это вынуждает конструкторов более тщательно исследовать поведение конструкционных материалов в эксплуатационных условиях, добиваться лучшего понимания разнообразных процессов развития поврежденности в объеме конструктивного узла в процессе эксплуатации объекта, достоверно моделировать процессы деформирования и накопления повреждений. Только знание предельного состояния конструктивного узла объекта позволяет ответить на вопрос, как скоро эти предельные состояния будут достигнуты и как они изменятся в результате накопления повреждений в материале конструктивного узла при эксплуатации объекта. Особую актуальность отмеченная проблема имеет для Российского парка грузоподъемных машин (ГПМ). В первую очередь это обусловлено высоким уровнем производственного травматизма на подъемных сооружениях, зани-мающим в настоящее время, третье место, после угольной и горнорудной от-раслей. Проблема существенно осложняется тем, что с одной стороны Российский парк грузоподъемных машин значительно постарел (до 80%, грузоподъемных кранов и подъемников (вышек) выработали нормативный срок службы), а с другой стороны у владельцев ГПМ отсутствуют финансовые возможности для обновления парка грузоподъемных машин, их замены, модернизации и замены изношенных узлов. В соответствии с требованиями федеральных нормативных документов [2, 3] при исчерпании нормативного срока службы грузоподъемного оборудования решение о возможности дальнейшей его эксплуатации принимается на основе экспертизы промышленной безопасности, которая в т. ч. включает в себя оценку остаточного ресурса несущих металлоконструкций подъемных сооружений. Для достоверной оценки ресурса конструктивных элементов подъемных сооружений при циклических нагрузках существенное значение имеют циклические свойства конструкционных материалов. Известно [4], что усталость металлических конструкций играет одну из ведущих ролей в де-градации технического состояния ГПМ. Сочетание достаточно высокого уровня концентрации напряжений и значительная амплитуда циклического изменения действующих напряжений в локальных областях металлических конструкций обуславливает появление очагов развития усталостных трещин. Современные подходы к оценке технического состояния металлоконструкций ГПМ в отмеченных случаях изложены, например, в методическом документе [5]. В соответствии с ним техническая диагностика состояния металлических конструкций ГПМ мостового типа (рис. 1) проводится на основе анализа состояния металла в так называемых «горячих точках» крана с применением типовых технологических циклов (ТТЦ) работы. При этом используется следующий алгоритм действий [6]. 
На первом этапе, определяются «горячие точки» конструкции, в которых действуют наибольшие напряжения, или известен опыт эксплуатации о появлении в них усталостных трещин. Выявление «горячих точек» производится расчетом методом конечного элемента [7, 8] или по инженерным зависимостям, разработанным для данного типа ГПМ. И в том, и в другом случае моделируется несколько типовых циклов работы машины. Для характеристики каждого цикла определяются средние, наибольшие и наименьшие напряжения, возникающие в периоды установившегося и неуста-новившегося движения того или иного механизма. Для каждого ТТЦ составляется таблица максимальных и минимальных напряжений. После чего сформированный спектр наибольших и наименьших напряжений по всем ТТЦ используется для расчета напряженно- деформированного состояния конструкций ГПМ и для расчета усталостных характеристик сварных соединений («горячих точек»). Более общий и наиболее распространенный подход к технической диагностике состояния ГПМ основан на положениях ГОСТ 25546 [9]. Все ГПМ соответствуют определенным группам режима работы, определяемым количеством рабочих циклов и коэффициентом распределения нагрузки. Коэффициент распределения нагрузки рассчитывается исходя из условий эксплуатации следующим образом: 
, где Qi – масса груза, перемещаемого ГПМ с числом циклов Ci;.  - номинальная грузоподъемность ГПМ;
Cт – число рабочих циклов за срок его службы. Зная группу режима работы крана, а так же величину параметра , можно определить предельное количество циклов работы. Сравнение текущего количества циклов выполненных ГПМ с предельным числом, позволяет судить о состоянии машины в целом, в терминах остаточного количества рабочих циклов. Литература: 1. Лобов, В. И. Оценка прочности и ресурса крановых конструкций с учетом усталостных повреждений: дис. … канд. техн. наук: 01.02.06/Лобов, Владимир Иванович. - Нижний Новгород, 2000. - 165 с. 2. Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) . О промышленной безопасности опасных производственных объектов. - 1997. 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. Правила проведения экспертизы промышленной безопасности. - Утверждены Приказом от 14 ноября 2013 года N 538. - 2013. - (в ред. Приказа Ростехнадзора от 03.07.2015г. № 266). 4. Якимов, А. В. Повышение эффективности технической диагностики ме-таллических конструкций грузоподъемных машин: автореферат дис. … канд. техн. наук: 05.02.13/Якимов, Артем Викторович. - Братск, 2013. - 23 с. 5. СТП-01.00—99. Методические указания по определению остаточного ресурса металлических конструкций грузоподъемных кранов. Краны мостового типа. - СПб.: ЗАО «Ратте», ЗАО «Санкт-Петербургская Техническая Экспертная Компания», 2002. 6. Курапова, Е. В. К методике моделирования циклического нагружения кранов мостового типа/Е. В. Курапова, К. П. Манжула//Современное машиностроение. Наука и образование. - 2012. - №2. - С.438-444. 7. Метод конечных элементов в технике/О. Зенкевич. - М.: Мир, 1975. - 542 с. 8. Бате, К. Численные методы анализа и метод конечных элементов/К. Бате, Е. Вильсон. - М.: Стройиздат, 1982. - 448 с. 9. ГОСТ 25546-82. Краны грузоподъемные. Режимы работы (с Изменением N 1). - Введён в действие 01.01.1986. - 1982. - 10 с.
Короткая ссылка на новость: https://a-economics.ru/~4tlIn
|
|