Оценка технического состояния подъемных сооружений пролетного типа с трещинами

Оценка технического состояния подъемных сооружений пролетного типа с трещинами

19 ноября 2015
Морозов Анатолий Николаевич,
исполнительный директор ООО «Рассвет», эксперт ООО «Рассвет»,
raccvet@inbox.ru.


Аннотация: Показаны подходы к оценке технического состояния подъем-ных сооружений пролетного типа с усталостными трещинами


Подъемные сооружения (ПС) пролетного типа (краны мостовые, козловые и полукозловые, мостовые перегружатели), эксплуатируемые в тяжелых и весьма тяжелых режимах, как правило, работают по типовым технологическим циклам, испытывая действие переменных во времени нагрузок. Практика показывает, что через определенный период времени в наиболее нагруженных сварных соединениях таких ПС появляются усталостные трещины, развитие которых приводит к исчерпанию несущей способности металлоконструкций [1]. По статистике [2] наиболее часто образование усталостных трещин металлоконструкций мостовых кранов (рис. 1) наблюдается в следующих узлах:

- в концевых балках (трещины, образуются в районе расположения букс ходовых колёс. Место первого очага - сварной шов, соединяющий вертикальную стенку с нижним поясом конструкции в месте, где происходит резкое изменение поперечного сечения элемента - концевой балки. Место второго очага - технологические вырезы в элементах вертикальных стенок, выполненные под болтовые соединения букс);

- в узле сопряжения главной балки с концевой (независимо от типа конст-рукции узла сопряжения трещины наблюдаются в вертикальных стенках главных балок районе боковых Т-образных накладок. Трещины начинают своё развитие от острых углов накладки);

- в главных балках (в верхнем поясе, в районе устройства стыков тележечного рельса. В районе, где скачкообразно меняется профиль поперечного сечения - в нижнем поясе при переходе от наклонной части элемента к горизонтальной); 

- на вертикальной стенке (в местах, где привариваются крепёжные кронштейны, поддерживающие рабочие площадки кранов, в особенности в местах установки и монтажа на них силовых механизмов);

ris5.png
















- в креплении перил к торцевому листу концевой балки;

- в креплении редуктора механизма передвижения (место соединения кронштейна крепления к вертикальной стенке элемента концевой балки конструкции и к настилу несущей площадки);

- в креплении кабины машиниста-оператора крана - трещины появляются в полках уголков и косынок элементов крепления кабины машиниста к мосту крана.

Именно усталостные трещины, служат основной причиной большинства аварий подъемных сооружений на протяжении последних десятилетий [3]. Особенно указанная проблема актуальна для ПС выработавших свой нормативный ресурс.

По сведениям Ростехнадзора сегодня парк мостовых кранов насчитывает порядка 300 тыс. ед. При этом около 90% мостовых кранов, давно выработали нормативный срок службы. Для ПС отработавших нормативный ресурс решение о возможности дальнейшей эксплуатации принимается на основе процедуры экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ), предусматривающей согласно [4, 5] определение соответствия объектов экспертизы, предъявляемым к ним требованиям. ЭПБ проводится специализированными экспертными организациями с привлечением всех необходимых методов и средств оценки фактического технического состояния ПС, в т. ч. на основе применения численных и аналитических подходов[6].

В ряде случаев в рамках проведения ЭПБ целесообразным является выполнение оценки работоспособности металлоконструкций ПС по усталостным критериям, в т. ч. на основе исследования работоспособности металлоконструкций подъемных сооружений с трещинами. При этом, как правило, оценка работоспособности металлоконструкций выполняется по двум стадиям[7]:

1. образования усталостной трещины;
2. роста усталостной трещины.

При этом границей между этими стадиями принято считать видимый размер трещины, составляющий 2.5мм.

В последнее время все более распространяется концепция эксплуатации оборудования по принципу безопасного допустимого повреждения, применимому для конструкций, дефекты которых развиваются сравнительно долго и могут быть своевременно обнаружены и устранены [8]. Принцип безопасного повреждения иначе называется принципом обеспечения эксплуатационной надежности по критерию живучести, а расчет видимой стадии долговечности – расчетом живучести.

Необходимым условием применимости расчетов живучести для обеспечения ресурса ПС являются достаточные для обнаружения интервалы роста трещин. При этом для практической реализации данного процесса требуется обязательная расчетно-экспериментальная оценка интервалов роста и критических длин трещин на наиболее опасных участках металлоконструкций. В частности, для этих целей может быть использован подход, предложенный в работе [8]. В ней предложена и отработана на серии ПС методика оценки эксплуатационной надежности металлоконструкций кранов базирующаяся на применении расчетных и экспериментальных методов, позволяющая получить все исходные данные по нагруженности, необходимые для оценки эксплуатационной надежности ПС по критерию живучести с учетом основных эксплуатационных пара-метров перегрузочного процесса.


Литература:

1. 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.
2. Вобликова, Ю. О. Конечно-элементное моделирование напряженно-деформированного состояния металлоконструкций кранов/Ю. О. Вобликова, Н. Н. Стрекалова//Инновационные наукоемкие технологии: Теория, эксперимент и практические результаты: Тезисы докладов Всероссийск. науч. -технич. конференции- Тула: Изд-во «ТулГУ», 2011. - С.42-45.
3. Котельников, В. С. Методы диагностирования и риск-анализа металло-конструкций грузоподъемных машин в управлении их безопасностью: дис. … д-ра техн. наук:05.05.04/Котельников, Владимир Семенович. - Новочеркасск, 2006. - 374 с.
4. Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) . О промышленной безопасности опасных производственных объектов. - 1997.
5. 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).
6. К вопросу численного моделирования напряженного состояния грузо-подъемного оборудования/П. С. Попов [и др.]//Промышленность и безопас-ность. Спецвыпуск- Пермь, 2015. - №3(90). - С.144-145.
7. Ряхин, В. А. Сварные металлические конструкции строительных и до-рожных машин: Учебное пособие/В. А. Ряхин, А. Б. Злочевский, В. Л. Лифшиц. - М.: МГСУ, 1994. - 104 с.
8. Соколов, Ю. Ф. Оценка эксплуатационной надежности портальных кранов: дис. … канд. техн. наук: 05.22.19/Соколов, Юрий Федорович. - М., 2002. - 189 с.

Короткая ссылка на новость: https://a-economics.ru/~L6xG4