Расчетная оценка безопасной эксплуатации

мостового крана

,

Челябинск, Южно-Уральский государственный университет, пр. Ленина, 78

В настоящее время применяются две методики расчета крановых металлоконструкций: по допускаемым напряжениям и по предельным состояниям. В разработанной методике принято целесообразным в расчете остаточного ресурса получать и коэффициенты запаса и вероятностный критерий прочности по намеченным опасным сечениям.

В соответствии с методическими указаниями по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России (РД 09–102–95), в качестве основного показателя остаточного ресурса в результате прогноза должен определяться гамма-процентный ресурс, задаваемый двумя численными значениями:: наработкой, выраженной в процентах, вероятности того, что в течении этой наработки предельное состояние не будет достигнуто.

Исходные данные принимаются по технической документации крана и материалам его обследования. Сведения о структурах цикла работы крана приводятся к некоторым из пяти, обусловленных технологией производства и заложенных в программу расчета, траекториям грузозахватного органа.

Вероятность безотказной работы рассмотрена для предельного состояния по накоплению усталостных повреждений в десяти сечениях (6 на главных и 4 на концевых балках) металлоконструкции которые назначаются в априорно опасных сечениях и/или сечениях со значительными концентраторами напряжений (дефекты сварных соединений и монтажа).

Геометрические характеристики сечений балок определяются с учетом деформаций, влияния коррозии. При определении эквивалентной величины груза показатель степени кривой усталости принимается равным 6. Значение это уточняется в итерационном цикле после определения величины эквивалентных напряжений и характеристики циклов нагружений в каждом из рассматриваемых сечений.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Вероятность безотказной работы металлоконструкции крана определяется из условия независимости несущей способности элементов друг от друга. В этом случае вероятность безотказной работы системы с несущей способностью R при нагрузке Fо равна произведению вероятностей безотказной работы элементов

,

где — вероятность безотказной работы j-элемента при нагрузке Fi;
n — число элементов в системе; — плотность распределения нагрузки Fi .

Для каждого из рассматриваемых сечений подбираются нагрузки Fi1 и Fi2 c таким расчетом, чтобы =0,55 и =0,97.

В настоящее время нет достаточно аргументированных, а тем более апробированных данных о значениях гамма — процентного ресурса кранов.

По этой причине в результате расчета целесообразно иметь график вероятности безотказной работы в функции времени. Представленные графики получены для мостового крана МК–10 (Челябинский металлургический завод), отработавшего нормативный срок с продолжением эксплуатации в обычном режиме и с ограничением грузоподъемности до 8 т. (рис. 1).

В таблице приведены значения запасов прочности в десяти сечениях металлоконструкции крана по истечении каждого года сверх 30 лет эксплуатации.

Полученные графики более информативны в сравнении с гамма-процентным ресурсом. Кроме того, при развитии представленного расчета можно будет получить график вероятности безотказной работы при изменении загрузки крана на наперед заданный срок службы. Например, при ограничении его грузоподъемности и (или) интенсивности использования.

Этот расчет, проведенный на момент выработки нормативного ресурса, позволяет аргументировать изменения в графике проведения регламентных обследований крана, что ведет к конкретному экономическому эффекту.

Запасы прочности Табл. 1

с

е

ч

е

н

и

я

годы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

17,44

19,47

10,55

5,97

1,49

1,77

2,85

9,09

8,34

1,84

2

16,64

18,59

10,07

5,70

1,42

1,69

2,72

8,68

7,96

1,75

3

15,92

17,78

9,63

5,45

1,36

1,62

2,60

8,30

7,62

1,68

4

15,26

17,04

9,23

5,23

1,30

1,55

2,49

7,95

7,30

1,61

5

14,65

16,36

8,86

5,02

1,25

1,49

2,39

7,63

7,01

1,54

6

14,08

15,73

8,52

4,82

1,20

1,43

2,30

7,34

6,74

1,48

7

13,56

15,15

8,21

4,65

1,16

1,38

2,21

7,07

6,49

1,43

8

13,08

14,61

7,91

4,48

1,12

1,33

2,13

6,82

6,26

1,38

9

12,63

14,10

7,64

4,32

1,08

1,28

2,06

6,58

6,04

1,33


10

12,21

13,63

7,39

4,18

1,04

1,24

1,99

6,36

5,84

1,29

Рис. 1