Определение остаточного ресурса металлоконструкций мостового крана

В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ

Вип.№10

2000р.

УДК 621.873

Суглобов В.В.1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ МОСТОВОГО КРАНА

Предложена инженерная методика определения остаточного ресурса металлоконструкций грузоподъемных кранов мостового типа, которая может быть использована для подготовки заключений о возможности их дальнейшей эксплуатации при экспертном обследовании и оценке технического состояния кранов.

Согласно РД 001.00-95 "Краны грузоподъемные. Экспертное обследование. Оценка технического состояния" [1] в состав работ по обследованию крана входит определение остаточного ресурса крана на основании анализа фактического режима за весь период его эксплуатации. Несмотря на чрезвычайную важность этого вопроса в решении конечной задачи экспертного обследования - установления возможности, целесообразности и срока дальнейшей эксплуатации кранов для большинства типов кранов отсутствуют методики определения остаточного ресурса, что создает значительные трудности экспертным бригадам в выполнении требований РД 001.00-95.

Предлагаемая инженерная методика определения остаточного ресурса крана основана на материалах стандартов ИСО 4301/1 и ГОСТ 25546-82 [2,3], содержащих классификацию кранов по классу использования и режимам нагружения. Остаточный ресурс металлоконструкций грузоподъемного крана определяется суммированием остаточного нормативного ресурса и расчетного сверхнормативного ресурса на стадии зарождения усталостных трещин (при условии отсутствия усталостных трещин в металлоконструкциях после дефектоскопического обследования).

Для определения остаточного нормативного ресурса из справки о характере работы крана, представляемой владельцем крана в составе документации для проведения технического обследования, выписываются следующие данные (приведены возможные варианты данных, содержащихся в справке):

1. Срок эксплуатации крана в годах Т

2. Количество дней работы крана в году D

3. Количество часов работы крана в сутки t

4. Максимальная масса поднимаемого груза Ртах

5. Количество циклов подъема грузов в с\тки Nc

6. Доля циклов подъема грузов указанной массы в обшем количестве циклов:

- до 0.25 Р:..... g4 .свыше 0.25 Рти[ до 0.5 Р^ g?

- свыше 0.5 Р; .. до 0,75 g2

- свыше и.75 Р,™ до Рпж gi

7. Масса среднего суточного груза Рср

8. Количество груза.переваливаемого за сутки V-

По данным справки вычисляются коэффициенты использования крана в течение года Кгод и в течение суток Kcvr

ПГТУ, д-р техн.на;,проф

Кгод-

р

365

К. - • "" 24

При определении Ксут учитываются все простои крана, в том числе технологические, на ремонтах, осмотрах и техническом обслуживании.

В соответствии с паспортными данными крана устанавливается его режим работы по стандарту ИСО 1 (таблица 1).

Таблица 1 - Режим работы крана

Согласно Правилам по кранам ГОСТ 25546-82 ИСО 4301/1 Нормативный срок службы

ВТ (весьма тяжелый) 7К-КК А7-А8 12 лет

Т (тяжелый) 6К А6 16 лет

С (средниГи 5 К А5 16 лет

(легкий) 1К-4К А1-А4 20 лет

Редкоисполь-емын 30 лет

Для р ед к о 11 с п о л ь чуем ы х кранов в первом приближении можно принимать режим работы

А1.

Используя сведения о массах поднимаемых грузов и количестве циклов подъема (п.п.4 - 6 справки^определяем расчетное значение коэффициента нагружения крана Кр [2]

К -V

р

/ \ / \т V С ; Р

г де С - среднее число циклов работы с частным уровнем массы груза, С - N С. - суммарное число рабочих циклов со всеми грузами, Р. - значения масс отдельных грузов.

Р- масса наибольшего (номинального) груза, который разрешается поднимать краном, т ^ - показатель степени. При гр>пг.-.ровании масс поднимаемых грузов и циклов подъема в соответствии с п.6 справки расчетное значение Кр будет равно

КР - е, + й:

где + -^4= 1

По ближайшему большему табличному значению коэффициента нагружения Кр (таблица 2) устанавливается режим нагружения С>1 - С>4 и класс использования крана и0 - и«.

Таблица 2 ~ Группа классификации крана в целом

Режим нагруже- ¡ Коэффициент ним нагружения Класс использования крана

Q кР и, и, и2 Ü3 ü4 u5 V6 Ü7 us u*

Q1 легкий 0,12 Al А2 A3 A4 A5 A6 A7 A8

Q2 средний 0,25 Al Al A3 A4 A5 A6 A7 A8

Q3 0.5 тяжелый ; Al А2 A3 А4 A5 A6 A7 A8

Q4 j 1,0 весьма тяжелый I А2 A3 А4 А5 A6 A7 A8

По \егансо.энному классу использования крана 1Л| - из таблицы 3 выбирается значение максимальни допустимого числа рабочих циклов Кр за нормативный срок его службы.

Таблица 3 - Класс использования кранов

Класс использо- J Максимальное число вания крана ! рабочих циклов N,, Примечание

U,, ; i ,6 х 104 Нерегулярное использование

и» : 3.2 х 10" Нерегулярное использование

U2 ¡ 6.3 х 104 Нерегулярное использование

U;, 1.25 х 10' Нерегулярное использование

U., 2.5 х 10- Регулярное использование в легких условиях

Ü ! 5x10' Регулярное использование с перерывами

U 1 х 10 Регулярное интенсивное использование

Ь ; 2 х 10 Интенсивное использование

l. i 4 х 10'- Интенсивное использование

1 более 4 x 106 Интенсивное использование

В зависимости от системы учета количества переработанных краном грузов, принятой на конкретном предприятия, фактическое число рабочих циклов N,j> нагружения металлоконструкции крана, равное числу подъемов грузов, может быть определено из выражений, приведенных ниже.

1. При известном среднем числе циклов подъема грузов в сутки Nc

\;i - 365-T-K;.,-N ' "

2. При известном объеме переработанных за год грузов Vr. ориентировочной массе грузовых мест Р_. Р>, Рт и их удельном весс в общей грузопереработке gb g2, gs, g4

f \ и V e V  e V • e ^

N , - T

v P P2 P, P4 J'

где N.. IN;. N .. NL - количество циклов подъема грузов массой Рь Р2; Рз, Р4 соответственно.

Р] Рп„х - номинальная грузоподъемность крана.

3. При известном количестве груза, переваливаемого за сутки Vc и массы среднего суточного груза Р,,,

365- Т К • V

Na= п 'ол  .

Рср

4. При известной средней длительности цикла механизма подъема т, мин

_ 365 ТК\„ „-24 К,.„т-60

Ф =

N, =-:—^-^—

х

Остаточный нормативный ресурс металлоконструкций крана в циклах нагружения составит

N„ = N^-N4 "

Остаточный нормативный ресурс металлоконструкций в годах:

1. При известном среднем числе циклов подъема груза в сутки Кс

N

Т, ---и------------

N. Зб5 К .л

2. При известном объеме перерабатываемых грузов за год Уг, ориентировочной массе

грузовых мест Р и их удельном весе & в общей груюпереработке

*

--~т---------77---'

V,. у _ V _ V ^ Уг •

р р.. "г р," р4

3. При и звестном количестве груза, переваливаемого за сутки Ус и массе среднего суточного г руза Р...

X Р.,

365-К

У

4. 11ри известной средней длительности цикла работы механизма подъема т, мин

1 _----.................

" 365-К,.,.-24-К,,. -60

Остаточный сверхнормативный ресурс металлоконструкций крана определяется с использованием диаграмм живучести кран остро нте л ьных сталей [4] при относительном размере усталостной трещины г = 0, т.к. согласно Правилам устройства и безопасной эксплуатации кранов работа с трещинами не допускается.

В таблице 4 приведены значения остаточных чисел циклов нагружения для различных режимов нагружения 1 сран остро ител ьных сталей на стадии зарождения усталостных трещин при е ~ и (данные заимствованы из |4]).

Таблица 4 - Остаточные числа циклов нагружения

Марка стал:-: Режим нагружения ! Остаточное число циклов при регулярном нагружении Кзст

ВСтЗеп 01 1х107

02 4x106

<33 2,5x106

: <34 1х10б

1х107

1 -<32 3x106

! рз 4,5х105

1 04 1,5х105

Сталь 20 01 1х107

02 3x10б

„ 03 6x105

- " - 04 2x105

10ХСЭД _ . -<3.1 _ . 1x107

02 ; 1хЮс

03 2,5x105

1 04 9x104

Остаточный сверхнормативный ресурс крана определяется по формуле

N-A.-K.-t

ост

365 - К год- 24 - Ксут  60

где N.. - остаточный ресурс в циклах нагружения на стадии роста трещины согласно диаграммам живучести при регулярном нагружении (см. таблицу 4), X - коэффициент, учитывающий период зарождения трещин, Кн - коэффициент, учитывающий нерегулярность нагружения, т - длительность цикла работы механизма подъема в минутах.

В первом приближении значения коэффициентов X и Кн для кранов, работающих на открытом воздухе можно принимать [4];

Х= 1,2 - 1,4 К„ = 0,4

Остаточный суммарный ресурс металлоконструкций мостовых грузоподъемных кранов составит

Т^т„ + Т1ь-

Рассчитанный ресурс должен превышать требуемый срок службы крана до его следующего экспертного обследования в соответствии с действующей нормативной документацией [1].

Выводы

¡.Предложена инженерная методика, позволяющая определять остаточный ресурс металлоконструкций кранов мостового типа.

2. Методика может быть использована для сравнения остаточного ресурса крана с необходимым сроком его службы до следующего экспертного обследования, а также служить инструментарием при подготовке заключений о возможности дальнейшей безопасной эксплуатации крана.

Перечень ссылок

1. Сборник методических указаний по оценке технического состояния грузоподъемных кранов /Согласованы ГНОТ Украины (письмо № 07-66/4055 от 7.09.95 г.). - Харьков, 1995. -339 с.

2. Стандарт ИСО 4301/1-86. Краны и подъемные устройства. Классификация. Общие положения.

3. ГОСТ 25546-82. Краны грузоподъемные. Режимы работы. - М.: Изд-во стандартов, 1982.-7 с

4. Краны портальные. Металлоконструкции и механизмы. Методы определения остаточного ресурса. Методические указания. - Одесса: "Черноморье", 1997. - 28 с.

Суглобов Владимир Васильевич. Д-р техн.наук, проф., завкафедрой подъемно-транс-портных машин и деталей машин, окончил Ждановский металлургический институт в 1973 г. Основные направления научных исследований - повышение надежности и долговечности металлургического и подъемно-транспортного оборудования, совершенствование смазывания узлов трения механизмов и машин.