CC BY
81
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 (номинальная грузоподъемность крана)
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
(1)
К. - • "" 24
(2)
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 (паспортный)
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
(3)
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: (0.75)3 + ёу(0.5)3 + &■(<),25)3 = + 0,422-ё2 + 0,125^ + 0,016-^ (4)
где + -^4= 1 (5)
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 ' " (6)
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 ■ (N. + NL+N, + IvL) = T- i —+ r + r + r 54 i . (7)
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 ■ . (8)
Рср
4. При известной средней длительности цикла механизма подъема т, мин
_ 365 ТК\„ „-24 К,.„т-60
Ф =
N, =-:—^-^— (9)
х
Остаточный нормативный ресурс металлоконструкций крана в циклах нагружения составит
N„ = N^-N4 " (10)
Остаточный нормативный ресурс металлоконструкций в годах:
1. При известном среднем числе циклов подъема груза в сутки Кс
N
Т, ---и------------(11)
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---' (12)
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.,
(13)
365-К
У
4. 11ри известной средней длительности цикла работы механизма подъема т, мин
1 _----.................(14)
" 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- (16)
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.
