Система управления выносливостью стальных подкрановых конструкций интенсивной нагруженности

• Автор: Туманов, Вячеслав Александрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 424 с. : ил.

Введение.

1. Основные факторы, влияющие на долговечность балок из условия их выносливости.

1.1. Назначение и особенности эксплуатации подкрановых конструкций.

1.2. Причины усталостных разрушений и способы

повышения долговечности подкрановых балок.

I 1.3. Исследования локального напряженного состояния

подкрановых конструкций.

1.4. Экспериментальные исследования стальных балок на выносливость

1.4.1. Исследование выносливости балок посредством пульсирующих домкратов

1.4.2. Исследование выносливости балок подвижными силовыми импульсами.

1.5. Совершенствование профилей сечения подкрановых балок.

2. Эффективные профили рельсов транспортных конструкций
2.1. Динамический механизм колесо, рельс,
подкрановая балка.
2.2. Рельс макрорегулятор динамических импульсов, генерируемых каждым колесом крана при его движении
2.3. Управление силовыми импульсами и выносливостью конструкций.
2.4. Новые конструктивные решения профилей рельсов
2.4.1. Трехглавый рельс с одной шейкой
2.4.2. Трхглавый арочный рельс цилиндрического профиля.
2.4.3 Трехглавые арочные рельсы с наклонными шейками.
2.4.4 Трехглавый арочный рельс параболического и эллиптического профилей.
2.4.5. Арочный железнодорожный рельс.
2.4.6. Крановый рельс для трубчатой балки
Выводы по главе
3. Рельсобалочные подкрановые конструкции.
3.1. Рельсобалочные конструкции с трехглавыми рельсами
3.2. Рельсобалочные конструкции с арочными рельсами
3.3. Трубчатые рельсобалочные конструкции
3.4. Трубчатые рельсобалочные конструкции для средних рядов колонн.
3.4. Рельсотормозные конструкции.
3.4.1. Рельсотормозная балка с арочным рельсом.
3.4.2. Рсльсотормозная балка из прокатных элементов
3.4.3. Рельсотормозная балка с разъемным соединением .
3.4.4. Узлы крепления подкрановых балок к колонне с возможностью рихтовки.
Выводы по главе
4. Снижение локальных напряжений в стенке подкрановых балок
4.1. Определение локальных напряжений в стенке балки под рельсом.
4.1.1. Загружение полуплоскости косинусоидальной нагрузкой.
4.1.2. Загружение полуплоскости синусоидальной нагрузкой.
4.1.3. Проверка полученных зависимостей
4.2. Влияние местных изгибных напряжений в стенке балки на выносливость.
4.3. Расчт на выносливость зоны соединения верхнего пояса
и стенки подкрановой балки.
4.4. Пути повышения выносливости сварных подкрановых
Выводы по главе
5. Стендовые испытания подкрановых балок на циклические нагрузки.
5.1. Имитация подвижных силовых импульсов от колес мостовых кранов.
5.2. Стенды для испытания подкрановых балок на выносливость.
5.2.1. Новый стенд для испытания неразрезных балок
5.2.2. Новый стенд для испытания на выносливость подвижными крутящими моментами
5.2.3. Модернизация стенда для испытания однопролетных балок с трубчатыми поясами
5.3. Экспериментальное определение напряжений и деформаций при испытании подкрановых балок
Выводы по главе
6. Результаты испытаний на усталость подкрановых балок новой конструктивной формы.
6.1. Анализ испытаний балок двутаврового сечения.
6.2. Испытание балок с элементами усиления на фрикциошшх шпильках.
6.3. Испытания балок на выносливость с элементами усиления, прикрепленными полыми заклепками с внедренными в них замыкающими сердечниками.
6.4. Составные балки из прокатных элементов.
6.5. Испытания на выносливость балок с трубчатым верхним
поясом.
Выводы по главе
7. Эффективные способы восстановления и повышение выносливости подкрановых конструкций.
7.1. Управление силовыми импульсами посредством изменения конструкции кранов.
7.1.1. Уменьшение силовых импульсов посредством подрессоривания колес крана.
7.1.2. Новая тележка мостового крана, исключающая сход крана с рельсов и его обрушение
7.1.3. Оснащение мостового крана устройствами, исключающими сход крана с рельсов и его обрушение
7.1.4. Оснащение мостового крана устройствами, исключающими его перегрузку.
7.1.5. Снижение циклов загружений балок слиянием импульсов
7.2. Повышение несущей способности балок изменением расчетной схемы
7.2.1. Устройство для повышения несущей способности и рихтовки балки.
7.2.2. Портальная подкрановая конструкция
7.2.3. Подкрановоподстропильные балки.
7.2.4. Жесткое соединение подкрановых балок с
колонной
7.3. Новые конструктивные решения по повышению выносливости эксплуатируемых балок.
7.3.1. Усиление балки трехглавым рельсом.
7.3.2. Повышение выносливости балки рельсовым
7.3.3. Повышение выносливости балки восьмиглавым рельсом
7.3.4. Повышение выносливости балки двутавровым рельсом
7.3.5. Повышение выносливости балки четырехглавым рельсом
7.4. Совершенствование способов и технологии рихтовки крановых путей без остановки основного производственного процесса
7.4.1. Рихтовка подкрановых балок на колоннах.
7.4.2. Рихтовка неразрезных балок.
7.4.3. Рихтовка разрезных балок с помощью домкрата
Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Литература


Нагрузочное приспособление снабжено регулируемыми соединениями в виде пластин , болта и шарниров . Рабочие колеса 3 установлены на стойках 2 симметрично и попарно, на разных уровнях по высоте и с эксцентриситетом одна относительно другой 2с в каждой паре, а тяги 4 с пружинами и регулируемые соединения с пластинами , болтами и шарнирами установлены параллельно осям роликовых опор 3. С целью более полной имитации динамических воздействий мостовых кранов и повышение производительности К. К. Неждановым в г. Стенд был построен и начал работать в г. Нагрузка на блок балок передается от колес крана через рельсы, закрепленные на их пояса. Опоры балок также балансириые. Положение крана по отношению к опорам фиксировано с помощью продольных связей. Каждая из балок испытывается локальными подвижнососредоточенными воздействиями в четырех зонах две сверху, от воздействий балансиров крана и две зоны снизу от воздействий балансиров опор. Возвратнопоступательное движение с амплитудой а сообщается блоку подкрановых балок. Рис. Рис. В каждой из четырех зон циклы возникают от двух колес, следовательно, за один проход балки в одну сторону накапливается восемь циклов локальных воздействий. Кран нагружают гидродомкратами, или через пружины. Нагрузку контролируют динамометрами. При сообщении блоку балок возвратнопоступательного движения с амплитудой а эпюра изгибающих моментов и поперечных сил в балке остается неизменной наперед заданной. Изменяются только локальные напряжения, возникающие в местах взаимодействия колес с балками. Регулировка напряженного состояния в балке обеспечивается изменением локального давления и расстояния между балансирами крана и опор. В промышленных цехах подкрановые балки работают на косой изгиб. Имитация косого изгиба достигается установкой балок под углом а к вертикали а угол между вертикалью и плоскостью стенки. Угол а назначается таким, чтобы составляющая Г, действующая параллельно плоскости пояса, была равна Т 0,1 Р. В г. Днепропетровском ИСИ, позволяющий испытывать балки в натуральную величину, но его надежность и производительность оказались чрезвычайно малы, поэтому были получены только единичные результаты. В г. Липецком политехническом институте, на котором проводил исследования В. И. Бабкин 8. На этом стенде исследовалась скорость роста усталостных трещин от искусственно созданных концентраторов. Задача уточнения линии регрессии не ставилась. В году начал работать стенд в Новосибирске, полностью повторяющий стен К. К. Нежданова . В ЦНИИСКе В. М. Горпинченко проведены усталостные испытания балок, пояса которых выполнены из прокатных тавров, составных балок на высокопрочных болтах и сварных балок, швы которых оплавлены вольфрамовыми неплавящимися электродами в струе аргона. По полученным результатам предложены пути повышения долговечности подкрановых балок и метод расчета стенки балки на выносливость, который принят в СНиП 0. Статистическую обработку усталостных испытаний сварных балок в натуральной величины габариты мм, балок выполнил Нежданов К. К. Все балки однотипные и загружались от 0,5 до 4,6 млн. В результате получен ряд линий регрессии рис. Тр о МПа. V0. МПа. В полулогарифмических координатах соответственно Тро ,9 МПа и трв0 ,9 МПа. Также для сравнения была выполнена статистическая обработка результатов усталостных испытаний балок выполненных в ЦНИИСКе им. Кучеренко Федосеевым В. П. и Лазаряном , 6 с пролетами 2,. Предел выносливости тро ,1 МПа при 2,0 млн. Были статически обработаны и результаты обследования балок в действующих цехах, проведенные Камбаровым В. МПа. XX. На рис. В.И. В.М. Горпинченко и К. К. Нежданова. Более высокие показатели усталостной прочности свидетельствуют о качественном изготовлении образцов балок сварка выполнялась опытным сварщиком с использованием полуавтомата с полным и качественным проваром стенки балки. По данным статистической обработки получены предельные значения касательных напряжений т2тах ,6 МПа для сварных балок и приведена диаграмма зависимости максимальных касательных напряжений т, от средней тт при различных циклах нагружений рис.