Прогнозирование долговечности металлических конструкций портальных кранов

• Автор: Некрасова, Анастасия Витальевна
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 186 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Обзор и анализ литературы, постановка задачи исследования
1.1 Конструкции портальных кранов
1.2 Методики расчёта на сопротивление усталости
1.3 Постановка задачи и программа работ
2 Моделирование эксплуатационной нагруженности элементов гтпрт!овы систем поптальных кпанов

2.1 Методика нормирования режима работы крана
2.2 Методика моделирования нагруженности элементов стреловой системы

2.2.2 Принципы моделирования эксплуатационной нагруженности
2.2.3 Эксплуатационные нагрузки и напряжения, действующие на элементы

3.1 Методика расчёта несущих конструкций портальных кранов на

3.2 Определение усталостных характеристик расчётной зоны
3.3 Значения коэффициента циклического нагружения Се для стрелы и

4 Алгортм анализа долговечности элементов стреловой системы

4.2 Создание массива вылетов для Ж циклов работы портального крана
4.3 Определение зависимости углов наклона элементов стреловой системы от

4.4 Приведение веса хобота к точке подвеса груза
4.5 Определение динамических нагрузок на элементы стреловой системы
4.6 Блок расчёта геометрических параметров опасного сечения
4.7 Построение линий влияния изгибающих моментов и продольных сил и
определение напряжений, действующих в опасных сечениях элементов
металлоконструкции
4.8 Расчёт долговечности по повреждениям
4.9 Обоснование числа рассматриваемых циклов работы портального крана
5 Результаты исследования долговечности стрелы и хобота
5.1 Исследование зависимости долговечности хобота и стрелы от
эксплуатационных характеристик
5.2 Влияние массы стреловой системы на долговечность её элементов
5.3 Влияние траектории перемещения груза на долговечность конструкции
стрелы

5.4 Основные выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Портальные краны являются одним из основных средств механизации перегрузочных работ в речных и морских портах для перегрузки штучных и сыпучих грузов, они используются также на открытых складах, в судостроении и строительстве. Портальные краны представляют собой полноповоротные стреловые краны, поворотная часть которых установлена на портале, передвигающемся по крановым рельсам, проложенным по земле или эстакаде. Портальные краны отличаются высокой производительностью, имеют большие вылеты, обеспечивают энергопотребление меньше, чем козловые краны. При изменении вылета их траектория движения груза близка к горизонтальной.
Металлическая конструкция стреловой системы имеет сравнительно сложную геометрию, параметры которой на стадии проектирования выбираются исходя из функциональных требований с учетом условий прочности и горизонтальности траектории. В настоящее время не существует общепринятой нормативной методики расчета элементов стреловой системы на сопротивление усталости, и даже нормирование режимов работы портальных кранов не имеет однозначного обоснования. Это связано с тем, что эти краны имеют несколько грузовых характеристик, в том числе переменных по вылету.
Все это приводит к сложностям при проектировании этих машин и прогнозировании их долговечности. При этом опыт их эксплуатации свидетельствует о том, что при интенсивном режиме работы крана ресурс его металлической конструкции ограничивается развитием усталостного повреждения. Поэтому для рационального проектирования конструкций необходима оценка их долговечности, проведённая с учётом конструктивных особенностей машины, условий эксплуатации и специфики систем управления. Это позволяет найти конструктивно-технологические решения, обеспечивающие необходимый уровень надежности и безопасности портальных кранов, а также снижения эксплуатационных затрат. Так же в процессе эксплуатации, например, после исчерпания назначенного ресурса, для принятия решения о возможности дальнейшей эксплуатации необходимо оценить остаточный ресурс конструкции.
Диссертация посвящена разработке методики оценки долговечности основных несущих конструкций портальных кранов, которая могла бы использоваться, как на стадии проектирования, так и для оценки остаточного ресурса. Методика учитывает конструктивные особенности крана, возможности системы управления приводами и

- инерционные нагрузки вычисляются для штатных условий эксплуатации, то есть при нормальных условиях разгона/торможения, функционировании всех предохранительных устройств;
- нагрузки от ветрового давления не учитываются.
- при работе крана в крюковом режиме по максимальной грузовой характеристике 01 (см. п. 2.1):
- задаются сниженные углы отклонения грузового каната в плоскости и из плоскости качания стрелы [22];
- инерционные нагрузки вычисляются для штатных условий эксплуатации, то есть при нормальных условиях разгона/торможения, функционировании всех предохранительных устройств;
- нагрузки от ветрового давления не учитываются.
- при работе крана в крюковом режиме, с грузоподъёмностью 02 (см. п. 2.1):
- задаются сниженные углы отклонения грузового каната в плоскости и из плоскости качания стрелы [22];
- инерционные нагрузки вычисляются для штатных условий эксплуатации, то есть при нормальных условиях разгона/торможения, функционировании всех предохранительных устройств;
- нагрузки от ветрового давления не учитываются.
Пример алгоритма аналитического расчета номинальных напряжений для крана КПП 16 (34/52) приведен в п. 4.