Виконано аналіз існуючих металоконструкцій ливарних кранів та методів розрахунку на міцність. Експериментально встановлено зміну температури в характерних ділянках моста крана

Анотація наукової статті з будівництва та архітектури, автор наукової роботи - Сидоренко А. В., Четверня В. П., Кузьмін А. Н.


Область наук:

  • Будівництво та архітектура

  • Рік видавництва: 2009


    Журнал: Известия Тульського державного університету. Технічні науки


    Наукова стаття на тему 'Конструктивні особливості, методи розрахунку і температурний режим роботи елементів мостів ливарних кранів'

    Текст наукової роботи на тему «Конструктивні особливості, методи розрахунку і температурний режим роботи елементів мостів ливарних кранів»

    ?УДК 62-11: 629.119.4

    A.В.Сідоренко, канд. техн. наук, доц., (0629) 42-74-61, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. (Україна, Маріуполь, ПДТУ),

    B.П.Четверня, ст. преп., (0629) 38-12-94, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. (Україна, Маріуполь, ПДТУ),

    А.НКузьмін, аспірант, (0629) 40-28-20, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. (Україна, Маріуполь, ПДТУ)

    КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ, МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ І ТЕМПЕРАТУРНИЙ РЕЖИМ РОБОТИ ЕЛЕМЕНТІВ МОСТІВ ЛИВАРНИХ КРАНІВ

    Виконано аналіз існуючих металоконструкції ливарних кранів та методів розрахунку на міцність. Експериментально встановлено зміну температури в варактернихучастках моста рана.

    Ключові слова: металоконструкція, метод граничних напружень, автоматична сваака, крива витривалості.

    Традиційно виготовлення підйомно-транспортних махай вимагає використання значного сортаменту сталевого прокату. Переважно металопрокат застосовують для виготовлення кранових металоконструкцій.

    За роки експлуатації форми багатьох кранових металевих конструкцій зазнали істотних змін. Так, гратчасті конструкції несучих балок поступилися місцем в основному коробчатим, виготовленим з листової зграї. Решта гратчасті елементи

    конструкцій, які виконувалися з відкритих швелерних і кутових профілів, замінили замкнутими трубчастими. Такі зміни забезпечили не тільки зменшення витрат матеріалу і собівартості, але і значно підвищили якість і міцність готових виробів. Суперечність полягає в тому, що плоскі ферми легше балкових, але вони не стійкі і широкого застосування не отримали. В просторової конструкції є малонавантажених елементи зв'язків між вертикальними плоскими фермами, і витрата металу може бути нижче, ніж при коробчатому виконанні. У той же час коробчатая конструкція має достатню твердість в будь-якій площині і надійно чинить опір крученню. Це дозволяє використовувати метал більш економно.

    До переваг коробчатих листових конструкцій відноситься і кращий опір втоми. Цей факт особливо важливий для кранів важкого і дуже важкого режимів роботи, у яких опір втоми має вирішальне значення в оцінці міцності.

    Оцінюючи вартість виготовлення, слід зазначити, що вона значно нижче у коробчатих конструкцій внаслідок можливості широ-

    44

    кого застосування автоматичного зварювання, меншій потребі номенклатури прокату, створення балкових конструкцій з вузлів з механічними обробленими фланцями, скорочення обсягу монтажних робіт, зменшення вдвічі площі забарвлення. Як показали дослідження [1], в коробчатих герметично закритих конструкціях метал кородує тільки зовні, що дозволяє застосовувати при зварюванні порівняно тонкий листовий металопрокат. Цією перевагою стали користуватися при будівництві козлових кранів і мостових перевантажувачів, габарити яких значно перевершують інші вантажопідйомні машини.

    Завдяки зварюванні з'явилася можливість використання трубчастих елементів конструкцій. Вони існують як самостійно у вигляді стріли, так і в якості розкосів в поєднанні з профільним металопрокатом, з якого виконують пояса мостів кранів.

    Удосконалення форм металоконструкцій кранів вимагає розвитку методів їх розрахунку на міцність і нових експериментальних досліджень.

    Найбільш поширений метод допустимих напружень, який заснований на обліку дійсних навантажень з їх розрахунковими комбінаціями, несучої здатності використаних матеріалів, практично вивірених допустимих коефіцієнтів запасу втомної міцності.

    У стадії розвитку знаходиться метод граничних станів, заснований на системі коефіцієнтів, одержуваних на базі ймовірнісної трактування навантажень і несучої здатності матеріалів.

    Перспективні методи розрахунку з використанням теорії верояно-стей. Вони враховують фактор часу і гарантії незруйновними конструкцій і знаходяться в стадії теоретичних розробок.

    Перераховані методи розрахунку можуть і повинні вдосконалюватися. Для цього необхідні знання дійсної напруженості конструкції не тільки за величиною, а й по частоті повторень, а також значення коефіцієнтів асиметрії циклів при максимальних і мінімальних навантаженнях. Такі відомості можуть бути отримані тільки екс-п Ерімей е Нгала але.

    Експериментальне вивчення дійсної навантаженості проводилися за допомогою датчиків, сигнали від яких записувалися безперервно або через рівні інтервали часу апаратурою. В результаті обробки даних встановлено значення і частота повторення виміряних величин.

    Експериментальні дослідження дійсного навантажувати стану конструкцій кранів проводилися на моделях і діючих зразках ливарних кранів, вантажопідйомністю від 450 до 630 т, встановлених в розливному прольоті мартенівського цеху Маріупольського металургійного комбінату ім. Ілліча.

    45

    Мости ливарних кранів - складні про просторову споруди, що складаються з двох прогонових балок візка головного підйому і двох прогонових баок візки допоміжного підйому, з'єднаних між собою кінцевими баками. Складні статично невизначені системи цих кранів дуже ускладнюють точний розрахунок окремих елементів металоконструкцій. Тому в розрахунках прийнято завищувати коефіцієнти запасу втомної міцності в небезпечних перетинах. Встановлено, проте, що після 7 ... 8 років експлуатації або 30000 - 40000 циклів навантаження в вузлах з'єднання головних прогонних балок з кінцевими головного і допоміжного підйомів з'являються тріщини.

    Згідно кривим витривалості Вейлера

    ° Г Nj = const,

    де (5j - напруги; m - показник ступеня кривої витривалості; Nj -

    число циклів навантаження, відповідне Gj .

    Для зварних листових конструкцій встановлено [1] базове число

    циклів навантаження N0 = 2 -106, що відповідає 25 рокам експлуатації

    4 4

    крана. Виникнення ж втомних тріщи після Nj = 2 -10 ... 4 -10

    свідчить про значне перевищення дійсних напружень над розрахунковими. Помічено, що таке руйнувань металоконструкції возніают в місцях, що піддаються впливу різких коливань температури, пов'язаних з випуском металу з печі, і виключно в місцях, прімикающі до печі. У той же час, розливання металу у виливниці проводиться при розташуванні ковша з металом з протилежного боку і, отже, навантаження на Елем моста тут вище.

    Анаіз досвідчених даних исследовани дозволив встановити характер розподілу температур як по довжині, так і по висоті балок протягом певного інтервалу часу. Виявлено, що при нагріванні металоконструкції різниця температур в залежності від часів нагріву становить наступні показники:

    - між нижнім і верхнм поясами головною баки 20 - 30 ° С;

    - між лівою і правою баками моста 10-20 ° С;

    - по дліе прольоту головної баки від печі до кабіни машііста 10 ... 20 °.

    Виникає припущення, що такий різний нагрів окремих елементів конструкції зумовлює появу температурних деформацій і додаткових напружень, що перевищують на 15.20% максі -маьние значення при движени моста. Звідси випливає висновок про сущест-Веноста впливу температурних чинників на напружений стан металоконструкції ливарних кранів. Характер розподілу тиску в темпера-

    турного поля в елементах конструкції моста встановлювався за допомогою фізичної моделі ливарного крана, на якій були встановлені температурні датчики (рис.1, точи 1, 2, 3, 4).

    1 II

    1 1 1 1 1 1 1 1

    а б

    Мал. 1. Схема розташування температурних датчиків: а - схема моста; б - точки розташування датчиків

    Перетину 1-1 і 11-11 пролітної баки головного підйому, відповідають положенню ковша з розплавленим металом при його підйомі в виробничих умови в середині прольоту. Температура замерялась в точках верхнього і нижнього поясів. Нагрівання проводилося електролампою. Місце установки джерела нагріву моделі відповідало положенню ковша з розплавленим металом. За даними експерименту побудовані графіки зміни температури в зазначених точках при нагріванні і охолодженні (рис.2).

    Час нагріву при проведенні експерименту відповідало часу нагріву моста крана при випуску розплавленого металу з мартенівської печі. Встановлено значення і частота повторення виміряних величин.

    Рис.2. Графік зміни температури в характерних точках

    В результаті експерименту з'явилася можливість побудови гістограми розподілу л отримання відповідних функціональних залежностей.

    Список літератури

    1. Гохберг М.М. Металеві конструкції кранів. Розрахунки з урахуванням втоми. М.-Л. : Машгиз, 1959. 182 с.

    2. Гохберг М.М. Довідник по кранах. Т.1. М .: Машинобудування, 1988. 535 з.

    A. Sidorenko, V. Chetvernja, A. Kuz'min

    Design features, methods of calculation and the temperature operating mode of elements of bridges of foundry cranes

    The analysis existing metal designs foundry cranes and calculation methods on durability is made. Change of temperature in characteristic sites of the bridge of the crane is experimentally established.

    отримано 07.04.09


    Ключові слова: МЕТАЛОКОНСТРУКЦІЯ /МЕТОД ГРАНИЧНИХ НАПРУГ /АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗВАРЮВАННЯ /Крива ВИТРИВАЛОСТІ

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити