ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Мостовые краны являются неотъемлемой частью погрузочно-разгрузочных, складских работ. В цехах предприятий, складах, портах наибольшее распространение получили мостовые краны, с помощью которых производится подъем и опускание тяжелых грузов, а также их перемещение. Мостовые краны общепромышленного исполнения предназначены для выполнения погрузочно-разгрузочных работ как в закрытых помещениях (цех, склад и т.п.), так и на открытых эстакадах. Мостовые краны применяются, например, в машинных залах электростанций, цехах промышленных и металлургических предприятий.

Состояние кранового парка Украины устарело, краны используются сверх нормы, возникают частые поломки. Примерно 80-90% от всего парка – это краны, которые отработали свой нормативный срок службы.

Вовремя эксплуатации мостовых кранов часто возникают поломки связанные с неправильным обращением с конструкцией мостовых кранов, а также с неправильной периодичностью осмотров. При несвоевременном осмотре крана узлы, механизмы могут, а в некоторых случаях весь мостовой кран может выйти из строя. А при частых осмотрах увеличиваются затраты на мостовой кран. Поэтому проведение своевременных осмотров мостового крана является актуальной задачей.

1. Сбор и анализ отечественной и зарубежной информации по вопросу возникновения дефектов в мостовых кранах

1.1 Соотношение дефектов в мостовых кранах

Вопросами устранения дефектов и усиления металлических конструкций с целью обеспечения их надежности и долговечности занимался ряд ученых. Среди них Валь В. Н., Горохов Е. В., Уваров Б. Ю., Плотников В.А., Бельский М. Р., Лебедев А. Н. и другие [1,6,8].

Ученные в своих работах большое внимание уделяют конструктивным решениям усиления металлических конструкций. Значительно меньше отражены вопросы выбора технологии устранения существующих дефектов, повреждений конструкций и факторов снижающих срок службы мостового крана. Поэтому необходимо проанализировать дефекты, возникающие в мостовых кранах.

Дефекты, которые возникают при работе мостового крана в легком режиме работы аналогичны среднему режиму работы. Яхнин Р.Н. в своей работе “Ремонт металлоконструкций мостовых кранов” отмечает какие дефекты возникают в мостовых кранах среднего и тяжелого режимах работбы грузоподъемностью 5 тонн [8]. Соотношение дефектов мостовых кранов представлено на рис. 1 и рис. 2.

Рис. 1. Соотношение дефектов мостовых кранов тяжелого режима работы грузоподъемностью 5 тонн (анимация, размер–58КБ.)

Рис. 2. Соотношение дефектов мостовых кранов среднего режима работы грузоподъемностью 5 тонн (анимация, размер–52КБ.)

Анализ работы показал, что наиболее распространенными дефектами мостовых кранов тяжелого и среднего режимов работы грузоподъемностью 5 тонн являются механизмы передвижения и подъема, 33% и 42% соответственно. Также стоит отметить, что металлоконструкция и электрооборудование приводят к возникновению проблем при работе в тяжелом 27% и 22% и среднем 18% и 17% режимах работы. Устройства безопасности и канатно-балочная система имеют соотношение дефектов в пределах 10%.


2. Увеличение срока службы мостового крана путем увеличения частоты осмотров

2.1 Факторы, снижающие срок службы мостового крана

Чтобы уменьшить количество возникающих дефектов и поломок, которые возникают в процессе эксплуатации мостового крана нужно определить факторы влияющие на частоту возникновения данных поломок. Также нужно определить коэффициенты, которые влияют на оценку срока службы мостового крана до и после нормативного срока службы, который составляет 16 лет. Для исследования был выбран мостовой кран грузоподъемностью 5 т, среднего режима работы (группа классификации А5, режим нагружения Q3, класс использования U4), максимальное количество рабочих циклов 250000, срок службы при котором режим соответствует группе классификаций – 16 лет.

Данный тип и характеристики мостового крана были выбраны, потому что краны грузоподъемностью 5 тонн и данным режимом работы наиболее часто используются. Установлено, что по грузоподъемности 5-тонные краны составляют 20% всех кранов; 10-тонные—17%; 16 и 20-тонные — по 12%; 8, 12,5 и 25-тонные — остальное. При этом примерно 80% общего количества кранов составляют краны среднего режима работы[5]. Факторы, которые оказывают влияние на частоту возникновения поломок мостового крана:

1. Режим работы кранов оказывает большое влияние на состояние подкрановых конструкций.

Степень загрузки подкрановых путей в цехах весьма различна и зависит от:

- размера и положения грузов, перемещаемых кранами. Подъем груза, на 25% выше грузоподъемности крана может привести к выходу из строя всей машины. Максимально возможный поднимаемый груз – 6,25т.;
- скоростей движения мостов, тележки и длины пути, на котором работают краны (скорость движения крана – 0,5 м/с, скорость передвижения тележки – 0,33 м/с, скорость подъема груза – 0,133 м/с);
- числа кранов, одновременно работающих в пролетах. Максимальное число в одном пролете 2 крана;
- степени загрузки кранов в смену и от числа смен работы кранов в течение суток. Анализируя работы Уварова Б. Ю. и Плотникова В.А., средняя работа крана в год составляет 1500-2000 часов при среднем режиме работы. Мостовой кран работает 2000 ч/год, средняя продолжительность работы в сутки 5.48 ч.

Смена длится 8 часов при этом:
- утренняя смена – 2.4 ч.;
- дневная смена – 2.1 ч.;
- ночная смена – 0.98ч.


2. Воздействие среды может сказываться на работе мостового крана различными образами. При уменьшении площади сечения в результате коррозии более 10 % прочность элементов металлоконструкции снижается в следствии срок службы крана так же снижается. В случае уменьшения площади сечения элемента на 15 % и более в расчете следует учитывать фактические изменения моментов инерции и сопротивления сечения.

3. Влияние динамических нагрузок приводит к выходу из строя узлов и механизмов, а в некоторых условиях к поломке мостового крана. Динамические нагрузки могут привести к осадке фундамента. К этим нагрузкам можно отнести колебания рельсы, груза, пролетных балок, а также колес тележки и мостового крана в целом. Исследования надежности мостовых кранов показали, что 10-12% времени простоев их обусловлены выходом из строя ходовых колес. Расходы, связанные с заменой и восстановлением ходовых колес, составляют 11-15% от стоимости крана.

4. Несвоевременное техническое обслуживание может привести к выходу из строя узлов мостового крана, а в следствие к поломке мостового крана. Задержка проведения осмотра узлов на одну неделю может привести в истиранию рабочей поверхности, задержка в один месяц к поломке деталей.

5. Неисправность механизмов мостового крана зачастую приводит к поломке мостового крана. К этому фактору можно отнести нагревание редуктора и двигателя до температуры более 80% - это возникает при ужесточении режима эксплуатации. Буксирование ходовых колес при пуске и в движении крана или тележки – возникает при загрязнении рельсов или смазочного материала. Также могут наблюдаться рывки крана при пуске – это возникает при неисправности подкранового пути или нерабочий двигатель в одном из механизмов передвижения крана. Утечку масла, перекос крана, повышенный износ каната, а также не размыкание тормоза можно отнести к неисправностям механизмов мостового крана.

6. Брак производства является одним из самых опасных факторов воздействия на срок службы мостового крана, так как наличие брака как такового можно не заметить, а кран будет работать с поврежденным механизмом. Такие случаи являются крайне редкие (0,01…0,7%), поскольку краны проходят испытания перед продажей и после монтажа.

7. Некачественные или неправильно подобранные смазочные материалы приводят к повышенному износу поверхностей деталей. В следствие чего срок службы мостового крана снижается. Перебои в электроснабжении влияют на электродвигатель и электрооборудование, и могут привести к перегоранию датчиков, схем, а так же к остановке мостового крана. Для смазки трущихся частей можно использовать и другие виды смазочных материалов. К примеру, смазочный материал Литол 24 можно заменить Shell Alvania R3 или Mobil Mobilux 3. Смазочный материал Shell Special H рекомендуется заменить его аналогами - SAE 5w-40 или API GL-5. Индустриальное масло ИБО (ГОСТ 20799-75) рекомендуется заменить смазочным материалом Солидол Л 1033-42 или машинным маслом Л 1707-42. Смазочный материал Мобилплекс 48 можно заменить Glissando F020, MIL-G-10924C, Солидол С ГОСТ4366-76. ТАп-15В рекомендуется заменить ТСп-15К. Замена рекомендуемых материалов может привести к снижению срока службы мостового крана до 5% от нормативного срока службы, также использование не рекомендованных смазочных материалов может быть экономически невыгодно. Может увеличится частота замены смазочных материалов или увеличится трение в трущихся частях механизмов.

8. Использование мостовых кранов сверх нормы приводит к поломкам редуктора и двигателя повышением температуры, электрооборудования, износу колес и подкранового пути, механизмов подъема.

9. Неправильный монтаж мостового крана и выполнение работ по наладке и настройке являются одними из главных факторов выхода из строя и уменьшения срока службы мостового крана. Зачастую неправильный монтаж приводит к перекосам, неправильному уровню, сильной или слабой затяжки болтов и др.

10. В процессе монтажа, демонтажа и работы мостового крана, могут возникнуть и другие факторы влияющие на срок службы. К ним можно отнести сейсмические нагрузки, человеческий фактор и “несоответствие среды”. Этот показатель составляет 3-5%.


2.2 Коэффициенты, показывающие влияние на периодичность осмотров

Для учета влияния реального срока службы на нормативный срок службы используют ряд стандартных формул [11], но в этой математической модели есть некоторые неточности в частности не учтены все факторы, которые могут повлиять на периодичность осмотров.

Коэффициент использования по грузоподъемности:

images (3)

Коэффициент использования в течение года:

images (4)

Коэффициент использования в течение суток:

images (5)

Где Qср - среднее значение массы поднимаемого груза за смену, т; Q - номинальная грузоподъемность, т; tc и tг - соответственно число часов работы крана в сутки и число дней работы крана в году.

Среднее число рабочих циклов в час:

images (6)

Где Zц - число включений за цикл, Zц=6...12, относительная продолжительность включения для которой среднесменное число включений механизмов в час nч составляет до 240

Количество рабочих циклов крана за срок службы по правилам Госгортехнадзора:

images (7)

Режим нагружения крана зависит от величины коэффициента распределения нагрузок Kp:

images (8)

Где C1 - среднее количество рабочих циклов работы с частным уровнем массы груза P1; CT - суммарное число рабочих циклов за весь срок службы крана; P1 - значения частных масс отдельных грузов (уровня нагрузки) при типичном применении крана; Pmax - масса наибольшего груза (номинальный груз), который разрешается поднимать краном; m = 3.

Для учета влияния реального срока службы на нормативный срок службы используют ряд стандартных формул [2], но в этой математической модели есть некоторые неточности в частности не учтены все факторы, которые могут повлиять на периодичность осмотров. Срок службы по правилам Госгортехнадзора соответствуют группам классификации [3]:

images (9)

Для факторов влияющих на срок службы мостового крана можно ввести коэффициент, который показывает влияние факторов на уменьшения срока службы мостового крана. Этот коэффициент изменяется от 0.92 до 1.0 – нижний придел объясняется максимально возможным отклонением, которое не нарушит работоспособность мостового крана. При отличном (новом) состоянии крана коэффициент принимают 1.0.

Для получения нижнего предела состояния мостового крана нужно сделать расчет. При оценке мостового крана принимают, что его состояние равно или будет выше 60%. Это объясняется тем, что при состоянии крана ниже 60% будет наблюдаться нестабильная работа, а в некоторых случаях кран не сможет нормально работать. Исходя из 10 коэффициентов, которые могут снизить срок эксплуатации крана принимаем, что 4 из них являются минимальными, т.е. работоспособность крана составляет 60%. Поскольку нижний предел составляет 0.92, то:

images (10)

Где ni – это значение коэффициента показывающего влияние на состояние крана.

images (11)

Kф=0.72, будет определять нижний предел работоспособности крана.


Коэффициент при новом состоянии крана будет изменятся незначительно, т.к. все узлы и механизмы находятся в отличном состоянии. В таблице 1 приведены коэффициенты износа по состоянию мостового крана.


Таблица 1. Изменение коэффициента износа по состоянию мостового крана
Процент износа механизмов мостового крана, % Коэффициент, показывающий влияние на другие коэффициенты в зависимости от состояния крана, Кф Состояние крана Характеристика физического состояния
0…5 0,96…1.0 Новое Новый, только что установленный и еще не эксплуатировался. Находится в отличном состоянии
5…20 0.91…0.96 Хорошее Бывший в эксплуатации крана, полностью отремонтирован или реконструирован, в отличном или хорошем состоянии.
20…40 0.84…0.91 Удовлетворительное Бывший в эксплуатации, требующий некоторого ремонта или замены отдельных мелких частей (вкладыщи, подшипники и т.д.)
более 40 0.72…0.84 Условно пригодное Бывший в эксплуатации, требующий ремонта или замены главных частей (двигатель и т.д.)

В таблице 1 представлены коэффициенты, которые показывают влияние на коэффициенты учтены в факторах, которые влияют на срок службы крана. Коэффициенты представлены в таблице 2 были получены путем расчета факторов, которые определяют состояние крана. Выше приведены 10 факторов (коэффициентов), которые колеблются от 0.92 до 1.0 – это пределы, при которых возможно использование мостового крана. Использование крана, в котором 4 фактора влияют на работу крана и составляют 0.92, определяет нижний предел использования крана – условно пригодное состояние.

Таблица[11] показывает соответствие режимов работы мостовых кранов в процессе их эксплуатации. Например, выбранный мостовой кран грузоподъемностью 5 тонн и имеющий группу классификаций А5 будет работать 13.3 года из 16 лет нормативного срока службы в режиме А5, после истечения 13.3 года данный кран может работать в более тяжелом режиме работы. Это может привести к выходу из строя мостового крана.

Например, по таблице 3 коэффициент Kф = 0.72, нормативный срок службы 16 лет, т.е. кран условно пригодный к работе и срок службы будет равен:

images (13)

Где Сн – нормативный срок службы, Кф – коэффициент показывающий влияние факторов на работоспособность мостового крана.

Исходя из полученных данных можно прийти к выводу, что данная методика[11] не учитывает некоторых факторов влияющих на срок службы крана.


2.3 Графики проведения осмотров

В процессе эксплуатации мостовых кранов важную роль играет периодичность осмотров состояния крана. При несвоевременном осмотре может возникнуть ряд проблем связанные с работоспособностью крана. Так, при задержке осмотров может выйти из строя механизм, узел или весь мостовой кран, а при частых осмотрах затрачивается больше средств. Поэтому для каждой машины нужно разрабатывать свой график осмотров, который отличается от стандартного. Пример стандартного технического обследования можно увидеть на рисунке 3.

images (14)
Рис.3. Периодичность осмотров

На нижней оси представлен термин, при котором осуществляется проверка, измеряется в годах. К примеру, после истечения 16 лет нормативного срока службы (Сн), кран подвергают капитальному ремонту (осмотру). На рисунке 3 обозначен: капитальный ремонт – Кап.рем., первичное обследование – Обс.1, повторное обследование – Повт.2 и дальнейшее время эксплуатации крана – t, оно зависит от состояния крана. В периоде нормативного срока службы к вниманию не берутся мелкие осмотры – проверка уровня смазочных материалов, сменная проверка и другие виды проверок. Данная диаграмма построена в виде убывающих ступеней, т.к. срок службы при достижении каждой ступени снижается.

Для проведения осмотров мостового крана, который эксплуатируется следует пользоваться рисунком 4.

images (15)
Рис.4. Рекомендованная периодичность осмотров

На диаграмме приведены рекомендуемые сроки проведения технических осмотров. К примеру, Нормативный срок службы может изменятся от 11.5 до 16 лет, также в диаграмме добавился повторный осмотр после дальнейшего время эксплуатации, но с интервалом в 1 год.



При написании данного реферата магистерская работа не завершена. Окончательный вариант работы можно получить у автора или научного руководителя после декабря 2014 года.

Список источников

  1. Бельский М.Р., Лебедев А.Н. Усиление стальных конструкций. – К.: Будівельник, 1981. – 117 с.
  2. Металлические конструкции: Общий курс: Учебник для вузов / Г.С.Ведеников, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.; Под ред. / Г.С. Веденикова. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1998. – 760 с.
  3. Пчельников С.Б. Обеспечение надежности специальных промышленных зданий: Дис...кCта техн. наук: 05.23.01 / ДонНАСА. – Макеевка, 2007. – 177с.
  4. ДБН 362C92. Оцінка технічного стану сталевих конструкцій виробничих будівель і споруд, що знаходяться в експлуатації / Держбуд України. – К.: Укрархбудінформ, 1995.
  5. Режимы работы и производительность мостовых кранов [Электронный ресурс].– Режим доступа: Мостовые краны
  6. Плотников Василий Андреевич. Горизонтальные поперечные воздействия мостовых кранов на подкрановые конструкции : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.01 Магнитогорск, 1998 152 с. РГБ ОД, 61:99-5/1223-7
  7. Парницкий А.Б., Шабашов А.П. Мостовые краны общего назначения. М.: Машгиз - 1961.
  8. Промышленный транспорт –11 вып. М. 1988.
  9. Способ снижения раскачивания грузозахватного органа мостового крана Maeda Minoru, “Кэйсо, Instrumentation” 1987г.
  10. Сроки службы грузоподъемных кранов[Электронный ресурс].– Режим доступа: Сроки эксплуатации
  11. Котельников В.С., Шишков Н.А. Комментарий к правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов–Москва: МЦФЭР, 2007. – 720с.