ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат по темі випускної роботи

Зміст

Введение

Мостові крани є невід'ємною частиною вантажно -розвантажувальних, складських робіт. У цехах підприємств, складах, портах найбільшого поширення набули мостові крани, за допомогою яких проводиться підйом і опускання важких вантажів, а також їх переміщення. Мостові крани загальнопромислового виконання призначені для виконання вантажно - розвантажувальних робіт як в закритих приміщеннях (цех, склад тощо), так і на відкритих естакадах. Мостові крани застосовуються, наприклад, в машинних залах електростанцій, цехах промислових і металургійних підприємств.

Стан кранового парку України застаріло, крани використовуються понад норму, виникають часті поломки. Приблизно 80-90% від усього парку - це крани, які відпрацювали свій нормативний термін служби.

Під час експлуатації мостових кранів часто виникають поломки пов'язані з неправильним поводженням з конструкцією мостових кранів, а також з неправильною періодичністю оглядів. При несвоєчасному огляді крана вузли, механізми можуть, а в деяких випадках весь мостовий кран може вийти з ладу. А при частих оглядах збільшуються витрати на мостовий кран. Тому проведення вчасних оглядів мостового крана є актуальним завданням.

1. Збір і аналіз вітчизняної та зарубіжної інформації з питання виникнення дефектів в мостових кранах

1.1 Співвідношення дефектів в мостових кранах

Питаннями усунення дефектів і посилення металевих конструкцій з метою забезпечення їх надійності й довговічності займався ряд вчених. Серед них Валь В. Н., Горохов Є.В., Уваров Б. Ю., Плотніков В.О., Бєльський М. Р., Лебедєв А. Н. та інші [1,6,8].

Учення в своїх роботах велику увагу приділяють конструктивним рішенням посилення металевих конструкцій. Значно менше відображені питання вибору технології усунення існуючих дефектів, пошкоджень конструкцій і чинників знижують термін служби мостового крана. Тому необхідно проаналізувати дефекти, що виникають в мостових кранах.

Дефекти, які виникають при роботі мостового крана в легкому режимі роботи аналогічні середньому режиму роботи. Яхнин Р.Н. у своїй роботі Ремонт металоконструкцій мостових кранів відзначає які дефекти виникають в мостових кранах середнього і важкого режимах роботи вантажопідйомністю 5 тонн [8]. Співвідношення дефектів мостових кранів представлено на мал. 1 і мал. 2.

Мал. 1. Співвідношення дефектів мостових кранів важкого режиму роботи вантажопідйомністю 5 тонн (анімація, розмір–58КБ.)

Мал. 2. Співвідношення дефектів мостових кранів середнього режиму роботи вантажопідйомністю 5 тонн (анімація, розмір–52КБ.)

Аналіз роботи показав, що найбільш поширеними дефектами мостових кранів важкого і середнього режимів роботи вантажопідйомністю 5 тонн є механізми пересування і підйому, 33% і 42% відповідно. Також варто відзначити, що металоконструкція та електрообладнання призводять до виникнення проблем при роботі у важкому 27% і 22% і середньому 18% і 17% режимах роботи. Пристрої безпеки і канатно-балочна система мають співвідношення дефектів у межах 10%.


2. Збільшення терміну служби мостового крана шляхом збільшення частоти оглядів

2.1 Фактори, що знижують термін служби мостового крана

Щоб зменшити кількість виникаючих дефектів і поломок, які виникають в процесі експлуатації мостового крана потрібно визначити фактори впливають на частоту виникнення даних поломок. Також потрібно визначити коефіцієнти, які впливають на оцінку терміну служби мостового крана до і після нормативного терміну служби, який становить 16 років. Для дослідження було обрано мостовий кран вантажопідйомністю 5 т, середнього режиму роботи (група класифікації А5, режим навантаження Q3, клас використання U4), максимальна кількість робочих циклів 250000, термін служби при якому режим відповідає групі класифікацій - 16 років.

Даний тип і характеристики мостового крана були обрані, тому що крани вантажопідйомністю 5 тонн і даними режимом роботи найбільш часто використовуються. Встановлено, що за вантажопідйомністю 5-тонні крани становлять 20% всіх кранів; 10-тонні-17%; 16 і 20-тонні - по 12%; 8, 12,5 і 25-тонні - інше. При цьому приблизно 80% загальної кількості кранів складають крани середнього режиму роботи [5]. Фактори, які впливають на частоту виникнення поломок мостового крана:

1. Режим роботи кранів робить великий вплив на стан підкранових конструкцій.

Ступінь завантаження підкранових колій у цехах дуже різна і залежить від:
- розміру і положення вантажів, що переміщуються кранами. Підйом вантажу, на 25% вище вантажопідйомності крана може привести до виходу з ладу всієї машини. Максимально можливий вантаж, що піднімається - 6,25 т.;
- швидкостей руху мостів, візки і довжини шляху, на якому працюють крани (швидкість руху крана - 0,5 м / с, швидкість пересування візка - 0,33 м / с, швидкість підйому вантажу - 0,133 м / с);
- числа кранів, одночасно працюючих в прольотах. Максимальне число в одному прольоті 2 крана;
- ступеня завантаження кранів у зміну і від числа змін роботи кранів протягом доби. Аналізуючи роботи Уварова Б. Ю. і Плотникова В.А., середня робота крана на рік становить 1500-2000 годин при середньому режимі роботи. Мостовий кран працює 2000 год / рік, середня тривалість роботи на добу 5.48 ч.

Зміна триває 8 годин при цьому:
- ранкова зміна – 2.4 ч.;
- денна зміна – 2.1 ч.;
- нічна зміна – 0.98ч.

2. Вплив середовища може позначатися на роботі мостового крана різними образами. При зменшенні площі перетину в результаті корозії більше 10% міцність елементів металоконструкції знижується в слідстві термін служби крана так само знижується. У разі зменшення площі перерізу елемента на 15% і більше в розрахунку слід враховувати фактичні зміни моментів інерції та опору перетину.

3. Вплив динамічних навантажень призводить до виходу з ладу вузлів і механізмів, а в деяких умовах до поломки мостового крана. Динамічні навантаження можуть призвести до осаді фундаменту. До цих навантажень можна віднести коливання рейки, вантажу, прогонових балок, а також коліс візка і мостового крана в цілому. Дослідження надійності мостових кранів показали, що 10-12% часу простоїв їх обумовлені виходом з ладу ходових коліс. Витрати, пов'язані із заміною і відновленням ходових коліс, складають 11-15% від вартості крана.

4. Несвоєчасне технічне обслуговування може призвести до виходу з ладу вузлів мостового крана, а в наслідок до поломки мостового крана. Затримка проведення огляду вузлів на один тиждень може привести в стирання робочої поверхні, затримка в один місяць до поломки деталей.

5. Несправність механізмів мостового крана часто призводить до поломки мостового крана. До цього фактору можна віднести нагрівання редуктора і двигуна до температури понад 80% - це виникає при посиленні режиму експлуатації. Буксирування ходових коліс при пуску і в русі крана або візка - виникає при забрудненні рейок або мастильного матеріалу. Також можуть спостерігатися ривки крана при пуску - це виникає при несправності підкранової колії або неробочий двигун в одному з механізмів пересування крана. Витік масла, перекіс крана, підвищений знос каната, а також не розмикання гальма можна віднести до несправностей механізмів мостового крана.

6. Брак виробництва є одним з найбільш небезпечних факторів впливу на термін служби мостового крана, так як наявність шлюбу як такого можна не помітити, а кран працюватиме з пошкодженим механізмом. Такі випадки є вкрай рідкісні (0,01 ... 0,7%), оскільки крани проходять випробування перед продажем і після монтажу.

7. Неякісні або неправильно підібрані мастильні матеріали призводять до підвищеного зносу поверхонь деталей. У наслідок чого термін служби мостового крана знижується. Перебої в електропостачанні впливають на електродвигун та електрообладнання, і можуть привести до перегорання датчиків, схем, а так само до зупинки мостового крана. Для змащування частин можна використовувати й інші види мастильних матеріалів. Наприклад, мастильний матеріал Литол 24 можна замінити Shell Alvania R3 або Mobil Mobilux 3. Мастило Shell Special H рекомендується замінити його аналогами - SAE 5w-40 або API GL-5. Індустріальне масло ИБО (ГОСТ 20799-75) рекомендується замінити мастильним матеріалом Солідол Л 1033-42 або машинним маслом Л 1707-42. Мастильний матеріал Мобілплекс 48 можна замінити Glissando F020, MIL-G-10924C, Солідол С ГОСТ4366-76. ТАп-15В рекомендується замінити ТСп-15К. Заміна рекомендованих матеріалів може привести до зниження терміну служби мостового крана до 5% від нормативного терміну служби, також використання не рекомендованих мастильних матеріалів може бути економічно невигідно. Може збільшиться частота заміни мастильних матеріалів або збільшиться тертя в тертьових частинах механізмів.

8. Використання мостових кранів понад норму призводить до поломок редуктора і двигуна підвищенням температури, електрообладнання, зносу коліс і підкранової колії, механізмів підйому.

9. Неправильний монтаж мостового крана та виконання робіт з налагодження і налаштування є одними з головних чинників виходу з ладу і зменшення терміну служби мостового крана. Найчастіше неправильний монтаж призводить до перекосів, неправильного рівню, сильною або слабкою затягування болтів та ін.

10. В процесі монтажу, демонтажу та роботи мостового крана, можуть виникнути й інші фактори впливають на термін служби. До них можна віднести сейсмічні навантаження, людський фактор і "невідповідність середовища". Цей показник становить 3-5%.


2.2 Коефіцієнти, які показують вплив на періодичність оглядів

Щоб зменшити кількість виникаючих дефектів і поломок, які виникають в процесі експлуатації мостового крана потрібно розробити найбільш оптимальну періодичність оглядів на основі розроблених факторів, які впливають на частоту виникнення даних поломок [1]. Також потрібно визначити коефіцієнти, які впливають на оцінку терміну служби мостового крана до і після нормативного терміну служби, який становить 16 років.

Для врахування впливу реального терміну служби на нормативний термін служби використовують ряд стандартних формул [11], але в цій математичної моделі є деякі неточності, зокрема, не враховані всі фактори, які можуть вплинути на періодичність оглядів.

Коефіцієнт використання за вантажопідйомністю:

images (3)

Коефіцієнт використання протягом року:

images (4)

Коефіцієнт використання протягом доби:

images (5)

Де Qср - середнє значення маси вантажу, що піднімається за зміну, т; Q - номінальна вантажопідйомність, т; tc і tг - відповідно число годин роботи крана на добу і число днів роботи крана в році.

Середнє число робочих циклів на годину:

images (6)

Де Zц - число включень за цикл, Zц = 6 ... 12, відносна тривалість включення для якої Середньозмінний число включень механізмів на годину nч становить до 240

Кількість робочих циклів крана за термін служби за правилами Держгіртехнагляду:

images (7)

Режим навантаження крана залежить від величини коефіцієнта розподілу навантажень Kp:

images (8)

Де C1 - середня кількість робочих циклів роботи з приватним рівнем маси вантажу P1; CТ - сумарне число робочих циклів за весь термін служби крана; P1 - значення приватних мас окремих вантажів (рівня навантаження) при типовому застосуванні крана; Pmax - маса найбільшого вантажу (номінальний вантаж), який дозволяється піднімати краном; m = 3.

Для врахування впливу реального терміну служби на нормативний термін служби використовують ряд стандартних формул [2], але в цій математичної моделі є деякі неточності, зокрема, не враховані всі фактори, які можуть вплинути на періодичність оглядів. Термін служби за правилами Держгіртехнагляду відповідають групам класифікації [3]:

images (9)

Для факторів, що впливають на термін служби мостового крана можна ввести коефіцієнт, який показує вплив факторів на зменшення терміну служби мостового крана. Цей коефіцієнт змінюється від 0.92 до 1.0 - нижній боковий вівтар пояснюється максимально можливим відхиленням, яке не порушить працездатність мостового крана. При відмінному (новому) стані крана коефіцієнт приймають 1.0.

Для отримання нижньої межі стану мостового крана потрібно зробити розрахунок. При оцінці мостового крана приймають, що його стан одно або буде вище 60%. Це пояснюється тим, що при стані крана нижче 60% буде спостерігатися нестабільна робота, а в деяких випадках кран не зможе нормально працювати. Виходячи з 10 коефіцієнтів, які можуть знизити термін експлуатації крана приймаємо, що 4 з них є мінімальними, тобто працездатність крана становить 60%. Оскільки нижня межа становить 0.92, то:

images (10)

Де nі - це значення коефіцієнта показує вплив на стан крана.

images (11)

Kф=0.72, визначатиме нижню межу працездатності крана.


Коефіцієнт при новому стані крана буде зміняться незначно, тому що всі вузли і механізми знаходяться у відмінному стані. У таблиці 1 наведено коефіцієнти зносу станом мостового крана.


Таблиця 1. Зміна коефіцієнта зносу за станом мостового крана
Відсоток зносу механізмів мостового крана, % Коефіцієнт, що показує вплив на інші коефіцієнти залежно від стану крана, Кф стан крана Характеристика фізичного стану
0…5 0,96…1.0 Нове Новий, щойно встановлений і ще не експлуатувався. Знаходиться у відмінному стані
5…20 0.91…0.96 хороше Бувший в експлуатації крана, повністю відремонтовано або реконструйовано, у відмінному або хорошому стані.
20…40 0.84…0.91 задовільний Бувший в експлуатації, вимагає деякого ремонту або заміни окремих дрібних частин (вкладищі, підшипники і т.д.)
більш 40 0.72…0.84 умовно придатне Бувший в експлуатації, вимагає ремонту або заміни головних частин (двигун і т.д.)

У таблиці 1 представлені коефіцієнти, які показують вплив на коефіцієнти враховані в факторах, які впливають на термін служби крана. Коефіцієнти представлені в таблиці 2 були отримані шляхом розрахунку факторів, які визначають стан крана. Вище наведені 10 факторів (коефіцієнтів), які коливаються від 0.92 до 1.0 - це межі, при яких можливе використання мостового крана. Використання крана, в якому 4 фактора впливають на роботу крана і складають 0.92, визначає нижню межу використання крана - умовно придатний стан.

Таблиця[11] показує відповідність режимів роботи мостових кранів в процесі їх експлуатації. Наприклад, обраний мостовий кран вантажопідйомністю 5 тонн і має групу класифікацій А5 буде працювати 13.3 року з 16 років нормативного терміну служби в режимі А5, після закінчення 13.3 року даний кран може працювати в більш важкому режимі роботи. Це може привести до виходу з ладу мостового крана.

Наприклад, за таблицею 3 коефіцієнт Kф = 0.72, нормативний термін служби 16 років, тобто кран умовно придатний до роботи і термін служби буде дорівнює:

images (13)

Де Сн - нормативний термін служби, Кф - коефіцієнт показує вплив факторів на працездатність мостового крана.

Виходячи з отриманих даних можна прийти до висновку, що дана методика [11] не враховує деяких факторів впливають на термін служби крана.


2.3 Графіки проведення оглядів

У процесі експлуатації мостових кранів важливу роль грає періодичність оглядів стану крана. При несвоєчасному огляді може виникнути ряд проблем пов'язані з працездатністю крана. Так, при затримці оглядів може вийти з ладу механізм, вузол або весь мостовий кран, а при частих оглядах витрачається більше коштів. Тому для кожної машини потрібно розробляти свій графік оглядів, який відрізняється від стандартного. Приклад стандартного технічного обстеження можна побачити на малюнку 3.

images (14)
Мал.3. Періодичність оглядів

На нижній осі представлений термін, при якому здійснюється перевірка, вимірюється в роках. Наприклад, після закінчення 16 років нормативного терміну служби (Сн), кран піддають капітального ремонту (огляду). На малюнку 3 позначений : капітальний ремонт - кап.рем., Первинне обстеження - Обс.1, повторне обстеження - Повт.2 і подальше час експлуатації крана - t, воно залежить від стану крана. У періоді нормативного терміну служби до уваги не беруться дрібні огляди - перевірка рівня мастильних матеріалів, змінна перевірка та інші види перевірок. Дана діаграма побудована у вигляді відбувають ступенів, так як термін служби при досягненні кожного ступеня знижується.

Для проведення оглядів мостового крана, який експлуатується слід користуватися малюнком 4.

images (15)
Мал.4. Рекомендована періодичність оглядів

На діаграмі наведені рекомендовані терміни проведення технічних оглядів. Наприклад, Нормативний термін служби може зміняться від 11.5 до 16 років, також у діаграмі додався повторний огляд після подальшого час експлуатації, але з інтервалом в 1 рік.



При написанні даного реферату магістерська робота не завершена. Остаточний варіант роботи можна отримати у автора або наукового керівника після грудня 2014.

Перелік посилань

  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. Режими роботи і продуктивність мостових кранів [Електронний ресурс].– Режим доступу: Мостові крани
  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. Терміни служби вантажопідйомних кранів [Електронний ресурс].– Режим доступу: Терміни експлуатації
  11. Котельников В.С., Шишков Н.А. Комментарий к правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов–Москва: МЦФЭР, 2007. – 720с.