Исследование параметров телескопических стрел самоходных кранов (1221411), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Лист№ докум.ПодпсьДата17Рисунок 1.8. Кран с телескопической стрелой гексагонального профиля.Рисунок 1.9. Кран с телескопической стрелой октагонального профиля.ЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата18Рисунок 1.10. Кран с телескопической стрелой, изготовляемой из двухгнутых полукоробов с параллельными вертикальными и горизонтальнымиплоскостями и скругленными углами.Рисунок 1.11.
Кран с телескопической стрелой овоидного профиля.ЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата19Сегодня практически все самоходные краны оснащаются телескопическими многосекционными стрелами. От конструкции телескопических стрелв основном зависят грузовысотные характеристики кранов.Конструкция стрелы должна удовлетворять следующим важнейшим требованиям:- форма секции стрелы должна быть пригодна для экономически оправданной технологии производства;- для уменьшения контактных сил между отдельными телескопическимисекциями секции должны быть спроектированы такой формы, чтобы в зонахконтакта возникали минимальные дополнительные усилия;- между секциями стрелы, а также между секциями и скользящими опорами должны быть небольшие зазоры для обеспечения боковой устойчивостии малого угла закручивания;- с целью снижения веса возможно использование высокопрочных сталейс мелкозернистой структурой, при этом высокая нагрузочная способность этихсталей может быть реализована только при отсутствии возможности появления риска выпучивания (местной потери устойчивости) относительно тонкихстенок поперечного сечения стрелы, при проверке местной устойчивостидолжны учитываться как продольные усилия в стреле, так и усилия, действующие в направлении поперек стрелы.Проведенный анализ существующих поперечных сечений телескопический стрел показал, что в настоящее время наиболее прогрессивными являются гексагональное и овоидное сечение, кроме того они отвечают требованиям, описанным выше.В качестве конструкционного материала, используемого при производстве этих стрел, применяется высокопрочная сталь типа Weldox 700.Но не смотря на то, что в настоящее время для изготовления телескопических стрел применяются высокопрочный стали, или же с течением временисовершенствуются технологические процессы изготовления телескопическихстрел, у балочных стрел стреловых самоходных кранов с жесткой подвескойЛистИзм.
Лист№ докум.ПодпсьДата20(телескопических стрел) в процессе их эксплуатации развиваются остаточныедеформации, однако данные о специальных конструктивных решениях покомпенсации упругих и остаточных перемещений стрел в целом или их отдельных элементов в известной нам литературе отсутствуют.Нормативы допускаемых общих остаточных деформаций стрел с жесткойподвеской (телескопических стрел), вызванных длительной нормальной эксплуатацией, для стреловых самоходных кранов, в известной нам литературетакже отсутствуют, ограничиваются только отклонения от прямолинейностиих отдельных элементов. В данном случае нормируются:- отклонение из плоскости стрелы от прямолинейности оси корневой секции стрелы в транспортном положении при сложенных секциях;- отклонение от прямолинейности в плоскости качания стрелы её отдельных секций.Проведенный анализ показал, что наступление предельного состоянияметаллоконструкций возможно при их следующих ведущих повреждениях(рисунок 1.12): пластическая деформация; хрупкое разрушение; усталостноеповреждение; потеря устойчивости; коррозионное повреждение; изнашивание; чрезмерная упругая деформация (по величине или времени затухания);накопление и рост остаточной деформации; деградация свойств стали.
Важновыделить, что для телескопических стрел характерно такое повреждение какостаточная деформация.Так как телескопическая стрела имеет большую длину, то она работает наизгиб, тем самым и происходит накопление и рост остаточной деформации.ЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата21ПластическаядеформацияХрупкоеразрушениеВиды поврежденияметаллоконструкцийКоррозионноеизнашиваниеНакопление иростостаточнойдеформацииМеханическоеизнашиваниеУсталостноеповреждениеПотеряустойчивостиДеградациясвойствсталиРисунок 1.12. Ведущие повреждения металлоконструкций.Для телескопических стрел в целом предложен интегральный показательих деградации - отклонение от прямолинейности оси стрелы в рабочем положении без груза в вершине (при выдвинутых полностью секциях) в плоскостии из плоскости качания стрелы (рисунок 1.14).Так, например, отклонение от прямолинейности f оси телескопическойстрелы длиной Lс в рабочем положении без груза в плоскости качания показано на рисунке 1.13.При этом величину отклонения вершины стрелы в плоскости качания вобщем виде можно представить в виде суммы следующих составляющих:f = fск + fсб + fq + fост ,(1.1)где fск – прогиб вершины стрелы в результате износа скользунов илиопорных роликов на отдельных секциях стрелы;fсб – прогиб вершины стрелы вследствие начального или производственного искривления отдельных секций, т.е.
отклонения при изготовлении ихЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата22действительной геометрической оси от проектной, причинами которого могутбыть общая неточность изготовления секций, остаточные сварочные деформации и др.;fq – прогиб вершины стрелы от действия её силы тяжести;fост – остаточный прогиб вершины стрелы в результате её длительнойнормальной эксплуатации от взаимодействия остаточных сварочных напряжений, возникших на стадии изготовления отдельных секций, с напряжениями, возникающими при эксплуатации при действии рабочих нагрузок (вначале эксплуатации fост = 0).Рисунок 1.13.
Пример отклонения от прямолинейности f оси телескопической стрелы, математическая модель.Последнее слагаемое в уравнении (1.1), в свою очередь, зависит от остаточных деформаций отдельных секций. Нормативы допускаемых остаточныхдеформаций элементов телескопических стрел и допускаемых отклонений отпрямолинейности осей этих стрел по данным работы:а) предельно допустимое отклонение от прямолинейности оси отдельнойсекции в плоскости стрелы f сек 0,005Lсек , где Lсек - длина секции;б) отклонение от прямолинейности оси стрелы в вершине в рабочем положении без груза в плоскости стрелы f = 0,007Lс , где Lс – длина стрелы.ЛистИзм.
Лист№ докум.ПодпсьДата23Основными причинами ограничения остаточных деформаций стрел сжесткой подвеской для кранов стрелового типа являются следующие:а) уменьшение общей деформации стрелы под нагрузкой для уменьшения величины деформационного момента при расчете стрелы на продольнопоперечный изгиб по деформированной схеме, т.е. улучшение её напряженнодеформированного состояния;Рисунок 1.14. Деформированное состояние стрелы.б) исключение деформаций штоков дорогостоящих гидроцилиндров телескопирования секций, что продлевает срок их службы и срок службы уплотнений, а также исключает потери масла из гидросистемы;в) снижение вероятности потери местной устойчивости листовых элементов секций (стенок и поясов);г) исключение нарушений работы ограничителей грузоподъемности взоне наибольших вылетов, вызванных искажениями в показаниях датчиковЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата24длины стрелы, оборудованных жесткими струнами, закрепляемыми на секциях;д) исключение увеличения вылета крана за счет увеличения прогиба ввершине стрелы, что может отражаться на работе приборов безопасности и наустойчивости крана (как грузовой, так и собственной);е) уменьшение сопротивлений изменению длины стрелы при телескопировании секций, а при значительных остаточных деформациях - невозможность телескопирования.Таким образом, значительные деформации действительно влияют нанапряженно-деформированное состояние стрел с жесткой подвеской, а такжесоздают определенные технологические и эксплуатационные трудности, и,кроме того, ухудшают внешний вид кранов.ЛистИзм.
Лист№ докум.ПодпсьДата252 Расчет стрелового оборудованияДля оценки работоспособности и определения возможных сроков дальнейшей надежной эксплуатации высоконапряженных элементов стреловыхкранов, таких как телескопические стрелы, необходимо иметь достоверныйкритерий. Главным критерием предельного состояния таких кранов следуетсчитать остаточную деформацию телескопического стрелового оборудования, возникшую при длительной нормальной эксплуатации, а в качестве интегрального показателя деградации телескопических стрел можно принять отклонение от прямолинейности оси стрелы в вершине в рабочем положениибез груза.
Предельно допустимая величина этого отклонения установлена внормативных документах. Если не проводилась постоянная регистрация данных наблюдений за деформированным состоянием конструкции, то для работающих кранов восстановить историю развития остаточных деформаций илиспрогнозировать развитие деформации во времени практически невозможно.Тем большую значимость приобретают исследования, посвященные изучению развития деформаций металлоконструкций, возникающих на различныхэтапах изготовления и эксплуатации.2.1 Подходы к определению напряженно-деформированного состояниякрановых металлоконструкций при продлении срока службыОдна из основных задач современного машиностроения - оценка ресурсаответственных конструктивных узлов инженерных объектов на стадии эксплуатации, а также продления ресурса и срока службы после отработки иминазначенных показателей.
Особенно актуально это для объектов, срок службыкоторых составляет несколько десятков лет (рисунок 2.1).ЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата26Рисунок 2.1. Принципиальная схема деградации состояния объекта.В современных условиях остро встает проблема обеспечения безопаснойэксплуатации грузоподъемных машин, поскольку их парк значительно устарел(св.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
