SCI Библиотека

Выполненное исследование является результатом сбора статистических данных по отказам портальных перегрузочных и плавучих кранов. Установлено, что многие аварии узлов и деталей крановых механизмов могут быть связаны с ошибочным определением расчетных нагрузок. С целью повышения прочностной надежности в речных и морских портах были проведены многочисленные натурные испытания при различных режимах перегрузки разных видов грузов. Испытания показали, что эксплуатационные нагрузки носят случайный характер, а их законы распределения во времени отдельных крановых механизмов могут быть аппроксимированы усеченными нормальными законами Гаусса, учет которых на стадии новых конструкторских разработок, как показала практика выполнения прочностных усталостных расчетов, не является возможным. В статье с целью использования на стадии проектирования полученных законов предложено представление эксплуатационных нагрузок заменить начальными моментами, которые являются общими для всего механизма крана, а учет индивидуальных особенностей, таких как коэффициенты концентрации напряжений, параметры кривой усталости, наработка или база испытаний, перенести на последующие этапы разработки узлов машины. Для практической апробации представления эксплуатационных нагрузок нормальными законами Гаусса выполнен критический анализ их начальных моментов, который позволил выявить несоответствия в представлениях переменных нагрузок, предлагаемых для расчета на выносливость. Для откорректированного усеченного закона нормального распределения нагрузок определены начальные моменты, значение порядка которых соответствует структуре формул, используемых в расчете на сопротивление усталости при переменных амплитудах нагрузок (в частности, при переменных режимах нагружения). Представление откорректированных нормальных законов распределения начальными моментами дополняет нормативные документы, используемые на практике в процессе выполнения расчета на выносливость при переменных режимах нагружения, существенно упрощает расчеты и делает возможным его учет на стадии новых конструкторских разработок в соответствии с формулами, установленными в действующих нормативных документах.

Теоретические возможности предсказания разрушения в этих условиях в значительной степени зависят от комплексного развития экспериментальной механики, уравнений состояния и специализированных методов численного расчета, позволяющих определять реальную историю изменения напряжений и деформаций в наиболее нагруженных локальных зонах конструктивных элементов при сложных эксплуатационных режимах нагрузки. На базе проведенного анализа кинетики НДС в металлоконструкции стрелы выявляется опасная зона с наиболее интенсивным процессом накопления повреждений. Затем для каждой опасной зоны путем интегрирования уравнения накопления повреждений для заданной истории нагружения в этой зоне определяется накопленная к данному моменту времени поврежденность и определяется усталостная долговечность подъемного сооружения. В статье обсуждается проблема оценки усталостной долговечности металлоконструкции подъемного сооружения по его фактической эксплуатационной нагруженности. Для оценки выработанного и прогноза остаточного ресурса крана на базе уравнений механики поврежденной среды была произведена оценка напряженно-деформированного состояния металлоконструкции подъемного сооружения, сделан прогноз остаточного ресурса металлоконструкции подъемного сооружения по его фактической эксплуатационной нагруженности. По результатам оценки долговечности подъемного сооружения сделан вывод о выработке ресурса металлоконструкции находится в пределах погрешности вычислений.