4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами




Название4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами
страница1/2
Дата03.09.2012
Размер0.55 Mb.
ТипИсследование
  1   2

Министерство Транспорта Российской Федерации

Московская государственная академия водного транспорта

Кафедра «Портовые подъемно-транспортные машины и робототехника»




обоснование безопасноЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ портальных кранов на основе теории риска




Заведующая кафедрой ППТМиР: Леонова О.В., к.т.н., профессор

Научный руководитель: Леонова О.В., к.т.н., профессор

Ответственный исполнитель: Веретенников Е.Г., соискатель




Москва, 2011



Содержание

Введение

3

1. Анализ существующих методов оценки риска

4

2. Анализ аварийности, травматизма и основных дефектов при эксплуатации портальных кранов

6

3. Методика оценки риска эксплуатации портальных кранов

7

3.1 Общие положения

7

3.2 Модель качественного метода оценки риска

9

3.3 Модель количественного метода оценки риска

17

4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами

21

5. Оценка риска эксплуатации портального крана Альбатрос 10/20-32/16

23

Список использованных источников

26

Приложение 1

31

Введение

После вступления в силу технического регламента «О безопасности машин и оборудования» изменились требования к технической и эксплуатационной документации, появилась необходимость в разработке нового документа по обоснованию безопасности машин и механизмов, который должен явиться аналогом европейского технического файла («Technical file») или файла истории продукции («Design Dossier») и включать наряду со сведениями из конструкторской, эксплуатационной, технологической документацией еще и оценку риска. В соответствии с последними требованиями оценку риска машин и механизмов должны проводить при конструировании, производстве и на всех стадиях эксплуатации.

Вопросы оценки риска затронуты во многих зарубежных стандартах: британские стандарты EN 292-1:1991, BS EN 349:1993, BS EN 982:1996; стандарты Международной электротехнической комиссии IEC (МЭК) 60300-3-9:1995, IEC (МЭК) 61882:2001, IEC (МЭК) 61025:1990, IEC (МЭК) 60812:2006; европейский стандарт NASG/B Nr6-95E prEN 1050; европейские нормы серии EN 45000; стандарты США: MIL-STD 1629А, Стандарт безопасности и охраны труда на рабочих местах 1910.119, Нормативный документ нефтегазовой фирмы АМОСО; нормативный документ Норвежского Нефтяного Директората от 4.12.1990.

Из российских нормативных документов к настоящему времени следует выделить: ГОСТ 27.310-95, стандарты серии ГОСТ 51901 по менеджменту риска, РД 03-129-96, РД 03-357-00, РД 03-418-01, СТО Газпром 2-2.3-351-2009, методическое руководство ОАО АК «ТРАНСНЕФТЬ» по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах от 30.12.1999, методика МЧС определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности от 30.06.2009.

Находящиеся в настоящее время на рассмотрении законопроекты № 443002-5, № 442978-5 касаются вопросов развития законодательства в соответствии с принятыми техническими регламентами, создания единой национальной системы аккредитации на основе международных и европейских принципов, но вопросы повышения безопасности технических систем и оценки риска затронуты не в полной мере.

В связи с изложенным в настоящей работе, возрастают требования к обеспечению промышленной безопасности технических систем, и в частности подъемных сооружений.

В данном направлении автором работы были проведены исследования по одному из видов подъемных сооружений объектов, а именно портальным кранам, результаты которых позволяют выполнять комплексную оценку вероятности безотказной работы всех элементов портального крана, включая металлоконструкцию, элементы привода и электрооборудования, и давать наиболее полную оценку уровня технического риска.

1. Анализ существующих методов оценки риска.

До вступления в силу Технического регламента [1] на территории Российской Федерации действовали более 50 нормативных документов, определяющих порядок эксплуатации и оценки надежности технических устройств [4-23, 43-47].

В процессе анализа, автором обобщена и уточнена схема классификации существующих методов анализа и оценки риска технических объектов, на основе которых возможно выполнить обоснования безопасности. Классификация методов приведена на рисунке 1 и, делится на:

- дедуктивные;

- качественные индуктивные;

- количественные индуктивные;

- физико-механические.




Рисунок 1 - Существующие методы идентификации опасностей и оценки риска технических объектов.

2. Анализ аварийности, травматизма и основных дефектов при эксплуатации портальных кранов

В работе произведен анализ информационных бюллетеней и экспертных заключений Ростехнадзора, проанализированы и обобщены причины аварийности и травматизма, произошедшие за последние 20 лет при эксплуатации портальных кранов, а также приведен обзор материалов по дефектам металлоконструкций, приводов механизмов, электрооборудования портальных кранов Ганц 5/6-30 тип Е, Альбрехт 10/20-32/16, Ганц 16/27,5–33/21, Альбатрос 10/20-32/16.

Установлено, что хотя бо́льшая часть случаев аварийности и травматизма для портальных кранов вызвана эксплуатационно-организационными причинами в виде неправильных приемов строповки, нахождения людей в опасной зоне и проведения работ при действии недопустимых внешних факторов, всё же достаточно высоким остаётся уровень аварийности по эксплуатационно-техническими, производственными и конструктивными причинами (17%), котрые учитываются при оценке риска (рисунок 2).




Рисунок 2 - Классификация дефектов по причине возникновения.


Также выявлено, что

1. Для элементов металлоконструкции рассмотренных портальных кранов дефекты распределяются следующим образом:

- усталостные трещины (48-79%);

- ослабление соединений в узлах (17-43%);

- коррозионные дефекты (2-26%);

- деформационные дефекты (1-11%).

2. Основными дефектами механизмов портального крана являются трещины зубчатых колёсах по корню зуба, трещины корпуса редуктора и в мест крепления редуктора к раме, разрушение выходного вала редуктора механизма поворота (для портального крана Альбатрос 10/20-32/16 1978-1985 г.в.), износ тормозных накладок, нарушение уплотнений в манжетах штока тормозного цилиндра, трещины соединительных элементов муфты.

3. Основными дефектами элементов электрооборудования портальных кранов являются подгорания и износы контактов, наличие грязи и пыли в элементах, ослабление контактных соединений и заземления элементов, снижение сопротивления изоляции двигателя.


3. Методика оценки риска эксплуатации портальных кранов

3.1 Общие положения

Наряду с конструкторской, эксплуатационной, технологической документацией, обоснование безопасности портальных кранов должно включать в себя оценку риска их эксплуатации [1].

Создание методики по оценке риска эксплуатации портальных кранов предлагает решение следующих задач:

- составление структурной схемы портального крана, представленного в виде многоуровневой структуры элементов металлоконструкции, элементов привода, электрооборудования;

- составление информационных таблиц, включающих данные анализа видов и последствий отказов элементов, отказ которых способен привести к аварийной ситуации;

- построение типовых деревьев неисправностей в целом портального крана, а также его структурных элементов (металлоконструкции, приводов механизмов, электрооборудования);

- создание математической модели оценки риска эксплуатации участков металлоконструкции с эксплуатационными повреждениями в виде усталостных трещин, коррозионных и деформационных повреждений с целью получения величин риска эксплуатации металлоконструкции;

- расчет напряженно-деформированного состояния металлоконструкции при различных вариантах работ и условиях нагружения с целью использования полученных результатов для оптимизации и сокращения времени оценки риска металлоконструкции;

- сбор и анализ статистических данных по отказам и неисправностям электрооборудования с целью получения оценки риска его эксплуатации;

- сбор и анализ статистических данных по отказам и неисправностям элементов привода, а также проведение исследований их напряженно-деформированного состояния с целью получения оценки риска их эксплуатации;

- заполнение информационных таблиц полученными данными оценки риска эксплуатации структурных элементов портального крана, представленных в виде событий дерева неисправностей;

- составление отчета оценки риска с разработкой рекомендаций по эксплуатации.

Методика оценки риска эксплуатации, предложенная в настоящей работе, применима к портальным кранам, как находящимся в эксплуатации, так и после проведения ремонта, реконструкции, технического диагностирования.

Комплексную оценку риска эксплуатации портального крана можно провести количественным или качественным методами.

При выборе модели проведения оценки необходимо учитывать:

- цели и характер результатов анализа;

- наличие исходных данных о текущем состоянии объекта и характере опасности;

- наличие квалифицированных исполнителей.

Целями проведения оценки риска эксплуатации являются:

  • при качественной оценке риска - выявление причин возникновения отказов и принятие мер для снижения последствий отказа;

  • при количественной оценке риска - получение исходных данных об отказах, причинах их появления для определения критичности отказов и оценки вероятности аварии.


3.2 Модель качественного метода оценки риска

Методы качественной оценки риска эксплуатации, основаны на соответствии условий эксплуатации крана действующим требованиям промышленной безопасности. При качественной оценке риска определяются последствия эксплуатации крана, проверяются отчеты по его эксплуатации и техническом обслуживании (журнал осмотров и ремонтов, вахтенных журнал, паспорт крана). Наибольшее распространение получили методы анализа видов и последствий отказов (АВПО) и метод анализа видов последствий и критичности отказов (АВПКО). Методы наиболее просты в применении и позволяют дать обширное представление исходной информации и результатах нарушений. Проведение анализа облегчается при обеспечении вспомогательными бланками и формами [8].

Для оценки риска эксплуатации предлагается портальный кран представить в виде иерархической системы, состоящей из элементов металлоконструкции, электрооборудования и приводов механизмов, для каждого из которых присвоен код и составлены основные виды отказов и причины появления отказов. Данные занесены в унифицированную таблицу 1, оптимизированную для качественной оценки риска портальных кранов, состоящую из следующих колонок:

  • код элемента (функции);

  • наименование элемента (функции);

  • вид (описание) отказа;

  • возможные причины отказа;

  • последствия отказа на рассматриваемом уровне;

  • способы и средства обнаружения отказа;

  • рекомендации по предупреждению (снижению) тяжести последствий отказа;

  • категория последствий отказа.

Для каждого критичного элемента необходимо определить категорию последствий отказа на основании данных переводных таблиц (приложение 1 – справочное) и произвести распределение элементов в зависимости от важности и весомости. После чего, необходимо определить эксплуатационные или конструктивные меры по уменьшению риска отказов и снижению последствий отказов элемента или группы элементов, представляемые владельцу портального крана.


Таблица 1 - Форма рабочего листа качественной оценки риска эксплуатации портального крана методом АВПО

Код элемента (функции)

Наименование элемента (функции)

Вид (описание) отказа

Возможные причины отказа

Последствия отказа на рассматриваемом уровне

Способы и средства обнаружения отказа

Рекомендации по предупреждению (снижению) тяжести последствий отказа

Категория последствий отказа*

1

2

3

4

5

6

7

8

М1

Металлоконструкция стрелы

Разрушение

Работа с грузом, превышающим допустимый уровень.

Эксплуатация с недопустимым дефектом


Возможность получения травмы/ смертельный исход/разрушение крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Предупредить всех работающих об опасности и не допускать никого в опасную зону.

2. Сообщить непосредственному руководителю работ.

3. Оградить опасную зону.

4. Вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь.

5. Приступить к ликвидации последствий.




Приложение недопустимых внешних нагрузок (ветровых, сейсмических, снеговых)

Разрушение крана

Мониторинг внешних нагрузок

1. Предупредить всех работающих об опасности.

2. Приступить к ликвидации последствий.




М2

Металлоконструкция рычага противовеса

Разрушение

Эксплуатация с недопустимым дефектом


Возможность получения травмы/ смертельный исход/разрушение крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Предупредить всех работающих об опасности и не допускать никого в опасную зону.

2. Сообщить непосредственному руководителю работ.

3. Оградить опасную зону.

4. Вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь.

5. Приступить к ликвидации последствий.




М3

Металлоконструкция оттяжки

Разрушение

Работа с грузом, превышающим допустимый уровень.

Эксплуатация с недопустимым дефектом


Возможность получения травмы/ смертельный исход/разрушение крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Предупредить всех работающих об опасности и не допускать никого в опасную зону.

2. Сообщить непосредственному руководителю работ.

3. Оградить опасную зону.

4. Вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь.

5. Приступить к ликвидации последствий.




Приложение недопустимых внешних нагрузок (ветровых, сейсмических, снеговых)

Разрушение крана

Мониторинг внешних нагрузок

1. Предупредить всех работающих об опасности.

2. Приступить к ликвидации последствий.




М4

Металлоконструкция колонны (верхнего строения)

Разрушение

Эксплуатация с недопустимым дефектом


Возможность получения травмы/ смертельный исход/разрушение крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Немедленно подать сигнал крановщику на остановку грузоподъемной машины, предупредить всех работающих об опасности и не допускать никого в опасную зону.

2. Сообщить непосредственному руководителю работ.

3. Оградить опасную зону.

4. Вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь.

5. Приступить к ликвидации последствий.




М5

Металлоконструкция хобота

Разрушение

Эксплуатация с недопустимым дефектом


Возможность получения травмы/ смертельный исход/разрушение крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Предупредить всех работающих об опасности и не допускать никого в опасную зону.

2. Сообщить непосредственному руководителю работ.

3. Оградить опасную зону.

4. Вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь.

5. Приступить к ликвидации последствий.




Приложение недопустимых внешних нагрузок (ветровых, сейсмических, снеговых)

Разрушение крана

Мониторинг внешних нагрузок

1. Предупредить всех работающих об опасности.

2. Приступить к ликвидации последствий.




М6

Металлоконструкция тяги противовеса

Разрушение

Эксплуатация с недопустимым дефектом


Возможность получения травмы/ смертельный исход/разрушение крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Предупредить всех работающих об опасности и не допускать никого в опасную зону.

2. Сообщить непосредственному руководителю работ.

3. Оградить опасную зону.

4. Вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь.

5. Приступить к ликвидации последствий.




М7

Металлоконструкция портала

Разрушение

Эксплуатация с недопустимым дефектом

Возможность получения травмы/ смертельный исход/разрушение крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Немедленно подать сигнал крановщику на остановку грузоподъемной машины, предупредить всех работающих об опасности и не допускать никого в опасную зону.

2. Сообщить непосредственному руководителю работ.

3. Оградить опасную зону.

4. Вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь.

5. Приступить к ликвидации последствий.




Э1

Электрооборудование механизма подъема

Подгорания и износы контактов, наличие грязи и пыли в элементах, снижение сопротивления изоляции

Эксплуатация с недопустимым дефектом

Остановка крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Сообщить непосредственному руководителю работ.

2. Приступить к устранению причины отказа




Э2

Электрооборудование механизма поворота

Подгорания и износы контактов, наличие грязи и пыли в элементах, снижение сопротивления изоляции

Эксплуатация с недопустимым дефектом

Остановка крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Сообщить непосредственному руководителю работ.

2. Приступить к устранению причины отказа




Э3

Электрооборудование механизма передвижения

Подгорания и износы контактов, наличие грязи и пыли в элементах, снижение сопротивления изоляции

Эксплуатация с недопустимым дефектом

Остановка крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Сообщить непосредственному руководителю работ.

2. Приступить к устранению причины отказа




Э4

Электрооборудование механизма изменения вылета стрелы

Подгорания и износы контактов, наличие грязи и пыли в элементах, снижение сопротивления изоляции

Эксплуатация с недопустимым дефектом

Остановка крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Сообщить непосредственному руководителю работ.

2. Приступить к устранению причины отказа




П1

Привода механизма подъема

Трещины зубчатых колёсах по корню зуба, трещины мест крепления редуктора к раме, износ тормозных накладок, трещины соединительных элементов муфты, обрыв сердечника и проволок грузового каната

Работа с грузом, превышающим допустимый уровень.

Эксплуатация с недопустимым дефектом

Возможность получения травмы/ смертельный исход/ остановка крана Падение предметов сверху

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Немедленно подать сигнал крановщику на остановку грузоподъемной машины, предупредить всех работающих об опасности и не допускать никого в опасную зону.

2. Сообщить непосредственному руководителю работ.

3. Оградить опасную зону.

4. Вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь.

5. Приступить к ликвидации последствий.




П2

Привод механизма поворота

Трещины зубчатых колёсах по корню зуба, трещины мест крепления редуктора к раме, разрушение вала редуктора, износ тормозных накладок, трещины соединительных элементов муфты

Эксплуатация с недопустимым дефектом

Остановка крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Сообщить непосредственному руководителю работ.

2. Приступить к устранению причины отказа




П3

Привод механизма передвижения

Трещины зубчатых колёсах по корню зуба, трещины мест крепления редуктора к раме, износ тормозных накладок, трещины соединительных элементов муфты

Эксплуатация с недопустимым дефектом




ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Сообщить непосредственному руководителю работ.

2. Приступить к устранению причины отказа




П4

Привод механизма изменения вылета стрелы

Трещины зубчатых колёсах по корню зуба, трещины мест крепления редуктора к раме, износ тормозных накладок, трещины соединительных элементов муфты

Работа с грузом, превышающим допустимый уровень.

Эксплуатация с недопустимым дефектом

Возможность получения травмы/ смертельный исход/ остановка крана

ЧТО, ПТО, ЭПБ

1. Немедленно подать сигнал крановщику на остановку грузоподъемной машины, предупредить всех работающих об опасности и не допускать никого в опасную зону.

2. Сообщить непосредственному руководителю работ.

3. Оградить опасную зону.

4. Вызвать врача и оказать первую медицинскую помощь.

5. Приступить к ликвидации последствий.




*заполняется в соответствии с переводными таблицами (приложение 1 - справочное).

ЧТО – частичное техническое освидетельствование;

ПТО – полное техническое освидетельствование;

ЭПБ – экспертиза промышленной безопасности.


3.3 Модель количественного метода оценки риска

Для проведения количественной оценки риска портального крана, автором разработан комбинированный метод оценки с применением различных методов анализа для различных элементов оборудования. По данному методу портальный кран представлялся в виде иерархической системы, состоящей из элементов металлоконструкции, электрооборудования и приводов механизмов.

Количественные характеристики для оценки риска возможно получить в результате оценки вероятности возникновения аварии либо расчетным путём обработки статистических данных об отказах, либо расчётным путём построения для отдельных узлов и деталей графиков, связывающих вероятность безотказной работы со временем эксплуатации.

Оценку риска эксплуатации портального крана предлагается проводить при помощи модели технической системы, изменяющей своё состояние во времени и находящейся в разное время в различных состояниях. Модель включает следующие элементы: металлоконструкцию, электрооборудование, механизмы крана. Оценка риска проводится методом дерева неисправностей (дерева отказов), который основывается на информации об исходных событиях (отказах элементов механизмов и электрооборудования и несущих элементов металлоконструкции).

Главное дерево неисправностей портального крана в общем виде представлено на рисунке 3, где используются следующие обозначения:

  • Е – вершина событий - аварийный случай, возникший в ходе эксплуатации по причине отказа элементов электрооборудования, приводов механизмов или металлоконструкции (полный отказ системы);

  • Э, П, М – входящие события – аварийные случаи, возникшие при отказе соответственно электрооборудования, привода механизма, элементов металлоконструкции портального крана;

  • М1 - отказ металлоконструкции стрелы;

  • М2 - отказ металлоконструкции рычага противовеса;

  • М3 - отказ металлоконструкции оттяжки;

  • М4 - отказ металлоконструкции колонны (верхнего строения);

  • М5 - отказ металлоконструкции хобота;

  • М6 - отказ металлоконструкции тяги противовеса;

  • М7 - отказ металлоконструкции портала;

  • Ппод - отказ привода механизма подъема;

  • Ппов - отказ привода механизма поворота;

  • Ппер - отказ привода механизма передвижения (при оценке риска не рассматривается);

  • Пив - отказ привода механизма изменения вылета стрелы;

  • Эпод - отказ электрооборудования механизма подъема;

  • Эпов - отказ электрооборудования механизма поворота;

  • Эпер - отказ электрооборудования механизма передвижения (при оценке риска не рассматривается);

  • Эив - отказ электрооборудования механизма изменения вылета стрелы.

На начальном этапе оценки риска выявлялись все источники опасности (идентификация опасностей). Вершина событий последовательно расширялась для каждого логического оператора (структурного элемента) таким образом, чтобы на нижнем уровне схемы находились элементарные исходные события. После чего составлялся алгоритм сочетаний различных случайных событий, способных привести к аварийной ситуации. Не попавшие в алгоритм элементарные исходные события далее не рассматривались. В зависимости от условий работы, типа портального крана, конструктивных особенностей, данных о проведенных ремонтах и модернизации, дерево неисправностей корректируется для получения более качественных результатов.





Рисунок 3 – а).Обозначение обытий; б).Главное дерево неисправностей портального крана (в общем виде)

В соответствии с рисунком 3,б риск аварии портального крана, вызванного отказами элементов или группы элементов металлоконструкции, приводов механизмов, электрооборудования, определяется по формулам:

;

(1)

;

(2)

;

(3)

.

(4)

Далее ограничимся рассмотрением ветки :



(5)



(6)

- определяется в другой ветви дерева

(7)



(8)

, где

(9)

интенсивности исходных событий.

, где

(10)

- риск того, машинист крана не нажал кнопку аварийного выключения при возникновении аварийной ситуации ("человеческий фактор").


Дерево неисправностей сопровождается информационной таблицей с данными по видам оборудования, типам отказов, интенсивностям отказов и вероятностям наступления случайных событий, которые определяются либо по статистическим данным, либо с применением физико-механических методов.

Последние из указанных методов предполагают построение зависимостей вероятности безотказной работы (Р, %) от величины дефекта (а). Данные зависимости использованы для оценки безопасной эксплуатации металлоконструкции при заданной наработке. При прогнозировании безопасной эксплуатации на предполагаемую наработку необходимо использование зависимости величины дефекта (а) от времени развития (t).

Построение вышеназванных зависимостей возможно при наличии данных по напряженно-деформированному состоянию участков конструкции с эксплуатационными дефектами, что оценивается расчетным или экспериментальным путем.


4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами

Для исследования нагруженности металлоконструкции портальных кранов методом конечных элементов в рамках данной работы созданы стержневые, пластинчатые, твердотельные (модели из solid-элементов), комбинированные 3D модели портальных кранов и элементов металлоконструкции кранов, наиболее подверженные дефектам.

Для оценки общего уровня напряжений в местах образования усталостных трещин, указанных в РД 10-112-4-98 [45], были созданы комбинированные конечно-элементные модели портальных кранов Ганц 5/6-30 тип Е, Альбрехт 10/20-32/16. Построения выполнены для варианта работ судно-склад при максимальном вылете стрелы и максимальной грузоподъемности.

Расчет стержневых моделей портальных кранов Ганц 16/27,5-33/21 и Альбатрос 10/20-32/16 производился с целью определения наиболее нагруженных участков при различных положениях стреловой системы и различных вариантах работы:

а). при крайних положениях стреловой системы крана:

  • максимальный вылет стрелы;

  • средний вылет стрелы;

  • минимальный вылет стрелы;

б). при различных углах поворота стреловой системы:

  • ориентация стрелы вдоль крановых путей (вариант судно-вагон);

  • ориентация стрелы под углом 45 к крановым путям;

  • ориентация стрелы под углом 90 к крановым путям (вариант судно-склад).

Всего создано 18 стержневых моделей (по 9 для каждого крана).

Варианты схем выбирались на основании анализа аварийности и травматизма в зависимости от выполняемой технологической операции. Все модели были построены для вариантов судно-склад или судно-вагон.


Таблица 2 - Пример стержневых моделей портального крана Ганц 16/27,5–33/21 при различных расчетных случаях

1.



Расчётный случай:

минимальный вылет стрелы, под углом 90° к крановым путям, приложен максимальный вес груза + ветровая нагрузка

2.



Расчётный случай:

максимальный вылет стрелы, ориентация стрелы под углом 90° к крановым путям, приложен максимальный вес груза с учётом динамической составляющей


Проведён детальный анализ напряжённо-деформированного состояния участков металлоконструкции наиболее подверженных эксплуатационным дефектам для портальных кранов Альбрехт 10/20-32/16, Альбатрос 10/20-32/16 (рисунок 3), Ганц 16/27,5–33/21.

В работе произведено сравнение значений результатов тензометрических испытаний элементов металлоконструкции кранов Альбатрос 10/20-32/16 и Ганц 16/27,5–33/21, с результатами расчета пластинчатых конечно-элементных моделей участков при схожих условиях нагружений, расхождение результатов получилось в пределах 10%.




Рисунок 3 - Пример карты напряженного состояния участка металлоконструкции пластинчатой конечно-элементной модели кронштейнов крепления стрелы портального крана Альбатрос 10/20-32/16.


5. Оценка риска эксплуатации портального крана Альбатрос 10/20-32/16

С учетом направления исследований портальных кранов на кафедре ППТМиР МГАВТ, а также в соответствии с результатами исследования эксплуатационных дефектов портальных кранов, для обоснования безопасной эксплуатации выбран портальный кран Альбатрос 10/20-32/16. 1978 года выпуска отличающиеся ферменным порталом и изменением конструкции стреловой тяги, рычага противовеса и внутреннего набора стрелы. В частности рассмотрен портальный кран Альбатрос 10/20-32/16 зав. №9905, экспл. №ПАЛ 57, 1978 г.в., принадлежащему ОАО «Северный речной порт»

Исходные данные для оценки риска:

  • данные экспертизы промышленной безопасности;

  • данные по наработкам на отказ элементов электрооборудования и механизмов крана;

  • данные тензометрических испытаний выходного вала редуктора;

  • данные напряженно-деформированного состояния металлоконструкции.

Математическая модель оценки риска реализована в расчетной программной среде MathCAD 15. Главное дерево неисправностей оптимизировано применительно к портальному крану Альбатрос 10/20-32/16, на нижнем уровне которого элементарные события представлялись в виде значений вероятности наступления исходных событий или надежности элементов.

Вероятность наступления аварийного события электрооборудования и механической части привода оценивалась при помощи формул классической вероятности как комбинация совместных и несовместных событий. Данные интенсивностей отказов электрооборудования были взяты из справочных материалов.

Ввиду отсутствия статистической информации по отказам для элементов привода, оценка проводилась для группы элементов на основании данных по надежности элемента наиболее подверженному разрушению. Применительно к портальному крану Альбатрос 10/20-32/16 до 1987 года выпуска таковым является выходной вал редуктора механизма поворота. Для оценки взяты экспериментальные данные напряженно-деформированного состояния выходного вала редуктора, приведенные на рисунке 4.

Оценка риска отказа участков металлоконструкции проводилась на основании индуктивного количественного метода Monte Carlo, основанного на статистическом моделировании случайных величин.


П

Л

71 МПа

68 МПа

5 сек


Рисунок 4 - Осцилограммы крутящего момента на валах левого (Л) и правого (П) вертикальных редукторов.


Вероятность безотказной работы элементов металлокоснтрукции в ависимости от величин деектов определялись из аналитических зависимосте, аппроксимируемых функциями:

  • для усталостных трещин;

  • для деформационных повреждений;

  • для коррозионных повреждений.

Для портального крана Альбатрос 10/20-32/16 зав. №9905, экспл. №ПАЛ 57, 1978 г.в., принадлежащего ОАО «Северный речной порт» получена величина риска аварии ~ 2,1*10-5. Данное значение риска не превышает допустимого значения риска эксплуатации для подъемных сооружений (3,8*10-5) и для портальных кранов (2*10-4), что является обоснованием дальнейшей безопасной эксплуатации рассматриваемого портального крана.
  1   2

Похожие:

4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconИсследование полиморфных превращений в ионно-молекулярных диэлектриках методами физической акустики и теплофизики
Исследование полиморфных превращений в ионно-молекулярных диэлектриках методами
4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconМатематическое моделирование нагруженности колёсной пары вагона c несимметрично размещённым грузом при воздействии пространственной системы сил

4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconИсследование это способ познания окружающего мира, открытие, выяснение неизвестного специальными научными методами…
Охватывает следующий круг вопросов
4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconИсследование особенностей течения металла при формировании авиационных панелей методами
...
4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconИздательство
Антенны Физические основы работы Параметры Несколько классов антенн с расчетными примерами
4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconПостроение и исследование физических моделей
Сегодня, вы узнаете, как можно исследовать физические модели двумя методами: графическим методом и методом Подбор параметра с помощью...
4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconТема нир: Исследование перспективных материалов методами оптической и микроволновой спектроскопии > Номер государственной регистрации нир: 01200106146
Вуз (организация), в котором проводится нир: Казанский государственный университет
4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconТема нир: Исследование перспективных материалов методами оптической и микроволновой спектроскопии > Номер государственной регистрации нир: 01200106146
Вуз (организация), в котором проводится нир: Казанский государственный университет
4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconЛитература (образование, точные науки, учебные пособя)
Антенны Физические основы работы Параметры Несколько классов антенн с расчетными примерами
4. Исследование нагруженности металлоконструкций расчетными методами iconИсследование методами астрологии причастности Николы Теслы к Тунгусскому взрыву
Тв и спустя 100 лет остается нерешенным. Это объясняется рядом необычных обстоятельств, которые не укладываются в рамки гипотез и...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница