CC BY
76
Путевые работы
157
Коугия В.А. Рекуррентные способы уравнивания измерений на галсе. Геодезия и картография, №3, 1983, с. 30-33.
УДК 621.873/.875(031)
АДАПТИВНАЯ ВЫНОСНАЯ ОПОРА ДЛЯ КРАНОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ХОДУ
О.А. Бардышев, Д.Е. Попов, Я.С. Ватулин, В.А. Попов
Аннотация
В статье приводится результаты исследования взаимодействия элементов опорного контура железнодорожного крана, оснащенного адаптивными выносными опорами. Предлагается кинематическая схема адаптивной опоры, оборудованной гидроприводом поступательного действия. Приводятся результаты численного эксперимента.
Ключевые слова: адаптивная выносная опора, несущая
металлоконструкция, опорный контур, земляное полотно, железнодорожный кран.
Введение
Одной из особенностей работы железнодорожных кранов является работа в условиях опирания на ограниченное пространство рабочей площадки верхнего строения пути и профиля земляного полотна.
Действующие на кран вертикальные и горизонтальные (ветер, инерция, качание груза) силы создают вертикальные и горизонтальные опорные давления, величина которых определяет основные параметры напряженно-деформируемого состояния элементов опорного контура.
Величина опорных давлений определяется для рабочего и нерабочего состояния крана при различных углах поворота стрелы, создающих наименее выгодные расчетные условия. При рабочем состоянии предполагается нагружение максимальным весом груза на максимальном вылете стрелы, а в нерабочем - при поднятой стреле и максимальной силе ветра. Суммарное вертикальное давление на все опоры крана равно его полному весу, однако распределение нагрузки между опорами зависит от положения центра тяжести, которое изменяется при вращении поворотной части и положения противовеса. Кроме того, горизонтальные силы создают дополнительный опрокидывающий момент, который разгружает одни опоры крана и пригружает другие. Распределение нагрузок между опорами зависит также от состояния грунта рабочей площадки и упругих
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/2
158
Путевые работы
свойств искусственных сооружений, устраиваемых на наклонных участках земляного полотна железнодорожного пути.
1. Определение основных параметров адаптивной опоры
Технология подготовки опорной площадки железнодорожных кранов при работе с выносными опорами предполагает выработку части балластной призмы, рабочей зоны земляного полотна и устройство многоярусной шпальной выкладки с целью создания условий опирания грузоподъемной машины с учетом угла естественного откоса грунта.
Для обеспечения наилучшего режима взаимодействия исполнительного органа выносной опоры и откоса земляного полотна предлагается адаптивная опора, которая позволяет решить задачу с минимальным повреждением бровки земляного полотна.
Конструктивное устройство адаптивной опоры представляет собой шарнирно-сочлененный четырехзвенный механизм с гидроприводом поступательного действия (Рис.1). Опорная плита 7 связана с неповоротной рамой крана 1 посредством опорной стойки 4. Наличие в узле соединения опорной плиты 7 и стойки 4 цилиндрического шарнира позволяет свободно поворачиваться вокруг точки соединения, занимая различные угловые положения относительно рамы крана 1. Тем самым, осуществляя функцию адаптации выносной опоры при работе машины в условия профиля земляного полотна железнодорожного пути. Одним из требований (ТУ 24.04.270-83) к подвижному составу является вписывание в регламентируемый габарит. Принимая во внимание наличие достаточно малого объема для размещения устройств выносной опоры в транспортном положении, элемент 7 опорная плита выполнена телескопической.
Рис. 1. Кинематическая схема предлагаемой опоры. а) транспортное положение; б) рабочее положение (1 - неповоротная рама крана; 2 - тележка крана; 3 - верхняя стойка; 4 - опорная стойка;
2004/2
Известия Петербургского университета путей сообщения
Путевые работы
159
5 - средняя стойка; 6 - гидроцилиндр; 7 - опорная телескопическая плита;
8 - шпала; 9 - земляное полотно.)
Для приведения опоры в транспортное положение (или рабочее) используется шарнирно-сочлененный четырехзвенный механизм, который позволяет реализовать раскрытие опоры на углах, превышающих длину рабочего хода гидроцилиндра 6.
Для определения конструктивных параметров выносной опоры, необходимо установить режим нагружения опорного контура крана в целом.
Расчетная схема опорного контура приведена на рис.2. Жесткая ходовая рама в отношении распределения нагрузки между опорами весьма чувствительна к неровностям рабочей площадки и другим факторам, нарушающим расположение всех опорных точек в одной плоскости. Эти обстоятельства могут в конечном итоге свести жесткую четырех опорную раму, - к трех опорной, с повышенными давлениями на оставшиеся опоры. Отрыв от рабочей площадки одной из опор, особенно часто происходит в условиях, когда опорные поверхности имеют разные коэффициенты податливости, что приводит к неравномерности внедрения аутригеров в поверхность опирания. При вращении поворотной части кранового оборудования, происходит перемещение проекции центра масс системы, с трансформацией схемы опирания и образованием нового, трех опорного ядра опирания в районе ранее не контактировавшей опоры. В результате качения крановой установки вокруг оси, проходящей через диагональнорасположенные опоры, и происходит резкое взаимодействие опорной плиты с откосом земляного полотна. Таким образом, значение кратковременных перегрузок может значительно превышать номинальную величину. С целью учета этого фактора проведем расчет опорного контура в режиме трансформации ядра опирания.
Рис.2. Схема приложения сил
Рис.3 Результат расчета наиболее нагруженного случая
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/2
160
Путевые работы
Расчетная схема неповоротной части крановой установки (рис.2.) представляет собой пространственную, статически неопределимую шарнирно-сочлененную конструкцию. Расчеты произведены в программной интегрированной среде конечно-элементного, структурного анализа SAP2000.
В результате проведения численного эксперимента (рис.3.) установлено, что наиболее нагруженным элементом является узел сопряжения выносной опоры и рамы. Полученные реакции опор используются в качестве начальных условий для определения напряженнодеформированного состояния элементов выносной опоры.
2. Расчет основных элементов адаптивной опоры
Расчетная схема (рис.4.) представляет собой плоскую шарнирно -сочлененную раму с жесткой заделкой одного из элементов. Результаты расчета представлены на рис.5.
Рис.4. Схема приложения сил
Результаты исследования показывают, что наиболее нагруженными являются элементы 4 и 7. Для ряда расчетных случаев работы крана на круто наклонных участках откосов для осуществления лучшей адаптации опоры требуется установка подобного подстроечного гидропривода для элемента 4. Учитывая факт неравномерности податливости призмы земляного полотна по длине опоры распределение контактного усилия будет носить такой же неравномерный характер распределения. Для определения конструктивных параметров данных элементов требуется проведение дополнительных исследований.
2004/2
Известия Петербургского университета путей сообщения
Путевые работы
161
а) б)
в)
Рис.5. Эпюры нагружения основных несущих элементов адаптивной опоры: а) эпюра изгибающих моментов б) эпюра поперечных сил в) эпюра
осевых усилий
3. Заключение
В результате проведенного численного эксперимента установлены основные конструктивные параметры несущих элементов адаптирующейся выносной опоры железнодорожных кранов с учетом особенностей их работы на откосе земляного полотна железнодорожного пути.
Одним из направлений совершенствования конструкции устройства является определение основных параметров элементов системы приспособляемости к форме профиля опорной поверхности земляного полотна железнодорожного пути.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/2
162
Путевые работы
4. Литература
Александров М.П., Гохберг М.М., Ковин А.А. и др. Справочник по кранам. Т.1-2.Машиностроение. 1988.
Панкратов С.А. Конструкция и основы расчета главных узлов экскаваторов и кранов. Машгиз. 1962.
ТУ 24.04.270-83 “Краны на железнодорожном ходу”.
УДК 621.86.001.24
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ БАШЕННЫХ КРАНОВ БК-1000
В.Л. Уралов, Я.С. Ватулин, С.К. Коровин,
А.П. Попов, В.А. Попов
Аннотация
В статье приводится методика определения остаточного ресурса металлоконструкции башенных кранов БК-1000. Остаточный ресурс машины определяется по лимитирующим узлам, выявленным на этапе обследования металлоконструкции. Результаты тензометрических исследований, полученных в ходе нагружения контролируемых узлов полным технологическим циклом работы машины используются для определения остаточного ресурса с учетом наличия существующих (неустраненных) повреждений (трещин, или любых иных концентраторов напряжений).
Ключевые слова: остаточный ресурс, несущая металлоконструкция, лимитирующий элемент.
Введение
В специфических условиях современного промышленного производства, когда у владельцев отсутствуют финансовые возможности для обновления парка подъемных сооружений, их модернизации и замены изношенных узлов (80% грузоподъемных кранов и подъемников выработали нормативный срок службы), низкой квалификации обслуживающего персонала, весьма актуальной становится проблема обеспечения безопасности эксплуатации подъемных сооружений.
В порядке реализации принятых законодательных актов и постановлений Правительства (Закон “О промышленной безопасности опасных производственных объектов” (Федеральный закон, 1997), постановление Правительства РФ № 241 от 28.03.01 “О мерах по обеспечению промышленной безопасности производственных объектов”, указание Госгортехнадзора России № 03-35/23 от 04.02.2002.)
2004/2
Известия Петербургского университета путей сообщения
