CC BY
10УДК 621.873
C.Ä. Фоменко, А.В. Танасогло, С.Н. Машталер
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры,
Макеевка, 286123 e-mail: [email protected]
МЕТОД УСИЛЕНИЯ ПРОЛЕТНОЙ КОНСТРУКЦИИ КРАНА-ПЕРЕГРУЖАТЕЛЯ
В данной работе представлен один из способов реконструкции крана для продления срока его эксплуатации при помощи вантовой системы. Система вантового усиления выполнена из элементов, изготавливаемых на заводе и позволяющих быстрый монтаж с минимальными сварочными работами на высоте. В результате введения вантовой системы усиления трубчатого моста крана получено уменьшение расчетного прогиба пролета крана и усилий в трубчатых балках, что позволяет продлить на 5-6 лет эксплуатационный ресурс крана, ограниченный из-за ослабления сечения трубчатой балки в результате коррозии.
Ключевые слова: трубчато-балочный козловой кран-перегружатель, вантовая система усиления, пролетная часть крана.
S.A. Fomenko, A.V. Tanasoglo, S.N. Mashtaler
Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture, Makeyevka, 286123 e-mail: [email protected]
THE METHOD OF STRENGTHENING THE SPAN STRUCTURE OF THE CRANE-LOADER
This paper presents one of the ways to reconstruct a crane to extend its service life using a cable-stayed system. The cable-stayed reinforcement system is made of elements manufactured at the factory and allows quick installation with minimal welding work at height. As a result of the introduction of a cable-stayed reinforcement system for the tubular bridge of the crane, a decrease in the calculated deflection of the crane span and efforts in the tubular beams was obtained, which makes it possible to extend the operational life of the crane by 5-6 years, limited due to the weakening of the section of the tubular beam as a result of corrosion.
Key words: tubular-girder gantry crane-loader, cable-stayed reinforcement system, crane span.
На крупных предприятиях стран СНГ до сих пор еще эксплуатируется грузоподъемная техника, изготовленная до 1990 г. На угольных складах тепловых электростанций, обогатительных фабриках, коксохимических заводах, сортировочных и погрузочных участках шахт, карьеров, морских и речных портов, на рудных дворах металлургических заводов работают большепролетные краны-перегружатели. Срок эксплуатации металлических козловых кранов -перегружателей такого типа установлен заводом-изготовителем в 15 лет. После этого срока необходимо тщательное обследование металлических конструкций, и при наличии поврежденных элементов - выполнение их усиления [1, 2].
Так как мостовые краны-перегружатели в основном используются на открытых площадках, для них характерны все дефекты, вызванные коррозионными повреждениями металла от атмосферных воздействий, а также дефекты и повреждения от усталости металла и нарушения правил эксплуатации. Все эти дефекты в итоге снижают несущую способность конструкций моста и опор крана, и для его дальнейшей безопасной эксплуатации в паспортном режиме необходимо выполнение ремонта, часто с усилением поврежденных элементов.
В данной статье рассмотрена конструкция распространенного в странах СНГ трубчато-балочного козлового крана-перегружателя, который выпускался на заводе «Сибтяжмаш» (г. Красноярск, Россия) (рисунок), и представлен один из способов реконструкции крана для продления срока его эксплуатации.
Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития
7£.Ш
Перегружатель завода «Сибтяжмаш» грузоподъемностью 32 т: 1 - жесткая опора, 2 - мост, 3 - грейферная тележка, 4 - бункер с ленточным питателем, 5 - механизм передвижения перегружателя
Рассматриваемая конструкция крана состоит из стальных трубчатых стоек, соединенных по верху жесткими стальными ригелями. К ригелям снизу жестко закреплен балочный мост пролетом 76,2 м с консолями 36,5 м (рабочая консоль) и 30,7 м (ремонтная консоль). Высота подъема крана - 30 м, грузоподъемность паспортная - 32 тс, используемая - 25 тс. Мост крана выполнен в виде трубчато-балочной конструкции диаметром 2,9 м, толщиной металла 14-20 мм с поперечными внутренними ребрами-диафрагмами, установленными с шагом 5,9 м. К нижней части моста закреплены крановые рельсы, по которым перемещается крановая тележка.
В результате эксплуатации крана с 1978 по 1997 гг. на промышленном предприятии Донецкой области при отсутствии регулярной антикоррозионной окраски металлические конструкции моста крана получили общий коррозионный износ до 10%, очаговый - до 20%. В сварных швах ремонтной консоли образовались трещины. По результатам обследования ДП «Донецкий Пром-стройниипроект», выполненного в соответствии с рекомендациями [2], была разрешена дальнейшая эксплуатация крана без выезда тележки с грузом на ремонтную консоль. В 1997 г. произведен ремонт металлических конструкций крана, который заключался в заварке трещин, антикоррозионной окраске, замене грузовой тележки с подъемом до 25 тс вместо 32 тс. Расчетная величина остаточного ресурса работы крана была определена в 13 лет.
В 2008 г. было решено продлить остаточный ресурс работы крана с помощью усиления несущих конструкций моста. Рассмотрены несколько вариантов усиления: шпренгельная система из металлических прокатных профилей, привариваемых в опорных узлах моста с верхней стороны; балки из стальных листов, также привариваемых в опорной части моста; вантовая система, создающая дополнительные промежуточные опоры в рабочих пролетах моста крана. Учитывая, что производство сварочных работ в пространственных листовых конструкциях может привести к труднопрогнозируемым внутренним напряжениям в существующем металле моста крана, было принято решение о детальной проработке варианта с вантовой системой как более технологичного, имеющего наименьшее количество сварных швов, прикрепляющих добавляемые элементы к существующим конструкциям. Этот вариант в отличие от перечисленных позволяет изготавливать основные конструкции усиления в заводских условиях, что гарантирует их качество.
Вантовая система усиления представляет собой шарнирные вертикальные стойки с закрепленными к ним вантами, создающими дополнительные опоры в консолях и рабочем пролете крана. Соединение вант с поддерживаемыми элементами и стойками шарнирное. Предусмотрено натяжение вант для создания в них необходимого усилия с помощью натяжных устройств. Ванты приняты из канатов двойной свивки диаметром 56,0 мм.
Расчет конструкции крана с вантовой системой усиления выполнен на ПЭВМ по методу конечных элементов. Подготовка исходных данных осуществлялась в соответствии с рекомендациями [3] с учетом коррозионного повреждения металла балки моста. По результатам расчета моста крана в исходном состоянии (до усиления) и с включенными в работу вантами определялись усилия в элементах и их перемещения при различном положении тележки с грузом.
Система вантового усиления выполнена из элементов, изготавливаемых на заводе и позволяющих быстрый монтаж с минимальными сварочными работами на высоте. Перед установкой
системы к ригелям и трубчатому мосту крана привариваются шарнирные опоры в местах, соответствующих внутренним ребрам конструкции. На опоры устанавливаются стойки, навешиваются ванты и с помощью натяжных устройств натягиваются до проектной величины (50 кН), при этом рабочая и ремонтные консоли, а также середина рабочего пролета трубчатой балки поддомкрачиваются для компенсации прогиба от собственного веса соответственно на 50, 60 и 30 мм. После натяжения вант домкраты снимаются, и кран готов к работе.
По результатам расчета после включения в работу вантовой системы прогиб трубчато-балочного моста при размещении тележки с грузом в середине пролета уменьшился на 24% и составил с учетом имеющихся деформаций оси моста 70% от предельно допустимого (0,003 пролета по [4]). Прогибы консолей при расположении тележки с грузом на них составили - для ремонтной консоли 80% предельно допустимого, для рабочей консоли - 77%.
В результате введения вантовой системы усиления трубчатого моста крана получено уменьшение расчетного прогиба пролета крана и усилий в трубчатых балках, что позволяет продлить на 5-6 лет эксплуатационный ресурс крана, ограниченный из-за ослабления сечения трубчатой балки в результате коррозии. При этом следует отметить, что независимо от введения усиления необходимо тщательное обследование конструкций в соответствии с требованиями [2] и устранение трещин в металле и локальных ослаблений сечения в результате очаговой коррозии.
Литература
1. ТУ У 29.2-21674530-001-2003 Конструкции грузоподъемных кранов и подъемников металлические. Капитальный ремонт. - Киев: ЗАО СП «Монтажспецтехника», 2003.
2. РД 10-112-96. Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. - М., 1996.
3. Краны с трубчато-балочными пролетными строениями / Н. Г. Братусь и др. - М.: Машиностроение, 1989.
4. НПАОП 29.22-1.03-02 (ДНАОП 0.00-1.03-02) Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. - Киев: Госнадзорохрантруда, 2002.
