CC BY
12УДК 621.01
Е. А. Зосчиов, зам. руководителя Управления по технологическому и экологическому
надзору Ростехнадзора по Нижегородской области.
603022, Нижний Новгород, Окский съезд, 4.
А. Ф. Кирилов, к. т. н., доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
М. Е. Саломатников, к. т. н., доцент, главный специалист ООО «НЦТД» 603146, Нижний Новгород, ул. Рукавишниковых, 24
О НЕКОТОРЫХ ПРИЧИНАХ РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН
Рассмотрены причины разрушения металлоконструкций грузоподъемных машин, связанные с несовершенством конструкции или отступлением от проекта при их изготовлении, произошедшие на территории, поднадзорной Управлению по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Нижегородской области.
При эксплуатации грузоподъемных машин (ГПМ) до настоящего времени имеются случаи разрушения их металлоконструкции.
Причинами разрушения металлоконструкций ГПМ являются совокупность различных факторов (нарушение правил эксплуатации, пониженное значение механических свойств металла, несовершенство конструкции и др.).
Для специалистов-прочнистов в данном случае представляет интерес рассмотрение причин аварий, связанных с несовершенством конструкции или отступлениями от проекта при изготовлении ГПМ.
Так в апреле месяце 2004 г. произошло разрушение верхнего пояса стрелы башенного крана КБМ-401П (см. фото. 1, 2).
Фото I
Фото 2
Вестник ВГАВТ
При определении причин разрушения стрелы на основании исследований было установлено:
- химический состав верхнего пояса стрелы и раскосов соответствует маркам сталей, указанных в паспорте крана;
- механические свойства металла верхнего пояса стрелы (по пределу текучести) несколько ниже (на 8 %) нормативного его значения, указанного в технических условиях;
- проведенный расчет верхнего пояса стрелы без учета конструктивного исполнения узла крепления второй оттяжки к стреле по допускаемым напряжениям подтверждает наличие необходимого запаса прочности при нормативном сопротивлении стали 09Г2С.
Одной из причин аварии явилось несовершенство узла крепления оттяжки к стреле (см. рис.).
Рис. 1.
В исполненной конструкции не обеспечивалась передача усилий непосредственно на узел стрелы, а равнодействующая усилия в оттяжке не пересекалась с контуром сварных швов, соединяющих фасонку с верхним поясом стрелы. Кроме того, предел текучести материала стрелы оказался несколько ниже проектного значения. Трещина развилась в месте окончания сварного шва (см. фото. 3).
Данные несовершенства были признаны головными организациями по крано-строению и в конструкторскою документацию внесены соответствующие изменения.
Несколько позднее произошло падение башенного крана КП-300. Было установлено, что падение поворотной части крана произошло из-за разрушения верхнего листа рамы портала в месте опирания фундамента опорно-поворотного устройства.
Разрыв верхнего листа портала вызван неточностью установки фундамента опор-но-поворотного устройства относительно опорных элементов рамы портала, что привело к преждевременному усталостному разрушению металла. При восстановлении крана выполнили усиление данного узла и приняли меры по регулярному определению его технического состояния.
В это же время при эксплуатации однобалочного мостового крана появились многочисленные трещины в концевых и главной балках (фото. 4).
Фото 3 Фото 4
При анализе установлено, что появлению этих трещин в основном способствовало несовершенство конструкции крана, которое также учтено при проектировании.
На двух козловых кранах, изготовленных в 1995 году фирмой «Kranbau Eberswalde GmbH». Германия, через два года их эксплуатации появились трещины в узлах соединения стоек жесткой опоры со стяжкой. Причиной этого явились высокие напряжения, сопоставимые с пределом текучести материала. Их появление вызвано систематическим рассогласованием перемещения жесткой и гибкой опор крана.
На башенном кране MB-1645 при ремонте заменили четыре шпильки М52х1,5 соединения промежуточной опоры опорно-поворотного устройства с рамой портала. Чтобы определить отечественный аналог стали для изготовления шпилек и гаек, были проведены металлографические исследования оригинала стали чешского производства Анализ результатов показал, что материал шпильки соответствует стали Ст38ХМЮА ГОСТ 4543-71 «Сталь легированная, конструкционная. Марки и технические требования». Однако при эксплуатации произошло разрушение резьбы шпилек по всей высоте гаек. В результате металлографического исследования установлено, что при термической обработке шпилек не были соблюдены требования по защите резьбы от обезуглероживания, что способствовало образованию, обезуглероженного слоя, значительно превышающего допустимые ГОСТ 1759.4 значения. Согласно указанному ГОСТу максимальная глубина полного обезуглероженного слоя не должна превышать 0,015 мм.
Приведенные факты разрушения металлоконструкции грузоподъемных машин произошли к счастью без человеческих жертв. Но наличие этих аварий свидетельствует о необходимости проведения всестороннего технического диагностирования ГПМ при их эксплуатации и особенно машин, отработавших нормативный срок службы, с учетом конструкторско-технологических особенностей каждой конкретной грузоподъемной машины.
ABOUT SOME REASONS OF FRACTURE METAL CONSTRUCTIONS THE MACHINE FOR A RAISING OF
WEIGHTS
E. A. Zosimov, A. F. Kirilov, M. E. Salomatnikov
The reason of fracture of metal constructions the machine for a raising of weights, bound with an irregularity of a construction or deviation from the design at their manufacture surveyed, which has occurred in territory, subordinated to Control on technological and ecological supervision Rostechnadzor on the Nizhniy Novgorod region.
Вестник В TART
УДК 625.032.435.001.42:681.322-181.4
A. Д. Звягин, д. т. н., профессор, ВГАВТ. 603003, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
B. Ю. Калибии, директор ООО «Транскомплект».
192019, Санкт-Петербург, ул. Мельничная, 4а. E-mail: transko2003@ mail.ru.
СИСТЕМА ВИБРОДИАГНОСТИКИ КОЛЕСНЫХ ПАР ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
В статье описывается система вибродиагностики колесных пар вагонов, имеюгцих навешенные приводы генератов. Особенностью системы является съем показаний с пяти точек одновременно, где точки измерения располагаются над буксовыми под-шипниками слева и справа, а также над подшипниками редуктора. Рассматривает-сясостав аппаратуры и некоторые результаты вибродиагностики в пассажирском депо Нижнего Новгорода.
Вопросы безопасности движения всегда находились и находятся в центре внимания на Горьковской железной дороге. Повышение скорости движения пассажирских поездов налагает особую ответственность на персонал, занимающийся ремонтом и подготовкой пассажирских вагонов к эксплуатации. Поэтому контролю качества ремонта колесных пар пассажирских вагонов придается большое значение. Пассажирские вагоны имеют колесные пары двух типов: обычная колесная пара и колесная пара с приводом электрогенератора, который навешен на ось колесной пары и приводится во вращение за счет движения вагона. Генераторы приводятся в действие от оси колесной пары с помощью специального редуктора.
На рис. 1 и 2 показаны схемы редукторов ВБА-32кВт и EUK-28 кВт.
Рис. 1. Схема приводного редуктора типа ВБА-32 кВт: 1,2- конические подшипники 32044 MPS ГОСТ 333-71 ТГЛ 2993: 3 - подшипники роликовые 76-323314 Ml; 4 - подшипник шариковый Q-3I4; 5 - колесо редуктора 82 зуба; 6 - шестерня редуктора 22 чуба.
Передаточное число ¡=3,727 Подшипник 32044: Do=235, с1т=28, п=22 ролика. Подшипник 76-323314 (русский): D0=l 10. с!т=20, п-13 роликов Подшипник (немецкий): Do= 111, dr=22, п=12 роликов, диаметр вала 70. Подшипник Q-314: Do=l 10, df=25,5, n=l I шариков, диаметр вала 70.
Ниже рассматривается система вибродиагностики колесной пары с редуктором и генератором в сборе на стенде после ремонта. Контролю подлежат подшипники буксы, подшипники вала редуктора, колеса редуктора и подшипники выходного вала. Опыт показал, что для получения информации об их состоянии необходимо установить 5 датчиков;
- по одному на каждую буксу;
- по одному над подшипниками редуктора;
- один в районе выходного вала.
Рис. 2. Схема приводного редуктора типа Е1Ж-28 кВт 1 - роликоподшипник 32309ЛМ; 2 - конические подшипники 7314А; 3 - шестерня редуктора; 4 - колесо редуктора.
Подшипники приводного вала такие же, как и у ВБА-32. Подшипник 32309: О0=71,5, ёг=13, п=12 роликов. Подшипник 7314А: О0=114, ¿7=20,7, п=16 роликов. Передаточное число редуктора ¡=2,96. Колесо имеет 77 зубьев, шестерня 26.
На рис. 3 показана установка датчиков на корпус редуктора над подшипниками редуктора. Одновременно датчики устанавливаются на левую и правлю буксу и на выходе приводного вала генератора над опорными подшипниками этого вала.
Рис. 3. Стенд для проверки приводного редуктора генератора вагона
Вибродиагностика проводится по 19 параметрам:
- 10 параметров подшипников левой и правой букс;
- 8 параметров подшипников редуктора;
- 5 параметров подшипников выходного вала:
- один параметр состояние колес редуктора.
В параметры подшипников букс (левого и правого) входят следующие дефекты:
- повреждение сепаратора;
Вестник ВГАВТ
- повреждение ролика;
- повреждение наружного кольца;
- повреждение внутреннего кольца;
- повреждение группы роликов.
В параметры подшипников (левого и правого) редуктора:
- повреждение сепаратора;
- повреждение ролика;
- повреждение наружного кольца;
- повреждение внутреннего кольца.
В параметры подшипников выходного вала:
- повреждение сепаратора;
- повреждение ролика;
- повреждение наружного кольца;
- повреждение внутреннего кольца;
- повреждение группы роликов.
Параметром повреждения редуктора служит первая гармоника повреждения колеса.
Таблица
ПОДШИПНИК ЛЕВЫЙ 32044
№№ ДИАП. ЧАСТОТА, Гц УСКОРЕНИЕ, М/С"' ДОП УСК, м/с2 ПРИМЕЧАНИЕ
1 6-10 0,134 2,209 В норме
О 122-138 0.787 2.793 В норме
3 143-162 0.746 1.949 В норме
4 181-204 0.825 2.966 В норме
ПОДШИПНИК ПРАВЫЙ 32044
1 6-10 0.084 2,209 В норме
2 122-138 0.732 2.793 В норме
3 143-162 0.465 1.949 В норме
4 181-204 0.888 2.966 В норме
ПОДШИПНИКИ ВЫХОДНОГО ВАЛА И РЕДУКТОР
1 21-38 0.888 2.979 В норме
2 224-262 0.340 1.266 В норме
3 373-420 1.112 1.489 В норме
4 292-329 0.428 2.296 В норме
5 423-476 0.407 1.340 В норме
6 1212-1363 0.578 2.209 В норме
ПОДШИПНИК ЛЕВОЙ БУКСЫ
1 6-10 0.134 2.209 В норме
2 78-85 0.763 2.793 В норме
3 86-95 0.389 1.949 В норме
4 120-138 0.787 2.966 В норме
5 92-112 0.802 2.800 В норме
] 6-10 0.084 2.209 В норме
ПОДШИПНИК ПРАВОЙ БУКСЫ
2 78-85 0.581 2.793 В норме
3 86-95 0.542 1.949 В норме
4 120-138 0.677 2.966 В норме
5 92-112 1.014 2.800 В норме
Система состоит из 5 пъезодатчиков, 8-канального усилителя заряда, аналого-цифрового преобразователя, компьютера и принтера. Запись процесса колебаний производится одновременно с 5 датчиков, а затем полученные записи обрабатываются по специальной программе. Результаты вибродиагностики одной колесной пары с редуктором ВБА-32-101, как их выдает компьютер, приведены в таблице.
FEATURES of SYSTEM VIBRODIAGNOSTIC WHEEL PAIRS CARRIAGES
A. Zvyagin, V. Kalabin
In clause the system vibrodiagnostic of wheel pairs cars having hung drives generáis is described. Feature of system is writs of the indications from five points simultaneously, where the points of measurement settle down above boocs by bearings at the left and on the right, and also above bearings of a reducer. The structure of the equipment and some results vibrodiagnostic in passenger depot of Nizhni Novgorod is considered (examined)
УДК 625.032.435.001.42:681.322-181.4
A. Д. Звягин, д. т. н., профессор, ВГАВТ. 603003, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
B. Ю. Калабин. директор, ООО «Транскомплект».
192019, Санкт-Петербург, ул. Мельничная, 4а. E-mail: trans ко2003@ mail.ru.
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ КОЛЕСНЫХ ПАР ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ С ПРИВОДОМ ГЕНЕРАТОРА
В статье рассматриваются некоторые результаты вибродиагностики колесных пар вагонов, имеющих навешенные приводы генератов. Приводятся спектры ускорений, полученные с различных точек генератора и опор колесной пары. Точки измерения располагаются над подшипниками опоры слева и справа, а также над подшипниками редуктора.
В пассажирском депо Горький Пассажирский производится ремонт колесных пар пассажирских вагонов, в том числе имеющих навесные приводы к генераторам. Контроль качества ремонта последних происходит на специальном стенде в сборе, т. е. с подсоединенным к выходному валу навешенного на колесную пару редуктора. На стенде проверяется качество сборки и механическое состояние подшипников букс колесной пары, шестерен и подшипников редуктора. Учитывая большую частоту вращения колесной пары и выходного вала редуктора, приводящих к большой динамической нагрузке, по инструкции, во время испытаний находиться рядом со стендом запрещается. За его работой наблюдают из соседнего помещения через окно. Вращение колесной пары на стенде производится в течении определенного времени. Если никаких сбоев или разрушений не происходит, то пара с генератором считаются исправными. Такой контроль нельзя считать объективным, так как повреждения подшипников и редуктора за время испытаний могут быть не выявлены. В таких случаях применение системы вибродиагностики совершенно необходимо. Для определения механического состояния подшипников и редуктора устанавливаются датчики на буксы колесной пары, над опорными подшипниками навешенного приводного редук-
