Введение к работе
Актуальность работы. Кран и крановый путь как элементы единой системы взаимодействуют друг с другом в процессе эксплуатации и взаимно влияют друг на друга. Безопасность, бесперебойность и рентабельность эксплуатации кранов существенно зависит от состояния крановых путей. Особенно чувствителен к состоянию пути кран, чей технический ресурс исчерпан или близок к этому: небольшое отклонение параметров пути от норматива может явиться той последней каплей, которая ведет к аварии, материальным и человеческим потерям.
На предприятиях горнодобывающего комплекса, подведомственных Уральскому округу Госгортехнадзора РФ, в настоящее время эксплуатируется более 3000 кранов, установленных на промышленных площадках и складах шахт, рудников, карьеров и обогатительных фабрик.
В настоящее время значительная доля кранов (порядка 60-70%), эксплуатирующихся на предприятиях Уральского округа Госгортехнадзора, исчерпало свой технический ресурс. Этот парк кранов, в свою очередь, эксплуатируется на более чем 1000 км крановых путей различных конструкций, чье техническое состояние в большинстве случаев не удовлетворяет нормативным требованиям. Натурные обследования 22 крановых путей на предприятиях только горнодобывающего комплекса Свердловской области показали, что ни один обследованный путь не удовлетворяет нормативным требованиям, причем отклонения параметров превышают допускаемые значения в 2-3 раза. Большая протяженность крановых путей предприятий, их интенсивная эксплуатация в прошлом превращает задачу их содержания в технически исправном состоянии в сложную капитало- и материа-лоемкую проблему.
Материалы диссертации являются составной частью исследований, проводимых по программе Госгортехнадзора РФ по разработке руководящей документации "Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин" (№. ГР 01.830029692, 01.86.0014638).
Идея работы. Анализ сил взаимодействия в системе "кран - рельсовы путь" путем проведения обследований крановых путей с последующим моделі рованием системы на ЭВМ с учетом статистически превалирующих реальных п< раметров путей.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка ж учной методики прогнозирования и расчета величин сил взаимодействия осної ных элементов механической системы, включающей в себя кран и крановый пут ("Кран-путь"). Для достижения поставленной цели необходимо решить следук щие задачи:
-
Изучить и дать анализ существующих методов исследования взаимодей ствия кранов и крановых путей ;
-
Разработать математическую модель системы ''Кран-путь";
-
Разработать методику экспериментальных исследований взаимодействи элементов системы "Кран-путь";
-
Выполнить натурные обследования элементов системы в условиях е эксплуатации на предприятиях;
-
Выполнить компьютерный эксперимент с целью расчета величины опор ной реакции в процессе эксплуатации крана на реальном и идеальном путях и вы явления основных закономерностей изменения ее величины в зависимости а параметров системы.
Методы исследования. Решение поставленных задач получено на основі математического моделирования и вычислительного эксперимента и используе-"методы динамического анализа жестких и упруго-шіастических объектов, а таю» статистической механики.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна работы К наиболее существенным новым научным положениям, выносимым на защиту относятся: общая методика прогнозирования и расчета величины реакции в основных элементах системы "Кран-путь", включающая в себя математическую t
компьютерную модель системы; методика экспериментальных исследований взаимодействия элементов системы "Кран-путь", методика и результаты вычислительного эксперимента по исследованию влияния изменения основных параметров системы на величину опорной реакции.
Достоверность научных положений диссертации подтверждается результатами экспериментальных исследований, полученных на основе статистических методов обработки данных, результатами вычислительного эксперимента на ЭВМ, планированием экспериментов, оценкой их результатов по основным статистическим критериям. Погрешность результатов эксперимента не превышала 8,0 - 8,5%.
Практическая ценность работы. Разработанная теоретическая модель системы "Кран-путь", реализованная на ЭВМ,позволяет:
-
прогнозировать и рассчитывать, в зависимости от параметров состояния пути и конструктивных особенностей крана, усилия и напряжения в основных элементах системы "Кран-путь" что необходимо для уточнения методик расчета крана на стадии проектирования;
-
обосновывать нормативные параметры содержания крановых путей и кранов, величины допустимых отклонений от них без проведения сложных, трудоемкие и дорогостоящих экспериментов;
-
разработать систему рационального управления элементами системы в процессе эксплуатации в зависимости от конкретных производственных и природно-климатических условий предприятия.
В целом общая методика прогнозирования и расчета величины реакции в основных элементах системы является основой для выполнения амплитудно-частотного анализа реакции опор с целью оценки безопасности эксплуатации кранов предприятий техническими рисками.
Реализация результатов исследований. Основные результаты работы включены в состав нормативно-технической документации Госгортехнадзора РФ, на-
ходящейся в настоящее время на стадии утверждения, в частности "Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин". РД 10-138-97, часть 1. Общие положения (вторая редакция), часть 2. Методика обследования.
Апробация работы . Основные результаты диссертационной работы заслушаны и одобрены коллегией Комитета Госгортехнадзора РФ , на заседаниях кафедры ПТМ УГТУ-УПИ, кафедры сопротивления материалов и теоретической механики УГЛТА, кафедры горной механики УПТА, научно-практических конференциях по безопасности подъемных сооружений (г. Сочи, 1997г.) и VI Уральской научно-практической конференции по метрологии (г. Екатеринбург, 1998 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 3 статьи и 2 тезисов доклада.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы (59 наименований) и 3 приложений, изложенных на 100 страницах основного текста, в том числе 22 рисунков, 8 таблиц, 36 страниц приложения.