Анализ дефектов металлоконструкций опорных рам автомобильных кранов
УДК: 621.86:614.8
Николай ГРИДНЕВ,
Директор ООО «Ремкранпарк» (г. Томск)
Алексей КОВАЛЕВ,
Главный механик ООО «Ремкранпарк» (г. Томск)
Леонид ТОРИЦИН,
эксперт, кандидат технических наук ТГАСУ (г. Томск)
В статье рассмотрен опыт обследования опорных рам наиболее распространенных автомобильных кранов, систематизированы дефекты опорных рам автомобильных кранов различных заводов России.
Ключевые слова: опорные рамы, дефекты, нагруженные (опасные) зоны, техническое диагностирование.
Опыт обследования металлоконструкций опорных рам кранов, как при внеочередном обследовании, так и при экспертизе промышленной безопасности после отработки нормативного срока, позволяет по особенностям условий эксплуатации разделить дефекты металлоконструкций на 2 группы:
1. Дефекты, возникающие от нагруженности элементов и сварных соединений металлоконструкций.
2. Дефекты, возникающие от воздействия на опорную раму в транспортном положении, при перебазировке кранов между объектами.
Результаты неразрушающего контроля при обследовании, экспертизе, расследовании аварий позволили проанализировать и сгруппировать возникающие дефекты для групп кранов различных заводов России.
Опорные рамы группы кранов КС-3577 (КС-3577, КС-3577-4, КС-35715) представляют собой конструкцию, состоящую из продольных балок, поперечных балок, выносных опор и передних консолей. Размеры опорного контура, определяющего параметры устойчивости, ограничиваются габаритами рамы и размерами поворотных выносных опор.
Наиболее нагруженными участками рамы являются места крепления ОПК и соединения поперечных балок и выносных опор. В процессе эксплуатации у данных типов рам выявляются дефекты I группы: трещины в сварных швах и деталях под ОПК; трещины в сварных швах и основном металле в соединениях продольных и поперечных балок; трещины в сварных швах в местах соединений поперечных балок и выносных опор.
Дефекты II группы, такие как трещины и разрывы, возникают в местах крепления передних консолей.
В конструкциях опорных рам группы кранов КС-35714 (КС-3574), состоящих из продольных балок, поперечных балок, выносных опор выдвижного типа и передних консолей, основная нагрузка при работе крана воспринимается двумя точками контакта выносной опоры и неподвижной балки.
Размеры опорного контура, определяющего параметры устойчивости, ограничиваются габаритами рамы и размерами выдвижных выносных опор.
В этих точках опор выявляются дефекты I группы: явления смятия, износа. Эти дефекты приводят к изменению формы пластин в зоне контактов и, как следствие, к искривлению осей.
В отдельных случаях, при работе крана с легкими грузами, вследствие смятия площадь контакта опорной поверхности увеличивается, и данная конструкция работает без разрушений до истечения нормативного срока эксплуатации. Недостатком такой конструкции является повышенный износ трущихся поверхностей при выдвижении и втягивании опор.
Дефекты II группы, такие как трещины, разрывы основного металла попе-речных коробчатых балок рамы, возникают в местах крепления передних кон-солей.
Конструкция опорной рамы группы кранов ОАО «Мотовилихинские заводы» КС 5579.3 и других, представляет собой конструкцию, состоящую из центральной рамы (портала), поворотных коробчатых балок и выдвижных балок выносных опор. Рама имеет три точки крепления на шасси и один скользящий упорный палец.
Конструкция за счет поворотно-телескопического исполнения выносных опор, при малых габаритах в транспортном положении, обеспечивает увеличенный квадратный контур, что положительно сказывается на характеристиках устойчивости крана.
Конструкция отличается применением высокопрочных сталей, с пределом текучести до 800 МПа, с элементами усиления балок.
После 9 лет эксплуатации кранов в элементах рамы не выявлены зоны перегруженности (возникновение дефектов I группы - трещин и разрывов). Трещины в сварных швах, обнаруженные в проушинах крепления гидроцилиндров по-воротных балок, возникают при выставлении крана на выносные опоры.
Рама имеет один узел в месте крепления передней опорной балки к централь-ной раме, в котором возникают трещины. Трещины, распространяющиеся от нижних элементов к верхним, возникают вследствие нагрузок в транспортном положении от деформации рамы шасси - дефекты II группы. Особенностью этого узла является применение сталей с различными пределами прочности (09Г2С - 340 МПа, сталь АБ2-2 - 650... 800 МПа). Трещины в узле возникают в основном металле (околошовной зоне) с наименьшим пределом прочности.
В опорной раме группы кранов на специальном шасси КС-6973 также используются выдвижные выносные опоры.
Максимальная грузоподъемность этих кранов достигает 50 тонн, поэтому выносные опоры массивные, имеют несколько трущихся поверхностей.
Для уменьшения габаритов рамы выдвижные балки втягиваются внутрь не-подвижных балок на диаметр гидроцилиндра (до 200-300 мм).
Особенность конструкции заключается в том, что опорными поверхностями неподвижной и выдвижной балок опор являются два упора с относительно малой площадью опирания.
При нормативном сроке службы 13 лет, уже на 6 году эксплуатации в нескольких кранах вследствие особенностей конструкции и условий эксплуатации в опорных рамах возникли следующие дефекты I группы:
■ смятие упоров и основного металла верхнего листа выдвижной балки;
■ смятие боковых кромок верхнего листа на длине до 400 мм (протяженность дефектной зоны объясняется тем, что балка при работе не всегда выдвигается на 100%);
■ износ от трения;
■ износ;
■ деформации и износ элементов;
■ деформация поперечного элемента;
■ изменение геометрических размеров неподвижной балки в сторону расширения.
В результате возникновения указанных дефектов в балках выносных опор возник перекос осей и явление изменения геометрической схемы опорной рамы. При этих дефектах кран не может эксплуатироваться с паспортными грузовыми характеристиками.
Поэтому для данной конструкции рам кранов КС-6973 возникает задача ремонта и модернизации выносных опор, для обеспечения дальнейшей эксплуатации при паспортных характеристиках.
В результате проведенного анализа можно сформулировать следующие рекомендации:
■ экспертам специализированных организаций рекомендуется обращать особое внимание при проведении неразрушающего контроля на отмеченные выше узлы опорных рам;
■ организациям, эксплуатирующим краны, до истечения нормативного срока, на 4-5 году работы, рекомендуется при проведении полного технического освидетельствования привлекать экспертов для своевременного обнаружения и последующего устранения возможных дефектов;
■ организациям, занимающимся проектированием кранов, рекомендуется при разработке конструкций подобных опорных рам модернизировать отмеченные узлы или произвести их усиление для повышения надежности кранов при эксплуатации.
Литература:
1. Михайлов Л.К., Торицын Л.О., Торицын СЛ. Обзор конструкций опорных рам стреловых самоходных кранов // Казанская наука. -2011. -№3. - С. 14-20.
2. Паспорта и руководства по эксплуатации грузоподъемных кранов.