книги / Пособие по техническому надзору за безопасной эксплуатацией грузоподъемных кранов

ния угловых букс является наиболее напряженной частью бал­ ки, которая воспринимает вертикальные усилия, возникающие при движении крана. Трещины возникают в криволинейной части перехода от меньшего сечения к большему. Очень часто трещины со сварного шва распространяются на основной ме­ талл. Трещины формируются в узлах вырезов, поражая затем основной металл стенки. Образование трещин и разрушение металла начинаются в местах приварки ребра к поясу балки. Затем трещина распространяется на сварной шов соединения стенки с поясом и на основной металл. В большинстве случа­ ев ребра жесткости являются очагами начального разрушения балки. Трещины возникают в вертикальной стенке на рассто­ янии 100-150 мм от вертикального пояса в местах установки диафрагм.

Возникновение большого числа трещин в концевых бал­ ках и их преждевременное разрушение происходят из-за неудо­ влетворительного качества сварных работ и конструктивных недостатков крепления узла ходового колеса. В надбуксовой части балка имеет резкое изменение высоты сечения, что не является удачным конструктивным решением ввиду наличия значительных давлений на колесо от массы и динамических

нагрузок.

Трещины верхнего пояса главных балок (рис. 8.2) возника­ ют, как правило, в местах установки подтележечного рельса.

Рис. 8.2. Трещины верхнего пояса главных балок мостовых кра­ нов; 1,2,3 — трещины

Наиболее подвержены разрушению пояс под стыком рельса и свободные его кромки. Вызваны они многократным действи­ ем в поясе местных напряжений от Катковой (двигательной) нагрузки. В результате перераспределения давлений на колеса тележки местные напряжения превосходят расчетные пример­ но в 1,5—1,8 раза в поперечном и продольном направлениях. Повышению местных напряжений способствуют стыки рель­ сов, которые устраивают под диафрагмами в нарушение тех­ нических требований, неплотности и зазоры между поясом и диафрагмами. Зазоры не позволяют осуществить качествен­ ную приварку диафрагм к поясу. Сварные швы быстро раз­ рушаются, создавая условия для распространения трещины в основной металл пояса. В местах резкого изменения попе­ речного сечения главной балки причинами появления трещин являются высокая концентрация напряжений в местах переги­ ба пояса сварного шва, образование при сборке щелей и завар­ ка их наплавкой дополнительного металла. В конструкциях, где нижний пояс концевой балки является накладкой для ниж­ него пояса главной балки, трещины возникают по угловому шву.

При эксплуатации пролетные балки мостовых и козловых кранов постоянно деформируются в вертикальной плоскости. В начальной стадии деформация проявляется в уменьшении строительного подъема, вплоть до его исчезновения. В даль­ нейшем балка преобретает постоянно увеличивающийся (без нагрузки), так называемый отрицательный или остаточный, прогиб. Появление остаточного прогиба вызвано циклическим характером нагружения балок. На отрицательный прогиб вли­ яют конструктивное исполнение металлоконструкций и тип крана, режим работы, температура эксплуатации, состояние крановых путей.

На кранах, имеющих перильные фермы, после непродол­ жительной эксплуатации происходит разрушение продольных связей в местах их крепления к торцевому листу концевой балки. Разрушение начинается с появления на расстоянии 50- 100 MMJOT сварного шва трещины, которая приводит к обрыву связей. Узел крепления фермы с концевыми балками не обла­ дает необходимой жесткостью из-за значительной гибкости продольных связей. При колебаниях балки в местах крепления продольных элементов к торцевому листу возникают изгибные напряжения. Сварное соединение повышает коэффициент кон­ центрации, что ведет к быстрому разрушению крепления.

Для сварных ферменных конструкций характерны повре­

ждения в виде обрыва элементов, трещин в нижнем поясе в местах приварки раскосов горизонтальной фермы. Трещины и разрушения возникают наиболее часто в стыковых соедине­ ниях нижних поясов и узлах опорных раскосов. В клепаных конструкциях трещины возникают преимущественно в стыко­ вых соединениях и элементах, подвергающихся воздействию местной нагрузки. К ним относятся поясные уголки верхних поясов главных ферм, а также места крепления поперечных связей с ездовыми балками козловых кранов. В узлах соеди­ нений встречаются следующие дефекты заклепок: неплотное прилегание, зарубленные и рваные головки, наличие заусениц.

На площадках кранов расположено различное оборудова­ ние: механизм передвижения крана, лебедки, электрооборудо­ вание. Нагрузка в виде сосредоточенных масс оборудования и распределительной массы площадки передается через крон­ штейны настилу балки. В опорной части концевых балок осу­ ществляют частичное крепление площадок, поэтому не обеспе­ чивается совместная работа главной балки и площадки, более того, площадки играют роль дополнительной массы, энергич­ но приложенной к балкам. В период разгона или торможения моста, а также при прохождении краном стыков рельс воз­ никают колебания площадок. В местах приварки кронштей­ нов появляются знакопеременные напряжения. В результате действия этих напряжений разрушается стенка или сварной шов крепления кронштейна. Местные изгибные напряжения увеличиваются, если кронштейн установлен со смещением от диафрагмы. Стенка балки в местах крепления кронштейна пересыщена сваркой. На небольшом участке имеются свар­ ные крепления настила, площадок, диафрагм, кронштейнов и т. п. Поэтому не исключена возможность пережога металла, его охрупчивания. Повреждения вертикальной стенки балки в местах крепления кронштейнов, площадок появляются в ви­ де вертикальной трещины, идущей вдоль сварного шва диа­ фрагмы, либо в виде наклонных и горизонтальных трещин по стенке.

Трещины в элементах крепления механизмов моста кра­ на и грузовой тележки образуются вследствие неправильного конструктивного выполнения окончаний силовых связей. Ре­ дуктор передвижения моста прикреплен к поперечному ребру, которое, в свою очередь, приваривается к вертикальной стенке концевой балки. Ребро не доводится до пояса балки и резко об­ рывается, что способствует повышению местных напряжений. В момент пуска двигателя в узлах крепления редуктора возни­

кают значительные усилия, передающиеся на ребро и стенку в виде изгибающего момента. Этот недостаток характерен так­ же для связи крепления механизмов на грузовой тележке. При­ воды механизмов передвижения новых мостовых кранов изго­ тавливают по двум схемам с редукторами, соединенными со шлицевым хвостовиком вала привода ходового колеса, и с ре­ дукторами, непосредственно соединенными с валом ходового колеса зубчатой муфтой или через промежуточный вал. В обо­ их случаях приводы устанавливают на площадках, которые опираются на кронштейны, приваренные в местах установки больших диафрагм к вертикальной стенке пролетной балки. При значительных нагрузках обе конструкции оказываются недостаточно надежными. Через определенное время эксплуа­ тации появляются трещины, затем и обрывы кронштейнов в местах их приварки к вертикальной стенке пролетной балки.

Повреждения металлоконструкций мостовых кранов в ви­ де язвенной коррозии и трещин наблюдаются в местах нали­ чия полостей (“карманов”), щелей, возникающих при сварке прерывистыми швами, или неплотного прилегания элементов из-за большого шага заклепок. В концевых балках мостовых кранов влага скапливается в местах крепления площадок и на верхних поясах. При длительном хранении кранов или эксплу­ атации на открытом воздухе происходят коррозионные повре­ ждения внутренних поверхностей коробчатых балок. Проник­ новение влаги во внутренние полости балки происходит Через щели, имеющиеся в опорных соединениях главной и концевой балок. В козловых кранах очагами коррозий являются щели, имеющиеся в составных элементах, узлах соединения пролет­ ного строения с опорами. В местах приварки фасонных на­ кладок скапливается влага и пыль, которые ускоряют корро­ зию. Процесс коррозийного разрушения имеет три характер­ ные стадии: медленное развитие трещины, которое в основном определяется коррозионным фактором; скачкообразное, отно­ сительно быстрое развитие трещины при возрастающем влия­ нии динамической нагрузки; лавинообразное разрушение (раз­ рыв) при превышении нагрузки.

При эксплуатации башенных кранов С-981А в пределах 6,5-8 тыс. ч возникали трещины или отрывы консольной ча­ сти в местах соединения с концевой балкой по сварным швам или по телу металла в зоне, граничащей со сварными швами. Возникновение данного отказа может повлечь за собой паде­ ние башни крана. Как показали исследования, трещины по­ явились в результате значительных нагрузок переменных ве-

технических операций по исправлению и замене изношенных деталей с целью восстановления и поддержания работоспособ­ ности машины. Совокупность мероприятий, направленных на продление работоспособности грузоподъемных машин в тече­ ние срока ее эксплуатации, называют системой ремонтов. При правильной организации, своевременном и тщательном выпол­ нении операций технического обслуживания грузоподъемные краны ремонтируют через определенные промежутки времени, установленные в зависимости от срока службы групп деталей. В систему ППР грузоподъемных машин входят текущий (маг лый) и капитальный ремонты.

Техническая ремонтная терминология в системе служб по надзору за оборудованием предприятий включает ряд специ­ фических терминов, понятий и показателей, которые широко используются при эксплуатации машин и оборудования, пла­ нировании и проведении ремонтных работ, ведении отчетно­ учетной документации и т. п.

Основным видом ремонта, направленного на восстановле­ ние работоспособности грузоподъемной машины, является те­ кущий ремонт. Задача ремонта — компенсировать износы за счет восстановления деталей и вернуть машину к первона­ чальному техническому состоянию. Технологический процесс ремонта грузоподъемных машин предусматривает выполне­ ние следующих работ: разборка, очистка и промывка дета­ лей машины; дефектация; составление дефектной ведомости; устранение неисправностей; восстановление изношенных и за­ мена вышедших из строя деталей; замена отдельных узлов но­ выми или заранее отремонтированными; сборка и регулировка узлов и механизмов; проверка работоспособности и технологи­ ческое освидетельствование грузоподъемной машины.

Для общего руководства плановым ремонтом, как прави­ ло, назначается начальник ремонтной службы (цеха, участка, мастерской, управления механизации) предприятия.

Контроль качества работ при текущих ремонтах возложен на механика, мастера, бригадира слесарей по ремонту грузоподъемных машин. Текущий ремонт должен обеспечить нор­ мальную эксплуатацию грузоподъемной машины до очередно­ го планового ремонта (текущего или капитального).

Согласно правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов вывод грузоподъемной машины в ре­ монт должен производиться лицом (ИТР), ответственным за содержание крана в исправном состоянии, в соответствии с графиком ремонта, утвержденным руководством цеха, пред­

приятия. На проведение ремонта мостовых и консольных пере­ движных кранов должен выдаваться наряд-допуск в порядке, установленном на предприятии. В наряд-допуске должны быть указаны меры по предупреждению поражения ремонтного пер­ сонала током, падения с высоты, наезда работающих кранов на ремонтируемый кран, по предупреждению выхода ремонтного персонала на крановые пути действующих кранов. Дата и вре­ мя вывода крана в ремонт, а также фамилия лица, ответствен­ ного за его проведение, должны быть указаны в наряд-допуске и вахтенном журнале крановщика. Использование крана для работы во время его ремонта не разрешается.

За 1—2 дня до остановки грузоподъемной машины на теку­ щий ремонт исполнитель ремонта (бригада и механик участ­ ка) совместно с заказчиком (начальником цеха, участка) про­ веряет наличие предусмотренных ремонтной ведомостью за­ пасных частей, материалов, средств механизации и др. непо­ средственно на ремонтных площадках, при их отсутствии ре­ монт соответствующего узла, механизма (крана в целом) или переносится до окончания полной подготовки, либо исключа­ ется из месячного графика, если ремонт переносится на другой месяц. Перенос ремонта в пределах текущего месяца оформля­ ется актом и утверждается главным инженером предприятия.

Ремонтную (дефектную) ведомость (акт) составляют до на­ чала планируемого ремонта грузоподъемной машины. В эту ведомость по результатам осмотра и дефектации узлов и де­ талей, а также на основе опроса ремонтного персонала зано­ сят дефекты, узлы и детали, подлежащие ремонту. Учиты­ вают все предварительные данные и подробно перечисляют дефекты грузоподъемной машины в целом, каждого узла в от­ дельности и каждой восстанавливаемой детали, в ней же ука­ зывают, какие детали подлежат замене новыми. Дефектная ведомость, составленная на каждую машину, поступившую в ремонт, является конкретным документом. Поэтому результа­ ты ремонта прямо зависят от качества дефектной ведомости. В процессе ее составления выявляется необходимость замены изношенных деталей, исправления сопряжений и т. д. Таким образом, правильно составленная и достаточно подробная де­ фектная ведомость является существенным дополнением к тех­ нологическим процессам на ремонт. Поэтому составление де­ фектных ведомостей следует поручать работникам, имеющим высокую квалификацию и значительный практический опыт по ремонту и эксплуатации грузоподъемных кранов.

Согласно дефектной (ремонтной) ведомости ремонтные

участки обеспечиваются необходимыми запасными частями, узлами, механизмами, сменным стреловым оборудованием и материалами, необходимыми для выполнения ремонта. По­ требность участков в запасных частях и материалах обеспе­ чивают путем изготовления новых и восстановления бывших в употреблении деталей и узлов в ремонтных цехах предприя­ тия, заказа деталей и узлов на специализированных ремонтных предприятиях, заблаговременной поставки ремонтных матери­ алов и изделий.

Применяют два метода текущего ремонта — индивидуаль­ ный и агрегатный. При индивидуальном методе ремонта по­ врежденные узлы и детали снимают с машины, ремонтируют и вновь устанавливают на место. Недостаток этого метода со­ стоит в том, что ремонт связан со значительными простоями грузоподъемных машин. Такой метод распространен в строи­ тельных организациях, так как участки ремонта еще недоста­ точно оснащены запасными частями.

При агрегатном методе ремонта поврежденный узел цели­ ком заменяют новым. Вновь устанавливаемые узлы изготовля­ ют или ремонтируют заранее с высокой точностью, благодаря чему качество этих узлов, как правило, не уступает перво­ начально установленным узлам. Преимущество этого метода состоит в том, что время ремонта сокращается до минимума.

Ремонт и восстановление деталей и узлов механизмов ве­ дутся на основе ремонтных чертежей и эскизов. При изгото­ влении сменных или запасных частей, а также при восстано­ влении деталей, как правило, номинальные размеры и поля допусков должны отвечать рабочей конструкторской докумен­ тации. Отклонение формы и расположения поверхностей дета­ лей не должно выходить за пределы поля допуска на соответ­ ствующий размер, если допуск на это отклонение не оговорен в чертеже.

Детали, вышедшие из строя, в ряде случаев могут быть восстановлены и вновь поставлены на грузоподъемную маши­ ну. Применяют три способа восстановления изношенных дета­ лей:

восстановление геометрической формы и чистоты поверх­ ности (как правило, при этом изменяются размеры детали);

комбинированный способ. При этом изношенная поверх­ ность одной детали наращивается с целью компенсации изме­ нения размеров сопрягаемой детали, восстанавливаемой толь­ ко обработкой. Этот способ восстанавливает также и взаимо­ расположение деталей.

Кроме изношенных деталей восстанавливаются также де­ формированные детали.

Для ремонта деталей применяют следующие методы их восстановления: механическую обработку (опиловку, рубку, точение, строгание, шлифование, фрезерование и т. д.); свар­ ку; наплавку (газовую, электровибрационную; электрошлаковую; плазменную); электролитические методы наращивания (хромирование, никелирование); заливку (баббитом, бронзой); наращивание самотвердеющими пластмассами; правка; тер­ мообработка и т. п.

При выборе метода восстановления деталей большое значе­ ние имеет экономическая эффективность. Выгодным предста­ вляется тот метод, который полностью восстанавливает тех­ ническую характеристику детали, при этом стоимость восста­ новления должна быть ниже стоимости новой детали, а сроки восстановления — короче.

Метод изменения размеров поверхностей не всегда прием­ лем, так как он часто влечет за собой необходимость примене­ ния новой сопряженной детали. В некоторых случаях уменьше­ ние размера недопустимо. При наращивании изношенной по­ верхности иногда экономически выгодно увеличить ее размер по сравнению с номинальным с тем, чтобы обработать сопря­ женную деталь под ремонтный размер. Это позволяет восста­ навливать обе изношенные детали и их сопряжения. Значение фактора деформирования детали также велико, так как вос­ становлению подлежит старая, в большинстве случаев, обра­ ботанная деталь.

При ремонте детали методами механической обработки различают:

обработку под ремонтные размеры и под номинальный раз­ мер. Обработка детали под ремонтные размеры преследует цель восстановить качество сопряжения в кинематических па­ рах типа: вал—втулка, поршень—цилиндр и т. д. При ремонте детали под ремонтный размер обрабатывают основную, т. е. сложную договорную деталь до достижения заданного заранее ремонтного размера, а более простую и дешевую деталь изго­ тавливают заново или ремонтируют, наращивая на нее мате­ риал под ремонтный размер основной детали.

Ремонтные размеры подразделяют на две группы: ре­ гламентированные (заранее установленные) и свободные. Предельно допустимый размер, до которого можно обрабо­ тать деталь под ремонтные размеры, зависит от условий прочности и конструктивных особенностей детали, в том

числе от условия сохранения термически обработанного поверхностного слоя.

Метод ремонтных размеров получил значительное распро­ странение, так как он общедоступен и относительно дешев.

Текущие ремонты (малый, средний) мостовых и козловых кранов проводят в отличие от других кранов в цехах и на участках, где они установлены и эксплуатируются. С учетом конструктивных особенностей крана, режима и условий его эксплуатации устанавливают конкретный объем ремонтных работ.

Примерный перечень работ при текущем Т1 (малом) ре­ монте мостовых и козловых кранов с режимом работы 5 К (по ГОСТ 25546—82) и грузоподъемностью от 10 до 50 т приведен ниже:

разборка и осмотр отдельных узлов, недоступных для не­ посредственного наблюдения; дефектация деталей, требующих замены или реставрации;

проверка состояния грузового крюка, его опоры и крепле­ ния, состояние крюковой подвески;

дефектация трансмиссионных валов, валов редукторов, шлицевых и шпоночных соединений;

проверка состояния соединительных муфт, прочность креп­ ления полумуфт на валах, степень износа зубьев и Пальцев в зубчатых втулочно-пальцевых муфтах; замена изношенных де­ талей и центровка муфт;

осмотр и ревизия ходовых колес: проверка состояния и ве­ личины износа поверхностей катания, наличия трещин и отко­ лов на ребордах и по поверхностям катания, состояния креп­ ления зубчатых венцов;

проверка тормозов всех механизмов крана: состояние рабо­ чих поверхностей тормозных шкивов и фрикционных обкла­ док, колодок и лент;

реставрация или замена предельно изношенных деталей, регулировка тормозов;

выполнение работ, предусмотренных техническим обслу­ живанием крана, в том числе: осмотр канатов и их крепления, проверка работы всех устройств и приборов безопасности, до­ лив или замена в узлах трения смазочного материала.

Примерный перечень работ при текущем Т2 (среднем) ре­ монте:

замена поврежденных дефектных трансмиссионных валов, изношенных редукторов, аппаратуры централизованных си­ стем смазки и других комплектующих узлов, механизмов и