Короткий Анатолий Аркадьевич, заведующий кафедрой «Эксплуатация транспортных систем и логистика», доктор технических наук, профессор
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Павленко Андрей Николаевич, доцент кафедры «Эксплуатация транспортных систем и логистика», кандидат технических наук, доцент
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Панфилова Эльвира Анатольевна, доцент кафедры «Эксплуатация транспортных систем и логистика», кандидат философских наук, доцент
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Симонов Дмитрий Николаевич, главный конструктор
346428, г. Новочеркасск, ул. Троицкая, 88
Novocherkassk
Введение. Представлен анализ разрушений сварных швов, возникших при эксплуатации мостовых кранов модульной конструкции. Предложены меры, позволяющие в дальнейшем предотвратить появление подобных дефектов, снизить вероятность аварий и повысить безопасность эксплуатации мостовых кранов со сварной модульной конструкцией. Актуальность работы обусловлена тем, что в РФ приблизительно 65 % зарегистрированных в Ростехнадзоре грузоподъемных кранов отработали нормативный срок службы.
Целью работы является повышение безопасности эксплуатации мостовых кранов модульных конструкций и надежности их сварных металлоконструкций. Реализуя цели работы, на основе анализа разрушений металлических конструкций мостовых кранов, составлена диагностическая карта сварных соединений металлоконструкций концевых балок с модулями ходовых колес мостового крана. Применение предлагаемой диагностической карты в производственных условиях позволит существенно поднять качество диагностики сварных соединений.
Материалы и методы. Выполнены исследования аварий несущих металлических конструкций кранов методами технической диагностики разрушений сварных швов, возникших при эксплуатации мостовых кранов модульной конструкции. Это позволило разработать ряд мер по предотвращению аварий мостовых кранов, инициированных разрушением их сварных модульных конструкций.
Результаты исследования. На основе проведенного анализа аварий составлена диагностическая карта разрушающихся сварных соединений металлоконструкций концевых балок с модулями ходовых колес мостового крана. Использование предлагаемой диагностической карты позволит повысить надежность сварных металлоконструкций и улучшить качество диагностики сварных соединений в производственных условиях.
Обсуждение и заключения. В результате проведенного анализа разрушений конструкций модульных мостовых кранов сформулирован ряд мер, позволяющих предотвратить образование подобных дефектов, возникновение из-за них аварий, повысить безопасность эксплуатации мостовых кранов.
Introduction. The article presents an analysis of the destruction of welds that occurred during the operation of modular overhead cranes. Measures are proposed to prevent the occurrence of such defects in the future, reduce the likelihood of accidents and improve the safety of operation of overhead cranes with a welded modular construction. The relevance of the work is due to the fact that in the Russian Federation approximately 65% of the lifting cranes registered with Rostechnadzor have fulfilled the standard service life.
The work objective is to improve the safety of operation of modular overhead cranes and the reliability of their welded metal structures. Achieving the objectives of the work, based on the analysis of the destruction of metal structures of overhead cranes, a diagnostic map of welded joints of metal structures of end beams with modules of travelling wheels of overhead cranes was compiled. The use of the proposed diagnostic card in a production environment will significantly improve the quality of diagnostics of welded joints.
Materials and Methods. Investigations of accidents of load-bearing metal structures of cranes by methods of technical diagnostics of destruction of welds that occurred during the operation of overhead cranes of modular design have been carried out. This made it possible to develop a number of measures to prevent accidents of overhead cranes initiated by the destruction of their welded modular structures.
Results. Based on the analysis of accidents, a diagnostic map of destructing welded joints of metal structures of end beams with modules of travelling wheels of an overhead crane has been compiled. The use of the proposed diagnostic card will increase the reliability of welded metal structures and improve the quality of diagnostics of welded joints in production conditions.
Discussion and Conclusions. As a result of the analysis of structural failures of modular overhead cranes, a number of measures are proposed to prevent the formation of such defects, the occurrence of accidents due to them, and to improve the safety of operation of overhead cranes.
Введение. В настоящее время в Российской Федерации получили широкое распространение мостовые грузоподъемные краны со сварной модульной конструкцией. Они массово применяются при выполнении технологических процессов на различных производственных предприятиях, что определяет степень механизации погрузо-разгрузочных работ, влияет на затраты выпускаемой продукции и иные технико-экономические показатели производства.
На текущий момент в Российской Федерации приблизительно 65 % зарегистрированных в Ростехнадзоре грузоподъемных кранов отработали нормативный срок службы [
С введением Технических регламентов ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования»[3], ТР ТС 011/2011 «Безопасность лифтов»[4], ТР ТС 018/2011 «О безопасности колесных транспортных средств»[5] термин «безопасность грузоподъемного крана» можно рассматривать как «конструкционную безопасность» на всех стадиях жизненного цикла: проектирования, изготовления и эксплуатации. Нарушение конструкционной безопасности может привести к аварии подъемного сооружения. Вопросы обеспечения прочности крановых металлоконструкций рассмотрены в трудах [2–6], а с позиций безопасности крана как сложной технической системы в работе [
Целью настоящего исследования является повышение безопасности эксплуатации мостовых кранов модульных конструкций и надежности их сварных металлоконструкций. На основе анализа разрушений металлических конструкций мостовых кранов составлена диагностическая карта сварных соединений металлоконструкций концевых балок с модулями ходовых колес мостового крана. Применение предлагаемой диагностической карты в производственных условиях позволит существенно поднять качество диагностики сварных соединений.
Материалы и методы. Анализ эксплуатации мостовых кранов методами технической диагностики [
Результаты исследования. Сроки службы грузоподъемных машин регламентированы государственными стандартами, техническими условиями и другими нормативными документами. Каждый кран имеет определенный срок службы, указанный в его техническом паспорте. Как правило, срок службы крана определяется сроком службы его несущих металлических конструкций.
Например, требования надежности по ГОСТ 27584-88[7] устанавливают параметры для мостовых кранов, размещенных в помещении, не менее значений, приведенных в таблице 1.
Таблица 1
Показатель срок службы и надежности для мостовых кранов
Так, для крана группы режима 6К, 7К при 1,5 сменной работе в сутки и количестве циклов 5 в час, установленная безотказная наработка на отказ составит 64000/300×12×5=3,5 года.
Несущая металлическая конструкция двухбалочного мостового крана, представленная на рис. 1, состоит из двух пролетных балок, по которым перемещается грузовая тележка с механизмом подъема, и двух концевых балок, с установленной на них ходовой частью крана.
Рис. 1. Общий вид металлоконструкции двухбалочного мостового крана: 1 — пролетные балки; 2 — концевые балки; 3 — ходовая часть крана; 4 — грузовая тележка
Типовая металлическая конструкция концевой балки двухбалочного мостового крана, показанная на рис. 2, состоит из поясов (верхнего и нижнего), вертикальных стенок и диафрагм, размещенных внутри балки. Как правило, вертикальные стенки балок выполняются из цельного листа.
Рис. 2. Общий вид типовой металлоконструкции концевой балки двухбалочного мостового крана: 1 — верхний и нижний пояс; 2 — вертикальные стенки; 3 — ходовая часть крана
Для установки ходовой части двухбалочного мостового крана к концевым балкам, продемонстрированным на рис. 3, крепятся буксы с ходовыми колесами.
В последнее время получили широкое распространение модульные конструкции концевых балок, имеющие болтовые (рис. 4) или сварные (рис. 5) фланцевые соединения.
Модульная конструкция позволяет уменьшить габариты концевых балок крана при его транспортировке до места монтажа, но требует более высокой квалификации специалистов, производящих установку крана в производственных условиях, особенно модульной конструкции со сварным фланцевым соединением.
Наличие фланцевого соединения усложняет конструкцию концевой балки. На практике имеют место аварии мостовых кранов, вызванные разрушением сварного фланцевого соединения, представленного на рис. 6, модуля ходового колеса, как приводного, так и холостого, с концевой балкой.
Анализ причин разрушений сварных швов фланцевых соединений, проиллюстрированных на рис. 7, модульных конструкций мостовых кранов позволяет предотвратить в дальнейшем появление подобных дефектов, повысить надежность сварных металлоконструкций, отработать методы диагностики сварных соединений в производственных условиях.
По результатам обследования с применением методов неразрушающего контроля [9– 17] составлена диагностическая карта сварных соединений металлоконструкций концевых балок с модулями ходовых колес мостового крана грузоподъемностью 10 тонн, приведенная в таблице 2.
Таблица 2
Диагностическая карта сварных соединений металлоконструкций концевых балок с модулями ходовых колес мостового крана грузоподъемностью 10 тонн
Узел соединения модуля ходового колеса следует отнести к тяжелонагруженной конструкции, которая воспринимает нагрузки от собственного веса крана, зависит от положения грузовой тележки в пролете крана и веса поднимаемого груза, воспринимает динамические нагрузки от состояния кранового пути. Коэффициент толчков при движении крана достигает значения К=1,3–1,4, а горизонтальная составляющая давления колеса R=0,5N, что следует учитывать при расчете прочности и долговечности конструкции.
Обсуждение и заключения. Представленное выше исследование, в аспекте повышения безопасности эксплуатации модульных мостовых кранов и надежности их сварных металлоконструкций, показывает, что:
[1] ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения // docs.cntd.ru : [сайт]. URL:
[1] ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры // docs.cntd.ru : [сайт]. URL:
[1] Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ (редакция от 11 июня 2021 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» // consultant.ru : [сайт]. URL:
[2] Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» // sudact.ru : [сайт]. URL:
[3] ТР ТС 010/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» // docs.cntd.ru : [сайт]. URL:
[4] ТР ТС 011/2011 Технический регламент Таможенного союза «Безопасность лифтов» // docs.cntd.ru : [сайт]. URL:
[5] ТР ТС 018/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств» // sudact.ru : [сайт]. URL:
[6] ГОСТ 33709.1-2015 Краны грузоподъемные. Словарь. Часть 1. Общие положения // docs.cntd.ru : [сайт]. URL:
[7] ГОСТ 27584-88 Краны мостовые и козловые электрические. Общие технические условия // docs.cntd.ru : [сайт]. URL:
The authors declare that there are no conflicts of interest present.