В данной статье рассмотрены вопросы оценки отклонения главных балок мостовых кранов от прямолинейности при обследовании их технического состояния. Показано, что геометрическое состояние главных балок подъемно-транспортных устройств оказывает существенное влияние на их работоспособность. Выявлены недостатки традиционной методики оценки рассматриваемых параметров, которые заключаются в несовпадении положений плоскости измерения высотных отметок и действительной базовой плоскости. Показаны пути преодоления указанных выше недостатков.
Ключевые слова: мостовые краны, оценка, отклонения, прямолинейность, высотные отметки.
Среди всех опасных и вредных производственных факторов достаточно весомым являются движущиеся грузы [1]. Грузоподъемные краны на рельсовом ходу являются одним из наиболее распространенных средств механизации погрузочно-разгрузочных операций на промышленных предприятиях, в морских и речных портах, на строительных площадках, железнодорожном транспорте и др.
На крупных предприятиях общая длина подкрановых путей составляет более сотни километров. Поэтому безопасная работа любого производственного объекта в числе прочего определяется состоянием подкрановых путей и балок. Подкрановые конструкции подвергаются значительным нагрузкам, особенно при применении кранов тяжелого и весьма тяжелого режимов работы, что приводит к их повреждению.
Под воздействием динамических и статических усилий, периодической сезонной осадки фундаментов производственных помещений, деформаций подкрановых конструкций и других факторов нарушается прямолинейность подкрановых путей, изменяются отметки головок рельсов и расстояние между ними, вследствие чего происходит и деформация металлических конструкций крана. Появление дефектов в данных конструкциях наблюдается уже через 5–6 лет эксплуатации здания, а в целом срок службы не превышает 15 лет [2].
Схема нагрузок на подкрановые балки приведена на рис. 1.
Рис. 1. Схемы нагрузок и состав подкрановых конструкций: 1 — подкрановая балка; 2 — тормозная конструкция; 3 — связи; 4 — рельс с креплениями
Согласно [3] под дефектом понимают отклонение качества, формы или фактических размеров элементов и конструкций от требований нормативных документов, возникающее при эксплуатации, обслуживании или ремонте. Применительно к главным балкам можно выделить следующие основные виды дефектов:
- трещины в элементах конструкции;
- отклонения от проектного положения конструкций и их элементов;
- непрямолинейность элементов;
- коррозия элементов конструкций;
- дефекты и повреждения тупиков;
- заводские дефекты;
- неточная установка и монтаж элементов конструкций и т. д.
В источнике [4] приведены наиболее распространенные дефекты и повреждения конструкций и элементов подкрановых путей, оказывающие максимальное влияние на работоспособность крана (рис. 2).
Рис. 2. Статистика повреждений подкрановых конструкций
Анализируя статистику поверждений подкрановых конструкций, можно видеть, что наиболее частым дефектом является отклонение от прямолинейности. Причинами возникновения подобного рода отклонений могут быть износ рельсов, ослабление крепежных узлов, неравномерная осадка колонн, неправильная траектория движения мостового крана и целый ряд других. Таким образом, для эффективной эксплуатации грузоподъемных механизмов необходимо организовать диагностику элементов и конструкций в первую очередь на предмет выявления указанных выше дефектов.
Для оценивания отклонений элементов и конструкций от прямолинейности выполняется оценка их фактического расположения при помощи измерения высотных отметок геодезической съемкой. При использовании традиционной методики геодезического исследования отклонений подкрановых конструкций от прямолинейности может возникнуть неправильная интерпретация результатов измерений. Это объясняется тем, что базовая плоскость, относительно которой производится отсчитывание высотных отметок не совпадает с рабочей плоскостью измерения.
Целью данной работы является разработка и внедрение методики оценки состояния конструкций и элементов главных балок мостовых кранов по параметрам отклонения от прямолинейности.
Была разработана методика оценки отклонения элементов и конструкций главных балок от прямолинейности, которая заключается в следующем:
- — измерение высотных отметок, характеризующих положение подкранового пути в 7 точках по схеме, приведенной на рис. 3. Как видно из рис. 3 точки отсчета высотных отметок располагаются на равном расстоянии друг от друга;
- проведение базовой плоскости, относительно которой должна производится оценка действительного положения подкранового пути;
- вычисление действительных значений высотных отметок относительно нового положения базовой плоскости.
Рис. 3. Схема геодезической съемки
Измерение высотных отметок производится в трех взаимноперпендикулярных плоскостях X,Y,Z, уравнения базовых плоскостей выглядят следующим образом:
,
где H, h — перепад высот балок,
L — пролет крана.
Тогда уравнения для определения действительных значений высотных отметок имеют вид:
,
где A, B — поправочные коэффициенты, которые учитывают положение плоскости измерения.
В результате проведенных исследований, в программном пакете MathCad была разработана и зарегистрирована на отраслевом и государственной уровне программа «Расчет геодезии металлических конструкций мостовых кранов» [6], позволяющая производить обработку результатов измерения высотных отметок, характеризующих положение подкрановых конструкций.
Пример результата расчета параметров отклонения от прямолинейности, произведенный при помощи программы [6] приведен на рис. 4:
Рис. 4. Параметры отклонения от прямолинейности конструкций главных балок
Кривая S1 на рис. 4 показывает положение рабочей плоскости, в которой производится отсчитывание высотных отметок при геодезической съемке, а кривая f1 — действительное положение базовой плоскости.
Результаты расчета показывают, что действительное максимальное отклонение от прямолинейности элементов и конструкций подкрановой балки в плоскости рельса составляет 10 мм, по приведенной схеме (рис. 4) кривая f1 необходимо произвести рихтовку подкранового рельса.
Литература:
1. ГОСТ 12.0.003–74. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. — Введен 18.11.74. М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1975. — 8 с.
2. С. В. Кожемяка, А. В. Крупенченко, И. И. Величко. Выбор технологии усиления стальных подкрановых балок // Вестник Донецкой академии строительства и архитектуры. — Донецк, изд-во ДАСиА, 2010, № 3, с 47–53.
3. ПБ 10–382–00. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. — Введен 01.01.2001. М.: Госстандарт: Изд-во стандартов, 2001. — 8 с.
4. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. — М.: Стройиздат, 1987. — 85 с.
5. РД 50:48:0075.03.05. Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации надземных крановых путей. -– Введен 06.05.2005. М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 2005. — 80 с.
6. Овсянников Е. М., Овсянников В. Е. Расчет геодезии металлических конструкций мостовых кранов. — М.: ВНТИЦ, 2010. — № 50200800796.
