Обґрунтування методу оцінки залишкового ресурсу металевих конструкцій вантажопіднімальних машин - Автореферат

У звязку з тим, що при проектуванні кранових металоконструкцій були закладені значні коефіцієнти запасу, то переважним дефектом є погіршення фізичних властивостей металу, що призводить до зниження надійності та довгочасності роботи крана в цілому. Метою дисертаційної роботи є створення неруйнівного методу визначення стану та оцінки залишкового ресурсу металоконструкцій вантажопіднімальних машин на основі дослідження зміни магнітних властивостей та твердості поверхневого шару металу цих конструкцій як параметрів, що відображають ступінь накопичених втомних пошкоджень. Для досягнення мети в роботі необхідно було вирішити наступні задачі: - Провести комплексний аналіз можливостей застосування таких параметрів як твердість, коефіцієнт варіації твердості, коерцитивна сила, що характеризують фізичні властивості металу конструкції, для ефективної оцінки її залишкового ресурсу. Вперше розроблено метод визначення залишкового ресурсу металоконструкцій кранів, що відпрацювали свій нормативний строк служби, який базується на залежностях пошкодженості металу від твердості та коефіцієнта варіації твердості його поверхневого шару, коерцитивної сили і напружень у небезпечному вузлі. Особисто здобувачем виконано наступне: проаналізовані існуючі підходи до вирішення проблеми оцінки стану кранових металоконструкцій [11]; сплановано й проведено натурний експеримент з визначення напружено-деформованого стану металоконструкції крана при його роботі [6-8]; показана можливість застосування натурного експеримента та чисельного експеримента для вирішення задач з оцінки стану металоконструкцій та визначення їх залишкового ресурсу [2-5, 11, 12]; виявлено змінність залежностей втомної пошкодженості від коерцитивної сили та коефіцієнта варіації твердості для різних рівнів напружень; отримані залежності зміни коерцитивної сили в залежності від рівня накопичених втомних пошкоджень з урахуванням рівнів напружень; визначені інтервали значень коерцитивної сили та коефіцієнта варіації твердості, при яких подальша експлуатація перевантажувальної машини становить підвищену небезпеку [9].Перспективними є методи, які контролюють пошкодженість металоконструкції, базуючись на параметрах коерцитивної сили, твердісті, коефіцієнта варіації твердості. Визначені властивості, які повинен мати параметр, що застосовується для оцінки залишкового ресурсу: залежність зміни цього параметра від втомного пошкодження металоконструкції повинна бути монотонною; параметр повинен визначатися неруйнівним методом контролю; приріст параметра в процесі накопичення пошкоджень повинен бути значно більшим за похибку його визначення. Третій розділ присвячено перевірці гіпотези інваріантності втомної пошкодженості до рівня амплітуд циклічних напружень у зразках; отримано емпіричні залежності пошкодженості від твердості, коефіцієнта варіації твердості, коерцитивної сили та напружень; запропоновано модель переходу, яка дає змогу оцінити ступінь втомних пошкоджень небезпечного елемента крана, базуючись на закономірностях, отриманих для лабораторних зразків. Так, при обробці залежності пошкодженості від коефіцієнта варіації твердості та рівня напружень з використанням поліномів різного ступеня отримані наступні результати: - для поліному другого ступеня з імовірністю 0,88 похибка становить 0,2; Поліном, який апроксимує залежність пошкодженості від твердості поверхневого шару металу та рівня амплітуди напружень, має вигляд: (1) де D - втомна пошкодженість; ?-еквівалентне напруження (за Мізесом), МПА; НВ - твердість (за Брінелем), МПА.У дисертаційній роботі отримано нове рішення важливої науково-технічної задачі щодо визначення залишкового ресурсу металоконструкцій вантажопіднімальних кранів, які відпрацювали свій нормативний ресурс, в основу якого покладено створення розрахунково-експериментального методу оцінки величини накопиченого втомного пошкодження та прогнозування довговічності до настання граничного стану. Метод дозволяє виявляти небезпечні вузли та оцінювати ступінь накопичених втомних пошкоджень металоконструкцій, базуючись на параметрах неруйнівного контроля і обгрунтовано призначати період подальшої експлуатації за результатами проведеного позачергового технічного обстеження. Розроблено метод оцінювання пошкодженості кранових конструкцій, що включає два етапи: експрес-діагностика, що базується на параметрі коерцитивної сили, в наслідок чого можна оперативно виявити небезпечні вузли крана і попередньо (з похибкою 30 %) визначити ступінь їх пошкодження; уточнена діагностика, що базується на коефіцієнті варіації твердості , і дає змогу з похибкою 20 % оцінювати ступінь втомного пошкодження небезпечного вузла.

ОСНОВНИЙ зміст РОБОТИ