Проведен анализ причин разрушения грузоподъемного крана Gottwald НМК 170 EG (63 т), которое произошло в 2011 году на территории ОАО «Новороссийский морской торговый порт». Разработаны конструктивные и технологические рекомендации восстановления несущей способности платформы. Эти предложения основаны на результатах анализа повреждений сварных соединений поворотной платформы грузоподъемного крана и численном трехмерном моделировании ее напряженного состояния. Показано, что резкое изменение податливости сварного узла в районе расположения ребер жесткости, подкрепляющих опорную плиту платформы, обусловливает локальное повышение напряжений и создает предпосылки к зарождению усталостных трещин. Результаты моделирования участков зарождения трещин качественно совпадают с результатами обследования крана. Показано, что локализация напряжений в сварных соединениях узлов с неоднородной податливостью соединяемых деталей является общей закономерностью. Это необходимо учитывать как при проектировании, так и при разработке технологии ремонта. На конкретном примере предложено при ремонте сварного узла установить дополнительные накладки, обеспечивающие плавное изменение податливости сварного узла в месте расположения ребра жесткости платформы.
напряженно-деформированное состояние протяженных угловых швов, 3D-моделирование, метод конечных элементов, явление упругой податливости
Введение. За последние годы во многих ключевых отраслях России: транспортной, топливно-энергетической, аграрно-промышленной, нефтегазодобывающей и др. заметно увеличился износ основных производственных фондов.
Парк грузоподъемных машин в нашей стране достаточно сильно изношен. В таблице 1 приведены данные о количестве грузоподъемных кранов, отработавших нормативный срок службы [1].
1. Годовой отчет о деятельности федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2011 году / Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору; Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности. — Москва , 2012. — 536 с.
2. Справочник по кранам : в 2 т. / В. И. Брауде [и др.]. — Ленинград : Машиностроение, 1988. — Т. 1. — 536 с.
3. Заключение № РНС-33-0138-ГПМ-12 технической экспертизы по вопросам о причинах и харак-тере разрушения портового мобильного крана НМК 170 EG, зав. № 12818900, рег. № 511023, инв. № 93 при аварии, произошедшей 24.12.2011 на территории ОАО «Новороссийский морской торговый порт», сформулированных в письме № 2441-45 от 27.01.2012 ОАО «Новороссийский морской торговый порт» и письме № 538/08-07 от 06.02.2012 Северо-Кавказского управления Ростехнадзора / ООО «ИКЦ “Мысль”» Новочеркасского ГТУ. — Новочеркасск, 2012. — 15 с.
4. Чигарев, А. В. ANSYS для инженеров : справ. пособ. / А. В. Чигарев, А. С. Кравчук, А. Ф. Смалюк. — Санкт-Петербург : Питер, 2004. — 512 с.
5. Лукьянов, В. Ф. Влияние неодинаковой податливости сварных швов на напряженно-деформированное состояние в нахлесточном соединении / В. Ф. Лукьянов, Д. В. Рогозин, В. В. Михайлов // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 1999. — № 1. — С. 48–51.
6. Лукьянов, В. Ф. Влияние упругой податливости соединяемых элементов на распределение уси-лий в прерывистых фланговых швах / В. Ф. Лукьянов, Д. В. Рогозин // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 1999. — № 3. — С. 28–35.
7. Людмирский, Ю. Г. Исследование упругой податливости соединения швеллер — пластина мето-дом конечных элементов / Ю. Г. Людмирский, В. В. Михайлов // Сварка XXI век : сб. статей. — Липецк, 2004 год. — Т. 2. — С. 636–642.
8. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1–8. Расчет соединений : технический кодекс установившейся практики ТКП EN 1993-1-8 / Министерство архитектуры и строительства Респуб-лики Беларусь. — Минск, 2010. — 133 с.
9. Lukjanov, V. F. Imitative Simulation of Welded Joint Fracture Under Low-Cycle Loading / V. F. Lukjanov, A. S. Korobtsov // Int. J. Pres. Ves. & Piping. — 1991. — № 47. — Р. 193–206.
10. Варуха, Е. Н. Остаточный ресурс металла труб и сварных соединений газопровода, прорабо-тавшего 37 лет / Е. Н. Варуха, В. И. Брюшко // Сварка в Сибири. — 2004. — № 2. — С. 70–73.
11. Лукьянов, В. Ф. Технологическая наследственность как фактор надежности сварных соедине-ний / В. Ф. Лукьянов // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2005. — Т. 5, № 3. — C. 13–18.
12. Дюргеров, Н. Г. Ремонт методом дополнительных деталей. Практика ремонта, восстановления и модернизации / Н. Г. Дюргеров, А. П. Павлов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. — 2007. — № 1. — C. 19–21.
