Аст 4а руководство по эксплуатации

Объектом исследования
является кран-манипулятор машины для сварки трубопроводов «АСТ-4-А»
(рис. 1). На гусеничном шасси установлена электрическая станция,
сварочное оборудование, сушильная камера и кран-манипулятор. Машина
производится ЗАО «Дизель-Ремонт» (г. Брянск).

Рис.1. Машина для сварки трубопроводов «АСТ-4-А»

Кран-манипулятор с поворотной стрелой предназначен
для подъема и перемещения палатки сварщика в зону сварки труб
большого диаметра. Палатка сварщика накрывает стык и предотвращает
вредное воздействие окружающей среды на сварной шов. На стреле
манипулятора с помощью приварных скоб крепятся электрические кабели,
соединяющие размещенные в кузове агрегата сварочные выпрямители и
посты сварки, находящиеся в палатке. Металлоконструкция
крана-манипулятора изготовлена из проката низколегированной стали
09Г2С (класс прочности 390 по ГОСТ 19281-89).

Цель исследования – разработка рекомендаций по увеличению
номинальной грузоподъемности крана-манипулятора самоходной
энергетической машины с 750 до 1500 кг. Это связано с внедрением
новых палаток сварщика иностранного производства, имеющих удвоенную
массу. Завод-изготовитель получил заказ на модернизацию ранее
выпущенных машин «АСТ-4-А».

Приняты следующие условные обозначения элементов несущей конструкции
крана-манипулятора: секция А – рукоять стрелы, на которой
установлен грузоподъемный крюк; секция В – стрела; секция С –
поворотная опора.

На первом этапе исследования разработана геометрическая твердотельная
модель крана-манипулятора. Модель использована для построения
топологии объекта при расчетах методом конечных элементов.

Методика расчета металлоконструкции крана-манипулятора повышенной
грузоподъемности базируется на нормативном методе предельных
состояний [1, 2].

Приняты следующие характерные периоды эксплуатации
исследуемого крана-манипулятора:

• расчетный случай I – рабочее
  состояние оборудования при нормальной (номинальной) нагрузке и
  нормальных (номинальных) скоростях механизмов движения –
  штатный режим работы;

• расчетный случай II – рабочее
  состояние оборудования при максимальной рабочей и динамической
  нагрузке;

• расчетный случай III – нерабочее
  состояние оборудования при максимальной нагрузке –
  максимальные нагрузки нерабочего состояния.

Для каждого расчетного случая выделены типовые
последовательности движений, совершаемые механизмами
крана-манипулятора:

а) подъем и опускание груза при неподвижной машине
для сварки трубопроводов и неработающем механизме поворота
крана-манипулятора;

b) разгон (торможение)
механизма поворота с грузом на крюке крана-манипулятора при
неподвижной машине для сварки трубопроводов и неработающих остальных
механизмах движения;

c) разгон (торможение)
машины для сварки трубопроводов при неработающих механизмах
крана-манипулятора.

Перечень эксплуатационных нагрузок для расчета крана-манипулятора
машины для сварки трубопроводов приведен в [2 – 4].

Несущая металлоконструкция крана-манипулятора рассчитана на прочность
и жесткость методом конечных элементов. Расчет выполнен для следующих
вариантов расположения секций А и В:

• секция А расположена горизонтально, секция В
  находится в положении наибольшего подъема (1 вариант);

• секция А находится в положении наибольшего
  опускания, секция В – в положении наибольшего подъема (2
  вариант).

Для анализа результатов проведен дополнительный
расчет конструкции при работе с первоначальным грузом 750 кг. В этом
случае нагрузки заданы согласно комбинации IIa.

Несущая металлоконструкция крана-манипулятора является тонкостенной,
поэтому для исследования ее напряженно-деформированного состояния
использованы плоские конечные элементы, моделирующие поведение
трехмерных пластин и оболочек. Размер конечного элемента равен 5 мм.

Конечноэлементные модели построены на основе геометрии,
импортированной из пакета твердотельного моделирования. Исключены
объекты, усложняющие модель, но существенно не влияющие на результаты
расчета (технологические отверстия, недеформируемые элементы и т.д.).
Созданные конечноэлементные модели проверены на правильность
построения с помощью встроенных в МКЭ-пакет средств.
Конечноэлементная сетка доработана в ручном режиме.

В результате расчета выявлены наиболее опасные зоны исходной
металлоконструкции крана-манипулятора и наихудшие сочетания нагрузок
при работе с грузом массой 1500 кг.

Напряжения в исходной металлоконструкции при повышении
грузоподъемности с 750 до 1500 кг увеличиваются на 55…65%. Это
объясняется тем, что при увеличении грузоподъемности растут только
связанные с грузом нагрузки. В то же время собственный вес,
инерционные и ветровые воздействия на металлоконструкцию не
изменяются.

Наиболее опасным с точки зрения прочности является сочетание нагрузок
IIa (II расчетный
случай, последовательность движений a).
Следует отметить, что возникающие в конструкции под действием
сочетаний IIa, IIb
и IIc напряжения отличаются мало (не более
5%). Напряжения для сочетания III ниже на
30…40% по сравнению с напряжениями для сочетания IIa.

Напряжения в секции А для второго варианта меньше на 40…60% по
сравнению с напряжениями для первого варианта, в секциях В и С –
больше на 20…30%.

К опасным зонам конструкции, в которых в первую очередь следует
ожидать разрушения, относятся следующие:

• секция А: верхний и нижний пояса, область перехода верхнего пояса к
  накладке, обечайка и боковая стенка раскоса крепления гидроцилиндра;

• секция В: верхний и нижний пояса, боковина задней части, проушина
  крепления нижнего гидроцилиндра, проушина крепления гидроцилиндра;

• секция С: внутренняя труба ниже проушины
  крепления гидроцилиндра, стык внешней трубы и бокового ребра, угол
  кронштейна.

Для
обеспечения прочности и жесткости металлоконструкции необходимо
усилить секции А и В. Секция С способна выдержать возросшую нагрузку.
Кроме того, следует усилить все проушины крепления шарниров.

Подобраны варианты усиления металлоконструкции
крана-манипулятора (рис. 2). Подана заявка на патент на полезную
модель усиленного крана-манипулятора. Напряжения в опасных зонах
усиленных элементов при грузоподъемности 1500 кг не превышают
напряжения в исходной конструкции при грузоподъемности 750 кг.

а)
б)

Рис. 2. Схемы усиления металлоконструкции:

а – секция А; б – секция В

Секция А по верхнему и нижнему поясам, обечайке, накладке и боковой
стенке раскоса крепления гидроцилиндра усиляется стальными элементами
толщиной 5 мм. Пояса секции В от проушин опирания на секцию С до
проушин крепления верхнего гидроцилиндра усиляются накладками
толщиной 10 мм, в головной части – накладками толщиной 5 мм.
Боковая стенка секции В и проушины крепления нижнего гидроцилиндра
усиляются листовыми элементами толщиной 5 мм.

Напряжения в стреле крана-манипулятора усиленной конструкции показаны
на рис. 3.

а)
б)

Рис. 3. Эквивалентные напряжения (МПа) в стреле усиленной
конструкции:

а – секция А; б – секция В

Перемещения крюка усиленного крана-манипулятора при подъеме
номинального груза на 2% меньше по сравнению с исходной конструкцией.
Напряжения, действующие в конструкции после усиления, сопоставимы с
первоначальными. Поэтому существующие ребра жесткости позволят
избежать локальной потери устойчивости элементов. Таким образом,
предлагаемые схемы усиления обеспечивают требуемую жесткость
конструкции.

Дополнительно проведены расчеты крюка и его подвески в нелинейной
постановке. Учитывалась геометрическая нелинейность, обусловленная
контактным взаимодействием деталей конструкции. Наибольшие напряжения
в секции А крана-манипулятора в области опирания втулки составляют
90…110 МПа, во втулке – 150…170 МПа, в грузовом
крюке – 160..180 МПа. Таким образом, прочность грузозахватного
органа обеспечена.

По итогам научно-исследовательской работы можно сделать вывод, что
несущая металлоконструкция крана-манипулятора после усиления способна
выдержать нагрузки при увеличении грузоподъемности с 750 до 1500 кг.

Литература:

1. Соколов, С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин
   / С.А. Соколов. – СПб.: Политехника, 2005. – 423 с.

2. Лагерев, А.В. Модернизация крана-манипулятора
   самоходной энергетической машины АСТ-4-А / А.В. Лагерев, И.А.
   Лагерев, В.В. Говоров // Вестн. БГТУ. – 2010. – №4. –
   С. 59-66.

3. Лагерев, А.В. Нагруженность подъемно-транспортной техники / А.В.
   Лагерев. – Брянск: БГТУ, 2010. – 180 с.

4. EN 12999:2002. Cranes-Loader
   cranes. – Brusseles, 2002. – 96 p.

Основные термины (генерируются автоматически): секция А, сварка трубопроводов, секция В, III, напряжение, секция С, несущая металлоконструкция крана-манипулятора, нижний пояс, проушина крепления, исходная конструкция.

Похожие статьи

• публикации
• компании
• продажа
• аренда
• работа
• энциклопедия

• СтройТех
• »
• аренда
• »
• сварочных агрегатов
•  «
• добавить объявление об аренде сварочных агрегатов