РАЗДЕЛ 2
ЗНАЧИМОСТЬ ФАКТОРОВ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ
ПОДКРАНОВЫХ ПУТЕЙ И МОСТОВЫХ КРАНОВ
2.1. Характеристики износа подкрановых рельсов
В подкрановых путях крановые рельсы выполняют функции опор для колес мостового крана и распределяют сосредоточенное давление от колес на относительно тонкую стенку подкрановых балок.
В качестве подкрановых рельсов применяются:
- крановые рельсы по ГОСТ 4121-76 КР-50, КР-70, КР-80, КР-120;
- железнодорожные рельсы по ГОСТ 6368-52 Р-38, Р-43, Р-50, Р-65;
- рельсы с плоскими головками - сталь квадратного профиля шириной 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 мм [110].
Для колес с цилиндрическим ободом применяют рельсы с выпуклыми (крановые и железнодорожные) и плоскими головками, для колес с цилиндрическим ободом - только с выпуклыми головками.
Из всех конструкций здания долговечность конструкций, несущих рельсы, самая низкая.
Все виды дефектов и повреждений рельсов классифицированы [15].
1 группа. Отслоение и выкрашивание металла на поверхности катания головки рельса.
2 группа. Поперечные трещины в головке рельса и изломы из-за них.
3 группа. Продольные трещины в головке рельса.
4 группа. Смятие и неравномерный износ головки.
5 группа. Дефекты и повреждения шейки.
6 группа. Дефекты и повреждения подошвы.
7 группа. Изломы рельса по всему сечению.
8 группа. Изгибы рельсов.
Наиболее характерными дефектами крановых рельсов являются дефекты 4 группы.
Эти дефекты в первую очередь вызываются несовершенством подкрановых путей (искривления в плане, сужение или расширение путей и др.) и кранов (перекос и разность диаметров ходовых колес, перекос моста крана, люфты и несинхронность приводов и т.п.).
Износ по высоте головки проявляется в виде раскатывания ее с образованием наплывов на боковых гранях, шелушения поверхности катания, местного выкрашивания и образования волнистостей.
Согласно многочисленным исследованиям и опыту эксплуатации более 60% всех дефектов подкрановых рельсов составляет износ боковых граней головки рельсов. Существенное влияние на износостойкость пары колесо-рельс оказывает структура металла и схемы взаимодействия между колесом и рельсом [68, 122].
В процессе трения поверхностей происходит их изнашивание. Результат изнашивания, проявляющийся в виде отделения или остаточной деформации материала, называют износом, а частицы материала, отделившиеся в процессе изнашивания- продуктами износа.
Качественными характеристиками процессов изнашивания являются:
а) интенсивность изнашивания- отношение износа к пути, на котором происходило изнашивание или к объему выполненной работы;
б) скорость изнашивания- отношение износа ко времени, в течение которого он возник.
Вертикальный и боковой износ головки рельса приводит к изменению его напряженного состояния, как от общего изгиба, так и в подголовочной зоне, так как меняются геометрические характеристики сечения головки рельса. Крановый рельс воспринимает вертикальное давление колеса крана и боковое усилие и представляет собой в расчетном отношении бесконечно длинную балку на упругом основании, загруженную системой подвижных грузов. Теоретический анализ напряженного состояния кранового рельса показал, что допустимым износом считается вертикальный, горизонтальный (боковой) или приведенный (вертикальный плюс 0,5 бокового) износ головки рельса (рис. 2.1), при котором приведенные напряжения, вычисленные при заданных внешних нагрузках с учетом эксцентриситета не превышают или равны расчетному сопротивлению рельса по пределу текучести (табл. 2.1).
Рис. 2.1. Схема износа рельса Таблица 2.1
Нормативы износа крановых рельсов
Тип рельса при вертикальной нагрузке на колесо F (кН) и эксцентриситете "L"(мм) не болееВид изнашивания рельса
и величина,
(мм).FL???????2????????????Р-3815010488Р-432501061012Р-503501071215Р-654501081417КР-703001061514КР-804001071816КР-10050010102523КР-12065010122528 ????=????0,5(???????????- приведенный износ.
Как показывает осмотр подкрановых путей наибольшую интенсивность износа имеют те участки, на которых вид дефекта выражен как односторонний боковой износ (табл. 2.1). Более половины осмотренных путей имеют односторонний боковой износ. Природа или причина, вызывающие односторонний или двусторонний износ различна. Наблюдения показали, что причиной одностороннего бокового износа крановых рельсов является несовершенное движение мостового крана зависящего от многочисленных причин [58, 61, 66].
Перекосы ходовых колес в горизонтальной плоскости являются одной из причин преждевременного выхода из строя колес и подкрановых рельсов. Эти перекосы существенно увеличивают время соприкосновения реборд колес с рельсом, (что характеризуется как несвободное движение), и величину боковых (поперечных) сил, действующих на кран и подкрановые строительные конструкции. Например, доказано что сверхнормативный перекос в горизонтальной плоскости только одного из колес, уменьшает долговечность всех колес крана.
Перекосы колес в вертикальной плоскости влияют на долговечность колес и рельсов, но в значительно меньшей степени, чем перекосы в горизонтальной плоскости. При перекосе колеса в вертикальной плоскости возникает горизонтальная составляющая нормального давления в пятке контакта колеса и рельса, которая действуя постоянно в одну сторону, стремится сдвинуть кран в эту сторону и является одной из причин одностороннего износа ходовых колес и рельсов [87].
Из множества параметров, определяющих состояние подкранового пути, таких как отклонение положения колес от номинального значения, продольные и поперечные уклоны, отклонение рельсов от прямолинейности в плане и другие, следует выделить главные по их влиянию на износ колес и рельсов: отклонение положения колес от номинального значения и отклонение расстояния между осями подкрановых рельсов в плане; отклонение оси рельса от прямой (криволинейность рельсов)