Особенности расчета показателей надежности грузоподъемных машин

Цель. При проектировании грузоподъемных машин в целом и их механизмов желательно, кроме детерминированных расчетов по запасам прочности, выполнить вероятностный расчет основных показателей надежности. Теоретический подход к расчету основных показателей надежности грузоподъемных машин изложен В.И. Брауде. На практике расчет показателей надежности грузоподъемных машин обычно затруднен, поскольку сведения о значениях отдельных показателей, приводимые в имеющихся литературных источниках, неполны и противоречивы. Это обуславливает необходимость использования усредненных показателей надежности и введения в расчет различных допущений. При этом результаты расчета оказываются весьма приближенными. В тоже время ориентировочный расчет показателей надежности позволяет принять решение о рациональности использования той или иной компоновочной схемы грузоподъемной машины и/или ее структурной единицы.

Методы. Для демонстрации логических рассуждений, которые могут быть использованы при расчете показателей надежности грузоподъемных машин, в статье приведен пример расчета вероятности безотказной работы механизма подъема мостового крана, выполненного по «развернутой» схеме и состоящего из девяти элементов: трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором; цилиндрического двухступенчатого редуктора; тормоза колодочного с замыканием от цилиндрической пружины и размыканием от короткоходового электромагнита переменного тока; муфты упругой втулочно-пальцевой (с тормозным шкивом); грузового барабана; оси (или вала) барабана; опор барабана; грузового каната и его крепления; крюковой подвески. Структурно элементы механизма подъема соединены последовательно, то есть при отказе любого элемента нарушается работоспособное состояние механизма (происходит отказ).

Результаты. Известный опыт эксплуатации грузоподъемных машин показывает, что наиболее вероятными отказами элементов механизма подъема являются: межвитковое замыкание обмоток электродвигателя; износ подшипников и зубьев шестерен редуктора; межвитковое замыкание катушки электромагнита тормоза; задир тормозного шкива полумуфты и износ колодок тормоза; усталостное разрушение грузового барабана и корпуса подшипника, встроенного в барабан; усталостное разрушение оси (вала) грузового барабана; износ подшипников, встроенных в грузовой барабан; износ (обрыв) проволок и прядей грузового каната; износ крюка и заедание и износ подшипника крюковой подвески. Поэтому справочные данные, используемые при проведении расчета, обычно описывают вероятность проявления или интенсивность именно этих отказов. При проведении расчета использованы следующие допущения: постепенные (износовые) отказы не учтены, так как они предупреждаются за время технического обслуживания и ремонта; отказы, связанные с нарушением норм безопасной эксплуатации, были отнесены не к отказам непосредственного грузоподъемных машин, а к отказам других систем. Для наглядности элементы, составляющие механизм подъема, выбирали из каталога со значительным «с запасом» и без учета режима нагружения.

Выводы. В результате расчета было получено, что неучет различных силовых факторов (например, недогрузка редуктора по крутящему моменту) может привести к избыточной надежности крана в целом, его механизмов и их структурных единиц.

1. Расчеты крановых механизмов и их деталей. Издание 4-е: В 2т. Под ред. Р.А. Лалаянца – М.: ВНИИП- ТМАШ, 1993. Т.1. 187 с.

2. Крановое электрооборудование. Справочник / Ю.В. Алексеев, А.П. Богословский, Е.М. Певзнер и др. Под ред. А.А. Рабиновича – М.: «Энергия» 1979. 240 с.

3. Приводы машин. Справочник / В.В. Длоугий, Т.И. Муха, А.П. Цупиков, Б.В. Януш. Под ред. В.В. Длоугого. Издание 2-е., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1982. 383 с.

4. Волков Д.П., Николаев С.Н. Надежность строительных машин. – М.: Высшая школа, 1979.

5. Расчеты крановых механизмов и их деталей. Издание 4-е: В 2т. Под ред. Р.А. Лалаянца – М.: ВНИИП- ТМАШ, 1993.Т.2. 163 с.

6. Брауде В.И., Семенов Л.Н. Надежность подъемно- транспортных машин. –Л.: Машиностроение. 1986. 183 с.

7. Ермоленко В.А. Расчет механизмов грузоподъемных машин. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. 92 с.

8. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 560 с.

9. Буланже А.В., Палочкина Н.В., Часовников Л.Д. Методические указания по расчету зубчатых передач и коробок скоростей по курсу «Детали машин». – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1990. 66 с.

10. РД 10-112-1-4. Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения. М.: ОАО НТЦ Промышленная безопасность, 2006. 135 с.

11. Александров М.П. Грузоподъемные машины. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана – Высшая школа, 2000. 552 с.

12. Р 50-83-88. Рекомендации. Расчеты на прочность валов и осей. – М.: Издательство стандартов, 1989. 71 с.

13. Таблицы математической статистики./ Большев Л.Н., Смирнов Н.В. – М.: Наука. 1983. 416с.

14. Фомин М.В. Расчеты опор с подшипниками качения. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 98 с.

15. Проников А.С. Параметрическая надёжность машин / А.С. Проников. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 560 с.

16. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. М.: ПИО ОБТ. 2000. 301 с.

17. РТМ 24.090.23-76. Нормы надежности мостовых, козловых и портальных кранов. Руководящие технические материалы –М.: Издательство НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1978. 5 с.