ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ВОДНО-ТРАНСПОРТНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Аннотация
В статье представлены результаты исследования возможности предупреждения реализации отказов элементов механического оборудования водно-транспортных гидротехнических сооружений, в частности судоходных шлюзов, в результате протекания деструктивных процессов старения. В настоящее время для предупреждения реализации подобных отказов проводится техническое диагностирование механического оборудования, в том числе с помощью методов и средств неразрушающего контроля. Используемые методы контроля технического состояния элементов механического оборудования в целом соответствуют современным требованиям. Их применение позволяет обеспечивать безопасность сооружений при имеющейся интенсивности судоходства. В результате выполненного анализа отказов и повреждений элементов механического оборудования судоходных шлюзов установлено, что одним из основных процессов старения является усталостное (коррозионно-усталостное) повреждение, в частности малоцикловая усталость. Проведенный анализ оценки технического состояния подобных изделий за рубежом показал идентичность процессов старения элементов и направлений их своевременного обнаружения. В работе приведена расчетная зависимость, которая может быть использована при оценке технического состояния элементов механического оборудования, в том числе при определении их остаточного ресурса. В результате проведения расчетных и натурных исследований, лабораторных и экспериментальных испытаний отмечается наличие высокой анизотропии укрупненных элементов механического оборудования по распределению механических напряжений от приложенных нагрузок, а также зависимость вероятности образования повреждений от напряженно-деформированного состояния участка. В заключительной части работы сформулированы предложения по формированию рациональных систем контроля технического состояния элементов механического оборудования судоходных шлюзов с учетом фактических возможностей применяемых методов неразрушающего контроля, а также существующих и перспективных физических методов оценки напряженно-деформированного состояния.
Ключевые слова
судоходный шлюз, механическое оборудование, срок службы, старение, техническое диагностирование, напряженно-деформированное состояние, малоцикловая усталость
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. - М.: Минрегион России, 2012. - 39 с.
Письмо ОАО «Трест Гидромонтаж» СПКТБ «Ленгидросталь» № 2/2-41/7-274 от 21.04.2000 г.
Колесников Ю. М. Проведение исследований технического состояния и уровня безопасности эксплуатируемых судоходных гидротехнических сооружений с анализом динамики изменения их показателей на основе данных отраслевого мониторинга: отчет о НИР / Ю. М. Колесников. - М.: Российский Речной Регистр, 2014.
ГОСТ 23207-78. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 48 с.
Терентьев В. Ф. Усталость металлов / В. Ф. Терентьев, С. А. Кораблева. - М.: Наука, 2015. - 480 с.
ГОСТ 27.002-2015. Надежность в технике. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2016. - 24 с.
Макаров В. И. Предельный износ металлоконструкций ворот Пермского шлюза, связанный с потерей несущей способности основных узлов и элементов следствие их длительной эксплуатации, расчетных и конструктивных недостатков / В. И. Макаров // Международная науч.-техн. конф. «Вопросы обеспечения устойчивости и безопасности гидротехнических сооружений». - М.: ЦБНТИ речного транспорта, 1995. - С. 22.
Форрест П. Усталость металлов / П. Форрест. - М.: Машиностроение, 1968. - 352 с.
Когаев В. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность / В. П. Когаев, Н. А. Махутов, А. П. Гусенков. - М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.
Кузьмицкий М. Л. Определение уровня напряжений на колесах открытых зубчатых передач / М. Л. Кузьмицкий, Н. М. Ксенофонтов, И. Н. Базавлук // Журнал Университета водных коммуникаций. - 2013. - № 3 (19). - С. 55-63.
Ксенофонтов Н. М. Динамика развития процессов старения элементов металлоконструкций двустворчатых ворот судоходных шлюзов / Н. М. Ксенофонтов, В. Н. Лошак // Гидротехника. XXI век. - 2017. - № 1. - С. 68.
Когаев В. П. Прочность и износостойкость деталей машин / В. П. Когаев, Ю. Н. Дроздов. - М.: Машиностроение, 1991. - 319 с.
ГОСТ 25.504-82. Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 55 с.
Степнов М. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. Справочник / М. Н. Степнов. - М.: Машиностроение, 1985. - 231 с.
ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2009. - 11 с.
Кузьмицкий М. Л. Анализ и перспективы развития моделей предупреждения отказов механических систем судоходных гидротехнических сооружений, обусловленных усталостным разрушением элементов / М. Л. Кузьмицкий, Н. М Ксенофонтов // Гидротехническое строительство. - 2015. - № 5. - С. 28-32.
ETL 1110-2-566. Advanced reliability analysis of fatigue cracking in horizontally framed miter gates / Department of the army. U.S. Army Corps of Engineers. - Washington, 2010. - 115 p.
Langston M. Fatigue Analysis of the Greenup Lock Gate on the Ohio River / M. Langston // Undergraduate Honors Thesis Program in Civil Engineering University of Arkansas. - 2017. - Vol. 7. - 15 p.
Wermundsen T. Efficient Evaluation of Fatigue and Damage in Welded Joints from Finite Element Analysis / T. Wermundsen. - Norwegian University of Science and Technology, Department of Engineering Design and Materials, 2014. - 95 p.
Коннов В. В. Комплексная дистанционная диагностика подземных газопроводов / В. В. Коннов // Территория NDT. - 2013. - № 2. - С. 42.
Об авторах
Ксенофонтов Николай Михайлович - аспирант, научный сотрудник
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
