Техническое диагностирование закладных элементов крановых путей грузоподъемного оборудования в машинных залах тоннельных эскалаторов

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. В процессе эксплуатации крановых балок грузоподъемного оборудования машинных залов тоннельных эскалаторов метрополитенов несомненно актуальна информация о техническом состоянии тех или иных конструктивных элементов несущих металлоконструкций, что определяет возможность их дальнейшего безопасного использования и необходимость проведения ремонтно-восстановительных работ. Величина остаточного ресурса оценивается сопоставлением фактических показателей несущей способности с критериями, соответствующими предельным состояниям согласно проектной документации. Реальное состояние элементов несущей конструкции с течением времени может значительно изменяться, поэтому оценку остаточного ресурса производят экспериментально-расчетным методом, в основу которого положено определение напряжений и их максимальных отклонений в опасных сечениях элементов конструкций с определением степени их влияния на усталостную долговечность в перспективе.

Цель работы. Анализ комплексного применения методик моделирования напряженно-деформированного состояния с последующим вейвлет-анализом волновых процессов в замоноличенных шпильках узла подвеса ездовых балок подъемно-транспортного оборудования машинных залов тоннельных эскалаторов метрополитена.

Методы исследований. В связи со спецификой конструктивного исполнения в настоящей работе рассмотрено численное моделирование технического состояния замоноличенных участков шпилечного подвеса крановых балок грузоподъемного оборудования машинных залов тоннельных эскалаторов метрополитенов. При создании модели использованы возможности, входящих в состав программной платформы SolidWorks, модулей Simulation (статический анализ с применением метода конечных элементов) и Motion (кинематическое и динамическое исследование с построением систем дифференциальных уравнений движения с последующим решением).

Результаты. В результате проведенных исследований с учетом специфики различных методик моделирования напряженно-деформированного состояния разработана пространственная расчетная динамическая модель, которая отражает процессы, происходящие при деформировании узла шпилечного подвеса несущего двутавра, что позволяет объективно оценить его техническое состояние, а также возможность и условия дальнейшей эксплуатации.

Заключение. Для моделирования напряженно-деформированного состояния необходимо комплексное применение методик с последующим вейвлет-анализом волновых процессов, что повышает надежность диагностических процедур и, следовательно, позволяет обоснованно принимать решения о дальнейшей эксплуатации сооружения.

Об авторах

Ян Семёнович Ватулин

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Email: yan-roos@yndex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6271-0399
SPIN-код: 4657-8668

к.т.н., доцент кафедры «Наземные транспортно-технологические комплексы

Россия, 182101, Великие Луки, проспект Гагарина, д. 95

Валерий Анатольевич Попов

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Email: vpopov_58@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2635-5427
SPIN-код: 2418-7152

к.т.н., доцент кафедры «Наземные транспортно-технологические комплексы

Россия, 182101, Великие Луки, проспект Гагарина, д. 95

Вячеслав Николаевич Дятлов

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Автор, ответственный за переписку.
Email: w.dyatlov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4864-7554
SPIN-код: 2978-6706

старший преподаватель, аспирант кафедры «Наземные транспортно-технологические комплексы

Россия, 182101, Великие Луки, проспект Гагарина, д. 95

Список литературы

  1. Bardyshev O., Gordienko V. Some Aspects of Maintaining Inclined Tunnel Escalators in St. Petersburg // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 725–726. P. 202–207. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.725-726.202' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.725-726.202
  2. Дятлов В.Н. Моделирование процесса коррозии несущих металлоконструкций эскалатора метрополитена // Вестник МАДИ. 2022. №1 (68). С. 29–35.
  3. Дятлов В.Н. Уточнение модели развития коррозионных дефектов несущих металлоконструкций эскалатора метрополитена. // Вестник МАДИ. 2022. № 3 (70). С. 46–50.
  4. Bardishev O.A., Druginin P.V., Repin S., et al. Method of safety control of transport and technological machines in the initial period of operation (on the example of tunnel escalators) // Bulletin of Civil Engineers. N 6(71). P. 129–134. doi: 10.23968/1999-5571-2018-15-6-129-134
  5. Бардышев О.А., Попов В.А., Коровин С.К., и др. Мониторинг технического состояния технических устройств на опасных производственных объектах // Безопасность труда в промышленности. 2020. № 1. С. 52–56. doi: 10.24000/0409-2961-2020-1-52-56
  6. Kazarinov N., Smirnov A., Petrov Y., et al. Dynamic fracture effects observed in a one-dimensional discrete mechanical system // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 157. P. 01020. doi: 10.1051/e3sconf/202015701020
  7. Бардышев О.А. О диагностировании технических устройств // Безопасность труда в промышленности. 2019. № 7. C. 44–48. doi: 10.24000/0409-2961-2019-7-44-48
  8. Benin A., Semenov S., Bogdanova E. The Experimental Study of Concrete Beams Reinforced with Different Types of Bars Carrying Capacity // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 53. P. 01047. doi: 10.1051/matecconf/20165301047
  9. Petrov Y., Kazarinov N. Instabilities encountered in the dynamic crack propagation process under impact loading as a natural consequence of the dynamic fracture discreetness // Procedia Structural Integrity. 2020. Vol. 28. P. 1975–1980. doi: 10.1016/j.prostr.2020.11.021
  10. Efanov D., Osadchy G., Sedykh D., et al. Monitoring system of vibration impacts on the structure of overhead catenary of high-speed railway lines // 2016 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS), Yerevan, Armenia. 2016. P 1–8. doi: 10.1109/EWDTS.2016.7807691
  11. Uzdin A., Prokopovich S. Some principles of generating seismic input for calculating structures // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 157. P. 06021. doi: 10.1051/e3sconf/202015706021
  12. Ulitskiy V., Alekseev S., Kondrat’ev S. Experimental evaluation of the deformational calculation method of foundations for overpasses of high-speed railways // Petriaev A., Konon A. (eds) Transportation Soil Engineering in Cold Regions, Vol. 2. Lecture Notes in Civil Engineering. Vol. 50. Singapore: Springer. 2020. P. 83–91. doi: 10.1007/978-981-15-0454-9_10
  13. Герасименко П.В., Ходаковский В.А. Численный алгоритм исследования напряженно-деформированного состояния цилиндрических оболочек железнодорожных цистерн // Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия. 2019. Т. 6. № 2. С. 308–314. doi: 10.1134/S1063454119020067
  14. Uzdin A.M., Freze M.V., Fedorova M.Y., et al. On the Reliability of Finite-Element Evaluation of the Dynamic Interaction of a Structure with the Base // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2018. Vol. 55, N 3. P. 201–208. doi: 10.1007/s11204-018-9526-0
  15. Benin A., Guzijan-Dilber M., Diachenko L., et al. Finite element simulation of a motorway bridge collapse using the concrete damage plasticity model // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 157. P. 06018. doi: 10.1051/e3sconf/202015706018
  16. Barausov V.A., Bubnov V.P., Sultonov S.Kh. Simulation modeling in methods and designs for detecting ice or snow buildup on control surface in MATLAB/SIMULINK dynamic modeling environment // CEUR Workshop Proceedings. Models and Methods for Researching Information System in Transport, Dec. 11-12, 2020, St. Petersburg, Russia. 2020. Vol. 2803. P. 136–141. Режим доступа: https://ceur-ws.org/Vol-2803/paper19.pdf
  17. Lavrov K., Semenov A., Benin A. Modeling of nonlinear multiaxial deformation of concrete on the base of hyperelastic orthotropic model // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 53. P. 01043. doi: 10.1051/matecconf/20165301043
  18. Kudryavtsev S., Valtseva T., Bugunov S., et al. Numerical simulation of the work of a low-settlement embankment on a pile foundation in the process of permafrost soil thawing // Petriaev, A., Konon, A. (eds) Transportation Soil Engineering in Cold Regions. Vol. 2. Lecture Notes in Civil Engineering. Vol. 50. Singapore: Springer. P. 73–82. doi: 10.1007/978-981-15-0454-9_9

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Шпилечный подвес ездового двутавра грузоподъемного оборудования: 1 – шпилька; 2 – элемент бетонного перекрытия; 3 – замоноличенный узел крепления шпилечного подвеса; 4 – точки приложения импульса возбуждения; 6 – ездовой двутавр; 7 – участки приложения статической нагрузки от веса тельфера.

Скачать (99KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Ввод механической энергии в исследуемую конструкцию с помощью генератора ударных импульсов.

Скачать (74KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Эпюра напряжений шпилечных соединений узла подвеса с реализацией предварительного натяжения резьбовыми соединениями.

Скачать (113KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость напряженно-деформированного состояния шпилечного соединения от величины прикладываемой отрицательной температуры.

Скачать (273KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Пример моды № 2 колебания элемента с характерными повреждениями: а – коррозия 30% площади сечения, b – остаточная деформация (изгиб).

Скачать (81KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Моделирование напряженно-деформированного состояния узла подвеса с поврежденной шпилькой при нагружении узла генератором ударных импульсов.

Скачать (111KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Исследование динамики нагружения узла подвеса с моделированием повреждений: серия 1 – изгиб с радиусом 100 мм; серия 2 – коррозия 50% площади поперечного сечения, серия 3 – трещина 50% сечения.

Скачать (68KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Вейвлет-анализ исправного состояния шпилечного подвеса: а – форма сигнала, соответствующая исправному состоянию, b – вейвлет-представление вибропортрета сигнала.

Скачать (178KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Орбита движения исследуемой точки элемента подвеса, поврежденной остаточной деформацией.

Скачать (62KB)
Метаданные

© Ватулин Я.С., Попов В.А., Дятлов В.Н., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».