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
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)
3. Рис. 2. Ввод механической энергии в исследуемую конструкцию с помощью генератора ударных импульсов.

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

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

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

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

Скачать (111KB)
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)
9. Рис. 8. Вейвлет-анализ исправного состояния шпилечного подвеса: а – форма сигнала, соответствующая исправному состоянию, b – вейвлет-представление вибропортрета сигнала.

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

Скачать (62KB)

© 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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).