Technical diagnostics of heembedded elements of crane tracks of lifting equipment in machine halls of tunnel escalators

封面


如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: During the operation of crane beams of lifting equipment of subway tunnel escalators’ machine halls, the information about the technical condition of certain structural elements of supporting metal framework is always relevant, which determines the possibility of their further safe use and the need for repair and restoration work. The value of the remained service life is estimated by comparing the actual load-carrying ability with the criteria corresponding to the limiting conditions according to the project documentation. The actual state of the supporting framework elements can change with time significantly, therefore, the assessment of the remained service life is carried out with an experiment-and-simulation method based on the determination of stresses and their maximum deviations in weakest sections of framework elements with the determination of the degree of their impact on durability in the long term.

AIMS: Analysis of the combined application of methods for modeling the stress-strain state with subsequent wavelet analysis of wave processes in the interlocked stud-bolts of the suspension unit of riding beams of lifting and transport equipment of subway tunnel escalators’ machine halls.

METHODS: With regard to the specific features of the design, numerical simulation of the technical state of the interlocked sections of the stud-bolted suspension of crane beams of lifting equipment of subway tunnel escalators’ machine halls is considered in this work. The capabilities of the Simulation (static analysis using the finite element method) and Motion (kinematic and dynamic research with formation of systems of differential equations of motion and subsequent solving) modules of the SolidWorks software platform were used in the development of the model.

RESULTS: As a result of the carried out research, with regard to the specific features of various methods of the stress-strain state simulation, a spatial linear dynamic model has been developed that reflects the processes occurring during the deformation of the stud-bolt suspension of the supporting I-beam, which is helpful for an objective assessment of its technical state, as well as the possibility and conditions of further operation.

CONCLUSIONS: To simulate the stress-strain state, the combined application of methods is necessary, followed by a wavelet analysis of wave processes, which increases the reliability of diagnostic procedures and, consequently, makes it possible to make reasonable decisions about the further operation of the facility.

作者简介

Yan Vatulin

Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University

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

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Mechanical Handling and Road Building Machines Department

俄罗斯联邦, 95 Gagarina Avenue, 182100, Velikiye Luki

Valeriy Popov

Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University

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

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Mechanical Handling and Road Building Machines Department

俄罗斯联邦, 95 Gagarina Avenue, 182100, Velikiye Luki

Vyacheslav Dyatlov

Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University

编辑信件的主要联系方式.
Email: w.dyatlov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4864-7554
SPIN 代码: 2978-6706

Senior Lecturer, postgraduate student of the Mechanical Handling and Road Building Machines Department

俄罗斯联邦, 95 Gagarina Avenue, 182100, Velikiye Luki

参考

  1. Bardyshev O, Gordienko V. Some Aspects of Maintaining Inclined Tunnel Escalators in St. Petersburg. Applied Mechanics and Materials. 2015;725–726:202–207. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.725-726.202' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.725-726.202
  2. Dyatlov VN. Modeling of the process of corrosion of the supporting metal structures of the subway escalator. Vestnik MADI. 2022;1(68):29–35. (in Russ).
  3. Dyatlov VN. Refinement of the model for the development of corrosion defects in the supporting metal structures of the subway escalator. Vestnik MADI. 2022;3(70):46–50. (in Russ).
  4. Bardishev OA, Druginin PV, 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. 2018;6(71):129–134. doi: 10.23968/1999-5571-2018-15-6-129-134.
  5. Bardyshev OA, Popov VA, Korovin SK, et al. Monitoring of the technical condition of technical devices at hazardous production facilities. Bezopasnost truda v promyshlennosti. 2020;1:52–56. doi: 10.24000/0409-2961-2020-1-52-56 (in Russ).
  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;157:01020. doi: 10.1051/e3sconf/202015701020
  7. Bardyshev OA. About diagnosing technical devices. Bezopasnost truda v promyshlennosti. 2019;7:44–48. doi: 10.24000/0409-2961-2019-7-44-48 (in Russ).
  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;53:01047. 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;28:1975–1980. 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. 2016:1–8. 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;157:06021. 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. In: Petriaev A., Konon A. (eds) Transportation Soil Engineering in Cold Regions, Vol. 2. Lecture Notes in Civil Engineering. Vol. 50. Singapore: Springer. 2020:83–91. doi: 10.1007/978-981-15-0454-9_10
  13. Gerasimenko PV, Khodakovsky VA. Numerical algorithm for studying the stress-strain state of cylindrical shells of railway tanks. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Matematika. Mekhanika. Astronomiya. 2019;6(2):308–314. doi: 10.1134/S1063454119020067 (in Russ).
  14. Uzdin AM, Freze MV, Fedorova MY, 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;55(3):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;157:06018. doi: 10.1051/e3sconf/202015706018
  16. Barausov VA, Bubnov VP, Sultonov SKh. Simulation modeling in methods and designs for detecting ice or snow buildup on control surface in MATLAB/SIMULINK dynamic modeling environment. In: CEUR Workshop Proceedings. Models and Methods for Researching Information System in Transport, Dec. 11-12, 2020, St. Petersburg, Russia. 2020;2803:136–141. Available from: 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;53:01043. 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. In: Petriaev, A., Konon, A. (eds) Transportation Soil Engineering in Cold Regions. Vol. 2. Lecture Notes in Civil Engineering. Vol. 50. Singapore: Springer. 2020:73–82. doi: 10.1007/978-981-15-0454-9_9

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. The stud-bolt suspension of the riding I-beam of lifting equipment: 1 – a stud-bolt; 2 – an element of concrete overlap; 3 – an embedded attachment point of the stud-bolt suspension; 4 – points of application of the excitation impulse; 6 – a riding I-beam; 7 – areas of static load application from the weight of a hoist.

下载 (99KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Input of mechanical energy into the studied structure using a shock pulse generator.

下载 (74KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Stress diagram of the stud-bolt joints of the suspension unit with the implementation of pre-tension by threaded joints.

下载 (113KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Dependence of the stud-bolt joint stress-strain state on the magnitude of the applied negative temperature.

下载 (273KB)
索引源数据
6. Fig. 5. The example of the #2 oscillation mode of an element with specific damage: a – corrosion of 30% of the cross-sectional area, b – residual deformation (bending).

下载 (81KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Simulation of the stress-strain state of a suspension unit with a damaged stud-bolt when loading the unit with a shock pulse generator.

下载 (111KB)
索引源数据
8. Fig. 7. The study of the loading dynamics of the suspension unit with damage modeling: series 1 – bending with a radius of 100 mm; series 2 – corrosion of 50% of the cross-sectional area, series 3 – crack of 50% of the cross-section.

下载 (68KB)
索引源数据
9. Fig. 8. The wavelet analysis of the normal state of the stud-bolt suspension: a – the shape of the signal corresponding to the normal state, b – the wavelet representation of the vibration pattern of the signal.

下载 (178KB)
索引源数据
10. Fig. 9. The orbit of motion of the studied point of the suspension element damaged by residual deformation.

下载 (62KB)
索引源数据

版权所有 © Vatulin Y.S., Popov V.A., Dyatlov V.N., 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

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».