УДК 69.059.14

ДЕФЕКТЫ РАМ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ САМОСВАЛОВ

Богданов А.П.1, Гайнулли А.А.1, Левкович Р.В.1, Наумов Д.С.1, Иванов Ю.Д.1, Окулов К.Ю.1
1ООО «Единый Технический Центр», эксперт

Аннотация
Проведен анализ результатов технического диагностирования карьерных самосвалов, эксплуатируемых на открытых горных работах. Систематизированы дефекты рам самосвалов и частота их возникновения. В статье приведены схемы рам самосвалов, на которых обозначены зоны появления наиболее часто встречающихся дефектов.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, опасный производственный объект, промышленная безопасность, экспертиза


DEFECTS RAM LARGE DUMP TRUCKS

Bogdanov A.P.1, Gaynullin A.A.1, Levkovich R.V.1, Naumov D.S.1, Ivanov Y.D.1, Okulov K.Y.1
1«Unified Technical Centre», expert

Abstract
The analysis of the results of technical diagnostic dump trucks operated in open cast mining. Systematized defects truck frames and the frequency of their occurrence. The paper presents the scheme truck frames, which marked the appearance of area the most common defects.

Keywords: hazardous production facilities, industrial safety, inspection, non-destructive


Библиографическая ссылка на статью:
Богданов А.П., Гайнулли А.А., Левкович Р.В., Наумов Д.С., Иванов Ю.Д., Окулов К.Ю. Дефекты рам большегрузных самосвалов // Современная техника и технологии. 2015. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/11/8155 (дата обращения: 28.05.2017).

Введение

При отработке карьеров автомобильный транспорт был и остается основным видом транспорта, обеспечивающим ведение горных работ. Техническое состояние каждого самосвала является фактором, определяющим эффективность его работы и соответственно эффективность работы и экономические показатели предприятия в целом.

Согласно требованиям п.5 статьи 7 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 N 116-ФЗ (ред. от 04.03.2013) технические устройства, применяемые на опасном производственном объекте, в процессе эксплуатации подлежат экспертизе промышленной безопасности в порядке, установленном федеральным органом исполнительной власти в области промышленной безопасности, если иная форма оценки соответствия таких технических устройств обязательным требованиям к ним не установлена техническими регламентами.

Специалистами в области Промышленной безопасности в рамках экспертизы промышленной безопасности (далее – ЭПБ) опасных производственных объектов (далее – ОПО) в период с 2008 г. по 2014 г. были обследованы карьерные самосвалы с истекшим нормативным сроком эксплуатации. В объеме ЭПБ проводилось техническое диагностирование самосвалов с применение методов неразрушающего контроля. Техническое диагностирование самосвалов производилось ежегодно, что позволило отслеживать динамику и повторяемость дефектов.

Особое внимание уделялось состоянию рам самосвалов, как к наиболее ответственным элементам конструкции самосвала.

Рама является основной несущей конструкцией самосвала. Состояние рамы во многом определяет общее техническое состояние автомобиля. Рамы современных карьерных автосамосвалов представляют собой высоконагруженные несущие конструкции, к которым предъявляются повышенные требования надежности. Систематически возникающие случаи трещинообразования могут привести к разрушениям рам и имеют своим следствием значительные материальные потери как из-за снижения объемов транспортирования полезного ископаемого, так и из-за большой стоимости ремонта крупногабаритных узлов и конструкций. Таким образом, рамы карьерных автосамосвалов необходимо рассматривать как конструкции повышенной ответственности, методы диагностики которых следует совершенствовать для обеспечения надежности и повышения эффективности эксплуатации машин в целом, исключения тяжелых повреждений и разрушений.

В связи с этим актуальным является анализ и систематизация повреждений рам карьерных самосвалов, эксплуатируемых на предприятиях горнодобывающей промышленности для своевременного выявления возникающих в них дефектов и проведения последующего ремонта.

В данной статье проанализированы результаты технического диагностирования карьерных самосвалов, эксплуатируемых на открытых горных работах, которое проводили специалисты в объеме ЭПБ, и обозначены на схемах рам самосвалов зоны появления наиболее часто встречающихся дефектов.

Данная работа может быть полезна при проведении обследования рам карьерных самосвалов.

За период с 2008 по 2014 г.г. ЭПБ прошли более 35 карьерных самосвалов следующих моделей:

  • самосвалы EUCLID R170 производства фирмы Euclid- Hitachi Heavy Ecuipment inc, Япония 1998÷2001 г.в.;
  • самосвалы Caterpillar 785С производства фирмы Caterpillar, США 2002÷2007 г.в.;
  • самосвалы БелАЗ 75131 производства ПО «БелАЗ», Беларусь 2004÷2007 г.в.

Краткая техническая характеристика карьерных самосвалов, прошедших ЭПБ приведена в таблице 1.

Таблица 1 – Техническая характеристика карьерных самосвалов

Параметр

Euclid R170

Caterpillar 785С

БелАЗ 75131

Номинальная масса перевозимого груза, кг

156000

130000

130000

Масса полная самосвала, кг

278964

249480

237000

Максимальная скорость движения, км/ч

54,7

55

48

Мощность двигателя, кВт

1324

1082

1176

Трансмиссия

Электромеханическая
(тяговый генератор-мотор- колеса)

Габаритные размеры, мм:

Длина

Ширина

Высота (без груза) по козырьку, мм

12220

6550

6430

11022

6640

5769

11500

6900

5720

Условия эксплуатации карьерных самосвалов приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Условия эксплуатации карьерных самосвалов

Глубина карьера, м до 280
Преобладающий уклон дорожного полотна, % не более 8
Тип дорожного покрытия грунтовое
Объемная масса перевозимого груза, т/м3 2,7
Объем ковша на погрузке, м3 10
Средний пробег, тыс. км/год 100÷110

Обнаруженные в ходе проведения ЭПБ самосвалов дефекты рам анализировались и систематизировались, что позволило определить участки рам самосвалов с наиболее часто повторяющимися дефектами.

Результаты представлены в таблицах 3 – 8 и на рисунках 1 – 3.

Таблица 3 – Распределение дефектов металлоконструкции рамы самосвалов EUCLID R170

Дефекты

Самосвалы Euclid R170, гаражные номера.

% от общего числа машин

№02

№03

№04

№05

Лонжероны, район сопряжения с 1-ой поперечины. Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

х

 

 

 

25

Тумбы, передняя часть с внешней стороны в районе крепления цилиндра подвески. Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

х

х

 

х

75

Верхняя балка 2-й поперечины, правая сторона. Вертикальная стенка. Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

х

 

 

 

25

Лонжероны, район крепления 2-й поперечины. Верхний лист и боковые стенки. Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

 

х

х

 

50

Лонжероны, внутренние боковые стенки в местах крепления 3-й поперечины. Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

х

х

 

х

75

5-я поперечина. Проушины крепления реактивной штанги заднего моста. Трещины по сварным швам крепления проушин, выходящие на основной металл поперечины.

 

х

 

 

25

5-я поперечина. Проушины крепления балки заднего моста. Трещины по сварным швам крепления проушин.

х

 

х

х

75

Таблица 4 – Характерные дефекты рамы карьерного самосвала EUCLID R170

Обозн.

на рис. 1

Место расположения дефекта

Описание дефекта

А

Места сопряжения лонжеронов и 1-ой поперечины.

Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Б

2-я поперечина. Тумбы в районе крепления цилиндра подвески.

Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

В

2-я поперечина. Верхняя балка, правая сторона.

Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Г

Лонжероны, район крепления 3-й поперечины. Верхний лист и боковые стенки.

Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Д

Лонжероны, внутренние боковые стенки в местах крепления 4-й поперечины.

Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Е

5-я поперечина. Проушины крепления реактивной штанги заднего моста.

Трещины по сварным швам крепления проушин, выходящие на основной металл поперечины.

Ж

5-я поперечина. Проушины крепления балки заднего моста.

Трещины по сварным швам крепления проушин.

Рисунок 1. Рама автосамосвала Юклид Р-170. Зоны металлоконструкции с наиболее часто повторяющимися дефектами

Таблица 5 – Распределение дефектов металлоконструкции рамы самосвалов Caterpillar 785С

Дефекты

Самосвалы Caterpillar 785С, гаражные номера.

% от общего числа машин

№21

№22

№23

№24

№25

№26

№27

№28

№29

№30

№31

№32

Лонжероны, район сопряжения с передними стойками устройства защиты при опрокидывании. Трещины по основному металлу.

х

 

х

х

х

 

х

 

 

 

 

 

50

Передние стойки устройства защиты при опрокидывании, район сопряжения с лонжеронами. Трещины на задней стенке.

 

 

 

 

 

 

х

 

 

х

 

 

Лонжероны, район сопряжения с задними стойками устройства защиты при опрокидывании. Трещины по основному металлу.

 

 

х

х

 

 

 

 

 

 

 

 

17

Задние стойки устройства защиты от опрокидывания.

Трещины на передней стенке.

х

 

 

х

 

 

х

х

 

х

х

 

75

Задние стойки устройства защиты от опрокидывания.

Трещины на задней стенке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задние стойки устройства защиты от опрокидывания.

Трещины на боковых стенках с внешней стороны.

х

 

 

 

 

х

х

 

 

х

х

 

Задние стойки устройства защиты от опрокидывания.

 Трещины на боковых стенках с внутренней стороны.

 

 

 

 

 

 

х

 

х

 

 

 

3-я поперечина. Трещины по сварным швам проушин крепления балки заднего моста.

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

Лонжероны в местах крепления 4-й поперечины. Трещины по сварным швам и основному металлу.

х

 

 

х

х

 

х

 

 

х

х

х

58

4-я поперечина. Проушины крепления реактивной штанги заднего моста. Трещины по сварным швам и основному металлу.

х

х

 

х

х

х

 

 

 

 

 

 

42

Кронштейны крепления балки цапф г/ц подъема платформы. Трещины по основному металлу.

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

8

Цапфы г/ц подъема платформы. Трещины по сварным швам.

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

8

Лонжероны, средняя часть в местах крепления заправочных емкостей. Трещины по основному металлу.

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

8

2-я поперечина. Трещины основного металла литой части в районе сопряжения с лонжеронами.

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

8

Таблица 6 – Характерные дефекты рамы карьерного самосвала Caterpillar 785С

Обозн. на рис. 2

Место расположения дефекта

Описание дефекта

А

Места сопряжения лонжеронов с передними стойками устройства защиты при опрокидывании.

Трещины по основному металлу и сварным швам. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Б

Места сопряжения лонжеронов с задними стойками устройства защиты при опрокидывании.

Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

В

Задние стойки устройства защиты при опрокидывании.

Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Г

3-я поперечина. Проушины крепления балки заднего моста.

Трещины по сварным швам. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Д

Лонжероны в местах крепления 4-й поперечины.

Опоясывающие трещины по сварным швам. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Е

4-я поперечина. Проушины крепления реактивной штанги заднего моста.

Трещины по сварным швам крепления проушин, выходящие на основной металл поперечины.

Ж

Кронштейны крепления балки цапф г/ц подъема платформы.

Трещины по основному металлу.

З

Цапфы г/ц подъема платформы.

Трещины по сварным швам.

И

Лонжероны, средняя часть в местах крепления заправочных емкостей.

Трещины по основному металлу.

К

2-я поперечина.

Трещины основного металла литой части в районе сопряжения с лонжеронами.

Рисунок 2. Рама автосамосвала Caterpillar 785. Зоны металлоконструкции с наиболее часто повторяющимися дефектами

Таблица 7 – Распределение дефектов металлоконструкции рамы самосвалов БелАЗ 75131 ОАО «Карельский окатыш»

Дефекты

Самосвалы БелАЗ 75131, гаражные номера.

% от общего числа машин

№60

№61

№62

№63

№64

№65

№66

№67

№68

№69

№70

№72

№73

1-я поперечина. Трещины по сварным швам проушин крепления балки переднего моста.

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

х

15

Стойки 2-й поперечины. Трещины по сварным швам ребер жесткости к лонжерону.

х

х

х

х

х

х

х

х

х

 

х

х

х

92

Стойки 2-й поперечины. Трещины по основному металлу стенок.

 

 

 

 

 

х

 

х

 

 

 

 

15

Стойки 2-й поперечины. Трещины по сварным швам кронштейнов цилиндров подвески.

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

15

Лонжероны, вертикальные стенки в районе крепления 2-й поперечины. Трещины по основному металлу.

 

 

х

 

 

 

 

 

х

х

 

 

23

Верхняя балка 2-й поперечины. Трещины по сварным швам кронштейнов соединения со стойками.

х

х

х

х

 

 

 

х

 

 

 

х

х

54

Нижняя балка 2-й поперечины, район сопряжения с лонжеронами. Трещины по основному металлу и ремонтным сварным швам.

х

х

х

х

х

х

 

х

х

х

х

х

х

92

Лонжероны, вертикальные стенки в районе крепления 3-й поперечины. Трещины по основному металлу.

 

 

 

 

 

 

х

х

х

 

 

 

23

Лонжероны, внутренние и наружные вертикальные стенки в местах крепления 4-й поперечины. Трещины по основному металлу и сварным швам.

х

 

х

 

х

 

 

 

х

 

х

 

38

Лонжероны, внутренние вертикальные стенки в местах крепления 5-й поперечины. Трещины по основному металлу и сварным швам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

8

5-я поперечина. Трещины по сварным швам и основному металлу проушин крепления реактивной штанги заднего моста.

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

х

15

5-я поперечина. Трещины по сварным швам и основному металлу.

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

х

15

3-я поперечина. Трещины по сварным швам и основному металлу проушин крепления балки заднего моста.

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

Таблица 8 – Характерные дефекты рамы карьерного самосвала БелАЗ 75131

Обозн.

на рис. 3

Место расположения дефекта

Описание дефекта

А

1-я поперечина. Проушины крепления балки переднего моста.

Трещины по сварным швам. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Б

Вертикальные стойки 2-й поперечины. Кронштейны крепления цилиндров подвески. Ребра жесткости между задними стенками стоек и внешними вертикальными стенками лонжеронов. Лонжероны в местах сопряжения со стойками 2-й поперечины.

Трещины по сварным швам и основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

В

2-я поперечина. Верхняя балка в местах крепления к стойкам.

Трещины по сварным швам и основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Г

2-я поперечина. Нижняя балка в местах крепления к лонжеронам.

Трещины по основному металлу и сварным швам. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Д

Лонжероны, внутренние и наружные вертикальные стенки в местах крепления 3-й поперечины.

Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Е

Лонжероны, внутренние и наружные вертикальные стенки в местах крепления 4-й поперечины.

Трещины по сварным швам и основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам.

Ж

Лонжероны в местах крепления 5-й поперечины.

Трещины по основному металлу.

З

5-я поперечина.

Трещины по основному металлу.

Трещины по сварным швам и основному металлу проушин крепления реактивной штанги заднего моста.

И

3-я поперечина.

Трещины по сварным швам и основному металлу проушин крепления балки заднего моста.

Рисунок 3. Рама автосамосвала БелАЗ 75131. Зоны металлоконструкции с наиболее часто повторяющимися дефектами

Выводы

В результате анализа характерных дефектов, выявленных в процессе технического диагностирования рам карьерных самосвалов, можно сделать следующие выводы.

В настоящее время карьерные автосамосвалы вырабатывают свой ресурс на 80÷90%. При этом автосамосвалы БелАЗ 75131, будучи сравнимыми с EUCLID R170 и Caterpillar 785С по грузоподъемности и производительности, несколько уступают им по надежности. Как показывают эксплуатационные наблюдения первые трещины на рамах самосвалов БелАЗ 75131 обычно наблюдаются после пробега 100÷200 тысяч километров в зависимости от условий эксплуатации. Трещины на рамах самосвалов Caterpillar 785С образовываются после 200÷300 тыс. км., а на рамах самосвалов EUCLID после 300÷400 тыс. км.

Количество дефектов рам карьерных самосвалов и их повторяемость закономерно уменьшаются с увеличением срока эксплуатации техники.

Зависимость количества и вида дефектов рамы самосвала от величины его наработки (пробега) показывает, что на образование дефектов имеет влияние не только наработка, а и ряд других факторов, таких как условия и жесткость эксплуатации, целесообразность и качество проведения ремонтов или замены узлов и агрегатов и др.

Каждый конкретный самосвал имеет свою динамику изменения технического состояния, что диктует необходимость индивидуального подхода к его ремонту в течение срока его службы с целью наибольшего продления этого срока.

Рекомендации

Для обеспечения длительной и безотказной работы несущих конструкций самосвалов необходимо соблюдать правила их эксплуатации. Не допускать перегруза самосвала, использовать дорожное полотно с характеристиками, согласно требований эксплуатационной документации. В процессе эксплуатации самосвала периодически проводить контроль технического состояния рамы.

Для получения качественного сварного соединения при ремонте важное значение имеет качество применяемых электродов и подготовка поверхностей к сварке.

Перед проверкой технического состояния рамы самосвал необходимо вымыть водой или паром под высоким давлением, установить на хорошо освещенную площадку. Это обеспечит осмотр и поиск повреждений. Многие трещины легко заметить на чистом металле, иногда можно прибегнуть к помощи красителя. Можно для поиска трещин воспользоваться методом незначительного прогрева (до 3000С) предполагаемого участка с помощью газовой гарелки. При этом трещина расширится. Данный метод позволит также определить, является ли предполагаемый дефект трещиной или небольшой царапиной. При осмотре следует обращать особое внимание на состояние кронштейнов и мест их приварки, поскольку они являются наиболее нагруженными и наиболее ответственными участками конструкции. Следует проверить состояние сварных швов. Трещины обычно появляются в местах, находящихся под действием растягивающих напряжений. Местонахождение таких участков показано на рис. 1-3. Трещины, как правило, увеличиваются, если самосвал продолжает оставаться в работе. Поэтому, наиболее предпочтительным является ремонт на начальных стадиях образования трещин. Если все же после обнаружения трещины самосвал не может быть поставлен на ремонт, следует применить метод «остановочного сверления», который состоит в следующем: определите конечные точки трещины и просверлите там отверстия. Это уменьшит величину напряжения на концы трещины и временно остановит ее увеличение.


Библиографический список
  1. Проскуряков В.Б. Динамика и прочность рам и корпусов транспортных машин. Л.: Машиностроение, 1972. – 232 с.
  2. Васильев М.В., Смирнов В.П., Кулешов А.А. Эксплуатация карьерного автотранспорта. – М.: Недра, 1979. – 280 с.
  3. Характерные разрушения деталей машин и металлоконструкций (Рекомендации по ремонту и предотвращению разрушения) / Под ред. А.М.Ишкова. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1988. – 40 с.
  4. Казарез А.А., Кулешов А.А. Эксплуатация карьерных автосамосвалов с электромеханической трансмиссией. М.: Недра, 1988. – 264 с.
  5. Циперфин И.М. Автомобильный карьерный транспорт. М.: Недра, 1992. -196 с.
  6. Зырянов И.В. Совершенствование технического обслуживания карьерных самосвалов грузоподъемностью 110 – 136 т / И.В. Зырянов, С.Ф. Пацианский // Горный журнал. – 1999. – №7. – С. 66-68.
  7. Прочность, ресурс и безопасность машин и конструкций / Под ред. Н.А.Махутова, М.М.Гаденина. М.: ИМАШ РАН, 2000. – 528 с.
  8. Карьерный автотранспорт: состояние и перспективы / П.Л. Мариев, А.А. Кулешов, А.Н. Егоров, И.В. Зырянов – Спб.: Наука, 2004. – 429 с.


Все статьи автора «e.stadnyuk»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: