omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-192-22-28TILVGGomna-101Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGИзменение напряженно-деформированного состояния элементов опорно-поворотного устройства кранов при эксплуатацииModification of changes in the stress-strain state of crane slewing gear elements while operational conditionshttps://orcid.org/0009-0008-6786-0386СладковаЛ. А.SladkovaL. A.

СЛАДКОВА Любовь Александровна, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Наземные транспортно-технологические средства» 

г. Москва

AuthorID (РИНЦ): 1024368

AuthorID (SCOPUS): 6128880

SLADKOVA Lyubov Aleksandrovna, Doctor of Technical Sciences, Professor (Russia), Professor of Ground Transportation and Technological Means Department

Moscow

AuthorID (RSCI): 1024368

AuthorID (SCOPUS): 6128880

rich.cat2012@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0003-0941-0217ФокинВ. В.FokinV. V.

ФОКИН Валерий Владимирович, аспирант кафедры «Наземные транспортно-технологические средства»

г. Москва

AuthorID (SCOPUS): 6128880

FOKIN Valeriy Vladimirovich, Graduate Student of und Transportation and Technological Means Department

Moscow

AuthorID (SCOPUS): 6128880

valerafokin@inbox.ruРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of TransportRussian Federation202430122024042228Copyright © Сладкова Л.А., Фокин В.В., 20242024Сладкова Л.А., Фокин В.В.Sladkova L.A., Fokin V.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/101

Несмотря на высокий технический уровень закупаемой за рубежом грузоподъемной техники, катастрофический отказ опорно-поворотных устройств этих кранов происходит через 3…5 лет срока службы вместо регламентированных 15. Наиболее характерными из них являются: повышенный износ кассет, выполненных из полиамида 6, сепараторов, зубьев шестерни и поворотного круга; выпадение тел качения (материал — подшипниковая сталь) из поворотного круга; выдавливание уплотнительной ленты. Для выявления скрытой причины преждевременного выхода из строя опорно-поворотного устройства кранов фирмы «Liebherr», работающих в средней полосе России, был выполнен натурный эксперимент при проведении погрузочно-разгрузочных работ, на основании проведения которого была установлена тенденция нагрева элементов опорно-поворотного устройства с учетом цикличности работы крана. Установлено, за 5 циклов нагружения тела качения прогреваются на глубину 40 мм до температуры порядка 40…45° С. Учитывая цикличность работы опорно-поворотного устройства крана и происходящее циклическое изменение температурного режима элементов опорно-поворотного устройства проведены теоретические исследования по изменению напряженно-деформированного состояния, например, контактирующих между собой кассет и тел качения изнашивания, работающих в условиях перепада температур. Установлено, что между торцевой поверхностью ролика и кассеты возникают напряжения, действующие в направлении плоскости касания и являющиеся причиной их повышенного изнашивания из-за возникающего внешнего трения.

Despite the high technical level of hoisting equipment purchased abroad, a catastrophic failure of the slewing bearings of these cranes occurs after 3-5 years of service instead of the regulated 15 years. The most characteristic are: wear of 6-polyamide cassettes, cages of gear teeth and turntable; rolling elements falling out of the turntable; squeezing out the sealing tape. To identify the hidden cause of premature failure of the slewing rings of «Liebherr» cranes, the authors carried out the experiment during loading and unloading operations, which shows the tendency of warming up the elements of the slewing support, considering the cyclic nature of the crane operation. It has been established that this process is linear both for cassettes (polyamide 6 material), in which the rolling elements are located, and for the rolling elements themselves (bearing steel). For 5 loading cycles, the rolling elements warm up to a 40 mm depth to a temperature of about 40-45° C. The proposed working hypothesis allows identifing the hidden cause of premature failure of the slewing support of «Liebherr» cranes operating in central Russia. A change in the stress-strain state of the cassette is established, leading to an increase in wear of the cassettes and rolling elements, since stresses arise between the end of the roller surface and the cassette in the direction of the contact plane.

стреловой самоходный кранрасчетные схемынапряженно-деформированное состояниеопорно-поворотное устройствоотказыпрогревизнашиваниерабочий процессself-propelled jib cranedesign diagramsstress-strain stateslewing supportfailureswarm-upwearworking processReferencesБардышев О. А. Особенности сертификации зарубежных кранов и подъемников // Все краны. 2006. № 3. С. 31–34.Bardyshev O. A. Osobennosti sertifikatsii zarubezhnykh kranov i pod”yemnikov [Features of certification of foreign cranes and hoists] // Vse krany. Vse Krany. 2006. No. 3. P. 31–34. (In Russ.).Бардышев О. А., Стоцкая Л. В. IV Уральский конгресс подъемно-транспортного оборудования // Механизация строительства. 2011. № 2. С. 27–28. EDN: NECETR.Bardyshev O. A., Stotskaya L. V. IV Ural’skiy kongress pod”yemno-transportnogo oborudovaniya [IV Ural Congress of Lifting and Handling Equipment] // Mekhanizatsiya stroitel’stva. Mekhanizatsiya Stroitel’stva. 2011. No. 2. P. 27–28. EDN: NECETR. (In Russ.).Фокин В. В., Сладкова Л. А. Методика выбора материалов кассеты опорно-поворотного устройства с учетом изменения напряженно-деформированного состояния при эксплуатации // 74 Открытая междунар. студ. науч. конф. СНК-2024, 15–18 апреля 2024 г. Москва, 2024. С. 56–61.Fokin V. V., Sladkova L. A. Metodika vybora materialov kassety oporno-povorotnogo ustroystva s uchetom izmeneniya napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya pri ekspluatatsii [Method of Selection of Materials of the Cassette of the Slewing Support Device Taking into Account the Change in the StressStrain State During Operation] // 74 Otkrytaya mezhdunar. stud. nauch. konf. SNK-2024, 15–18 aprelya 2024 g. 74 Open International Student Scientific Conference SNK-2024, 15-18 April 2024. Moscow, 2024. P. 56–61. (In Russ.).Горелова М. В., Сладкова Л. А., Фокин В. В. Методика обеспечения безопасной работы стреловых самоходных кранов // 27-я Московская междунар. межвуз. науч.-техн. конф. студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых, посвященная 95-летию подготовки инженеров-механиков МИСИ – МГСУ, 26–27 апреля 2023 г. Москва, 2023. С. 353–357.Gorelova M. V., Sladkova L. A., Fokin V. V. Metodika obespecheniya bezopasnoy raboty strelovykh samokhodnykh kranov [Methods for ensuring the safe operation of self-propelled jib cranes] / 27 Moskovskaya mezhdunar. mezhvuz. nauch.-tekhn. konf. studentov, magistrantov, aspirantov i molodykh uchenykh. 27 Moscow International Interuniversity Scientific and Technical Conf. of Students, Undergraduate Students, Graduate Students and Young Researchers. Moscow, 2023. P 353–357. (In Russ.).Чичинадзе А. В. Определение температуры поверхности трения при кратковременных торможениях // Трение твердых тел. Москва: Наука, 1964. С. 85–99.Chichinadze A. V. Opredeleniye temperatury poverkhnosti treniya pri kratkovremennykh tormozheniyakh [Determination of friction surface temperature during short-term braking] // Treniye tverdykh tel. Solid Friction. Moscow, 1964. P. 85–99. (In Russ.).Пат. 2088570 Российская Федерация, МПК C07 C51/41, 53/126. Способ получения солей металлов жирных кислот С8- С22 (металлических мыл) / Голота А. Ф., Морозов Е. Г., Агапов Р. А. № 95118922/04; заявл. 08.11.1995; опубл. 27.08.1997, Бюл. 47.Patent 22088570 Russian Federation, IPC C07 C51/41, 53/126. Sposob polucheniya soley metallov zhirnykh kislot S8-S22 (мetallicheskikh myl) [Method of producing C8-C22 - aliphatic acid metal salts (Metallic soap)] / Golota A. F., Morozov E. G., Agapov P. A. No. 95118922/04. (In Russ.).Справочник машиностроителя / Под ред. С. В. Серенсена. В 6 т. Москва: МАШГИЗ, 1962. Т. 3. 652 с.Spravochnik mashinostroitelya [Mechanical Engineer's Handbook] // Ed. by S. V. Serensenni. In 6 vols. Moscow, 1962. Vol. 3. 652 p. (In Russ.).Писаренко Г. С., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наукова думка, 1975. 705 с.Pisarenko G. S., Yakovlev A. P., Matveyev V. V. Spravochnik po soprotivleniyu materialov [Material Strength Handbook]. Kiev, 1975. 705 p. (In Russ.).Крагельский И. В. Трение и износ. Изд. 2-е перераб. и доп. Москва: Машиностроение, 1968. 480 с.Kragelskiy I. V. Treniye i iznos [Friction and wear]. 2nd ed. revised and supplemented. Moscow, 1968. 480 p. (In Russ.).Ekemini B. I., Edidiong A. E., Uwemedimo E. U. [et al.]. Oluwaseyic Experimental and theoretical study of corrosion inhibition effect of Cucumeropsis mannii N. seed oil metallic soap of zinc on mild steel surface in sulphuric acid // Advances in Applied Science Research. 2014. № 5 (3). P. 26–53.Ekemini B. I., Edidiong A. E., Uwemedimo E. U. [et al.]. Oluwaseyic Experimental and theoretical study of corrosion inhibition effect of Cucumeropsis mannii N. seed oil metallic soap of zinc on mild steel surface in sulphuric acid // Advances in Applied Science Research. 2014. No. 5 (3). P. 26–53. (In Russ.).Успенский И. А., Фадеев И. В., Пестряева Л. Ш. [и др.] Новые ингибиторы коррозии для защиты сельскохозяйственной техники // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2020. № 3 (59). С. 1–11. DOI: 10.32786/2071-9485-2020-03-39. EDN: UMMBAX.Uspenskiy I. A., Fadeyev I. V., Pestryayeva L. Sh. [et al.] Novyye ingibitory korrozii dlya zashchity sel’skokhozyaystvennoy tekhniki [New corrosion inhibitors for the protection of agricultural machinery] // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vyssheye professional’noye obrazovaniye. Izvestia of the Lower Volga Agro-University Complex. 2020. No. 3 (59). P. 1–11. DOI: 10.32786/2071-9485-2020-03-39. EDN: UMMBAX. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.