Козловой кран для подъема затворов Жигулевской ГЭС

Портал крана представляет собой жесткую пространственную рамную металлическую конструкцию, передвигающуюся по наземным рельсовым путям. Общая грузоподъемность механизмов подъема–250 т. тали под грейфер с грузом–10 т.

08.02.2019
Козловой кран для подъема затворов Жигулевской ГЭС

Местоположение: Жигулевская ГЭС, г. Тольятти, Россия

Авторы расчетной модели: Алексей Лобяк, Светлана Дериземля, кафедра СМГ УкрГУЖТ, Украина, г. Харьков
Генеральный проектировщик: ООО "Крановый электропривод", Украина, г. Харьков

Описание

Козловой кран с опорным мостом и консолью под грейфер предназначен для подъема и опускания ремонтных затворов для осуществления ремонта поворотно-лопастного гидроагрегата ГЭС. Данная конструкция крана позволяет одновременно с ремонтными задачами осуществлять погрузочно-разгрузочные работы с помощью грейфера. Общая грузоподъемность механизмов подъема – 250 т, тали под грейфер с грузом – 10 т.

Портал крана представляет собой жесткую пространственную рамную металлическую конструкцию, передвигающуюся по наземным рельсовым путям. Состоит портал из двух опор, пролетных балок, балок шатра, консолей и консольного крана. Каждая опора состоит из стоек, стяжек и ригелей. Консольный кран состоит из кран-балки с консолью для передвижения тали с грейфером, стойки и оттяжек. Кроме этого предусмотрен шатер, лестницы и площадки, ферма под электрокабель, две кабины, буферы, устройства передвижения.

Задействованные инструменты

Autodesk Inventor; Autodesk AutoCAD; ПК ЛИРА-САПР, КС-САПР, расчет РСН; модуль динамических загружений №35 (СП 14.13330.2011).

Особенности

Модель предназначена для проверки сейсмостойкости крана исходя из требований сохранения конструкцией несущей способности по прочности, устойчивости и предельным деформациям. Также положительным результатом оценки сейсмостойкости принято исключение возможности падения крана, его частей или груза. Расчет выполнен на силовые воздействия, а также сейсмику 7 по шкале MSK-64. Корректность системы в целом проверялась на этапе модального анализа.

Построение модели выполнено универсальными КЭ оболочки различной формы и жесткости, с учетом особенностей стыковки и совместной работы элементов. Структурная конструкция шатра получена стержневыми конечными элементами. Рельсовый путь моста моделировался стержневыми КЭ с опиранием на ходовые балки при помощи КЭ упругих связей с продольным проскальзыванием. Общее количество узлов расчётной схемы – 220530, элементов – 237264. Для поиска рационального компромисса между временем расчета и точностью решения задачи реализован алгоритм снижения числа учитываемых форм из условия отсечения собственных форм, увеличивающих отклик системы на 10%.

Реализовано 5 модификаций расчетной схемы, учитывающих различные положения тележки и тали с грейфером. Для каждой модификации принимается три направления сейсмовоздействия: вертикальная сейсмика; горизонтальная сейсмика вдоль подтележечных путей; горизонтальная сейсмика поперек подтележечных путей. Динамические нагрузки от работы оборудования, тормозные и боковые усилия при оценке сейсмостойкости не учитывались, так как их совпадение с землетрясением слишком маловероятно. Также принято, что действующая на груз горизонтальная сила инерции не передается через подвеску на конструкции. При вычислении вертикальной силы инерции от груза, в расчет принято 30% от максимальной грузоподъемности крана, так как совпадение землетрясения с подъемом максимального груза также маловероятно.

Расчетом получены усилия, передающиеся на наиболее важные узлы конструкции. Оценкой контактных взаимодействий выполнена проверка возможности схода моста или крана в целом.

Комплексно исследовано напряженно-деформированное состояние всех элементов конструкции, выполнена оценка эксплуатационной безопасности. Показатели прочности получены по эквивалентным напряжениям, найденным по энергетической теории Губер-Хенки-Мизеса. Разработан и внедрен ряд конструктивных рекомендаций.