Современные технологии производства являются очень сложными и продвинутыми и соответственно базируются на использовании комплекса сложных машин. Эти машины требуют огромных финансовых средств, для закупки, эксплуатации и обслуживания. Поэтому вкладывая эти средства, пользователь надеется на длительное и беспроблемную эксплуатацию.
Долговечность и надежность кранов — основное требование при их эксплуатации. Надежность крана, прежде всего подразумевает надежность его металлической конструкции. Краны с высокой надежностью конструкции позволяют в полной мере выполнять в заданные сроки необходимые объемы работ. Такие краны обеспечивают безопасные условия труда для машиниста и обслуживающего персонала.
В связи с этим надежность металлоконструкций кранов имеет как экономический так и социальный эффект. Исследование надежности крановых металлоконструкций актуальны особенно в связи с применением новых конструкционных материалов и новых методов расчета конструкций.
Одной из основных причин аварий крановых конструкций является хрупкое разрушение. Как правило, хрупкое разрушение происходит за счет трещинообразования в местах локализации упруго-пластических деформаций, в свою очередь происходит в местах концентрации напряжений. Основной фактор, способствующий хрупкому разрушению — температура эксплуатации. С понижением температуры стойкость металлоконструкции снижается. Возникновению трещин способствуют и ударные кратковременные нагрузки, которые затрудняют развитие пластических деформаций в зоне концентраторов. Повторно-переменные нагрузки создают возможность появления скрытых трещин усталостного характера, затем приводят к хрупкому разрушению. Вероятность хрупкого разрушения в значительной степени зависит от материала, применяемой при создании крановой конструкции и методов расчета, применяемых при проектировании данных конструкций. Рассмотрим каждый фактор в отдельности. Особенности применения высокопрочных сталей.
До последнего времени для производства металлоконструкций steel structure design кранов наиболее распространенной была сталь Ст3, которая имеет достаточно высокие механические свойства, пластичность, хорошую свариваемость и не подвергается закалке. Для металлоконструкций кранов большой грузоподъемности, а также кранов северного исполнения применялись низколегированные стали (09Г2С, 10ХСНД, 15ХСНД и др.), имеющих по сравнению со сталью Ст3 более высокие механические свойства, повышенную устойчивость против атмосферной коррозии и меньшую хладноломкость. Применяемые при производстве отечественных кранов стали обладают выраженной зоной текучести. В ряде случаев это позволяет компенсировать ошибки в конструировании металлоконструкций.
За счет текучести и высокой деформативности в проблемных зонах с высокой концентрацией напряжений металл течет, перераспределяя тем самым напряжение по всему элемента конструкции. Для традиционных сталей характерна большая ударная вязкость и высокая энергия трещинообразования, что предупреждает раннее образование трещин вследствие усталости металла. Данные металлы достаточно хорошо ведут себя при низких температурах.
В современной практике для изготовления кранов принято применять высокопрочные стали. Применение высокопрочной листовой стали вызвано следующими причинами: экономические: за счет увеличения прочности стали могут быть уменьшены сечения и размеры конструктивных элементов. Это может существенно уменьшить затраты на изготовление и монтаж конструкции; дизайн: размер конструктивных элементов может быть уменьшен, что позволяет создавать элегантные и эстетические конструкции, лучше вписываются в окружающую среду; экология применения меньшего количества стали означает сокращение потребления ограниченных ресурсов.
