В ряде случаев трещины в элементах главных балок, от воздействия вторичных напряжений, начинают ускоренно развиваться под влиянием основных напряжений от изгиба главных балок.

Очевидно, что в этих случаях предупредить усталостные повреждения главных балок нагрузками при перемещении грузов лебедкой подъема и тележкой можно устранив факторы, вызывающие появление вторичных напряжений.

При движении крана вдоль пролета, при постоянной величине и месте приложения сил веса груза и тележки, низкочастотные составляющие могут образовываться только от изменения величины опорных реакций крана при движении его по путям, имеющим перепады по высоте.

Размах величин вертикальных опорных реакций может быть в пределах , где - наибольшая вертикальная нагрузка на колесо при положении тележки на средине пролета, - коэффициент, учитывающий увеличение этой нагрузки в случае приближения тележки к концевой балке, перепад величин в пределах одной концевой балки, зависит от крутильной жесткости рамы моста. В таблице показаны основные типы поперечных сечений главных балок, наименьшая жесткость при кручении для сечения Е, а для сечения типа В она в 854 раза больше.

Податливые мосты с низкой жесткостью депланации или шарнирными сочленениями имеют более стабильную величину опорных реакций, на которую не влияет деформативность конструкции в процессе движения, поэтому нет причин для образования низкочастотной нагрузки а, следовательно, и двухчастотных нагрузок.

Выше упоминались три способа обеспечивающих устранение усталостных повреждений сварных крановых мостов, из которых наиболее экономически выгодным и перспективным является третий. Главное достоинство – он позволяет устранять переменность нагрузки моста от изменения величины вертикальных реакций при движении крана по путям, имеющих отклонения по высоте, или выползание колесных реборд по боковым граням рельсов и изменения горизонтальных опорных реакций при качении колес, установленных с перекосом.

Весьма нежелательно для конструкции действие двухчастотного нагружения, которое существенно снижает предел выносливости. Требуемую долговечность можно достичь, устранив низкочастотную составляющую, либо вибрации, либо то и другое вместе, путем улучшения ходовых качеств крана.

После 1945 года, когда началось массовое изготовление крановых мостов в сварном варианте, частые повреждения показали, что простое копирование формы клепаных узлов и конструкций для сопряжения в них деталей с применением сварки – недопустимо.

Популярные ранее стержневые конструкции мостов стали заменять сплошностенчатыми, с замкнутым поперечным сечением коробчатых балок, чему способствовало широкое внедрение высокопроизводительной автоматической сварки под флюсом. В середине 50-х годов с целью применения подшипников качения, была повсеместно внедрена типовая конструкция буксовых узлов ходовых колес, которая существенно ухудшила точность установки колес и прочность несущих конструкций в местах крепления букс (рис. 8).

Ослабление опорных узлов и увеличение перекоса колес в горизонтальной плоскости способствовали различным массовым повреждениям конструкций мостов, интенсивному износу реборд ходовых колес и появлению вибрации, которая генерируется в контактах колесо-рельс, если колесо установлено с перекосом в горизонтальной плоскости.

Листовая коробчатая конструкция выполненная в виде плоской рамы, составленная из балок с замкнутым профилем поперечного сечения имеет очень высокую жесткость депланации, которая дополнительно усугубляется жесткостью самих соединений элементов, произведенных сваркой.

Такая конструкция способствует свободному распространению бегущей волны высокочастотных колебаний (вибрации) от места их образования (контакты колесо-рельс) до различных участков моста (буксовые узлы и монтажные стыки концевых балок, места перегиба поясных листов концевых балок и прикрепления главных балок к концевым), в которых кинетическая энергия бегущей волны поглощается в концентраторах напряжений этих узлов, способствуя постепенному накоплению усталостных повреждений и образованию трещин.

Аналогично эти колебания передаются в верхнюю часть подкрановых балок, способствуя ускоренным повреждениям сварных соединений прикрепляющих лист пояса и вертикальные ребра к стенке.

Выводы:

1. До 60% мостовых кранов имеют усталостные повреждения пролетного строения, которые образуются, как правило, в местах, где расчеты, выполненные по общепринятым методикам, показывают низкий уровень напряжений от нагрузок, вызываемых подъемом-опусканием грузов и перемещением их тележкой по главным балкам.

2. Циклическая долговечность сварного моста при действии 2-х частотной нагрузки может существенно снизиться

3. Возникает необходимость в коренном пересмотре подходов к методике и принципам проектирования, изготовления и расчетов сварных конструкций крановых мостов в части обеспечения их сопротивления усталости.

4. Как правило, усталостные трещины образуются от действия нагрузок, возникающих при движении мостовых кранов по пролету.

5. Усталостные повреждения главных балок, наблюдаемые в условия эксплуатации, вызываются обычно “вторичными” напряжениями, которые не учитываются в общепринятых методиках расчета на прочность.

6. Наиболее целесообразно повышать долговечность сварных кранових мостов путем улучшения ходовых качеств т.е. стабилизацией величины нагрузки, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.

7. Необходимо дальнейшее изучение причин появления и зоны действия вторичных напряжений, их влияния на циклическую долговечность.

8. Циклическая долговечность сварных крановых мостов определяется двумя группами факторов:

- теплофизическими и химико-металлургическими воздействиями процесса сварки на металл, конценрацией напряжений, создаваемыми дефектами и формой швов, а также конструкцией сварных узлов;

- ходовыми качествами кранов, зависящими от совершенства схемно-компановочного решения кранового моста и крана в целом, которые влияют на размах сил реакций в контактах колесо – рельс и кинематических парах приводных механизмов.

9. Улучшение ходовых качеств крана существенно повышает циклическую долговечность конструкции моста, что показывает на сравнительно слабое влияние последствий сварки на сопротивляемость конструкции усталостным повреждениям.