Обоснование параметров конструкции стрелы и ковша экскаватора-драглайна.

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ ЭКСКАВАТОРОВ-ДРАГЛАЙНОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ 9
1.1. Устройство стрел экскаваторов-драглайнов 9
1.2. Нагрузки, действующие на стрелу экскаватора-драглайна 15
1.3. Обзор методик расчета стрел экскаваторов-драглайнов 18
1.4. Постановка задач исследований 22
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В КАНАТАХ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ КОВША 23
2.1 Цели определения и особенности определения усилий 23
2.2 Модель кинематического анализа 25
2.3 Модель силового анализа 27
2.4 Учет прогибе канатови при расчет углов 29
2.5 Определение максимальных усилий в канатах 31
2.6. Выводы по разделу 2 33
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОДВЕСКИ КОВША 35
3.1. Параметры подвески ковша и обоснование критерия 35
3.2. Математическая модель кинематического и силового анализа подвески ковша драглайна 37
3.2.1. Математическая модель кинематического анализа 40
3.2.2. Математическая модель силового анализа 46
3.2.3. Выводы по составленным моделям кинематического и силового анализа 50
3.3. Проверка адекватности модели 51
3.4. Определение объема и центра тяжести горной массы в ковше 52
3.5.3. Определение горной массы в ковше при копании и в зоне начала разгрузки 55
3.5.4 Определение центра тяжести груженого ковша 58
3.6. Исследования влияния параметров 60
3.6.1. Форма ввода исходных данных и результатов расчета усилий 61
3.6.2. Исследование влияния длины разгрузочного каната 65
3.6.3. Влияние центра тяжести на угол наклона днища ковша 65
3.6.4. Влияние положения ковша на угол наклона днища ковша и объем породы. 66
3.6.5. Исследование влияния параметров забоя и и траектории транспортирования груженого ковша 71
3.7. Исследования на физической модели 77
3.8. Поиск рациональных параметров ковша 79
Выводы по разделу 3 80
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТРЕЛ ДРАГЛАЙНОВ 81
4.1. Выбор способа расчетов и инструментальных средств 81
4.2. Методика расчетов при применении АРМ WinStructure3D 83
4.2.1. Создание модели конструкции 83
4.2.2. Создание модели закреплений 85
4.2.3. Создание модели нагружения 85
4.3. Задачи расчетов стрел драглайнов 86
4.3.1. Расчет на прочность 87
4.3.2. Расчет на устойчивость 88
4.3.3. Расчет на выносливость 89
4.4. Поиск рациональных параметров стрелы 95
4.4.1. Обоснование и выбор критерия 95
4.4.2. Исходные данные 96
4.5. Исследования напряженно-деформированного состояния базовой модели стрелы для экскаватора ЭШ-20.90 98
4.5.1. Модель конструкции стрелы и ее нагружения 99
4.5.2. Результаты исследований базовой модели стрелы 102
4.6. Поиск рациональной конструктивной схемы стрелы 108
4.5.3. Выводы по результатам исследований 110
4.6. Повышение производительности за счет снижения массы стрелы 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 114

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. Экскаваторы-драглайны широко применяются при добыче полезных ископаемых открытым способом, поэтому значительную до-лю в себестоимости добычи составляют затраты от данных экскаваторов. Повышение производительности экскаватора позволит получить существенный экономический эффект.
Для перевалки вскрышных пород на требуемые расстояния по мере отработки в карьере полезного ископаемого используют экскаваторы-драглайны с длинной стрелой, что увеличивает массу стрелы и всего экскаватора. Удлинение стрелы даже на 1% от ее длины увеличивает ее массу на 0,5-0,7 %, которая составляет 5…7 % от конструктивной массы всего экскаватора.
Такое влияние стрелы на массу экскаватора вызывает необходимость при проектировании выполнять поиск рациональной ее конструкции для снижения массы экскаватора. Снижение массы стрелы позволит также уменьшить момент инерции поворотной части экскаватора, что позволит снизить время цикла, а, следовательно, повысить производительность при тех же параметрах поворот-ного механизма. Это первое направление выполненных в диссертации исследований.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ СТЕЛ ЭКСКАВАТОРОВ-ДРАГЛАЙНОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Типы конструкций стрел экскаваторов-драглайнов

Выделяют 4 типа конструкций исполнения стрел драглайнов:
• трехгранные жесткие;
• вантовые;
• ферменные;
• комбинированные.
Конструкции стрел и их различия рассмотрены в работах Домбровского Н.Г., Винокурского Х.А., Ефимова В.Н., Бубновского Б.И., Панкратова С.А., Ряхина В.А., Легоминова В.В., Морозова В.И., Николаева В.Н., Осипова Б.Г., Подэрни Р.Ю. и других исследователей [9, 10, 12, 28, 35].
Устройство и анализ вантовых стреловых конструкций изложены в [35, 28]. Отсутствие жесткой решетки в вантовых стрелах уменьшает массу этих стрел. Наряду с центральным стержнем, который является основным элементом конструкции, входят также канаты. Сжатые элементы из труб работают в благоприятных условиях при переменных нагрузках, передающихся на стрелу. Канаты работают на растяжение, что полностью использовать высокие прочностные свойства стали, снимаются вопросы устойчивости. Наряду с достоинствами, у вантовых стрел имеются и недостатки, в работе [48], автор приводит, что при недостаточной жесткости такой стрелы на кручение, особенно в случаях резонанса, возникнут крутильные колебания. Сложен монтаж стрелы, неравное натяжение вант, может привести к перекосам стрелы и ее повреждениям в процессе работы. Сложен контроль состояния вант, так как зона обрыва проволок находится в концевых деталях заделки вант и скрыта от визуального наблюдения. Возможен внезапный обрыв канатов в процессе работы, что приведет к аварии, обрыв даже одного из вант в вертикальной ферме способен вызвать падение стрелы. Следовательно, эксплуатационная надежность вантовых стреловых конструкций достаточно низкая, поэтому в новых моделях драглайнов их не применяют.
Экскаваторы, изготовленные предприятием ПАО «Уралмаш» оснащены трехгранными жесткими стрелами, которые исключают недостатки вантовой схемы, и обладают своими особенностями.
Трехгранные стрелы оригинальны, они не похожи на стрелы экскаваторов зарубежных фирм. Конструкция стрелы состоит из одного верхнего и двух нижних трубчатых поясов, в вершине которые образуют пирамиду. Пояса разбиты на несколько панелей стойками и распорками, диагональными являются вантовые канаты. Стрела хорошо зарекомендовала себя, она обладает высокими эксплуатационной характеристиками надежности и простой конструкцией. Верхний пояс стрелы сжат канатами, что важно при работе на переменную нагрузку. Использование натяжения повышает усталостную прочность и увеличивает долговечность стрелы. Масса стрелы больше вантовой. Коэффициент удельной массы 1 м металлоконструкции трехгранной стрелы составляет 1,3…1,4 т, для вантовой 1,1…1,2 [46]. По данным [18] трехгранные стрелы легче решетчатых стрел шагающих экскаваторов иностранных производителей, табл. 1.1.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных подкрепленных конструкций. М.: Изд-во АСВ, 2000. 152 с.
2. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. М.: Высшая школа, 1985. 520 с.
3. Александров М.П. Грузоподъемные машины. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 552 с.
4. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: в 3т. Т.1. 8-е изд., перераб. и доп под ред. И.Н. Жестковой. М.: Машиностроение, 2001. 920 с.
5. Балаховский М.С. Исследование и выбор рациональных параметров стрел драглайнов большой мощности: автореф. дис. … канд. техн. наук.- М., 1963. 19 с.
6. Балаховский M. С, Райтман И. А., Чечеткин А. Б. Опыт обучения машинистов драглайнов оптимальным методам управления: Сб. Технология добычи угля открытым способом (ЦНИЭИуголь). М.: 1971. 22 с.
7. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов: пер. с англ. М.: Стройиздат, 1982. 448 с.

Весь текст будет доступен после покупки