Обоснование параметров рабочего оборудования экскаватора-драглайна.

ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ДРАГЛАЙНОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ 11
1.1 Типы конструктивного исполнения ковша драглайнов 11
1.2 Типы конструктивного исполнения стрелы драглайнов 13
1.3 Нагрузки, действующие на стрелу при работе драглайна 21
1.4 Обзор методик расчета стрел экскаваторов-драглайнов 24
1.5 Постановка задач исследований 28
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В КАНАТАХ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ КОВША 30
2.1 Цели определения и особенности определения усилий 30
2.2 Модель кинематического анализа 32
2.3 Модель силового анализа 34
2.4 Учет прогиба канатов при расчете углов 36
2.5 Определение максимальных усилий в канатах 38
2.6 Выводы по разделу 40
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОДВЕСКИ КОВША 41
3.1 Работа драглайна в реальных условиях 41
3.2 Параметры подвески ковша и обоснование критерия 45
3.3 Математическая модель кинематического и силового анализа подвески ковша драглайна 48
3.3.1 Математическая модель кинематического анализа 50
3.3.2 Математическая модель силового анализа 57
3.3.3 Выводы по моделям кинематического и силового анализа 61
3.4 Проверка адекватности модели 61
3.5 Определение объема и центра тяжести горной массы в ковше 62
3.5.1 Определение горной массы в ковше при копании и в зоне начала разгрузки 65
3.5.2 Определение центра тяжести груженого ковша 68
3.6 Поиск рациональных параметров ковша и траектории перемещения ковша в отвал 71
3.6.1 Форма ввода исходных данных и результатов расчета усилий 73
3.6.2 Исследование влияния длины разгрузочного каната 77
3.6.3. Влияние центра тяжести на угол наклона днища ковша 77
3.6.4 Влияние положения ковша на угол наклона днища ковша и объем породы. 78
3.6.5 Исследование влияния параметров забоя и и траектории транспортирования груженого ковша 83
3.7 Выводы по разделу 3 87
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТРЕЛЫ ДРАГЛАЙНА 89
4.1 Выбор способа расчетов и инструментальных средств 89
4.2 Методика расчетов при применении АРМ WinStructure3D 90
4.2.1 Создание модели конструкции 91
4.2.2 Создание модели закреплений 92
4.2.3 Создание модели нагружения 92
4.3 Задачи расчетов стрел драглайнов 94
4.3.1 Расчет конструкции стрелы на прочность 94
4.3.2 Расчет на устойчивость 95
4.3.3 Расчет на выносливость 96
4.4 Поиск рациональных параметров стрелы 102
4.4.1 Обоснование и выбор критерия 103
4.4.2 Исходные данные 104
4.5 Исследования напряженно-деформированного состояния базовой модели стрелы для экскаватора ЭШ-20.90 106
4.5.1 Модель конструкции стрелы и ее нагружения 107
4.5.2 Результаты исследований базовой модели стрелы 110
4.6 Поиск рациональной конструктивной схемы стрелы 116
4.7 Выводы по результатам исследований 118
4.8 Повышение производительности за счет снижения массы стрелы 118
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 122

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. Экскаваторы-драглайны широко применяются при добыче полезных ископаемых открытым способом, поэтому значительную долю в себестоимости добычи составляют затраты от данных экскаваторов. Повышение производительности драглайна 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 поворотного механизма. Это первое направление выполненных в диссертации исследований.
Сложность конструкции стрелы требует применения пакетов инженерного анализа (ANSIS, АРМ WinМachine и др.) и принять на основе анализа полученных результатов конструктивных решений. В основе инженерного анализа находится исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) проектируемых конструкций. Особенностью расчета стрел экскаватора-драглайна является сложный характер нагружения ее в процессе работы.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ДРАГЛАЙНОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Типы конструктивного исполнения ковша драглайнов
Рабочее оборудование драглайна состоит из стрелы, ковша и направляющих блоков [13, 17, 18, 23, 25].
Кош является одним из основных элементов рабочего оборудования драглайна и предназначен для выполнения операций копания горной породы, перемещения и выгрузки ее в отвал.
По конструкции ковши драглайнов бывают арочные и безарочные.
Арочный ковш (рис. 1.1) состоит из сварного корпуса, козырька отлитого за одно с основаниями для зубьев, и арки. Арка создает боковую жесткость ковша и является местом крепления разгрузочного каната. Наибольшей жесткостью обладают литые арки, изготовленные из высокомарганцовистых сталей, однако они тяжелее сварных. К передней части ковша привариваются проушины для тяговых цепей, а к боковым стенкам прикрепляют проушины для цепей подъема. Через траверсу и балансир цепи соединяются с подъемными канатами. В основание козырька вставляются зубья. К днищу ковша, чтобы его защитить от изнашивания, привариваются стальные полозья. Для предохранения подъемных цепей от истирания о ковш предусмотрена распорная балка. Центр тяжести ковша с грузом находиться между подъемными цепями и аркой, поэтому при ослаблении тягового и разгрузочного канатов последний проскальзывает по блоку, ковш поворачивается вокруг осей крепления подъемных цепей, и породы свободно выгружается через открытое пространство под аркой и между тяговыми цепями. В транспортном положении наклона ковша определяется размерами тяговых и подъемных цепей, разгрузочного каната, усилиями и углами наклонов подъемных и тяговых канатов. Совокупность элементов, соединяющих ковш с тяговыми и подъемными канатами, называют упряжью (подвеской) ковша.


Рисунок 1.1 - Арочный ковш драглайна
Конструктивно ковши характеризуются показателем удельной металлоемкости, т.е. отношением массы пустого ковша к его вместимости. В зависимости от назначения их подразделяют на легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые с удельной металлоемкостью от 0,84 до 1,6 т/м3. При этом с увеличением вместимости ковша его удельная металлоемкость снижается.
Параметрами подвески ковша драглайна являются:
- длины подъемных и тяговых цепей;
- длина разгрузочного каната;
- координаты точек крепления цепей и канатов к ковшу.
От этих параметров во многом зависит процесс копания, транспортирования и разгрузки ковша, значение действующих на ковш усилий.
Высота крепления тяговых цепей влияет на устойчивость ковша от опрокидывания при копании. Соотношение длин элементов подвески определяет возможность управления ковшом при копании. При натяжении подъёмного каната усилие в разгрузочном канате должно быть достаточным для поворота ковша зубьями вверх с целью уменьшения толщины срезаемой стружки.

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. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов: пер. с англ. М.: Стройиздат, 1982. 448 с.
6. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1965. 856 с.
7. Бубновский Б.И., Ефимов В.Н., Морозов В.И. Ремонт шагающих экскаваторов: справочник. М.: Недра, 1991. 347 с.

Весь текст будет доступен после покупки