Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Горные машины

Диссертационная работа:

Герасимова Татьяна Александровна. Исследование и совершенствование методов проектных расчетов несущих конструкций экскаваторов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.06 Красноярск, 2005 212 с. РГБ ОД, 61:05-5/4016

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение

1. Инженерные методы проектирования конструкций экскавато-

ров 9

1.1.Нагрузки и определение усилий в несущих элементах конструкций 1,2.Расчетные случаи проектирования экскаваторов

1 о

1.3.Расчетные схемы конструкций экскаваторов

2. Аварии и разрушения конструкций экскаваторов
2.1.Надежность и аварийность экскаваторов на открытых гор
ных работах

2.2.Причинно-следственный комплекс аварий и отказов несущих конструкций 2.3.Сценарии аварий экскаваторов

3. Моделирование аварийных ситуаций при проектировании экс
каваторов

3Л.Методы моделирования аварийных ситуаций 3.2.Вычислительное моделирование причинно-следственных

отношений формирования критических предельных состоя
ний ss

66
3.3.Структурное моделирование надежности и разрушения „ .

4. Новые задачи анализа напряженно-деформированного состоя-

ния при проектировании экскаваторов

4.1.Анализ номинального напряженного состояния и адекватности расчетных схем конструкций экскаваторов 4,2.Напряженное состояние с учетом технологической дефектности

4.2.1, Концентрация напряжений в области технологических дефектов

  1. Статистическое моделирование параметров напряженно-деформированного состояния в связи с наличием дефектов

  2. Обоснование сценариев аварийных ситуаций

4.2. Моделирование нелинейного поведения несущих конструкции экскаваторов Заключение Литература

Приложение 1. Аварии экскаваторов на открытых горных работах Приложение 2. Моделирование причинно-следственного комплекса аварийных ситуаций с использованием аппарата нечетких множеств

Приложение 3. Напряженное состояние элементов ковша карьерного экскаватора

Приложение 4. Исследование нелинейного поведения конструкций нижних рам Приложение 5. Акты внедрения

Введение к работе:

Современные экскаваторы, применяемые на открытых горных работах, представляют собой высокопроизводительные крупногабаритные электромеханические системы, однако анализ эксплуатационной надежности показывает высокую долю отказов механического оборудования (50-70 %) в структуре потока отказов машин. Разрушения крупногабаритных металлоконструкций, происходящие чаще всего в результате распространения усталостных и хрупких трещин, приводят к значительным материальным потерям как из-за снижения добычи полезного ископаемого, так и из-за большой стоимости ремонта крупногабаритных узлов и конструкций, Одним из путей предотвращения катастрофических разрушений элементов металлоконструкций является выявление недостатков и совершенствование системы проектных расчетов. Это обусловлено следующими соображениями.

На протяжении нескольких десятилетий развития экскаваторострое-ния имеющиеся недостатки проектных расчетов выражались только в недостаточно высоких показателях надежности, так как в значительной степени компенсировались высокими запасами прочности и своевременной заменой оборудования по мере окончания амортизационного периода. Современный этап проектирования и эксплуатации несущих конструкций характеризуется тенденцией к снижению применяемых при проектировании коэффициентов запаса прочности и осложняется сложным экономическим положением предприятий, не позволяющих своевременно обновлять парк оборудования. Это выражается в росте аварийности конструкций и тяжести единичной аварии. Совершенствование системы проектных расчетов дает возможность снизить аварийность и экономический ущерб без существенных материальных затрат.

В связи с этим в настоящей работе проанализировано современное состояние методов проектных расчетов экскаваторов и установлены их ос-

новные недостатки, а именно: недостаточная точность расчетных схем; ограниченное число расчетных случаев, не учитывающих многообразия эксплуатационных условии; отсутствие учета технологической дефектности, допускаемой действующими нормами неразрушающего контроля; отсутствие расчетных методов прогнозирования поведения конструкций в нештатных ситуациях.

Цель диссертационной работы заключается в разработке и практической реализации комплекса методов и алгоритмов проектных расчетов несущих конструкций экскаваторов, позволяющих повысить их надежность и несущую способность с учетом технологической дефектности МК и возможных отклонений от паспортных условий эксплуатации.

Для достижения этой цели сформулированы следующие задачи:

анализ теоретических подходов и инженерных методов проектирования и расчетов конструкций экскаваторов;

анализ надежности и аварийности экскаваторов на открытых горных работах, установление закономерностей формирования аварийных ситуаций с учетом комплексного действия технических, технологических, организационных, климатических и личностных факторов;

разработка и реализация компьютерных методов анализа и моделирования аварийных ситуаций;

исследование напряженного состояния основных несущих конструкций экскаваторов и выявление их слабых зон, требующих усиления;

постановка и решение ряда новых для проектирования экскаваторов задач, основанных на явном учете технологической дефектности несущих конструкций;

разработка метода сравнительного анализа несущей способности конструкций несущих элементов при перегрузках.

Научная новизна работы заключается в том, что

выявлены недостатки методов проектирования конструкций экскаваторов, являющиеся одной из причин их низкой надежности и аварийности;

обобщены причины формирования аварийных ситуаций экскаваторов, построены логические диаграммы сценариев реальных аварий;

разработано информационное обеспечение и реализована компьютерная модель формирования аварийной ситуации с использованием математического аппарата нечетких множеств;

исследованы особенности напряженного состояния ряда несущих конструкций экскаваторов, выявлены недостатки их расчетных схем;

выполнена постановка и практическая реализация ряда расчетных задач проектирования растянутых трубчатых несущих элементов экскаваторов, учитывающих технологическую дефектность МК;

выполнен сравнительный анализ конструкций нижних рам с позиций их способности воспринимать перегрузки при нерасчетных режимах эксплуатации.

Практическая значимость работы заключается в том, что усовершенствованы методы инженерного проектирования конструкций экскаваторов, уточнен характер напряженного состояния основных узлов в широком диапазоне условий эксплуатации, обоснованы рациональные конструкции нижних рам.

Достоверность результатов обеспечена использованием статистических данных по аварийности и разрушениям конструкций экскаваторов, применением апробированных математических методов и современных пакетов численного анализа конструкций.

Внедрение результатов. Результаты работы использованы при проектировании и модернизации несущих конструкций карьерных экскаваторов в отделе экскаваторов и кранов ФГУП «СибНИИСтройдормаш», ОЛО «Красноярский завод тяжелых экскаваторов» и при подготовке учебного пособия «Основы проектных расчетов горных машин и оборудования.

Апробации работы. Основные результаты работы представлены на Второй конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 2002 г.); Четвертой Всероссийской научной internet-

конференции (Тамбов, 2002); I и II Евразийских симпозиумах по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2002, 2004); Международной конференции "Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании" (Ллматы, 2002); VII Всероссийской конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф" (Красноярск, 2003), научных семинарах Отдела машиноведения ИВМ СО РАН, кафедры "Горные машины и комплексы11 ГУЦМиЗ.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации цели и задач исследования, сборе и анализе данных по аварийности экскаваторов, построении компьютерных моделей аварийных ситуаций экскаваторов, исследовании напряженного состояния конструкции в широком спектре условий нагружения с учетом детерминированной и случайной технологической дефектности, анализе и обобщении полученных результатов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (99 наименований), приложений и содержит 143 страницы, 73 рисунка, 10 таблиц.

На зашиту выносится следующие научные положения:

1. Аварии экскаваторов могут быть представлены логико-
вероятностными моделями, отражающими причинно-следственную взаи
мосвязь технических, технологических, климатических, организационных
и личностных факторов, применение которых на стадии проектирования
позволяет получить количественные оценки вероятности возникновения
предельных состояний,

2. Разработанные методики анализа потенциально опасных зон и
структурного моделирования разрушения конструкций, учитывающие тех
нологическую дефектность МК, дают возможность построения конструк
тивным форм рабочего оборудования и надстройки высокой живучести,
защищенных от быстрого перехода локальных повреждений в катастрофи-

ческуго аварийную ситуацию.

3. Повышение технического уровня несущих конструкций экскаваторов (снижение металлоемкости и аварийности, повышение надежности и долговечности) требует постановки ряда новых задач проектных расчетов, основанных на применении численных методов анализа напряженно-деформированного состояния (НДС), учете нелинейных характеристик и технологической дефектности МК: анализа адекватности расчетных схем конструкций экскаваторов, исследования концентрации напряжений в связи с наличием дефектов в детерминированной и вероятностной постановке, моделирования нелинейного поведения несущих конструкций с учетом возможных перегрузок.

Подобные работы
Комиссаров Анатолий Павлович
Моделирование рычажно-гидравлических механизмов и обоснование перспективных конструкций карьерных гидравлических экскаваторов
Иванов Борис Федорович
Исследование и совершенствование подъемных проходческих канатов закрытой конструкции
Литвинов Владимир Степанович
Исследование курсовой устойчивости и совершенствование конструкции рулевого управления шахтных самоходных вагонов
Савинова Наталья Владимировна
Исследование напряженно-деформированного состояния станины конусной дробилки и совершенствование ее конструкции
Дьяченко Антон Вячеславович
Обоснование метода расчета напряженного состояния сыпучего груза и нагрузок на опорные элементы при формировании желоба трубчатого ленточного конвейера
Громов Сергей Викторович
Разработка метода расчета распределенных сопротивлений движению тягового органа трубчатого скребкового конвейера с пространственной трассой
Поляков Алексей Вячеславович
Разработка метода расчета эффективности процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления и обоснование параметров устройства для их получения применительно к проходческим комбайнам
Поляков Андрей Вячеславович
Обоснование рациональных параметров импульсных струй воды высокого давления и разработка метода расчета эффективности процесса резания ими горных пород
Щеголевский Михаил Миронович
Обоснование методов расчета и проектирования гидромеханических исполнительных органов проходческих комбайнов
Волин Игорь Алексеевич
Обоснование метода расчета соединений ленты с ходовыми каретками подвесных ленточных конвейеров для транспортирования горных пород

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net