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:

Головнёва, Татьяна Петровна. Обоснование параметров трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов на основе исследования напряженно-деформированного состояния металлоконструкций : диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.06 / Головнёва Татьяна Петровна; [Место защиты: Ур. гос. гор. ун-т].- Екатеринбург, 2011.- 135 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/530

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. При добыче полезных ископаемым открытым способом большую долю в себестоимости составляют затраты от работы экскаваторов-драглайнов. Даже незначительное повышение производительности экскаватора позволит получить существенный экономический эффект.

Для переноса вскрышных пород на требуемые расстояния увеличивают длину стрелы, что приводит к увеличению массы стрелы и всего экскаватора. Удлинение даже на 1 % стрелы драглайна, которая составляет 5…7 % от массы всей машины, увеличивает массу последней на 0,5-0,7 %.

Влияние металлоконструкций стрелы на массу экскаватора в целом обусловливает необходимость реального проектирования и поиск оптимального конструктивного решения для снижения массы стрелы.

Учитывая сложность проектируемого объекта, невозможно создать качественное, надежное и конкурентоспособное оборудование без пакетов инженерного анализа (ANSIS, АРМ WinМachine и др.) и принять на его основе грамотные конструктивные решения. Инженерный анализ – это, в первую очередь, исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) моделей проектируемых конструкций, получение их динамических характеристик и характеристик устойчивости.

Особенностью расчета стреловых металлоконструкций экскаватора-драглайна, по сравнению со стационарными, является сложный характер нагружения элементов металлоконструкций в процессе работы драглайна.

Таким образом, обеспечение на стадии проектирования снижения массы экскаватора, увеличения долговечности трехгранной стрелы экскаватора-драглайна за счет оптимизации ее параметров, своевременной остановки на ремонт с целью предотвращения её разрушения, продления безопасного периода эксплуатации и, как следствие, повышение производительности является актуальной научно-технической задачей.

Объект исследований: трехгранные стрелы экскаваторов-драглайнов.

Предмет исследований: оценка напряженно-деформированного состояния трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов на любой стадии жизненного цикла.

Цель работы – снижение массы экскаватора-драглайна и повышение производительности за счет оптимизации параметров трехгранных стрел на стадии проектирования.

Идея работы. Оптимизация параметров трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов выполняется на основе исследования напряженно-деформи-рованного состояния элементов. Расположение и поперечные сечения элементов стрелы определяются использованием в расчетах усилий в канатах, получаемых математическим моделированием работы лебедок подъема и тяги.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Максимальные усилия в канатах при прочностном расчете стрелы необходимо определять по имитационным моделям работы приводов подъема и тяги с учетом инерционности элементов лебедок.

2. Расчет долговечности стрелы целесообразно проводить с учетом конструктивных исполнений её элементов по усилиям в подъемных и тяговых канатах при отработке экскаваторной заходки.

3. Уменьшение металлоемкости и обеспечение долговечности стрелы экскаватора-драглайна достигается рациональными размерами и расположением элементов стрелы, определяемых расчетами НДС.

Научная новизна результатов исследований.

  1. Предложена методика расчета усилий в подъемных и тяговых канатах с использованием имитационных моделей работы механизмов, разработан алгоритм, составлена программа для ЭВМ.

  2. Установлено влияние усилий в подъемных и тяговых канатах, а также исполнений конструктивных элементов на прочность, устойчивость и долговечность стрелы.

3. Разработана методика определения оптимальных параметров стрелы на основе исследования НДС её конструктивных элементов.

Методы научных исследований: математическое моделирование; моделирование напряженно-деформированного состояния стрелы драглайна с использованием модуля APM WinStructure3D среды инженерного анализа АРМ WinМachine, который предназначен для комплексного анализа трехмерных конструкций и основан на методе конечных элементов (МКЭ).

Достоверность научных положений, выводов и результатов
исследования
подтверждается корректным использованием уравнений механики и апробированных методов численного интегрирования, применением сертифицированного модуля расчета напряженно-деформированного состояния металлоконструкций.

Практическая значимость работы. Использование результатов научных исследований позволит снизить металлоемкость стрелы и всего экскаватора, что приведет к уменьшению времени рабочего цикла и увеличению производительности машины. Разработанный алгоритм позволит оптимизировать параметры трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов. Составленная математическая модель расчета усилий на металлоконструкции стрелы реализована в виде программы для ЭВМ.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке методики моделирования напряженно-деформированного состояния стрелы драглайна;

- в разработке методики расчета усилий в канатах с учетом инерционности подъемной и тяговой лебедок;

- в разработке алгоритма поиска оптимальных параметров трехгранных стрел.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Методика расчета параметров стрел драглайнов рекомендуется организациям, проектирующим экскаваторы-драглайны. Методика расчетов стрел для подготовки к проведению капитального ремонта принята к внедрению ОАО «Ураласбест» (акт внедрения от 19.10.2011).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных и российских научных конференциях: «Уральская горная школа» (г. Екатеринбург, 2009, 2011 гг.), «Неделя горняка – 2008-2011 гг.» (г. Москва, 2008-2011 гг.), Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Чтения памяти В.Р. Кубачека (г. Екатеринбург, 2008-2011 гг.).

Публикации. Основные научные результаты опубликованы в 9 работах, в том числе 4 из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, библиографического списка из 107 наименований и 2-х приложений. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, в том числе содержит 55 рисунков, 14 таблиц и 2 приложения на 19 страницах.


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