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:

Храмовских Виталий Александрович. Прогнозирование ресурса основных узлов металлоконструкций карьерных экскаваторов, работающих в условиях холодного климата : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.06 : Иркутск, 2005 166 c. РГБ ОД, 61:05-5/2245

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

ГЛАВА 1 Состояние вопроса оценки работы карьерных экскаваторов в условиях низких отрицательных температур. Цели и задачи исследования. 1. 1 Анализ использования карьерных экскаваторов в условиях

холодно го кл имата 10

] .2 Оценка надёжности экскаваторного парка на основе анализа

статистической информации о работе машин 14

1.3 Цели и задачи исследования 17

ГЛАВА 2 Физика процесса хрупкого разрушения основых узлов металлоконструкций карьерных экскаваторов

2.1 Напряжения и деформации в вершине трещины 19

  1. Вершина трещины при циклическом нагружении 20

  2. Предельное состояние материала в вершине трещины 27

  3. Критерии предельного состояния линейно-упругого

материала 28

2.1.4 Основные элементы линейной механики разрушения 36

  1. Разрушение и теория дислокаций 44

  2. Факторы, влияющие на живуч есть деталей машин 50

  3. Вопросы накопления повреждений и оценки долговечности... 62

  4. Исследование распространения трещин методами механики разрушения 67

  5. Допустимые повреждения и контроль разрушения 75

  6. Нестабильное развитие трещин при циклическом нагружении 78

  7. Методы оценки живучести элементов металлоконструкций

при нерегулярном нагружении 81

Выводы 93

ГЛАВА 3 Оценка ресурса основных узлов карьерных экскаваторов па основе статистических данных

  1. Анализ работы карьерных экскаваторов 94

  2. Методика обработки статистической информации 96

  3. Анализ статистических данных по отказам основных узлов ... 101

  4. Анализ факторов, влияющих на частоту отказов основных

узлов карьерных экскаваторов 103

  1. Корреляционный анализ статистических данных об отказах основных узлов металлоконструкций карьерных экскаваторов 106

  2. Выводы 112

ГЛАВА 4 Моделирование напряженно-деформированного состояния металлоконструкций основных узлов экскаваторов

  1. Натуральные испытания конструкций и современные методы моделирования эксплуатационных нагрузок 113

  2. Постановка задачи определения напряженно-деформированного состояния конструкции основных узлов машин.. 115

  3. Основная концепция метода конечных элементов 117

  4. Алгоритм решения инженерных задач на основе метода конечных элементов 118

  5. Пример расчёта основных узлов металлоконструкций карьерных экскаваторов в системе MSC/NASTRAN for Windows,.. 121

  6. Выводы 130

ГЛАВА 5 Достижение целей исследования

5.1 Методика и алгоритм прогнозирования ресурса основных

узлов металлоконструкций карьерных экскаваторов 131

5.2 Расчёт экономической эффективности результатов работы 139

5.3 Выводы 141

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143

Библиографический список 145

Приложения 159

Введение к работе:

Холодный климат регионов Восточной Сибири и Севера страны, где преобладают низкие отрицательные температуры воздуха, неблагоприятно воздействует на надёжность экскаваторов и эффективность работы машин. Влияние климата проявляется в снижении производительности экскаваторов в зимнее время года на 15-20%, в росте трудоёмкости ремонтных работ и уровне затрат на техническое обслуживание машин и, как следствие, сокращении срока службы оборудования. Неблагоприятному влиянию холодного климата наиболее подвержены основные узлы металлоконструкций экскаваторов, такие как стрела, рукоять, ковш, двуногая стойка, седловой подшипник, натяжная ось и др. Выход из строя таких узлов приводит к значительным простоям экскаваторов, восстановление которых связано с повышенной трудоемкостью ремонтных работ.

Переход экскаваторов из рабочего состояния в неработоспособное происходит скачком в результате внезапного отказа в большинстве случаен вследствие хрупких разрушений основных узлов металлоконструкций машин, что существенно нарушает ритмичность работы предприятия, поскольку аварийные ремонты более трудоёмки и продолжительны, чем плановые. Хрупкие разрушения основных узлов металлоконструкций экскаватороп зависят от комплекса факторов, основными из которых являются: динамические нагрузки, отрицательные температуры, форма конструкции, остаточные деформации, качество металла, масштабный эффект и др.

Проблемам повышения эффективности использования одноковшовых карьерных экскаваторов уделено большое внимание ряда ведущих учёных, основными из них являются работы П.И.Коха, Г.И Солода, В.И Солода, Р.Ю.Подэрни, Д.Е.Махно, А.И.Шадрина и др. Также следует отметить научные труды, посвященные проблеме оценки ресурса металлоконструкций с позиции физики твёрдого тела, анализу напряжённо-деформированного состояния конструкций при циклических нагрузках, а также физике процесса хрупкого

разрушения металлов. Основными работами в этой области являются исследования Дж.А.Колинза, В.М.Финкеля, В.В.Болотина, А.Н.Красовского, В.Т.Трощенко, В.П.Когаева, и др.

На основании выше сказанного можно констатировать, что оценка ресурса основных узлов металлоконструкций карьерных одноковшовых экскаваторов во взаимосвязи с факторами воздействия внешней среды в целях обоснования их количества для своевременного ремонта техники является весьма актуальной задачей, решение которой гарантирует повышение эффективности использования горного оборудования, работающего в регионах холодного климата.

Цель работы:

Прогнозирование ресурса основных узлов металлоконструкций экскаваторов в целях обоснования их количества, необходимого для своевременного ремонта техники в условиях холодного климата.

Идея работы заключается в прогнозировании ресурса основных узлов металлоконструкций карьерных экскаваторов на основе специально разработанной программы, учитывающей число циклов нагружения, критический размер хрупкой трещины, уровень ожидаемой нагрузки и характер её распределения, специфику условий работы экскаваторов.

Задачи исследования;

" сбор и обработка статистической информации, характеризующей

фактические значения ресурса узлов металлоконструкций экскаваторов;

анализ, систематизация и классификация причин хрупких разрушений конструкций;

обосноваЕше аналитического подхода к расчёту времени наступления предельного состояния конструкций;

обоснование методов математического моделирования работы основных узлов машин в условиях неблагоприятного воздействия факторов внешней среды;

моделирование нагруженное элементов металлоконструкций основных узлов экскаваторов во взаимосвязи с условия.ми эксплуатации оборудования;

обоснование необходимого объёма основных узлов и агрегатов машин для эффективной эксплуатации экскаваторов

Методика решения поставленных задач базируется на комплексном подходе к исследованиям, включающем: анализ литературных источников по физике процесса хрупких разрушений; анализ статистических данных о работе металлоконструкций карьерных экскаваторов с использованием методов математической статистики и теории вероятности; моделирование работы основных узлов металлоконструкций карьерных экскаваторов посредством системы MSC/Nastran, имитирующей различные условия эксплуатации оборудования; аналитическую оценку предела живучести металлоконструкций на основе расчёта критической длины трещины в основных узлах металлоконструкций машин.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Хрупкие разрушения основных узлов металлоконструкций
экскаваторов зависят от комплекса факторов воздействия, основными из
которых являются: уровень внешних нагрузок, количество выполненных
циклон экскавации, значения отрицательных температур, форма
конструкции и её размеры, качество проведения ремонтно-
восстановительных работ.

2. 'Моделирование напряженно-деформированного состояния,
имитирующее эксплуатационные условия работы металлоконструкций
основных узлов экскаваторов, позволяет выявить величины напряжений и
опасные сечения конструкций в целях их контроля при техническом
обслуживании машин,

3. Прогнозирование ресурса основных узлов металлоконструкций
карьерных экскаваторов должно производиться на основе оценки
комплекса факторов, основными из которых являются: критический

размер хрупкой трещины, число циклов нагружения, температура

окружающей среды по специально разработанной методике.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждается значительным объёмом статистической информации, характеризующей работу карьерных экскаваторов; согласованностью теоретических исследований с результатами экспериментального моделирования работы основных узлов металлоконструкций машин, позволяющими делать выводы с доверительной вероятностью не ниже 90%.

Научная новизна работы заключается в следующем:

выявлена взаимосвязь хрупких разрушений основных узлов металлоконструкций экскаваторов с факторами воздействия внешней среды;

разработана методика моделирования напряжений и характера их распределения в сечениях конструкций экскаваторов на базе системы MSC/NASTRAN;

обоснован подход к аналитической оценке критической величины хрупкой трещины, предшествующей началу разрушения конструкции;

на основе статистической информации установлены аналитические зависимости между критическим числом циклов нагружения и факторами воздействия внешней среды для основных узлов металлоконструкций экскаваторов;

1 разработана методика прогнозирования ресурса основных узлов металлоконструкций одноковшовых карьерных экскаваторов. Практическая значимость работы заключается в разработке нового подхода к организации обслуживания и ремонта экскаваторов на основе оценки технического состояния основных узлов металлоконструкций экскаваторов. Предлагаемая методика прогнозирования ресурса основных узлов машин заложена в основу норм расхода запасных частей и материалов, а также системы ППР горного оборудования, принятых к внедрению в условиях АК "АЛРОСЛ".

Апробация работы:

Основные идеи выполненных исследований и разработок докладывались и обсуждались на традиционных научно-технических конференциях Иркутского государственного технического университета в 2001-2004гг.; международной конференции, посвященной памяти Л.Л.Игошина; на заседаниях кафедры горных машин и рудничного транспорта Иркутского государственного технического университета.

Публикации:

По теме диссертации опубликовано пять печатных работ в научно-технических журналах, сборниках научных трудов и материалах научно-технических конференций.

Объём и структура работы:

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 139 наименований и 2 приложений. Диссертация изложена на 166 страницах и содержит 44 рисунка, 32 таблицы.

Работа выполнялась в 2001-2004 годах в Иркутском государственном техническом университете на кафедре горных машин и рудничного транспорта в соответствии с плановой тематикой НИР вуза,

Автор выражает благодарность доцентам А.И.Шадрину, A.M. Авдееву, А. А.Пыхало ву за научно-методическую помощь и практические советы в процессе работы над диссертацией; техническим работникам Коршуновского ГОКа за содействие в сборе исходной информации, характеризующей работу карьерных экскаваторов; особая признательность научному руководителю д.т.н., профессору Д.Е.Махно.

Подобные работы
Шадрин Александр Иванович
Обоснование параметров технической эксплуатации горного оборудования в условиях холодного климата
Павлов Михаил Валерьевич
Снижение вероятности хрупких разрушений металлоконструкций карьерных экскаваторов регулированием динамических нагрузок
Путятин Алексей Николаевич
Оценка долговечности металлоконструкций шагающих экскаваторов при разработке взорванных пород на угольных разрезах Кузбасса
Маковеев Александр Владимирович
Обоснование параметров карьерных экскаваторов в зависимости от условий эксплуатации
Синяков Андрей Анатольевич
Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта карьерных экскаваторов типа механическая лопата в условиях северных регионов России
Петрова Наталия Николаевна
Принципы создания масло- и морозостойких резин и их реализация для эксплуатации в условиях холодного климата
Мышко Юрий Львович
Тепловые и гидравлические характеристики систем солнечного горячего водоснабжения в условиях умеренного климата
Гричковская Надежда Вячеславовна
Оценка потенциала солнечной энергии для разработки энергоэффективных зданий в условиях муссонного климата
Тупиков Роман Александрович
Экспериментальное обоснование работоспособности теплообменных элементов системы пассивного отвода тепла в условиях тропического климата
Дорошенко Николай Владимирович
Обоснование выбора трансмиссионных масел при эксплуатации дорожных и строительных машин в условиях холодного климата

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