Метод прочностного расчёта канатных грейферов при зачерпывании сыпучих грузов

• Автор: Михайлов, Игорь Вячеславович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 350 с. : ил.

Оглавление

Перечень сокращений

Введение

1. Существующие теоретические подходы

к расчёту грейферов

1.1. Основные положения механики грунтов и сыпучей среды

1.2. Работы по теории резания грунтов и зачерпыванию навалочных грузов перегрузочными рабочими органами
1.3. Влияние скорости зачерпывания на сопротивление внедрению рабочих органов в насыпной груз и грунт

1.4. Процесс внедрения в насыпной груз ковшовых органов

1.5. Процесс зачерпывания грейфером сыпучего груза

1.6. Современное состояние проблемы прочности грейферов
1.7. О системном подходе к анализу грейферов
1.8. Выводы по главе
2. Теоретические основы взаимодействия
челюстей грейфера с сыпучей средой
2.1. Напряжённое состояние в сыпучей среде
2.1.1. Общие замечания
2.1.2. Критерий текучести
2.1.3. Дифференциальные уравнения равновесия
идеально сыпучей среды
2.1.4. Примеры определения направлений сдвига
2.1.5. Исследование системы определяющих уравнений
статики сыпучей среды
2.1.5.1. Сведение трёх уравнений к двум
2.1.5.2. Определение уравнений характеристик
2.1.5.3. Изменение гидростатического компонента напряжения я и угла в отклонения линии скольжения
первого семейства от вертикали вдоль характеристик

2.1.5.4. Характеристические координаты
2.1.5.5. Приведение системы ДУЧП к каноническому виду
2.1.5.6. Приведение системы ДУЧП к каноническому
и линейному виду
2.1.5.7. Случаи нулевого якобиана А
2.1.5.7.1. Случай прямых характеристик 1-го семейства
2.1.5.7.2. Случай прямых характеристик 2-го семейства
2.1.5.7.3. Случай прямых характеристик и 1-го,
и 2-го семейств
2.1.6. Пластическое течение в сыпучей среде при
вертикальном внедрении плоского индентора
2.1.7. Дальнейшее развитие задачи о внедрении
индентора в сыпучую среду
2.2. Нагрузки и расчётные случаи нагружения
2.2.1. Общие замечания
2.2.2. Сопротивления при первоначальном внедрении
грейфера в штабель сыпучего груза
2.2.3. Сопротивления зачерпыванию сыпучего груза
в процессе смыкания челюстей
2.2.4. Результаты решения математической модели
движения грейфера при смыкании челюстей
2.2.5. Физический смысл неопределённых множителей
2.2.6. Определение сопротивлений зачерпыванию
по заданному усилию в замыкающем канате
2.2.7. Случаи нерегулярного нагружения
2.3. Выводы по главе
3. Движение грейфера при смыкании челюстей
3.1. Общие замечания
3.2. Анализ движения механизмов с использованием
неопределённых множителей

3.3. Движение челюсти грейфера
3.4. Прямолинейное движение верхней траверсы
3.5. Движение тяги
3.6. Прямолинейное движение нижней траверсы
3.7. Приведение масс и сил, действующих на
замыкающую лебёдку, к её барабану
3.8. Анализ кинематики грейферного полиспаста
3.9. Математическая модель движения грейфера
3.10. Расчёт положения грейферного механизма
3.11. Определение скоростей
3.12. Алгоритм численного интегрирования уравнений движения
3.13. Имитационное моделирование движения
грейфера
3.13.1. Об имитационном моделировании в ADAMS
3.13.2. Расчётная схема грейфера как механизма в ADAMS
3.13.3. Сравнение результатов
3.13.4. Выводы по главе
4. Моделирование напряжённого состояния
несущих элементов грейферов
4.1. Особенности метода конечных элементов
4.2. Основания для выбора тетраэдра
4.3. Характеристики тетраэдрального элемента
4.3.1. Основные соотношения теории упругости
4.3.2. Тетраэдральные координаты
4.3.3. Линейное поле перемещений
4.3.4. Реализация метода Галёркина
4.4. Триангуляция
4.5. Перенумерация узлов
4.6. Ошибки метода конечных элементов
4.7. Ансамблирование

Пфаль [Пфаль, 1912], Нейман [Нейман, 1935] и другие. Экспериментальные исследования показали, что при недостаточной массе грейфера его заполнение будет неполным, а при лишней массе будет происходить переполнение грейфера и высыпание из него материала, что будет сопровождаться лишней затратой энергии на дополнительное сжатие груза, заполняющего грейфер.
Важность влияния фактора массы грейфера видна, в частности, и из того, что его определение является основной целью проектировочного расчета грейфера, так как она в значительной степени обеспечивает реализацию заданной зачерпывающей способности. Величина необходимой массы грейфера, естественно, зависит и от других факторов, которые также влияют на процесс зачерпывания.
Влияние основных параметров грейфера на его зачерпывающую способность учитывается в современных методиках расчета, которые базируются на методике Б.А.Таубера [Таубер, 1967]. Практика эксплуатации промышленных грейферов показывает правомерность полученных им расчетных зависимостей и свидетельствует о достаточной изученности в настоящее время рассматриваемого вопроса.
Широкое использование грейферов в промышленности и на транспорте и необходимость их совершенствования способствовали глубокому исследованию грейферных механизмов. Значительный вклад в исследование грейферов внесли Л.З. Ратновский, А.И. Сурыкин, С.А. Мак, H.H. Емцов, Н.Ф. Руденко, П.С. Ширенко, Б.П. Румянцев, И.П. Крутиков, Nieman , Ninnelt, Kämmerer, Pfahl, Salomon, Див K., Bethman. В последние годы исследованиями грейферных механизмов успешно занимались Б.А. Таубер, P.JI. Зенков, Л.И. Малеев, С.В. Потемкин, М.П. Солнцев, С.М. Быдеровский, В.К. Ильгилъсонис, Г.Г. Ка-ракулин, А.М. Ясиновский, О.П. Атяскин, А.Б. Филяков, H.A. Шевченко, В.Г. Соловьев, С.В. Пронин, A.C. Слюсарев, Б.М. Славин, Кафа Самир Нымр и другие. В результате проведенных исследований разработаны оригинальные методы расчета грейферных механизмов.
Все известные методы расчета грейферов можно разделить на эмпири-