Разработка методики расчета и создание рациональной конструкции канатного грейфера-рыхлителя для смерзшихся сыпучих материалов

• Автор: Севастьянов, Владимир Апполинарьевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 187 с. : ил.

1. Состояние вопроса и постановка задач исследований
1.1. Перегрузка смерзшихся сыпучих материалов в речных
портах
1.2. Расчет зачерпывания материалов грейферными
механизмами
1.3. Начальное заглубление челюстей грейфера в материал и анализ
факторов, определяющих его величину
1.4. Методы интенсификации процесса разработки мерзлых и
прочных материалов
2. Аналитические исследования взаимодействия канатного
грейфера-рыхлителя со смерзшимся сыпучим материалом и разработка методики его расчета
2.1. Сопротивление внедрению режущих элементов различной формы
в смерзшийся сыпучий материал
2.2 Силы, действующие на грейфер-рыхлитель при начальном
заглублении челюстей в смерзшийся сыпучий материал
2.3 Силы, действующие на грейфер-рыхлитель при разрушении
смерзшейся корки материала в начале смыкания челюстей
2.4 Силы, действующие на грейфер-рыхлитель при зачерпывании
разрыхленного материала
2.5 Инженерная методика силового расчета грейфера-рыхлителя и
его элементов на прочность и выносливость
3 Оборудование, методика и задачи экспериментальных
исследований
3.1 Описание специального испытательного оборудования
3.2 Методика проведения экспериментальных исследований
4 Исследование промерзания сыпучих материалов в штабеле

5 Внедрение режущих элементов в смерзшийся сыпучий
материал
6 Физико-механические свойства смерзшихся сыпучих
материалов
6.1 Сопротивление внедрению режущего элемента в смерзшийся сыпучий материал
6.2 Сопротивление одноосному сжатию смерзшихся
материалов
6.3 Коэффициент трения по стали смерзшихся увлажненных материалов
6.4 Модуль уплотняемости сыпучих материалов
6.5 Коэффициент бокового давления сыпучих материалов
6.6 Оценка результатов определения физико-механических свойств смерзшихся сыпучих материалов
7 Разработка конструкции двухчелюстного канатного грейфера-рыхлителя для смерзшихся сыпучих материалов
7.1 Натурные исследования работоспособности двухчелюстного канатного грейфера-рыхлителя
7.2 Описание конструкции промышленного образца двухчелюстного канатного грейфера-рыхлителя для разработки смерзшихся
сыпучих материалов
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Бурно развивающаяся строительная индустрия в стране требует постоянного увеличения поставки минерально-строительных материалов и твердого топлива. Одновременно с этим в речных портах РФ возрастают объемы перегрузки сыпучих материалов, как в навигационный, так и в межнавигационный периоды.
Актуальность работы. В большинстве регионов Российской Федерации межнавигационный период составляет 4...6 месяцев в году. Перегрузочные работы в этот период осложняются смерзанием сыпучих материалов под действием отрицательных температур воздуха при хранении в штабеле. Образование смерзшейся корки на поверхности штабеля сыпучего материала приводит к значительному снижению производительности и надежности перегрузочной техники и, как следствие этого, себестоимость перегрузочных работ возрастает в 4.. .6 раз [2].
Основным перегрузочным средством на причалах речных портов при перегрузке смерзшихся сыпучих материалов (ССМ) являются грейферные краны. При перегрузке ССМ с применением серийных канатных грейферов их наработка до капитального ремонта сокращается в 10...20 раз. Поломки грейферов происходят через 5... 10 тыс. т перегрузки по сравнению с 1 ООО тыс.т для обычных условий работы.
Поэтому задача создания рациональной конструкции канатного грейфера-рыхлителя и технологии перегрузки ССМ с его применением исключительно важна для речных и морских портов страны.
Цель работы. Разработка инженерной методики расчета и создание рациональной конструкции канатного грейфера-рыхлителя для ССМ.
Задачи исследований:
1. Определить закономерности промерзания сыпучих материалов под действием отрицательных температур воздуха при хранении в штабеле и разработать модель изменения физико-механических параметров сыпучего материала под действием отрицательных температур воздуха.
При произвольном значении параметра 72 м уравнение (2.25) допускает
численное, либо графическое решение и не может быть записана в радикалах.
В данном случае более содержательным представляется графическое решение уравнения (2.25).
Для этого преобразуем уравнение (2.25), в результате чего получим:

~~Г max =тгр8гтк+-Г- . (2.26)
«м+1 2 V
Далее, рассматривая левую и правую части уравнения (2.26) как функции, построим их графики (рис. 2.4). Точка пересечения кривых cpi(2) и tp2(Z) дает графическое решение уравнения (2.26).
Из рассмотрения графиков функций Исследуем подробнее выражение (2.21), а именно, найдем максимальное ускорение, испытываемое грейфером при внедрении ССМ и тем самым, оценим максимальные нагрузки, действующие на грейфер при начальном заглублении.
Ускорение равно из (2.21):
2 = g~Z"“- (2.27)

Из выражения (2.27) следует, что при внедрении РЭ грейфера-рыхлителя в ССМ, направление ускорения, обусловленного сопротивлением внедрению, противоположно ускорению свободного падения. При этом максимальное ускорение (замедление) совпадает с максимальным значением абсолютной величины второго слагаемого.