Оценка устойчивости платформ и нагрузок в опорно-поворотных устройствах экскаваторов-мехлопат

• Автор: Буянкин, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

1.1. Место и роль экскаваторов в технологии открытой добычи угля

1.2. Особенности эксплуатации экскаваторов-мехлопат на открытых горных работах

1.3. Обзор и анализ существующих конструкций опорно-поворотных устройств и устройств контроля углов наклона
1.4. Анализ научно-технических подходов к определению параметров нагружения элементов опорно-поворотных устройств экскаваторов-мехлопат

1.5. Выводы и задачи исследований

2. УСТАНОВЛЕНИЕ МЕХАНИЗМА ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ НАГРУЗОК НА НЕСУЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОПОРНОПОВОРОТНОГО УСТРОЙСТВА
2.1. Исследование характера повреждений несущих элементов опорноповоротных устройств и установление причин их возникновения
2.2. Условия возникновения эксплуатационных нагрузок в элементах опорно-поворотных устройств экскаваторов-мехлопат
2.3. Определение параметров устойчивости платформы при воздействии эксплуатационных нагрузок
2.4. Аналитический расчет статических и динамических нагрузок на опорно-поворотное устройство при воздействии внешних факторов
2.5. Выводы
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАГРУЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОПОРНОПОВОРОТНОГО УСТРОЙСТВА
3.1. Исходные данные для расчета устойчивости и нагрузок в опорноповоротном устройстве мехлопаты при воздействии внешних факторов.

3.2. Оценка устойчивости платформы и расчет нагрузок в опорноповоротном устройстве
3.3. Моделирование нагрузок в опорно-поворотном устройстве с применением конечно-элементной модели
3.4. Сопоставление полученных результатов исследований напряженно-деформированного состояния различными методами
3.5. Выводы
4. ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ДОПУСТИМЫХ ПАРАМЕТРОВ НАГРУЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОПОРНО-ПОВОРОТНЫХ УСТРОЙСТВ
4.1. Разработка устройства контроля угла наклона и ограничения работы механизмов одноковшового экскаватора
4.2. Предложения по усовершенствованию конструкции элементов опорно-поворотных устройств
4.3. Расчет возможной экономической эффективности от реализации технических решений
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Современные открытые горные работы невозможны без использования выемочно-погрузочного оборудования, являющегося неотъемлемым звеном технологической цепочки. Развитие открытого способа добычи полезных ископаемых в настоящее время идет по пути концентрации горных работ, увеличения единичной мощности одноковшовых экскаваторов-мехлопат, но вместе с тем и с отставанием процессов обновления экскаваторного парка.
Тяжелые условия работы выемочно-погрузочного оборудования связаны с нестабильностью горнотехнических условий, знакопеременными нагрузками и износом элементов оборудования
Острота проблемы повышения надежности и качества обслуживания оборудования экскаваторов-мехлопат обуславливается цикличным характером производства, где в большинстве случаев эти машины являются основным звеном всего технологического процесса.
Опорно-поворотное устройство является одним из важнейших узлов экс-каватора-мехлопаты, определяющим надежную и безопасную эксплуатацию машины в целом. Вместе с этим устойчивость поворотных платформ и нагрузки в опорно-поворотных устройствах в различных условиях недостаточно полно исследованы и отражены в научно-технической литературе.
Отсутствие учета движения центра массы механической системы поворотной платформы за время черпания приводит к недостаточно точному определению устойчивости поворотной платформы.
Имеющиеся научно-технические подходы не учитывают усилия резания и напора при расчете нагрузок, возникающих в процессе черпания и определяющих напряженно-деформированное состояние опорно-поворотных устройств.
Существующие системы контроля работы экскаваторов-мехлопат, несмотря на их многообразие и технические возможности, не ограничивают работу машины при превышении предельного угла наклона. Поэтому решение о дальнейшей эксплуатации в этих условиях принимается машинистом экскаватора, что

Углы наклона экскаватора при работе определяются заводской документацией. Существующие конструкции устройств контроля угла наклона визуализируют величину угла наклона и могут являться сигнализаторами. При этом решение о дальнейшей эксплуатации, в случае отклонения от требуемых производителем параметров по углам наклона, принимается человеком.
1.4. Анализ научно-технических подходов к определению параметров нагружения элементов опорно-поворотных устройств экскаваторов-мехлопат
Экскавационная техника, работая в тяжелых условиях эксплуатации, подвержена воздействию значительных внутренних и внешних сил со стороны окружающей среды, включая объект экскавации. Многие технические характеристики и производительность экскаватора зависят от конструктивных и эксплуатационных параметров, заложенных при проектировании и производстве.
Эксплуатационный ресурс выражается для техники в виде расчетного планового жизненного цикла (в сроке службы, наработке), которому свойственны усредненные нормативные условия эксплуатации. На фактический жизненный цикл влияют многие факторы, имеющие различную природу. Одним из факторов является состояние опорно-поворотного устройства, воспринимающего значительные нагрузки при черпании горной породы, а также от массы поворотной части экскаватора.
По результатам анализа научных трудов отечественных ученых, выполненных в области анализа отказов и исследований узлов экскаваторов, следует отметить работы Русихина В.И., Коха П.И, Домбровского Н.Г., Махно Д.Е., Подерни Р.Ю., Касьянова П.А., Квагинидзе B.C. Однако подробные исследования нагру-женности опорно-поворотных устройств этих экскаваторов в различных условиях не приведены. Исследования причин наклона поворотной платформы экскаваторов и оценка его влияния отсутствуют вовсе.
Имеется достаточно много работ выполненных кузбасскими учеными: Па-начевым И.А., Насоновым М.Ю., Антоновым К.В., Путятиным А.Н., Черезовым A.A. посвященных исследованиям влияния грансостава горной массы, температуры окружающей среды, сейсмического воздействия и ветровой нагрузки на надежность и долговечность несущих металлоконструкций (прежде всего рабочего оборудования) одноковшовых экскаваторов [39, 40, 41].