Обоснование параметров трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов на основе исследования напряженно-деформированного состояния металлоконструкций

• Автор: Головнёва, Татьяна Петровна
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Устройство стрел экскаваторов-драглайнов

1.2. Нагрузки, действующие на стрелу экскаватора-драглайна

1.3. Обзор методик расчета стрел экскаваторов-драглайнов

1.3. Постановка задач исследований

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА УСИЛИЙ

НА СТРЕЛУ ДРАГЛАЙНОВ

2.1. Расчет нагрузок на стрелу драглайна от ковша

2.1.1. Расчетная схема

2.1.2. Математическая модель расчета усилий в канатах лебедки от силы тяжести ковша
2.1.3. Модель процесса транспортирования ковша
2.1.4. Действие сил инерции, возникающих при движении ковша с ускорением
2.1.5. Действие динамических усилий при разгоне барабанов лебедок
2.2. Расчет максимальных усилий в канатах при входе в зону растяжки ковша
2.3. Расчет ветровых нагрузок
2.4. Расчет инерционных нагрузок на стрелу при повороте платформы
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СТРЕЛ ДРАГЛАЙНОВ
3.1. Выбор способа расчетов и инструментальных средств
3.2. Методика расчетов при применении АРМ УтБЦ-шДигеЗО
3.2.1. Создание модели конструкции
3.2.2. Создание модели закреплений

3.2.3. Создание модели нагружения
3.3. Задачи расчетов стрел драглайнов
3.3.1. Расчет на прочность ;
3.3.2. Выбор формы сечений и расчет элементов стрелы на устойчивость
3.3.3. Расчет на выносливость
4. ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОИСК
ОПТИМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ СТРЕЛ ДРАГЛАЙНОВ
4.1. Влияние траекторий движения ковша на усилия в канатах
4.2. Влияние способа задания инерционных, центробежных сил и ветровой нагрузки
4.3. Влияние положения ковша
4.4. Влияние действующих нагрузок на металлоконструкции
4.5. Методика проведения расчетов элементов стрелы на долговечность
4.6. Влияние величины предварительного натяжения вант на НДС стрелы95
4.7. Методика оптимизации параметров стрел драглайнов
4.7.1. Оптимизация параметров стрел драглайнов на примере экскаватора-драглайна ЭШ
4.7.2. Оптимизация параметров стрел длиной 90 метров
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
П1. ПРОГРАММА РАСЧЕТА УСИЛИЙ В КАНАТАХ
ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ КОВША
П2. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
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 (АШН, АРМ УРтМасЫпе 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.
По теореме косинусов
(2.31)
(2.32)
где Ьс) - длина линии, соединяющей точки схода канатов с блоков
(2.33)
хпо, гпо, хтт гто - координаты точек схода канатов с головных и направляющих блоков.
Угол наклона линии к горизонту
Перемещение ковша по траектории, определяемой скоростями перемещения ковша канатами тяговой и подъемной лебедок Такой вариант реализуется достаточно часто.
Расчет скоростей изменения длин подъемных и тяговых канатов выполняем по условию совмещения операций перемещения ковша лебедками и поворота платформы:
где V - скорость изменения длины подъемных (тяговых) канатов при подъеме ковша или опускании; АЬ - изменение длины подъемных (тяговых) канатов при подъеме или опускании ковша; Гв - продолжительность поворота платформы с груженым (Гв г) или порожним ковшом (ГЕ П); Тр, Тт - продолжительность разгона и торможения привода подъема (торможения) при подъеме или опускании ковша.
Изменение длины канатов А! при подъеме или опускании вычисляем по координатам точек начала и окончания движения.
Определенная по (2.35) скорость может быть как меньше номинальной скорости лебедки, так и больше ее. Для управления работой привода введем

хт~х,
(2.34)
Тв-0,5(Тр-Тт)’
(2.35)