Прогнозирование ресурса деталей горных машин с учетом деградации свойств материала

• Автор: Лукашук, Ольга Анатольевна
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. УСТАЛОСТНЫЙ РЕСУРС ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ГОРНЫХ

МАШИН

1Л. Усталость при стационарной нагрузке

1Л Л Характеристики сопротивления усталости

1Л .2 Циклическая деградация статических свойств

материала

1.2. Усталость при нерегулярной нагрузке

1.3. Расчет на усталость элементов конструкций машин горнодобывающей отрасли

Выводы
2. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ДЕГРАДАЦИЯ СТРУКТУРНО НЕОДНОРОДНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ДЕТАЛЕЙ ГОРНЫХ МАШИН
2.1. Структурно-механическая модель деформирования и усталостного разрушения упругохрупкого материала
2.2. Экспериментальное обоснование взаимосвязи статических и циклических свойств материалов деталей горных машин
2.2.1. Образцы для построения полных диаграмм деформирования
2.2.2. Средства и техника проведения эксперимента
2.2.3. Интерпретация результатов экспериментов
2.2.4. Построение ПДД циклически тренированных образцов
2.3 Реализация состояний разупрочнения материала в балке
при изгибе
2.3.1 Разупрочнение материала в составе устойчивой
механической системы
2.3.2. Испытания балок на изгиб
Выводы
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ЖИВУЧЕСТИ КОНСТРУКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА С КОНЦЕНТРАТОРОМ НАПРЯЖЕНИЙ
3.1. Постановка задачи прогнозирования усталостного ресурса и живучести элементов конструкций горных машин
3.2. Методика расчета долговечности и живучести конструктивного элемента на основе модели циклической деградации свойств материала
3.3. Ресурс боковой рамы тележки думпкара в стендовых испытаниях
3.3.1. Исходные данные для расчета ресурса рамы
3.3.2. Порядок расчета долговечности и живучести рамы
3.3.3. Результаты усталостных испытаний
Выводы
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТАЛОСТНОГО РЕСУРСА ЭЛЕМЕНТОВ
КОНСТРУКЦИЙ ГОРНЫХ МАШИН С УЧЕТОМ ДЕГРАДАЦИИ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА
4.1. Прочность обечайки барабана шахтной подъемной установки
4.2. Расчет долговечности конвейерной ленты до расслоения сердечника
4.3 Расчет металлоконструкции крана-перегружателя
4.4 Расчет усталостного ресурса рамы тележки думпкара
4.4.1. Результаты ходовых прочностных испытаний тележки думпкара
4.4.2. Оценка ресурса боковой рамы от действия эксплуатационных нагрузок и прогнозирование срока службы
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программа расчета пластины с отверстием с учетом
деградации свойств
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Программа расчета долговечности барабана шахтной
подъемной установки
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Программа расчета конвейерной ленты до расслоения
сердечника
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Программа расчета долговечности металлоконструкции
крана-перегружателя
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Акты внедрения результатов работы

лент при огибании роликоопор и барабанов рассматривалась в работе [68] с позиций метода полных диаграмм.
Металлоконструкция крана-перегружателя проектируется со значительным запасом статической и усталостной прочности. Но в эксплуатации сварных конструкций довольно часто появляются трещины, как правило, в переходной зоне около шва, где затруднено определение циклического состояния материала из-за неопределенности условий кристаллизации при сварке. Поэтому в расчетах сварных конструкций чаще полагаются на результаты усталостных испытаний сварных узлов разной конструкции или натурных стендовых испытаний [58, 60]. Использование методик расчета ресурса нерегулярно нагруженных сварных конструкций на основе линейного суммирования повреждений дает значительные ошибки, часто не в запас долговечности.
Боковая рама тележки думпкара представляет собой крупногабаритную литую деталь сложной формы с множеством концентраторов напряжений. Усталостное разрушение рам, по заключению экспертов, было причиной многих серьезных аварий на транспорте. Всестороннее исследование усталостной прочности литых деталей тележки проводит ПО Уралвагонзавод, основной поставщик думпкаров, хопперов и платформ в горнодобывающую отрасль. Здесь также определение ресурсных характеристик боковых рам тележки проводится по результатам высокозатратных натурных стендовых и ходовых испытаний [99]. Таким же способом решают вопрос определения ресурсных характеристик изделий производители ответственных конструкций в других отраслях техники [15].
Возможности натурных испытаний горных машин ограничены большими габаритами и сложностью воспроизведения реального спектра нагрузок. Отсутствие строгой математической теории усталости и единого подхода к определению контролирующего параметра циклического состояния и критерия