Управление ресурсом узлов металлоконструкций рабочего оборудования карьерных фронтальных погрузчиков в экстремальных условиях эксплуатации

• Автор: Долгих, Евгений Сергеевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Состояние проблемы. Цели и задачи исследования.
Состояние проблемы
Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. Изучение причин разрушения металлоконструкций фронтального погрузчика Ь-1100.
2.1. Надёжность металлоконструкций фронтальных погрузчиков в условиях суточных колебаний отрицательных температур воздуха
2.2. Корреляционно-регрессионный анализ причин разрушения металлоконструкций ковша
2.3. Анализ причин разрушения металлоконструкции ковша фронтальных погрузчиков 1-1100 при колебаниях термических напряжений
Выводы
ГЛАВА 3. Анализ процесса возникновения термических напряжений в металлоконструкции ковша при суточных колебаниях отрицательной температуры.
3.1. Конечно-элементное моделирование для решения тепло-прочностных задач
3.2. Конечно-элементная модель ковша фронтального погрузчика для расчёта термических напряжений при суточных колебаниях температур воздуха
3.3. Анализ полученных результатов конечно-элементного моделирования и их
сходимости
Выводы
ГЛАВА 4. Анализ и разработка метода формирования сигнала ограничения предельно допустимой нагрузки на металлоконструкции рабочего оборудования фронтальных погрузчиков.
4.1. Методы ограничения предельно допустимой нагрузки, учитывающие влияние погодно-климатических факторов

4.2. Разработка структурной схемы блока формирования сигнала ограничения предельно допустимой нагрузки. Определение рационального параметра для контроля влияния суточных колебаний температуры
4.3. Ожидаемый экономический эффект от реализации предлагаемого решения
Выводы
Заключение
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Горнодобывающая промышленность занимает одно из ключевых мест в экономике Российской Федерации. В Республике Саха (Якутия) на Удачшшском горно-обогатительном комбинате АК «АЛРОСА» (Удачнинский ГОК) при добыче алмазов используются фрошальные погрузчики ЬеТоигпеаи Ь-1100. Специфичность добычи полезного ископаемого в условиях сурового климата этой части страны заключается в интенсивном снижении установленной прочности металлоконструкций горнодобывающей техники в связи с разрушениями, возникающими вследствие влияния отрицательных температур, которые могут достигать в зимние месяцы отметки -60 °С, а также больших суточных перепадов температуры в зимние и весенние месяцы года, составляющих 25-30 градусов. Данные факторы значительно понижают уровень надежности фронтальных погрузчиков, что ведет к снижению производительности. В связи с этим исследования неблагоприятного воздействия названных погодно-климатических факторов па надежность металлоконструкций горных машин, а также разработка решений по снижению вероятности отказов вследствие их совместного влияния являются актуальными.
Цель работы - повышение надежности и эффективности использования карьерных фронтальных погрузчиков в экстремальных условиях эксплуатации за счет увеличения ресурса металлоконструкций рабочего оборудования.
Идея работы - увеличение ресурса металлоконструкции рабочего оборудования карьерных погрузчиков в экстремальных условиях эксплуатации обеспечивается регулированием уровня предельно допустимой нагрузки в зависимости от температуры металлоконструкции и ее суточного перепада.
Гипотеза состоит в следующем: ресурс узлов металлоконструкций фронтальных погрузчиков в экстремальных условиях эксплуатации зависит от уровня отрицательной температуры и величины ее суточного перепада как факторов, приводящих к термической усталости металла.

стральиой трещины. Для этой стадии характерно развитие хрупкой трещины. Распределение доли продолжительности для каждой стадии определяется видом напряжённого состояния, размером сечения металлоконструкции, а также условия нагружения [30].
Исследования в области усталости металлов были начаты Велером. В СССР начало исследований положено B.JI. Кирпичевым, М.А. Снмннским, К.К. Воропаевым. Продолжили исследования С.В. Серенсен, H.H. Давиденков, И.А. Одинг, Г.В. Ужпк, П.П. Щапов, И.В. Кудрявцев, H.H. Афанасьев, B.C. Иванова, P.M. Шнейдеровпч, В.П. Когаев, С.И. Кишкина и др. Изучением термической усталости занимались P.A. Дульнсв, П.И. Котов, Баландин Ю.Ф., Биргер А.И., Гохфельд Д.А. и др.
Усталость металлов - процесс постепенного накопления повреждений в материале под действием переменных напряжений, приводящий к образованию усталостной трещины, сё развитию и разрушению. Выносливость - это свойство материала противостоять усталости [30, 85].
Сопротивление сварного элемента усталостному и хрупкому разрушению резко уменьшается после того, как образовалась начальная стадия усталостной трещины. Если зарождение трещины не связано с остаточными напряжениями, то для ее дальнейшего развития хватит значения амплитуды напряжений в 1
2,5 раза меньше, чем при её образовании. После образования начальной усталостной трещины для хрупкого разрушения температура должна быть ниже предельного значения установленного для данного металла. Вероятность возникновения этого состояния может оказаться очень высокой, если уточнить, что предельное значение температуры хрупкости зависит от свойств металла, а так же размеров металлоконструкции, наклепа и старения в зонах концентрации рабочих и остаточных напряжений. Также существенное влияние на процесс хрупкого разрушения оказывает динамические нагрузки. Значительное повышение критической температуры хрупкого разрушения (возможно даже выше 0°С) происходит из-за усталости металла, так как при этом происходит значительное изменение его свойств из-за разрыхления кристаллической решетки,