Моделирование рабочего процесса, механика, прочность и ресурс опорно-поворотных устройств шагающих драглайнов

• Автор: Касьянов, Петр Акимович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 331 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ конструкций, нагруженности, ресурса и причин отказов опорно-поворотных устройств
1.1. Этапы развития конструкций ОПУ
1.2. Конструктивные схемы и анализ тенденций развития параметров ОПУ
1.3. Общая оценка несущей способности опорных устройств драглайнов
1.4. Исследование долговечности ОПУ и эффективности увеличения его технического ресурса
1.5. Исследование причин, характера изнашивания и разрушения деталей ОПУ
1.5.1. Анализ функций опорного устройства драглайна
1.5.2. Исследование причин интенсивного изнашивания катков
1.5.3. Исследование износа контактирующих поверхностей рельсовых кругов
1.5.4. Структура и анализ излома катков
1.6. Выводы
Глава 2. Режимы нагружения и контактная усталость
деталей опорно-поворотных устройств
2.1. Связь нагрузок, числа циклов нагружения и характера разрушения деталей
2.2. Обоснование метода определения расчетных нагрузок и числа циклов нагружения для предварительного проектирования
2.3. Уточненный метод определения параметров режима нагружения деталей ОПУ
2.3.1. Разработка математической модели определения координат точек отрыва ковша и углов поворота платформы
2.3.2. Технологические зоны рабочего пространства драглайна
2.3.3. Определение нагрузок при отрыве ковша
2.3.4. Упругая система для исследования динамических нагрузок
2.4. Выводы

Глава 3. Исследование напряженного состояния катков и рельсов. Конструкционно-контактная задача
3.1. Математическая модель определения деформаций в кольцевых балках и рельсах
3.1.1. Определение положения катков относительно ребер жесткости
3.1.2. Определение перемещений опорных поверхностей
с учетом податливости узлов пересечения
3.2. Напряженное состояние катков и контакта "каток-рельс"
3.2.1. Исследование напряженного состояния поверхностных слоев в контакте бомбинированных катков
3.3. Разработка моделей напряженно-деформированного состояния катков в роликовом круге
3.3.1. Определение перемещений в плоскости сжатия катка и оценка точности полученных зависимостей
3.3.2. Влияние разноразмерности катков на распределение нагрузки между ними
3.3.2.1. Линеаризация зависимости сближения рельсовых кругов от нагрузки
3.3.3. Оценка вероятной величины разноразмерности катков
3.4. Разработка математической модели оценки общего напряженного состояния катков
3.5. Выводы
Глава 4. Исследование проскальзывания и распределения напряжений в контакте "каток-рельс"
4.1. Определение угловых деформаций и вертикальных перемещений в рельсовых кругах драглайнов
4.2. Неравномерность распределения напряжений в линейном контакте при перекосах и внецентренном опирании рельса
4.2.1. Распределение давлений в контакте при внецентренном опирании рельса
4.2.2. Влияние длины пролета кольцевой балки на максимальные напряжения в линейном контакте

4.3. Методы снижения концентрации контактных напряжений в ОПУ драглайнов
4.3.1. Разработка математической модели для оценки концентрации напряжений при плавающем рельсе
4.4. Исследование проскальзывания в контактах
"каток-рельс”
4.4.1. Зависимость проскальзывания от конструктивной схемы и параметров ОПУ
4.4.2. Кинематика ОПУ и влияние погрешностей изготовления на проскальзывание в контакте
4.5. Выводы
Глава 5. Критерии прочности и обоснование методики
расчета
5.1. Методы расчета ОПУ экскаваторов и их развитие
5.2. Гипотезы прочности и несущая способность ОПУ
5.2.1. Предельные нагрузки и напряжения в контакте. 25?
5.3. Контактная усталость и расчет прочности при одновременном действии нормальной и касательной нагрузок
5.4. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Параметры и техническая характеристика ОПУ драглайнов малой мощности
Приложение 2. Параметры и техническая характеристика ОПУ драглайнов средней и большой мощности
Приложение 3. Контактные напряжения в ОПУ и давления на грунт при статических нагрузках
Приложение 4. Сроки службы и наработка драглайнов

Приложение 5. Сроки службы и наработка драглайнов
большой мощности
Приложение 6. Сроки службы и наработка драглайнов
малой мощности
Приложение 7. Параметры напряженного состояния и их
предельные значения
Приложение 8. Карта данных триботехнической системы ОПУ ЭШ

ПО "Кемеровоуголь" позволило сократить простои экскаваторов в ремонте в зависимости от типа машин на 14-23 % /33/.
Однако уже первый опыт организации ремонта по принципиально новой системе показал, что достижение полного эффекта от ее внедрения требует и нового подхода к проектированию драглайнов, в частности, опорных узлов. Основная.часть работ капитального ремонта этих машин является технологически неделимой. Например, при переклепке опорной рамы драглайна надо поднимать экскаватор, снимать роликовый круг, рельс, зубчатый венец и т.д. /34/. В связи с этим поэтапный ремонт здесь невозможен: необходима остановка машины на капитальный ремонт.
Для исключения капитального ремонта из ремонтного цикла необходимо повысить ресурс опорного узла в 2-3 раза, устранить необходимость таких операций, как переклепка опорных рам. Решая эту задачу, конструкторы многое уже сделали, но не меньше еще и предстоит сделать.
Например, УЗТМ увеличил надежность и долговечность зубчатого венца ЗШ-15.90А за счет внедрения штампованных секторов из стали 34ХНЗМ вместо литых и введения закалки зубьев ТВЧ. На экскаваторах ЭШ-20.90 применяется тихоходный привод механизма поворота, опорная рама усиленной конструкции с соединениями секторов высокопрочными болтами. Исследования показывают, что потеря работоспособности опорной рамы из-за деформации нижних листов и ребер жесткости объясняется только шаганием по неподготовленному основанию /35/, а при правильной эксплуатации полностью исключается. Таким образом, недостаточный ресурс опорных узлов на сегодняшний день у