Теория и расчёт параметров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом

Ананин, Владимир Григорьевич

Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Теория и расчёт параметров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом

доктора технических наук: Ананин, Владимир Григорьевич
город: Томск
год: 2007
специальность ВАК РФ: 05.05.04
цена: 450 рублей

Диссертация по транспортному, горному и строительному машиностроению на тему «Теория и расчёт параметров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом»

Автореферат диссертации по теме "Теория и расчёт параметров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом"

На права?; рукописи

Акании Владимир Григорг евич

□03055384

ТЕОРИЯ И РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧ ЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОВШОВЬЕХ ЭКСКАВАТОРОВ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ

Специальность: 05.05.04 -«Дорожные, строительные и подъём мо-транс портнь е машины»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Москва 2007

Работа выполнена в Государственном образоь ателыюм учреждении высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Кудрявцев Евгений Михайлович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация;

доктор технических наук, профессор Гришин Дмитрий Константинович

доктор техничесю х наук, профессор Ше.'юфаст Владимир Васильевич

доктор технически наук, профессор Никулин Павел Иванович

ГОУ ВПО «Московский

авто мобильно-дог ожный институт

(государственный технический университет)»

Защита состоится февраля 2007 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.06 при ГОУ ВПС Московском государственном строительном университете по адресу: 3 29337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26, зал заседаний Учёного совета МГСУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университет а.

Автореферат разослан «е^ЦЯ 200^г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Д,Ю. Густов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Состояние проблемы и актуальность работы. Опыт проектирования и эксплуатации экскаваторов с механическим приводом показал, что выбор параметров рабочего оборудования (РО) таких машин на основе анализа их существующих схем с последующей проработкой нескольких вариантов весьма трудоемок, дорог, требует больших временных затрат и часто носит субъективный характер. По результатам проектирования разработчикам обычно неизвестно, насколько принятые параметры отличаются от наиболее выгодных с точки зрения уменьшения массы и равномерности распределения нагрузок на элементы РО. Создание же действующих моделей либо испытательных стендов для проведения сравнительного анализа вариантов проектируемых машин является очень дорогостоящим и малоэффективным средством с точки зрения затрат времени и средств.

Расчетам несущей способности и напряженно-деформированного состояния таких элементов конструкций, как ходовая рама, поворотная платформа и рабочее оборудование экскаваторов было посвящено значительное количество исследований как отечественных, так и зарубежных авторов. Но до середины девяностых годов двадцатого столетия широко применялись в основном методы инженерных расчётов и методы экспериментальных исследований, например метод тензометрических измерений. Применяя эти методы в практике проектирования, сложно было получить оптимальные параметры машины с точки зрения наименьшей массы несущих элементов металлоконструкций как отдельных узлов, так и всего экскаватора.

Разнообразие и сложность геометрических форм несущих элементов конструкций одноковшовых экскаваторов требуют применения для анализа напряженно-деформированного состояния их конструкций численных методов, таких как метод конечных элементов. Появившиеся в последнее десятилетие программные продукты для расчёта стержневых и рамных металлических конструкций и внедрение их в практику проектирования позволяют на стадии проектирования проводить анализ и синтез исследуемых конструкций и выбирать наиболее перспективные их варианты.

В связи с этим проведение исследования напряженно-деформированного состояния несущих элементов конструкций рабочего оборудования карьерных экскаваторов с механическим приводом с помощью метода конечных элементов обеспечивает качественно новый подход к определению его основных параметров. Создание такой методологии позволит на стадии проектирования машины провести оценку и оптимизацию как всей конструкции в целом, так и конкретных её узлов.

тельный анализ достаточно большого количества вариантов машин с мини-

мальными временными и д Совершенствование

Таким образом, разв параметров РО одноковша

следующие задачи:

- повысить качество

- снизить металлоём!

Денежными затратами.

методов моделирования напряженно-деформированного состояния металлических конструкций в машиностроении и общее развитие науки открывают возможности для более углубленных исследований сложных несущих конструкций строительных машин, к которым относится РО мощных экскаваторов с механическим приводом. Применение таких

проектирования позволит выявить геометрические несовершенства конструкции РО экскаваторов, назначить их оптимальные геометрические параметры.

витие теории и совершенствование методов расчёта звых экскаваторов с механическим приводом для повышения эффективности ьыполнения строительных и горных работ представляет собой актуальную научно-техническую проблему, позволяющую решить

проектирования новой техники; гость всей машины; - сократить сроки и финансовые затраты на проектирование. Диссертационная работа выполнена в рамках научных программ 04.02.153 (67.17.15) «Оптимизация режимов нагружения одноковшовых экска-

рзлых грунтов» и 04.01.227 «Имитационное моделирование процессов копания грунтов одноковшовыми экскаваторами».

Проведённый анализ состояния процесса проектирования РО позволил сформулировать следующую цель исследования.

Цель исследования. Повышение эффективности проектирования рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом за счёт снижения действующих на рабочее оборудование нагрузок и, как следствие, уменьшение металлоёмкости и повышение производительности машины.

Указанная цель определила следующие задачи исследования:

1. Разработать плоские геометрические расчетные схемы РО для проведения анализа и синтеза силовых факторов в его элементах.

2. Разработать теорию расчёта параметров РО, учитывающую влияния изменяемых геометрических параметров и положения ковша под стрелой на изменение силовых факторов в его элементах.

3. Создать математические модели и алгоритмы расчётов исследуемых геометрических схем РО. Определить основные параметры оптимизации конструкций РО. Сформировать целевую функцию по критерию наименьшего суммарного усилия в элементах рабочего оборудования.

4. Разработать программы расчёта и определения оптимальных геометрических параметров РО в статическом режиме нагружения. Исследовать влияние изменяемых геометрических параметров РО на значения усилий в его элементах и определить картину этого влияния.

5. Провести натурные испытания опытных образцов экскаваторов с учётом реальных условий нагружения конструкций РО в условиях реального забоя. Получить значения напряжений в элементах металлоконструкций РО и внешних нагрузок от приводов при проведении испытаний. Полученные результаты использовать для сравнения с результатами теоретических исследований.

6. Составить конечно элементные модели РО и его элементов для проведения анализа напряжённо-деформированного состояния конструкции как в статическом, так и в динамическом режимах нагружения.

7. Разработать методологию определения оптимальных параметров РО и моделирования нагрузок на элементы рабочего оборудования экскаваторов.

Объектом и предметом исследований являлась конструкция рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом, её расчётные схемы и геометрические параметры.

Методологическая основа исследований - общие законы и методы теоретической и прикладной механики, метод конечных элементов, теория оптимального проектирования, экспериментальные исследования опытных образцов экскаваторов.

Контроль достоверности полученных результатов осуществлялся сопоставлением теоретических положений с экспериментальными данными, полученными при проведении испытаний более десяти опытных образцов экскаваторов в условиях реального забоя в разрезах п/о «Кемеровоуголь» и п/о «Эки-бастузуголь».

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Теоретические основы расчёта параметров РО, позволяющие установить влияние изменяемых геометрических параметров и положения ковша под стрелой на изменение силовых факторов в элементах РО.

2. Плоские геометрические расчётные схемы РО, позволяющие получить аналитические зависимости усилий в элементах РО с учётом значений изменяемых геометрических параметров.

3. Математические модели и алгоритмы расчётов исследуемых геометрических схем РО, позволяющие определить оптимальные параметры конструкций РО.

4. Объёмные конечно элементные модели элементов РО и конструкции в целом, позволяющие на стадии проектирования проводить анализ напряженно-деформированного состояния конструкции, как в статическом, так и динамическом режимах нагружения.

5. Результаты экспериментальных исследований рабочего оборудования и приводов экскаваторов, отражающие реальную картину нагружения конструкции в процессе разработки забоя.

6. Методология выбора оптимальных параметров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом, позволяющая умень-

шить нагрузки на элементы рабочего оборудования, снизить его массу и повысить производительность машины.

Научная новизна работы. При решении поставленных задач автором диссертации получены следующие новые научные результаты:

- разработаны плоские расчётные геометрические схемы рабочего оборудования экскаватора;

- разработана математическая модель и алгоритм расчёта и поиска оптимальных параметров рабочего оборудования;

- разработаны программы расчёта на ЭВМ геометрических параметров РО, определения усилий в элементах конструкции РО при варьировании изменяемыми геометрическими параметрами, определения оптимальных параметров рабочего оборудования в статическом режиме нагружения;

- разработаны конечно элементные модели элементов РО и конструкции в целом;

- проведено моделирование на ЭВМ и проведён анализ напряжённо- деформированного состояния конструкции РО как в статическом, так и динамическом режимах нагружения;

- получены значения действительных напряжений в элементах металлоконструкций РО и внешних нагрузок от приводов при проведении натурных испытаний более десяти опытн ых образцов карьерных экскаваторов в условиях реального забоя;

- разработана методология определения оптимальных параметров РО и моделирования нагрузок на элементы рабочего оборудования экскаваторов.

Научное значение работы заключается:

: мерностей влияния изменяемых геометрических па! усилий в его элементах;

аческого аппарата, учитывающего влияние изменяемых геометрических параметров на напряжённо-деформированное состояние конструкции РО;

- разработке методологии определения оптимальных параметров РО и моделирования нагрузок на элементы рабочего оборудования экскаваторов.

Практическая значимость работы. Практическое значение работы заключается в том, что её результаты, в частности инженерные методы выбора и расчёта геометрических параметров РО, а также алгоритмы расчёта, оптимизации этих параметров и моделирования внешних нагрузок, создают основу для нового подхода к проектированию и созданию высокоэффективного РО одноковшовых экскаваторов с механическим приводом.

Личный вклад автора заключается в формировании общей идеи, цели и задач исследования, выпэлнении теоретических и экспериментальных исследований, анализе и обобщении полученных результатов, в разработке алгоритма оптимального проектирования РО, расчётных схем РО и конечно элементных моделей, в разработке и создании методологии оптимального проектирования и внедрения полученных результатов в производство.

- в установлении законе раметров РО на изменение

- разработке математи

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается сопоставлением результатов математического моделирования и расчётов со значительным количеством экспериментальных исследований опытных образцов машин в условиях реального забоя, подтвердивших высокую сходимость результатов теоретических исследований. Расхождение между результатами не превышает 15%.

Реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены:

- в ООО Объединённые машиностроительные заводы - Горное оборудование и технологии (Группа «Уралмаш-Ижора») при серийном выпуске одноковшовых экскаваторов с механическим приводом;

- в научно-техническом центре АРМ \VinMachine при проверке адекватности вновь разрабатываемых конечно элементных моделей и результатов моделирования новых конструкций;

- в учебном процессе Томского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке инженеров по специальностям 170900 «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», 291300 «Механизация и автоматизация строительства».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались:

- на международных научно-технических конференциях «ИНТЕР-СТРОЙМЕХ» в 1998-2006 годах;

- межкафедральном научном семинаре «Проблемы надёжности и производительности машин, механизмов и оборудования для строительства и лесного комплекса» ТГАСУ в 2006 г.;

- научном семинаре кафедры «Строительные и подъёмно-транспортные машины» МГСУ в 2006 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 научных работах, в том числе 16 опубликованы в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнау-ки РФ для докторских диссертаций.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 207 наименований. Основной текст исследований изложен на 235 страницах и включает 107 рисунков, 11 таблиц. Приложений 4 на 42 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, подтверждающая необходимость теоретических и экспериментальных исследований в области определения оптимальных параметров РО одноковшовых экскаваторов с механическим приводом.

В первой главе проведён анализ основных схем рабочего оборудования прямая лопата одноковшовых экскаваторов с механическим приводом. Обосно-

ван выбор расчётной схе\ ы РО для проведения исследования с целью оптимизации её геометрических параметров.

Несмотря на имеющиеся разновидности конструкций РО прямая лопата одноковшовых экскаваторов, до настоящего времени остаётся актуальным вопрос создания РО с оптимальными параметрами с точки зрения нагруженности конструкции РО и уменьшения её массы.

При анализе нагруженности рабочего оборудования рассматриваемых конструктивных схем, а тисже методов их исследования, оценки и надёжности автор опирался на фундаментальные труды: В.И. Баловнева, М.С. Балаховско-го, Б.А. Бондаровича, A.B. Вертинского, Д.П. Волкова, Н.Г. Гаркави, К.С. Га-евской, J1.A. Гобермана, Л. Гохберга, Д.К. Гришина, Н.Г. Домбровского, А.Н. Зеленина, Е.М. Кудрявцева, B.JI. Лифшица, Е.Ю. Малиновского, И.А. Недоре-зова, П.И. Никулина, В.А. Ряхина, П.Е. Тотолина, Е.Я. Тимошпольского, Д.И. Фёдорова и других авторов.

Рассмотрено состояние вопроса по определению динамических нагрузок в элементах РО одноковшовых экскаваторов. Исследование динамических нагрузок в сложных механических системах одноковшовых экскаваторов как в нашей стране, так и за рубежом развивалось в основном по нескольким направлениям:

1 - определение динамических нагрузок экспериментальным путем;

2 - разработка инженерных методов расчета динамических нагрузок;

3 - исследование динамических процессов с применением аналогового моделирования и электронного аналогизирования;

4 - математическое моделирование на ЭВМ динамических процессов.

Первые экспериментальные исследования динамических нагрузок в одноковшовых экскаваторах были проведены в конце сороковых начале пятидесятых годов МИСИ им. В.В. Куйбышева и ВНИИстройдормашем.

Параллельно проводились исследования динамических нагрузок в металлоконструкциях экскаваторов и приводах лабораториями экспериментальных исследований Новокраматорского механического завода, п/о «Уралмаш», п/о «Ижорский завод» и другими предприятиями. Результаты экспериментальных исследований нашли отражение в работах Б.П. Багина, М.С. Балаховского, Д.П. Волкова, К.С. Гаевской, М.М. Гайцгори, Д.К. Гришина, Ю.А. Девяткина, Н.Г. Домбровского, A.A. Дёмина, Е.Ю. Малиновского, С.А. Панкратова, В.А. Ряхина, П.Е. Тотолина и др.

Несмотря на достатэчно большое количество работ по определению динамических нагрузок в приводах и рабочем оборудовании одноковшовых экскаваторов экспериментальным путем, большая их часть отражала частные случаи процессов нагруженш: без доработки до инженерных методов расчета.

Теоретическим исследованиям динамических нагрузок в строительных машинах были посвящены работы Д.П. Волкова, A.C. Панкратова, В.А. Ряхина, С.А. Казака, Н.С. Комарова и др. Работы перечисленных авторов отражали исследования либо одного класса машин, либо конкретных механизмов.

Основные инженерные методы расчета динамических нагрузок в одноковшовых экскаваторах, а также в их узлах и деталях на прочность и долговечность с учетом режимов нагружения и экспериментальных исследований были разработаны Д.П. Волковым. Автором была доказана приемлемость решения двух-трех массовых эквивалентных схем для определения динамических нагрузок в элементах металлоконструкций и приводах одноковшовых экскаваторов с достаточной для практических расчетов погрешностью. Это позволило значительно упростить анализ динамических нагрузок, поскольку анализ и решение систем уравнений многомассовых механических систем весьма трудоемок, а конечные выражения значений определяемых параметров громоздки и неудобны для практических расчетов.

В последние десятилетия вместе с бурным развитием вычислительной техники появилось значительное количество программных продуктов, позволяющих на стадии проектирования проводить расчёт многомассовых динамических систем, разработанных как в России, так и за рубежом. К их числу следует отнести такие системы автоматизированного проектирования, как ANSYS, ABAQUS, COSMOS и др. Разработанная в научно-техническом центре «Автоматизированное проектирование машин» CAD/CAE/CAM/PDM Система АРМ WinMachine позволяет не только моделировать внешние динамические воздействия на модель исследуемой конструкции при известном законе нагружения, но и проводить расчёт собственных резонансных частот (в том числе с учётом внешних сил) и характеристик вынужденных колебаний. Применение таких систем в практике проектирования позволит значительно сократить время проектирования и получить на стадии проектирования реальную картину напряжённо-деформированного состояния исследуемой конструкции.

Исследованиям в области определения оптимальных параметров стержневых систем посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов. При подготовке модели рабочего оборудования экскаватора для определения его оптимальных параметров автор использовал достижения и рекомендации в области оптимального проектирования стержневых систем, содержащиеся в работах: А.И. Богатырёва, Е.С. Вентцель, JI.A. Овчарова, А.И. Виноградова, В.Л. Лившица, Г.К. Лурье, К.И. Мажид, Е.Ю. Малиновского, А.И. Половинкина, И.М. Рабинович, Ю.А. Радциг, H.H. Радаева, Н.Д. Сергеева, Е.Я. Тимошполь-ского и других авторов.

Общая формулировка задачи исследования представляется следующей: определить оптимальные параметры рабочего оборудования прямая лопата при заданной геометрической схеме и механических характеристиках приводов подъёма и напора ковша. Подобная постановка задачи обеспечивает использование результатов работы для проектирования рабочего оборудования экскаваторов с различными ёмкостями ковша и длинами стрел.

Реализация поставленной задачи, на основе работ вышеперечисленных авторов, предполагает использование системного подхода и выполнения следующих этапов исследований:

1 - выбор геометрической схемы РО и разработка расчётных схем РО экскаваторов для проведения исследования нагруженности его элементов при варьировании изменяемыми геометрическими параметрами;

2 - создание математических моделей исследуемых геометрических расчётных схем РО и алгоритмов расчёта основных его параметров таким образом, чтобы изменяемые геометрические параметры входили в аналитические зависимости, определяющие усилия в элементах РО, в явном виде;

3 - определение осно зных параметров оптимизации параметров РО и разработка программ расчёта и определения оптимальных геометрических параметров РО в статическом режиме нагружения по критерию наименьшего суммарного усилия в его элементах;

4 - формирование целевой функции по критерию наименьшей суммарной массы элементов РО и формирование уравнений состояния и ограничений на целевую функцию;

5 - проведение испытаний опытных образцов экскаваторов в условиях реального забоя с целью получения действительных значений напряжений в элементах металлоконструкций РО и внешних нагрузок от действия основных приводов для сравнения результатов теоретических исследований с результатами эксперимента;

6 - составление конечно элементных моделей РО для проведения исследований напряжённо-деформированного состояния его элементов в статическом и динамическом режимах нагружения, анализ полученных результатов;

7 - выбор конструкции РО с оптимальными геометрическими параметрами, её расчёт на долговечность;

8 - реализация алгор итма исследования на ЭВМ, анализ полученных результатов;

9 - рекомендации по использованию результатов оптимального проектирования.

Вторая глава посвящена описанию методологии анализа и синтеза параметров рабочего оборудования в статическом режиме нагружения.

Общий методологический подход к формированию методики оптимизации параметров РО представляется следующим. Прежде всего, должен быть определён объект исследования, т. е. определена конкретная геометрическая схема РО.

Разработанные геометрические расчётные схемы исследуемого РО экскаваторов представлены на рис.1 и 2. Расчётная схема, у которой канат подъёма проходит с барабана лебёдки подъёма ковша на головные блоки стрелы, условно называется схема I (рис.1), а схема, где канат подъёма проходит от барабана лебёдки подъёма ковша до головных блоков стрелы через блоки двуногой стойки, - схема 2 (рис. 2).

На следующем этапе формируются группы исходных данных и изменяемых геометрических параметров РО для составления уравнений, определяющих усилия в каждом его элементе.

Рис.1. Расчетная геометрическая схема рабочего оборудования - схема 1

Рис 2 Расчётная геометрическая схема рабочего оборудования - схема 2

Аналитические зависимости, описывающие угловые и линейные размеры рассматриваемых геометрических схем через изменяемые геометрические параметры, являются составной частью математической модели РО и входят в

программу синтеза его пар циального описания.

Исходные данные опг £„ - статическая нагр; 5Н - статическая нагруз а - угол наклона стре; Скг - масса ковша с гр; Д С,Д - габаритные С, - конструктивные При принятых ИСХОДЕ' раметров РО будет сформир «31 ~ угол, определяю /? - угол между обратф к - высота двуногой с с1 - расстояние, опре, стойки С относительно пят

Для формирования определяющие усилия в кай< раметры входят в уравнени ческой расчетной схемы и значимость каждого из пара] При производстве раф< ции нагрузок на РО, когда лия напора ковша 5',, либо экскаватора работает толь внешнем воздействии усил няются план действия сил подъема ковша 5П изменя] Е. В связи с этим при соста: деляющих усилия в элемен вать все комбинации нагруэ< Для рабочего оборудо действий нагрузки механиз дополнительных весов равн - в подвеске стрелы ' 3

аметров. Они достаточно просты и не требуют спе-

ют<

8 П.с.

.1=2

где

I - номер элемента р - вес конструктивР!

Кп эта-вт/)

. ¿Г

] =

Кп

имального проектирования рабочего оборудования: /зка от действия механизма подъёма ковша; ка от действия механизма напора ковша; лы; |унтом;

зазмеры опор двуногой стойки; массы элементов рабочего оборудования, ых данных группа варьируемых геометрических па-ована следующим образом: ]ций положение ковша под стрелой; ой ветвью каната подъёма и осью стрелы; гойки;

деляющее положение верхнего шарнира двуногой ы стрелы.

атематической модели РО составлены уравнения, кдом его элементе. Изменяемые геометрические пая в явном виде, это позволяет при анализе геометри-силовых факторов варьировать ими и определить метров на значения усилий в элементах РО. от экскаватором в забое возможны такие комбина-на его элементы действуют нагрузки только от уси-усилия подъема ковша 5П. В этих случаях машинист ко механизмом напора либо подъема ковша. При ш напора ковша £„ в общей расчетной схеме изме-уравнения только для узла В. От действия усилий ся план действия сил и уравнения только для узла влении математической модели и уравнений, опре-гах рабочего оборудования, необходимо рассматри-ок.

вания, изготовленного по схеме I (рис. I), усилия от VIа подъёма ковша 5П с учетом собственного веса и ы:

¡¡■1(2

абочего оборудования; ых деталей;

- кратность полиспаста подъема;

• в верхней секции стрелы

Í3 G-

S'ce=SnU ctgQ+v)+ +

J=2

Усилие в стреловом раскосе

c+cosa-ctgQ)

где v =

(2)

Rn sin«5"

cosa

p.c

sin (p2

Усилие в нижней секции стрелы

(3)

S'„c = Sn0-^Q + v)+| Í%+Gg

■ (sin a + cos a • ctgQ) -

-Rn(cosa5 + sina5-ctg92)+ Z^^+Gg •(cos«'ctg92 + sma)

Усилие в заднем подкосе двуногой стойки

Sn'J +

U=2

1ф2'81Пф0-

S' =-

»J зп.

cosa sin ф] - 6 G 1 Xf + Gg

а=з )

(4)

s'n sm Ф21 S'n ^

1Q sin\|/3-sin(p2

(5)

Усилие в переднем подкосе двуногой стойки

Sn J-

¿T+Ge .1=22 в

cosa (sin(p0ctg\|/3+cos(p0)

1ф2

Rn^as-Íl^-Gí

(sin ф1 ctg VJ/3 + cos (pji • sin Q

6 G

sm(p2 smQ^in\|/ ctg\|/3 + cosVj/c)

iQsir^2

п и"ф2 (8тф0-5тР5)*

_KnsmQ-

S' =

3 ГТ

R„sina5

XCOSPj-

Для схемы 2 значение усилий в верхней, нижней секциях стрелы ее подвеске и в стреловом раскосе можно определять по выражениям (1)-(4) Усилие в заднем подкосе имеет значение

inQ + Kn

■Gl.2 4

J +

Z^G

аФо

( 6 I"

i=3

<pl

Snsm92

+ G„

+ Gg}

sin 2 sin (p^

smp2-sinQ sinV|/3

(7)

íVina5-

Jl.2.4 ,

xj^smQsinq^sinyj^

Усилие в переднем подкосе двуноги

smo(cos(p0+cosp ■ +ctg\|/3smo(sm(jl

Knsin9octgV|/3

pJ+Kncos90¡J+J

L 0=2"

P5)-

+l S?'+Gjcosa

,i=2 '

cosa

KjSra^cosq+sin^+^^+Q

sin<PsKnsinQ

(B)

Составление уравнений усилий, возникающих в элементах рабочего оборудования от действия на рузки механизма напора, ведется при учете собственного веса элементов и нагрузки от дополнительных весов. Вес ковша с грунтом в расчете не учитывается, т.к. при анализе схем рассматривается только режим стопорения механиз ма, как наиболее неблагоприятный, а в этом режиме работы масса ковша с грунтом воспринимается непреодолимым препятствием и подъёмными канатами.

Подвеска и верхняя секция стрелы при таком режиме нагружения воспринимают только нагрузку от собственного веса. Для рабочего оборудования

схемы 1 усилия в его элеме

нтах можно выразить следующими зависимостями.

Усилие в подвеске стрелы от собственного веса конструкции

Бп.С

3 О

\1=2

(9)

Усилие в верхней секции стрелы от действия собственных весов элементов

¿'ее

3 г;

1=2

мпа + соза-с/^б).

(10)

Усилие в стреловом раскосе с учетом собственного веса

( С

рс.

чр2

(И)

где - стопорная нагрузка напора;

пора.

с а}

Лп= 1 - " - реакция в узле от нецентрально приложенной нагрузки на-в1

Усилие в нижней секции стрелы с учетом собственного веса

& НС

(3 в ) I \

Л Ипр2(8та + С05в с®е) + 15|Дсо5С1;з251п^2-8тС|гз2]+

■.¡=2 ^

Е ^1.2,4 7 •

—-—Бш о. вш (р^ соэ а

х9 2

(12)

Усилие в заднем подкосе двуногой стойки с учетом собственного веса

з (3- ] 6 с

соза-созф -

зт()8т\|/ итф^-зтф^трх

5 зл.

&,8таз2-Кн8та5-

И 0 +Со

втС^тф -81П\|/3

(13)

Усилие в переднем подкосе двуногой стойки с учетом собственного веса

втф^ска1

|р1пф0^\)/3 + со5ф0]-

С' = ^ пп.

|.1Пф1^\)/3 + С08ф1

6 п

1ф2

Аналитические завис

имости статистических усилий в элементах РО от действия нагрузок подъема и напора представлены ниже. Нагрузка от механизма напора практически не оказывает влияние на изменение усилий в верхней секции стрелы и ее подвеске, поэтому анализ изменения усилий в этих элементах для схемы 1 можно вес;:

Усилия в стреловом р Б„*таз2+Ж

и соответственно по выражениям (1)-(2). аскосе с учетом собственного веса.

рс

Усилие в нижней секц

Б« (С05 а32 с18 Ф2 "а3г)4

О зп

\1=2

этС}

1ф25т0

(14)

(15)

[ии стрелы с учетом собственного веса

и=2

+0Е|5,па-с,8ф2-со,а)

а51

(16)

Усилие в заднем подкосе двуногой стойки с учетом собственного веса

ЯЛ

0--3

С, 8]П 1/^т <р2 ■вте

•>\Пф2

Усилие в переднем подкосе двуногой стойки с учетом собственного веса (sitxpoctg^+cosp^

Sll-J+

vi——

■sin(p2J

о nn

+|(sin<|>[ Ct^-HJOSpj)

I^+g'

I^f^+Gg |cosa-SHsina32«ina5(Rn-RH)

sincp2sinQ(sin\j/j ctgv)/3+cos(j/j)-(sm(pjCtg*|/2+cos<pj)

sinQ-

sintpjsmQ

(18)

Для схемы 2 выражения усилий в стреле и ее подвеске, верхней, нижней секциях стрелы и стреловом раскосе останутся без изменений и соответственно равны (1)-(2),(15)-( 16).

Усилие в заднем подкосе двуногой стойки с учетом собственного веса для схемы 2 имеет вид

Sn'sm(P2 [sinQ(smcp0-sinß5)+j sincpo • JqJ+

Srsin«32+sina,(R,-R„)^

Z^+Gg |cosasm<posm(p2-

Z%+Ge]cosa

sinQsmcpj

S' =

№ JQjSinQsmtf^siini/^

Усилие в переднем подкосе двуногой стойки с учетом собственного веса

jsin q[cos ф0 + COS ß5 + ctg v3 (sin ф0 -sin ß5 )] + Kn j| п 1 V2[(cos90 + sin<p0ctg4/3) J

"SH-sm«32 + sma3(R„-RH;

(19)

S' =

+KnsmQ(C0S(!)1 -sincpj ctgv|/3

Й 2 ^«J

T Gl.2.4.7

+G,

+ ii~ + Gi]cosaKnsm(f)2(cos(?0 + sm(P0ctSV3)

KnsinQsin92

(20)

Для формирования алгоритма анализа усилий в элементах рабочего оборудования экскаватора и определения их оптимальных параметров уравнения усилий в элементах РО представлены в матричном виде для удобства связи с

графическим редактором форме. Общая матрица си

схемы при действии усшн имеет вид.

Origin 6.1 и вывода результатов счета в графической яемы уравнений |p4j*|A?J = jj£j для всей расчетной й подъема и напора ковша в алгоритме реализации

О О О О О

Sh * sin v Sh * cos v + Ge

(Sn Ikn)*cos{a - P)\\ |5,f!*sinj'

(Sn /kn)*sin(a -

0 0 0 0 0 COS (f2 1 0 0 0 Л',

0 0 0 0 0 sm \f2 0 1 0 0

cos а 0 0 0 - cos y/t 0 0 0 1 0 N3

sin а 0 0 0 sin у/. 0 0 0 0 1

0 0 cosy 3 cos yt sm у/s -sm 0 0 0 0 *

0 0 sin у 3 - sin yA - cos Ц/j - cos 0 0 0 0

-cos а cos а 0 - cos 0 0 0 0 0 0 A'7

-sin а sin а 0 sm/4 0 0 0 0 0 0 N,

0 - cos а - cos Г, 0 0 0 0 0 0 0 n9

0 - sm а - sm Уг 0 0 0 0 0 0 0

0)^Sn*cos ys + Gd

При проектировании экскаваторов одной из важнейших задач является задача экономичности машины. Технико-экономические показатели машины определённым образом зав исят от изменения геометрических параметров рабочего оборудования. Точка! постановка задачи оптимального проектирования предполагает такое сочетание геометрических параметров, при котором получается минимум затрат на изготовление, монтаж и эксплуатацию экскаватора за нормативный период. Очевидно, что для каждого шага поиска оптимальных параметров рабочего оборудования экскаватора определить точную сумму затрат невозможно. Для этогэ необходимо иметь аналитические зависимости определяющие стоимость изготовления машины, монтажа всех элементов рабочего оборудования как функций от габаритных размеров и массы, а также зави-

симости затрат на эксплуатацию экскаватора от энергетических показателей. Существующие зависимости не отвечают вышеперечисленным требованиям. Поэтому в настоящей работе предлагается упрощённая оценка экономичности конструкции при следующих допущениях:

- стоимостные показатели будут иметь наименьшие значения для экскаватора наименьшей массы;

- масса экскаватора изменяется за счёт изменения массы несущих элементов металлоконструкций рабочего оборудования и поворотной платформы.

Исходя из вышесказанного, предлагается следующая целевая функция оптимизации параметров рабочего оборудования.

С = тт

7=1

(21)

где- £ = *3 ~ теоретическая масса рабочего обо-

,=1 1=1 р"]

рудования;

- масса конструктивных деталей;

5/ - максимальная величина усилия в ьм элементе; /, - длина ¡-го элемента; ] - объёмная масса материала; п - число элементов рабочего оборудования.

Второй член целевой функции представляет собой сумму масс конструктивных элементов. Он вводится в задачу оптимизации на стадии исходных данных и может быть взят из прототипов существующих машин, что позволяет достаточно просто проводить корректировку дополнительных масс. На параметры рабочего оборудования и изменяемые геометрические параметры наложены ограничения.

1. Усилие растяжения в подвеске стрелы должно быть всегда положительным £п.с > 0, что обеспечивает общую устойчивость верхней секции стрелы и предохраняет её от запрокидывания.

2. Напряжения в элементах металлоконструкции рабочего оборудования не должны превышать допустимые

£<М (22)

где: в, - усилие в ¡-м элементе рабочего оборудования с учётом динамики на-гружения.

3. Устойчивость центрально сжатых элементов проверяется по условию

где: К - расчётное сопротивление стали по пределу текучести;

¥с - коэффициент услов <р - коэффициент продол:

ий работы;

ьного изгиба в функции условной гибкости

где: Е - модуль упругости с(т:

Я - гибкость элемента

/ - длина элемента; г - радиус инерции сечения.

али;

х-'-.

г'

4. Коэффициент продо. при 0 < Л <2,5 = 1 - (0,0^

при 2,5 < Я < 4,5 9 = 1>47 " 332

при Я > 4,5 9 = =

Я (51-Я)

(24)

1Льного изгиба определяется по условию

3-5,53—)Я* л/я • Е

К К - К -г

13,0—^-- (0,371 - 27,3 — )Я + (0,0275 - 5,53 -^)Я2 • ЕЕ Е

5. Гибкость трубы не Должна превышать критическую

< К-

6. Толщина стенки трубы не может быть меньше ближайшей стандартной

Алгоритмы расчёта и оптимизации параметров РО и площадей сечений несущих элементов металлоконструкций (рис. 3, рис. 4) организованы таким образом, что позволяет анализировать неограниченное количество схем рабочего оборудования, проводить и выбирать из заданного количества схем после проведённого анализа оптимальную схему. Описание математической модели конкретной геометрической схемы для удобства построения алгоритма оптимизации организовано подпрограммами. Методология имеет возможность проводить анализ силовых факторов в элементах РО как в статическом, так и в динамическом режимах нагружения. Исследование в статическом режиме нагруже-ния позволяет достаточно просто назначать исходные внешние нагрузки, наиболее быстро (по сравнению с динамическим режимом) получать значения усилий в элементах РО, сократить время исследования. На стадии предварительно-

го проектирования это даёт го из изменяемых геометри ное заключение об оптимал в статическом режиме нагр

обходимо сформировать целевую функцию

возможность определить порядок важности каждо-ческих параметров, а также сделать предваритель-ьности конструкции. Если предварительный анализ ужения выявил оптимальность конструкции, то не-

6 Бчок вычисления геомет рических параметров >

SUBROUTINE SP

7 Вычисление нагрузок в элементах РО

SUBROUTINE SH

Рис 3 Блок-схема расчета и последовательной оптимизации геометрических параметров рабочего оборудования (см также с. 22)

для минимизации массы несущих элементов, определить внешние нагрузки на конструкцию с учётом динамики нагружения и провести оптимизацию параметров рабочего оборудования по сформированной целевой функции.

Анализ изменения усилий в элементах РО при варьировании изменяемыми геометрическими параметрами показал, что расчётные положения ковша под стрелой меняются как при изменении комбинации внешних нагрузок, так и при изменении значений варьируемых параметров.

Следовательно, при поиске оптимальных параметров конструкции РО расчётное положение ковша под стрелой нельзя задавать фиксированными положениями. Необходимо рассматривать всю область разработки забоя, задавая положения ковша под стрелой с определённым шагом. Исследованием функции 51 = изменения усилий элементах РО было установлено, что

20 Вывод график мостей G(b) ал 1 всех h

21 Выбор мш-SG(b,h,d) = SG(b,h) min(SC(b,h))

SUBROUTINE

24 Выбор ми 5С = тш( н SO(b,h,d) SG(b, h, d))

25 Результат л расчётов

минимальные нагрузки в з стрелы, подвеске стрелы подкоса двуногой стойки, элементы РО снижается на При выборе оптимал ний усилий в элементах РС Б = ОД, Б = ад было устат координата верхнего шарн: подтверждает и исследован: ментах РО машины (рис. 5] По предложенной методол рёх карьерных экскаватора нюю нагрузку принималис: напора ковша при статичес жения был выбран как наи! ложения внешней нагрузки

SUBROUTINE ММ

Рис. 3 Окончание

аднем подкосе двуноги, верхней и нижнеи секциях возникают при вертикальном положении заднего В таком расчётном положении общая нагрузка на 520 кН.

ьной геометрии РО и исследовании функций значе-от изменяемых геометрических параметров Б = ^¡Ч'), овлено, что определяющими параметрами являются ира двуногой стойки (с1) и высота двуноги (Ь). Это ие целевой функции по суммарному усилию в эле-

огии было исследовано рабочее оборудование четы-в: ЭКГ-20И; ЭКГ-12УС, ЭКГ-16, ЭКГ-8У. За внеш-ь значения стопорных усилий механизмов подъёма и ком режиме нагружения. Статический режим нагру-более стабильный, с точки зрения стабильности при. Результаты теоретических расчётов

г SUBROUTINE FG t 2 Расч£т F,G выбор D,d из ус ювий прочности

j Корректировка U,d по 1 ОС 1 }—_II_^ SUBROUTINE GOST

Рис. 4. Блок-схема поиска оптимальных площадей сечений рабочего оборудования

удовлетворительно совпадают с соответствующими результатами натурных испытаний машин (расхождения в пределах 10%-14%), что подтверждает правильность теоретических исследований и адекватность математической модели реальному процессу нагружения конструкции РО.

г а л б б 7 в

Distance D tmet^s;

Рис 5 График целевой функции =/(Ь,ф

в элементах РО от действи ша. Условные обозначения

В третьей главе представлены теоретические исследования определения динамических нагрузок в элементах конструкции РО.

На основе исследований С.П. Тимошенко, Д.П. Волкова предложены упрощённые расчётные схемь1 для исследования динамических силовых факторов

я механизмов подъёма (рис. 6) и напора (рис. 7) ков-пршштые на схеме:

Ри - избыточное усилие, развиваемое двигателем подъема в момент стопорения; Ш] - масса якоря двигателя и лебедки подъема, приведенная к ободу барабана;

XI - единичное перемещение массы Шь

11п - длина подъемных канатов на участке от барабана подъема до блоков на двуногой стойке; Ьп - длина канатов на участке от блоков на двуноге до блоков на голове стрелы;

С] - жесткость канатов подъема;

Бп - усилие на блоках ковша; С2 - жесткость канатов подвески стрелы, двуногой стойки, стрелы, в направлении перпендикулярном оси стрелы; Кп - кратность палиспаста; т2 - масса стрелы приведенная к ее голове, в направлении перпендикулярном ее оси;

х2 - перемещение головы Стрелы в направлении перпендикулярном ее оси от положения равновесия;

длина подъемных канатов на участке от головных блоков до блоков на ковше;

а - угол наклона стрелы;

р - угол между обратной ветвью подъемного каната и осью стрелы; Я] - угол между осью стрелы и сбегающей ветвью подъемного каната; 1'гп, 1'зп - участки длин подъемных канатов после отклонения головы стрелы на величину х2

Рис. б. Расчетная схема дл исследования динамических

я аналитического силовых факторов

от действия механизма подъема ковша

Уравнения движения масс Ш) и т2

\т хгс, х2 Л

I " ( 2"| '

[Шг Х2+Х2-[С1 + С, Л ) = С, Х,Л

Решая дифференциальные уравнения с учётом частот колебаний Р, и Р2, получаем значения динамических нагрузок в упругих элементах РО в окончательном виде. При резонансе по первой частоте Рх усилие в подъёмных канатах имеет вид:

5„

4с,-т Р) (уо РиЫ-Ъ?) с2+т_ Р

Р№~Р) \пь 2Р^ т 2 р-тсг-скп, Х+тг

—-Ри Р' ,-2--, Бт/у/

в подвеске стрелы:

С,(с2~/№ Р)

рАРГР!

с =_С,-С2'Я

^"^{РгР)

СГС-. Л У0

Уо

Рщ[М-А

т- 2р1 \2.Р\тт2~т]С2-с\{т1-Л2+т2^ Рг Р2-Р) | Шг 2Р|т\тг~т\с2—с[)п\л'+т1)

■вт/у-

ътр^.

При резонансе по второй частоте Р2 усилие в подъёмных канатах:

с _сЬ~№Л)

РМ-Р}

уо

РиР п-с\[т1'Л2+т2)

т 2р^ги\т2~т\а

р1р~3р)а-тр(р-р.

_с!а-т Р) Ш__

Рг РгР) 2р\т т 2 р-щсг-с^т Л^т1сгт р}

5тр2-1.

с = С, Сгх

С\ Сг' '

Уо

У0+_РиРг

тг 2р2т\гп2~т\С2~С](гт■ Л2+тг)

рЩ-й_

втр,?-

т ^РЫ пъ 2 Рг

Ш[ Сг" С]

{т Л2-

тг)

вт р2/.

(26)

(27)

(28)

(29)

Pu Sinkt

1П1 т2

Рис. 7 Расчетная схкма для определения динамической нагрузки напора

где: Ш1 - масса якоря двигателя приведенная к ободу барабана; Шг - масса ковша с грунтом и части рукояти; С] - приведенная жесткость валов рукояти;

С2 - жесткость канатов напора, рукояти и условная жесткость грунта в направлении действия напорного усилия

Движение динамичес:

кой системы описываем обыкновенными дифферен-

циальными уравнениями с постоянными коэффициентами

{¡Пг*! +С2 Х2-С,-(Х,-.Х2)=0

_ Ci(c2~m2'P?)

PI(P!-P?)

Ул.

Ш2

(30)

Решая дифференциал ьные уравнения с учётом частот колебаний Р, и Р2, получаем значения динамических нагрузок в упругих элементах РО в окончательном виде. При резонансе по первой частоте Р, динамическая нагрузка в рукояти имеет вид:

Pu[c2Î3Pi-P|)-m2Pi(P2-Pi)]

xsinpjt+

Ci(m2-P2-C2)

P2(P2-Pl)

Ш2 m

2pj[2Pi

(c2-m2P?)PuCit

mim2-cim2-mr

(ci-t

Cl(c2~m2"P2)

НД P2(P2-Pl) f ci(c2-m2;P|) P2(P2-Pi)

При резонансе по второй чг ~ Уо Ш2 2Рг

Ри[с2

2IÏ11]

2pjp:

2PÜ2P: (c2-m2P2)PuC|t

2ПЦт2_С1Ш2'

■mi((

mim2_cim2~mi PuPl

(с1+с2)|с2-т2Р?)

imPi sinp2t +

(31)

COSPjt.

C2.

стоте:

PuP2

sinpjU-

mim2-cim2_mi(ci+c2) in2_cim2""mi(ci+C2Jic2_m2P2jm2j

(32)

i+c2)]

cosp2t.

В четвёртой главе представлены методика и результаты экспериментальных исследований опытных образцов экскаваторов в условиях реального забоя.

Были исследованы следующие машины (табл. 1)

Таблица 1

Марка машины Вместимость ковша м3 Рабочее оборудование Время проведения испытаний. Место проведения испытаний.

ЭКГ-8УС 8 Усреднённое, с поворотным ковшом Август октябрь 1987 г. Разрез «Красноброд-ский» п/о «Кемеро-воуголь»

ЭКГ-15И 15 Базовое Июнь 1987 г. Разрез «Томусин-ский» п/о «Кемеро-воуголь»

ЭКГ-16 16 Базовое Июнь 1988 г. Разрез «Томусин-ский» п/о «Кемеро-воуголь»

ЭКГ-12УС 12 Усреднённое Август 1989 г. Разрез «Степной» п/о «Экибастузуголь»

ЭКГ-8У 8 Удлиненное Сентябрь 1989 г. Разрез «Степной» п/о «Экибастузуголь»

ЭКГ-20 20 Базовое Сентябрь 1989 г. Разрез «Степной» п/о «Экибастузуголь»

ЭКГ-5У 5 Удлиненное Июнь 1990 г. Разрез «Киселевский» п/о «Кемеро-воуголь»

ЭКГ-10 10 Базовое Сентябрь 1990 г. Разрез «Киселевский» п/о «Кемеро-воуголь»

Общий вид некоторых исследуемых машин представлен на рис. 8,9.

При проведении исследований были определены:

- характер протекания процессов нагружения в особых точках металлоконструкций экскаватора при фиксированном положении ковша под стрелой;

- распределение напряжений в металлоконструкциях стрелы, поворотной платформы, нижней рамы при характерных режимах нагружения в один и тот же момент времени;

- максимальные значения токов и напряжений в основных приводах экскаватора, усилия в канатах механизмов подъёма и напора ковша при характерных режимах нагружения;

- вероятностные характеристики нагрузок в основных приводах и элементах металлоконструкций экскаватора при статистических исследованиях;

- коэффициенты динамичности как в основных элемент металлоконструкций. к и в приводах машин,

Рис ¡3, Карьерный экскаватор ЭХПвУ

Рис У Карьерный ■жскиеатор ЭКГ-2()

Значения напряжений в несущих элементах мегаллоконструкции. токи и напряжения приволок, усилия в канатах механизмов подъёма, напора ковша и подвеске стрелы определялись при следующих режимах нагружен)¡Я машины:

- нормальная работа с разгрузкой в транспорт и отвал (статистика);

- статическое -лопорекие ковша чабре подъёмным и напорным механизмами;

- динамическое стопоренне ковша в зебре;

- разгон до установившейся скорости механизма поворота, рукоять горизонтальна на полном вылете, ковш порожний, реверс противотоком;

- разгон до установившейся скорости механизма поворота, рукоять горизонтальна на полном вылете, ковш гружёный, реверс противотоком;

- статическое стопорение механизма поворота заклиниванием ковша в забое.

В пятой главе представлены методика и результаты моделирования методом конечных элементов РО экскаватора, исследования его напряженно-деформированного состояния с учётом влияния изменяемых геометрических параметров на несущую способность конструкции.

Ключевая идея МКЭ заключается в следующем: сплошная среда (модель конструкции) заменяется дискретной путём разбиения её на области - конечные элементы. В каждой области поведение среды описывается с помощью отдельного набора функций, представляющих собой напряжения и перемещения в этой области. Конечные элементы соединяются узлами. Взаимодействие конечных элементов друг с другом осуществляется только через узлы. Расположенные определённым образом, в зависимости от конструкции объекта, и закреплённые в соответствии с граничными условиями, конечные элементы позволяют адекватно описать все многообразие моделей конструкций и деталей.

Для проведения полноценного конечно элементного анализа РО экскаватора было проделано следующее:

- выбраны типы конечных элементов (для всей модели и её отдельных частей), с помощью которых адекватно смоделирована реальная конструкция;

- составлена модель проектируемого объекта в трёхмерном пространстве (рис. 10, 11);

- проведено разбиение модели на конечные элементы;

- выполнен весь комплекс необходимых вычислений;

- визуализированы полученные результаты и корректно интерпретированы с целью принятия окончательного решения.

Для анализа напряженно-деформированного состояния конструкции модели РО был произведён её расчёт как в статическом, так и в динамическом режимах нагружения. При статическом расчёте внешние нагрузки от действия механизмов подъёма и напора ковша были приложены как сосредоточенные силы к узлам головы стрелы и шарниру сочленения верхней и нижней секций стрелы. Значения внешних нагрузок от механизмов подъёма и напора ковша выбирались из осциллограмм испытаний экскаватора для режима статического стопорения ковша в забое.

яшшР

Рис. №. Конечно элементная модель нижней секции стрелы

« «3 i'" S C

L ri

I líSAiÜs

t». H Ib \v 4 ;

/ Лл

-'- i ■ S & ö - 11 Aj- J-ip- VÍ У J ■ • ■ Ê* - « &

и i. г ¿.-• . •*> íji . н_j __ • a

//. Конечно элементная модель рабочего оборудования экскаватора

Режим статического стопорения ковша в забое является наиболее стабильным и лучше других подходит для сравнения результатов моделирования и результатов натурных испытаний экскаватора. Распределённые нагрузки от собственного веса конструкции распределены по длинам соответствующих элементов. На рис. 12, 13 представлены расчётная схема, комбинация нагрузок и результаты моделирования в статическом режиме натружений.

- С <"-

' --Л.1

____л '

ь , ■ -

Ь 1II И 4 Я^Пй

УзеТ Унлом м 2 ко&ря Х^сшснмп [чм] V СНВичК- '*" [ММ] 3 смоление 1 х уловов (мм) | ^ьр^мащоми». [граи]

м:-. '4171631 4«! :: «хг-^йееаре

Ш Г.-Ц&ЦГ ¿16Й -Н16Э75 -1

1 ...........

о^п'. ..... 'такм

111Н I" ЦПл

Чоч (ТвЛ к*.

ПеаМ

- 1Ч1 м _ ^

" » Л, ,Ь V а'# 3- 1 ■■ - Й 9 41.iw.4i.orst:-],

и г; £3 ■ > „■' <1! & >а £• Рис. 12. Расчётная схема рабочего оборудования г; комбинация нагрузок

Полученные результаты моделирования и расчёта рабочего оборудования экскаватора ЭКГ-20 сравниваем с результатами экспериментальных исследований (табл. 2),

Таблица 2

Результаты БНЭ (МПа) (МПа) Э5Р (МПа) ВРР (МПа) (МПа) ЭРЭ (кН)

Теорегич, 45,02 34,12 16,2 27,79 23,02 84,02

Эксперим. 48,5 35 15,7 30 26,8 119

% погрешности 8 2,5 ш 7 11,5 30

Рис. 13. Карта напряжений я элементен рабочего оборудования при статическом режиме погружения

Полученные в ходе исследования напряженного состояния конструкции модели РО данные показывают хорошую сходимость результатов моделирования и экспериментальных исследований. Значительный процент погрешности (30%) в подвеске стрелы объясняется тем, что в полевых условиях достаточно сложно провести тарировку приспособления записи усилий в канатах подвески стрелы из за значительной массы ковша с грунтом и рукояти. Нулевые значения шлейфа осциллографа определялись теоретически, что и внесло определённый процент погрешности при измерении усилий в подвеске стрелы экспериментальным путём. Вместе с тем характер кривой осциллограмму усилий в подвеске стрелы отражает реальную картину нагружения конструкции.

Оценка полученных результатов подтвердила, что предложенная модель РО экскаватора достаточно адекватно отображает напряженно-дсформированное состояние конструкций и может быть применена при поиске оптимальных параметров конструкции РО на стадии проектирования.

За внешнюю нагрузку при исследовании напряженно-деформированного состояния РО в динамическом режиме нагружения была принимаем пиковую нагрузку при динамическом стопоре в канатах подъёма и напора ковша и прикладываем её к шарнирам на голове стрелы. Характер изменения внешней нагрузки во времени берём из осциллограммы испытаний экскаватора и моделируем её в виде сплайна (рис. 14). В результате расчёта получаем диаграмму напряжённого состояния элементов металлоконструкций РО, графики изменения напряжений во времени в элементах РО, значения частот колебаний конструкции и их формы (рис. 15-17).

Рис. 14. Карта погружения конструкции рабочего оборудования усилием от подъёмных канатов в динамическом режиме

•^в а аа

У-У, ¿У!>Т.-м; '.Ч '

ТГ '

Рис. 15, Диаграмма напряжений конструкции рабочего оборудований при динамическом режиме нагружшия

Рис 16. График развития напряжений в верхней секции стрелы от действия динамической нагрузки механизма подъёма

Рис. 17. Третья форма колебаний стрелы при частоте — 6.1 Гц от действия динамической нагрузки подъёма ковша

Оценка полученных результатов исследований подтвердила ранее полученные выводы о том, что разработанная модель адекватно отображает реальный процесс нагружения конструкции. Расхождения полученных в результате моделирования значений напряжений в элементах металлоконструкций РО не превышают 15% при сравнении с результатами натурных испытаний. Сравнение показателей существующих параметров рабочего оборудования экскаваторов с параметрами оптимизированных конструкций показывает, что для различных исследуемых машин экономия металла только для рабочего оборудования составляет от трёх до пяти тонн за счёт назначения оптимальных параметров рабочего оборудования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе осуществлено научное обобщение результатов теоретических и экспериментальных исследований определения оптимальных параметров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом и решение важной научно-технической проблемы повышения эффективности проектирования и разработки общей методологии оптимального проектирования, основанных на разработанной теории процесса нагружения металлоконструкций рабочего оборудования от изменяемых геометрических параметров.

При решении поставленных задач автором диссертации получены следующие новые научные результаты:

1. Разработаны плоские расчётные геометрические схемы рабочего оборудования экскаваторов, позволяющие описать аналитическими зависимостями усилия в его элементах. Изменяемые геометрические параметры входят в эти зависимости в явном виде.

2. Разработана математическая модель рабочего оборудования, созданная на основе разработанной теории процесса нагружения его конструкций, которая позволяет на стадии проектирования проводить силовой анализ конструкции и выбирать наименее нагруженную из расчётных схем рабочего оборудования.

3. Разработан алгоритм поиска оптимальных параметров рабочего оборудования экскаватора и оптимальных площадей сечений несущих элементов металлоконструкций.

4. Разработаны программы расчёта и определения оптимальных геометрических параметров рабочего оборудования в статическом режиме нагружения. Проведён расчёт на ЭВМ его геометрических параметров в статическом и динамическом режимах нагружения.

5. Разработаны конечно элементные модели элементов рабочего оборудования и конструкции в целом, проведён анализ напряженно-деформированного состояния моделей, выявлена наиболее оптимальная модель конструкции рабочего оборудования.

6. Получены значения напряжений в элементах металлоконструкций РО и внешних нагрузок лри проведении натурных испытаний более десяти опытных образцов карьерных экскаваторов. Полученные результаты удовлетворительно совпадают с соответствующими результатами теоретических исследований и моделирования (расхождение в пределах 15%), что подтверждает основные теоретические положения данной работы о возможности повышения эффективности проектирования за счёт параметрической оптимизации.

7. Разработана м

гтодология определения оптимальных параметров РО

и моделирования нагрузок на элементы рабочего оборудования экскаваторов.

Положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ананин В.Г. Влияние геометрических параметров на усилия в элементах рабочего оборудования прямая лопата. // Исследования механизации строительства и транспорта. - Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1982. - с. 48-52.

зация геометрических параметров рабочего оборудова-вшовых экскаваторов. // Материалы 4-й региональной научно-практической конференции. - Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1983. - с. 82-85.

3. Ананин В.Г., Школьный А.Н. Моделирование гидропривода механизма подъема стрелы одноковшового экскаватора. Материалы научно-практической

2. Ананин В.Г. Оптими ния прямая лопата одноко

конференции «Архитектур 113-115.

4. Ананин В.Г. Послед однородных механических

а и строительство». - Томск: Изд-во ТГАСУ, 1999. - с.

однородных ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2001 ции. 6

овательность автоматизированного моделирования несистем строительных и дорожных машин. // Вестник ТГАСУ. - Томск: Изд-во ТГАСУ, 1999. - с. 246-250.

5. Ананин В.Г. Последовательность автоматизированного моделирования немеханических систем строительных и дорожных машин.

Труды международной научно-технической конферен-Санкт-Петербург: Иад-во СПбГТУ, 2001. - с. 241-247. Ананин В.Г., Дмитриев В.М. Этапы автоматизированного моделирования строительных машин на примере одноковшовых экскаваторов и кранов. ИНТЕРСТРОЙМЕХ-98. Материалы международной научно-технической конференции. - Воронеж: Изд-во ВГАСА, 1998.-е. 84-86.

7. Ананин В.Г., Зайченко Т.Н. Автоматизация функционального моделирования строительных и дорожных машин. - Томск: Вестник ТГАСУ, 2001. - с. 275291.

8. Ананин В.Г., Школьный А.Н. Автоматизированный поиск расчетных положений рабочего оборудования гидравлического экскаватора. - Томск: Вестник ТГАСУ, 1999.-е. 233-237.1

9. Ананин В.Г. Расчётная схема и алгоритм расчёта рабочего оборудования карьерного экскаватора. ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2002. Материалы международной научно-технической конференции. -Могилёв: Изд-во МГТУ, 2002. - с. 20-24.

10. Ананин В.Г. Определение оптимальных параметров рабочего оборудования карьерного экскаватора. ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2003. Материалы международной

научно-технической конференции. - Волгоград-Волжский: Изд-во ОАО «Альянс «Югполиграфиздат», Волжский полиграфкомбинат, 2003. - с. 111-113.

11. Ананин В.Г. Моделирование и анализ напряжённого состояния рабочего оборудования^ карьерного экскаватора с механическим приводом. ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2004. Материалы международной научно-технической конференции. - Воронеж: Изд-во ВГАСУ, 2004. - с. 62-69

12. Ананин В.Г. Алгоритм оптимизации параметров рабочего оборудования прямая лопата одноковшовых экскаваторов с механическим приводом. ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2005. Труды международной научно-технической конференции. - Тюмень: Изд-во ТГНУ, 2005. - с. 117-121

13. Ананин В.Г. Экспериментальные исследования нагрузок в элементах рабочего оборудования и приводах карьерного экскаватора ЭКГ-12УС. ИНТЕРСТРОИМЕХ-2006. Материалы международной научно-технической конференции. - Москва: Изд-во МГСУ, АПК, 2006. - с. 363- 368.

14. Ананин В.Г. Теоретические исследования усилий в элементах рабочего оборудования карьерных экскаваторов с механическим приводом. ИНТЕРСТРОИМЕХ-2006. Материалы международной научно-технической конференции. Москва: Изд-во МГСУ, АПК, 2006. - с. 100-108.

15. Ананин В.Г. Анализ напряженного состояния рабочего оборудования карьерного экскаватора с механическим приводом в статическом режиме нагружения // Механизация строительства. - № 12. - 2004. - с. 8-12.

16. Ананин В.Г. Динамический режим нагружения рабочего оборудования карьерного экскаватора ЭКГ-20 // Механизация строительства. - № 5. - 2005. -с. 16-19

17. Ананин В.Г. Моделирование рабочего оборудования карьерного экскаватора с механическим приводом и анализ его напряжённого состояния в среде АРМ WinMachine // САПР и графика. - № 4. - 2004. - с. 22-26

18. Ананин В.Г. Исследование напряжённо-деформированного состояния рабочего оборудования карьерного экскаватора ЭКГ-20 в среде АРМ Structure 3D при динамическом режиме нагружения // САПР и графика. - № 10. - 2004. - с. 102-106.

19. Ананин В.Г. Функциональное моделирование приводов и рабочего оборудования строительных и дорожных машин // Механизация строительства. - 2002. -№ 12.-с. 12-18.

20. Ананин В.Г. Анализ напряжённого состояния рабочего оборудования карьерного экскаватора с механическим приводом в статическом режиме нагружения // Механизация строительства. - 2006. - № 9.

21. Ананин В.Г. Результаты экспериментальных исследований рабочего оборудования и приводов карьерного экскаватора ЭКГ-20 // Механизация строительства. - 2006.-№ 11.

22.Ананин В.Г. Расчёт оптимальных параметров рабочего оборудования карьерного экскаватора в среде АРМ WinMachine // САПР и графика. - № 11.- 2006. -с. 104-108.

23.Кудрявцев Е.М., Ананин В.Г. К определению геометрических параметров рабочего оборудования прямая лопата одноковшовых экскаваторов радио. - М.: ВНИИСГосстроя СССР, № 4160,1983. - 15 с.

24.Кудрявцев Е.М., Дмитриев В.М., Ананин В.Г. Автоматическое моделирование и определение нагрузо < в системе «Рабочее оборудование - привод» экскаватора на ЭВМ. - М.: Р.Ж. Строительные и дорожные машины № 71сд-Д84, 1984. • 30 с. Кудрявцев Е.М.

25.Кудрявцев Е.М., Арайс Е.А., Дмитриев В.М., Ананин В.Г. Автоматизированное моделирование строительных и дорожных машин на ЭВМ (система МАРС). - М.: Изд-во МИСИ, 1985. - 135 с.

26.Полянский Е.С., Ананин В.Г., Школьный А.Н. Автоматизированный поиск расчётных положений рабочего оборудования гидравлического экскаватора. ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2001. [Груды международной научно-технической конференции. Санкт-Петербург: Изд|во СПбГТУ, 2001. - 309-312 с.

27.Полянский Е.С., Ананин В.Г. Испытания и исследования основных приводов карьерного экскаватора ЭКГ 10. - М.: МАШМИР, ВИНИТИ, «Депонированные научные работы», № 10. - 1995.

28.Полянский Е.С., Ана экскаватора ЭКГ 20. - М.: боты» № 10. - 1995.

29.Испытание и исследования карьерных экскаваторов п,

шн В.Г Исследование нагрузок в приводах карьерного МАШМИР, ВИНИТИ, «Депонированные научные ра-

металлоконструкций и основных механизмов о Ижорский завод. Научно-технический отчет № г.р.

01890020478, инв. № 02010035242. Томск: ТИСИ, 1990 г. - 373 с.

30.Испытания, исследование металлоконструкций и основных приводов опытного образца карьерного экскаватора ЭКГ 20И. Научно-технический отчет № г.р. 01910030377, инв. № 03920006503. Томск: ТИСИ, 1991. - 137 с.

31. Испытания и исследования металлоконструкций и основных механизмов п\о Ижорский завод (ЭКГ-10). Отчёт о научно-№ госрегистрации 01910030377. - Томск. - 1991. -

карьерных экскаваторов исследовательской работе. 137 с.

32.Испытания и исследования металлоконструкций и основных механизмов п/о Ижорский завод (ЭКГ-8У). Отчёт о научно-№ госрегистрации 01890020476. - Томск. - 1990. -

карьерных экскаваторов исследовательской работе. 253 с.

33.Исследование опытаэго образца карьерного экскаватора ЭКГ-8УС (на базе ЭКГ-10) с усреднённым рабочим оборудованием и ковшом вместимостью 8 куб. м. Отчёт о научно-исследовательской работе. № госрегистрации 01/87/0034546. -Томск,- 1988,- 192 с.

34.Испытание и исследование металлоконструкций и основных механизмов карьерного экскаватора ЭКГ-20И. Отчёт о научно-исследовательской работе. № госрегистрации 01890020476. - Томск. - 1991. - 124 с.

35.Испытания и исследования металлоконструкций и основных механизмов карьерных экскаваторов п/о Ижорский завод (ЭКГ-12УС). Отчёт о научно-исследовательской работе. № госрегистрации 01890020476. - Томск. - 1990. -263 с.

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Ананин, Владимир Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Анализ основных схем рабочего оборудования прямая лопата одноковшовых экскаваторов с механическим приводом.

1.2. Обзор работ по определению динамических нагрузок в рабочем оборудовании одноковшовых экскаваторов с механическим приводом.

1.3. Обзор методов определения оптимальных параметров стержневых систем.

1.4. Постановка задач исследования.

Выводы по главе.

2. МЕТОДОЛОГИЯ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ В СТАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ НАГРУЖЕНИЯ.

2.1. Общие принципы анализа и синтеза геометрических параметров рабочего оборудования прямая лопата

2.2. Определение усилий в элементах рабочего оборудования при действии нагрузок механизма подъёма ковша.

2.3. Определение усилий в элементах рабочего оборудования от действия нагрузок механизма напора ковша.

2.4. Определение усилий в элементах рабочего оборудования от совместного действия подъёмного и напорного усилий.

2.5. Представление алгоритма анализа усилий в элементах рабочего оборудования в матричном виде для расчёта на ЭВМ.

2.6. Синтез оптимальных параметров рабочего оборудования.

2.6.1. Выбор критерия оптимизации.

2.6.2. Алгоритм оптимизации параметров рабочего оборудования.

2.6.3. Анализ расчёта параметров рабочего оборудования.

Выводы по главе.

3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СИЛОВЫХ ФАКТОРОВ В ЭЛЕМЕНТАХ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭКСКАВАТОРА.

3.1. Выбор расчётной схемы при стопорении механизма подъёма ковша

3.2. Определение аналитических зависимостей динамических нагрузок в канатах механизма подъёма ковша и подвески стрелы.

3.3. Обоснование выбора расчётной схемы для определения динамических нагрузок от действия механизма напора ковша.

Выводы по главе.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ КАРЬЕРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ.

4.1. Общая часть.

4.2. Подготовка к экспериментальным исследованиям и методика их проведения.

4.3. Испытания металлоконструкций рабочего оборудования.

4.3.1. Испытания металлоконструкций стрелы.

4.3.2. Испытания металлоконструкций подкосов стрелы и двуногой стойки.

4.3.3. Испытания металлоконструкции рукояти.

4.3.4. Результаты экспериментальных исследований опытных образцов карьерных экскаваторов.

Выводы по главе.

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭКСКАВАТОРА.

5.1. Построение конечно-элементной модели рабочего оборудования экскаватора.

5.1.1. Обоснование выбора программного продукта для моделирования расчетной схемы рабочего оборудования экскаватора и её расчёта.

5.1.2. Методика моделирования расчётной схемы рабочего оборудования экскаватора.

5.1.3. Стержневой конечный элемент.

5.1.4. Пластинчатый конечный элемент.

5.1.5. Объёмные (сплошные) конечные элементы.

5.2. Построение конечно-элементной расчётной схемы рабочего оборудования.

5.3. Статический расчёт рабочего оборудования.

5.4. Динамический расчёт и расчёт на долговечность рабочего оборудования экскаватора.

5.5. Расчёт оптимальной конструкции рабочего оборудования в модуле АРМ STRUCTURE 3D.

Результаты и выводы по главе.

Введение 2007 год, диссертация по транспортному, горному и строительному машиностроению, Ананин, Владимир Григорьевич

Опыт проектирования и эксплуатации экскаваторов с механическим приводом показал, что выбор параметров рабочего оборудования (РО) таких машин на основе анализа их существующих схем с последующей проработкой нескольких вариантов весьма трудоемок, дорог, требует больших временных затрат и часто носит субъективный характер. По результатам проектирования разработчикам обычно не известно насколько принятые параметры отличаются от наиболее выгодных с точки зрения уменьшения массы и равномерности распределения нагрузок на элементы РО. Создание же действующих моделей либо испытательных стендов для проведения сравнительного анализа вариантов проектируемых машин является очень дорогостоящим и малоэффективным средством с точки зрения затрат времени и средств.

Расчетам несущей способности и напряженно-деформированного состояния таких элементов конструкций, как ходовая рама, поворотная платформа и рабочее оборудование экскаваторов было посвящено значительное количество исследований как отечественных, так и зарубежных авторов. Но до середины девяностых годов двадцатого столетия широко применялись в основном методы инженерных расчётов и методы экспериментальных исследований, например метод тензометрических измерений. Применяя эти методы в практике проектирования, сложно было получить ещё на стадии проектирования машины оптимальные параметры, с точки зрения наименьшей массы, её отдельных узлов.

Разнообразие и сложность геометрических форм несущих элементов конструкций одноковшовых экскаваторов и отсутствие достаточных исследований в области изучения влияния изменения геометрических параметров рабочего оборудования на нагруженность элементов его конструкции требуют применения для анализа напряженно-деформированного состояния конструкции рабочего оборудования численных методов, таких как метод конечных элементов. Появившиеся в последнее десятилетие программные продукты для расчёта стержневых и рамных металлических конструкций и внедрение их в практику проектирования машин позволяют на стадии проектирования проводить анализ и синтез исследуемых конструкций и выбирать наиболее перспективные их варианты.

В связи с этим, проведение исследования напряженно-деформированного состояния, несущих элементов конструкций рабочего оборудования карьерных экскаваторов с механическим приводом с помощью метода конечных элементов обеспечивает качественно новый подход к определению его основных параметров. Создание такой методологии позволит на стадии проектирования машины провести оценку, как глобального анализа конструкции, так и конкретных её узлов.

Современные быстродействующие вычислительные машины и методы математического моделирования являются хорошим фундаментом для создания более совершенных методов проектирования, позволяющих проводить сравнительный анализ достаточно большого количества вариантов машин с минимальными временными и денежными затратами.

Совершенствование методов моделирования напряженно-деформированного состояния металлических конструкций в машиностроении и общее развитие науки открывают возможности для более углубленных исследований сложных несущих конструкций строительных машин, к которым относится рабочее оборудование мощных экскаваторов с механическим приводом. Применение таких исследований на стадии проектирования позволит выявить геометрические несовершенства конструкции РО экскаваторов, назначить их оптимальные геометрические параметры.

Созданию методов расчета несущей способности металлоконструкций строительных машин с учётом определения их оптимальных параметров при различных вариантах их нагружения и посвящена настоящая работа.

Актуальность проблемы. Развитие теории и совершенствование методов расчёта параметров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом для повышения эффективности выполнения строительных и горных работ представляет собой актуальную научно-техническую проблему, позволяющую решить следующие задачи:

- повысить качество проектирования новой техники;

- снизить металлоёмкость конструкции всей машины;

- сократить сроки и финансовые затраты на проектирование.

Цель исследований. Повышение эффективности процесса проектирования РО одноковшовых экскаваторов с механическим приводом за счёт снижения действующих на РО нагрузок и, как следствие, уменьшение металлоёмкости и повышение производительности машины.

Указанная цель определила следующие задачи исследования:

6. Составить конечноэлементные модели РО и его элементов для проведения анализа напряжённо-деформированного состояния конструкции как в статическом, так и в динамическом режимах нагружения.

Методологическая основа исследований. Общие законы и методы теоретической и прикладной механики, метод конечных элементов, теория оптимального проектирования, экспериментальные исследования опытных образцов экскаваторов.

- разработана плоская расчётная геометрическая схема рабочего оборудования экскаватора;

- разработана математическая модель поиска оптимальных параметров рабочего оборудования;

- разработан алгоритм поиска оптимальных параметров рабочего оборудования;

- разработана программа расчёта геометрических параметров рабочего оборудования на ЭВМ в статическом режиме нагружения;

- разработаны конечноэлементностные модели элементов рабочего оборудования и конструкции в целом;

- проведено моделирование на ЭВМ и расчёт геометрических параметров рабочего оборудования в статическом, динамическом режимах нагруже-ния и расчёт металлоконструкций на долговечность;

- получены значения напряжений в элементах металлоконструкций РО и внешних нагрузок на конструкции при проведении натурных испытаний более десяти опытных образцов карьерных экскаваторов;

- разработана методология определения оптимальных параметров рабочего оборудования и моделирования нагрузок на элементы рабочего оборудования экскаваторов.

Достоверность научных положений подтверждается сопоставлением результатов математического моделирования и расчётов со значительным количеством экспериментальных исследований опытных образцов машин в условиях реального забоя, подтвердивших высокую сходимость результатов теоретических исследований. Расхождение между результатами не превышает 15%.

Реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены:

- в ООО «Объединённые машиностроительные заводы - Горное оборудование и технологии (Группа Уралмаш-Ижора)» при создании новых серийных образцов одноковшовых экскаваторов с механическим приводом;

- в научно техническим центром АРМ WinMachine для подтверждения адекватности вновь созданных конечно элементных моделей и результатов моделирования новых конструкций строительных и дорожных машин;

- в учебном процессе Томского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке специалистов по специальностям 170900 «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», 291300 «Механизация и автоматизация строительства».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались:

- на международных научно-технических конференциях «ИНТЕРСТРОЙМЕХ» в 1998-2006 годах;

- научном семинаре кафедры «Строительные и подъёмно-транспортные машины» МГСУ в 2006 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 научных работ, в том числе 18 опубликованы в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобр-науки РФ для докторских диссертаций.

Заключение диссертация на тему "Теория и расчёт параметров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

При решении поставленных задач автором диссертации получены следующие новые научные результаты:

5. Разработаны конечно-элементные модели элементов рабочего оборудования и конструкции в целом, проведён анализ напряжённодеформированного состояния моделей, выявлена наиболее оптимальная модель конструкции рабочего оборудования.

6. Получены значения напряжений в элементах металлоконструкций РО и внешних нагрузок при проведении натурных испытаний более десяти опытных образцов карьерных экскаваторов. Полученные результаты удовлетворительно совпадают с соответствующими результатами теоретических исследований и моделирования (расхождение в пределах 15%), что подтверждает основные теоретические положения данной работы о возможности повышения эффективности проектирования за счёт параметрической оптимизации.

7. Разработана методология определения оптимальных параметров РО и моделирования нагрузок на элементы рабочего оборудования экскаваторов.

215

Библиография Ананин, Владимир Григорьевич, диссертация по теме Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

1. Агапов, В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости конструкции / В.П. Агапов. М.: Мир, АСВ, 2004.

2. SolidWorks компьютерное моделирование в инженерной практике /

3. A.А. Алямовский, А.А. Собачкин, Е.В. Одинцов и др.. СПб. : БХВ-Петербург, 2005. - 800 с.

4. Алямовский, А.А. SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов / А.А. Алямовский. М. : ДМК Пресс, 2004.-432 с.

5. Ананин, В.Г. Влияние геометрических параметров на усилия в элементах рабочего оборудования прямая лопата / В.Г. Ананин // Исследования механизации строительства и транспорта. Томск : Изд-во Томск, ун-та, 1982.-С. 48-52.

6. Ананин В.Г. Оптимизация геометрических параметров рабочего оборудования прямая лопата одноковшовых экскаваторов. // Материалы 4-й региональной научно-практической конференции. Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1983. - С. 82-85.

7. Ананин, В.Г. Моделирование гидропривода механизма подъема стрелы одноковшового экскаватора / В.Г. Ананин, А.Н. Школьный // Материалы научно-практической конференции «Архитектура и строительство». -Томск : Изд-во ТГАСУ, 1999. С. 113-115.

8. Ананин, В.Г. Последовательность автоматизированного моделирования неоднородных механических систем строительных и дорожных машин /

9. B.Г. Ананин // Вестник ТГАСУ, 1999. С. 246-250.

10. Ананин, В.Г. Расчёт оптимальных параметров рабочего оборудования карьерного экскаватора с механическим приводом в CAE-Модуле АРМ Structure 3D / В.Г. Ананин, // САПР и графика. № ю, 2006 г. С - 92-96.

11. Ананин, В.Г., Автоматизация функционального моделирования строительных и дорожных машин / В.Г. Ананин, Т.Н. Зайченко. Томск : Вестник ТГАСУ, 2001. - С. 275-291.

12. Ананин, В.Г. Автоматизированный поиск расчетных положений рабочего оборудования гидравлического экскаватора / В.Г. Ананин, А.Н. Школьный. Томск : Вестник ТГАСУ, 1999. - С. 233-237.

13. Ананин, В.Г. Расчётная схема и алгоритм расчёта рабочего оборудования карьерного экскаватора. ИНТЕРСТРОИМЕХ-2002 / В.Г. Ананин // Материалы международной научно-технической конференции. -Могилёв : Изд-во МГТУ, 2002. С. 20-24.

14. Ананин, В.Г. Анализ напряженного состояния рабочего оборудования карьерного экскаватора с механическим приводом в статическом режиме нагружения / В.Г. Ананин // Механизация строительства. № 12. -2004.-С. 8-12.

15. Ананин, В.Г. Динамический режим нагружения рабочего оборудования карьерного экскаватора ЭКГ-20 / В.Г. Ананин // Механизация строительства. № 5. - 2005. - С. 16-19.

16. Ананин, В.Г. Моделирование рабочего оборудования карьерного экскаватора с механическим приводом и анализ его напряжённого состояния в среде АРМ WinMachine / В.Г. Ананин // САПР и графика. № 4. -2004.-С. 22-26.

17. Ананин, В.Г. Исследование напряжённо-деформированного состояния рабочего оборудования карьерного экскаватора ЭКГ-20 в среде АРМ Structure 3D при динамическом режиме нагружения / В.Г. Ананин // САПР и графика. № 10. - 2004. - С. 102-106.

18. Ананин, В.Г. Функциональное моделирование приводов и рабочего оборудования строительных и дорожных машин / В.Г. Ананин // Механизация строительства. 2002. - № 12. - С. 12-18.

19. Ананин, В.Г. Анализ напряжённого состояния рабочего оборудования карьерного экскаватора с механическим приводом в статическом режиме нагружения / В.Г. Ананин // Механизация строительства. 2006. - № 10.

20. Ананин, В.Г. Результаты экспериментальных исследований рабочего оборудования и приводов карьерного экскаватора ЭКГ-20 / В.Г. Ананин // Механизация строительства. 2006. - № 12.

21. Аоки, М. Введение в методы оптимизации : пер. с англ. / М. Аоки. -М.: Мир, 1975.-343 с.

22. Ананьев, И.К. Колебания упругих систем в авиационных конструкциях и их демпфирование / И.К. Ананьев, П.Г. Тимофеев. М. : Машиностроение, 1975. - 342 с.

23. Арайс, Е.А. Система МАРС / Е.А. Арайс, В.М. Дмитриев, А.В. Шутен-ков. Томск : Изд-во Томск, ун-та, 1976. - 188 с.

24. Арайс, Е.А. Моделирование неоднородных цепей и систем на ЭВМ / Е.А. Арайс, В.М. Дмитриев. М.: Радио и связь, 1982. - 157 с.

25. Арайс, Е.А. Автоматизация моделирования многосвязных механических систем / Е.А. Арайс, В.М. Дмитриев. М.: Машиностроение, 1987. - 240 с.

26. Арасланов, A.M. Расчёт элементов конструкций заданной надёжности при случайных воздействиях / A.M. Арасланов. М. : Машиностроение, 1987.- 128 с.

27. Артоболевский, И.И. Основы синтеза систем машин автоматического действия / И.И. Артоболевский, Д.Я. Ильинский. М. : Наука, 1982. -280 с.

28. Багин, Б.П. Исследование режимов нагружения и расчёт напорных механизмов карьерных экскаваторов : дис. . канд. техн. наук. М. : МИСИ, 1962.-235 с.

29. Бабаков, И.М. Теория колебаний / И.М. Бабаков. -М.: Наука, 1965. 622 с.

30. Баловнев, В.И. Манипуляторы и роботы в строительстве / В.И. Баловнев, Г.Д. Моисеев, JI.A. Хмара // Строительные и дорожные машины. -1986. -№ 2. С. 11-13.

31. Балаховский, М.С. Исследование и выбор рациональных параметров стрел драглайнов большой мощности : дис. . канд. техн. наук. М. : МИСИ, 1963.

32. Бидерман, B.J1. Теория механических колебаний / B.JI. Бидерман. М. : Высш. школа, 1980. - 408 с.

33. Безухов, Н.И. Устойчивость и динамика сооружений в примерах и задачах / Н.И. Безухов, О.В. Лужин, Н.В. Колкунов. -М.: Госстройиздат, 1969.-424 с.

34. Белов, В.В. Теория графов : учебное пособие для втузов / В.В. Белов, Е.М. Воробьёв, В.Е. Шаталов. М.: Высшая школа, 1976. - 393 с.

35. Богородицкий, М.Д. Исследование режимов нагружения подъёмного механизма карьерных экскаваторов : дис. . канд. техн. наук. М. : МИСИ, 1964.

36. Бернштейн, С.А. Определение частот колебаний стержневых систем методом спектральных функций / С.А. Бернштейн, К.К. Керонян. М. : Госстройиздат, 1960. - 282 с.

37. Бондарович, Б.А. Исследование накопления повреждений в конструкциях машин для транспортного строительства при кратковременных перегрузках / Б.А. Бондарович, М.А. Сычёва // Статика и динамика машин. -Киев : Изд-во КИСИ, 1978. С. 56-58.

38. Болотин, В.В. Динамическая устойчивость упругих систем / В.В. Болотин. М.: Госуд. изд-во техн.-теорет. литерат. - 1956. - 600 с.

39. Болотин, В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций / В.В. Болотин. М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

40. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций / В.В. Болотин. М. : Машиностроение, 1990.-448 с.

41. Болотин, В.В. Современные проблемы строительной механики / В.В. Болотин, И.И. Гольденблат, А.Ф. Смирнов. М.: Стройиздат, 1964. - 132 с.

42. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике / И.Н. Бронштейн, К.А. Се-мендяев. М.: Наука, 1981. - 718 с.

43. Надёжность металлоконструкций землеройных машин. Методы оценки и расчёта / Б.А. Бондарович, Д.И. Фёдоров и др.. М. : Машиностроения, 1971.-216 с.

44. Бухтияров, A.M. Практикум по программированию на Фортране / A.M. Бухтияров, Ю.П. Маликова, Г.Д. Фролов. М.: Наука, 1979. - 304 с.

45. Вентцель, Е.С. Исследование операций / Е.С. Вентцель. М.: Советское радио, 1972.-551 с.

46. Вентцель, Е.С. Теория случайных процессов и её приложения / Е.С. Вентцель, JI.A. Овчаров. М.: Наука, 1991. - 384 с.

47. Вершинский, А.В. Строительная механика и металлические конструкции : учебник для вузов / А.В. Вершинский, М.М. Гохберг, В.П. Семёнов. Л.: Машиностроение, 1984. - 213 с.

48. Внешняя нагрузка при динамических расчётах роторных экскаваторов / Ю.А. Ветров и др. // Горные, строительные и дорожные машины. Киев : Техника. Вып. 16, 1973. - С. 3-13.

49. Виноградов, А.И. Некоторые направления в теории оптимальных стержневых систем / А.И. Виноградов, О.П. Дорошенко, И.С. Храповицкий // Строительная механика и расчет сооружений. № 4. - 1968.

50. Викулин, А.В. Расчётно-экспериментальная методика оценки хладо-стойкости элементов стальных конструкций / А.В. Викулин // Проблемы прочности. 1990.-№ 1.-С. 97- 101.

51. Виноградов, А.И. Подмножества допустимых конструкций в теории оптимальных стержневых систем / А.И. Виноградов // Исследования по теории сооружений. М.: Стройиздат. - Вып. 16, 1968.

52. Виттенбург, И. Динамика систем твёрдых тел / И. Виттенбург. М. : Мир, 1980.-289 с.

53. Винокурский, Х.А. Стальные конструкции в тяжёлом машиностроении / Х.А. Винокурский. М. : Машгиз, 1960. - 352 с.

54. Винокуров, В.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности / В.А. Винокуров, С.А. Куркин, Г.А. Николаев. -М.: Машиностроение, 1976. 576 с.

55. Волков, Д.П. Динамика электромеханических систем экскаваторов / Д.П. Волков, Д.А. Каминская. М.: Машиностроение, 1971. - 282 с.

56. Волков, Д.П. Исследование динамических явлений при повороте экскаваторов-кранов / Д.П. Волков // Труды ВНИИстройдормаша. Вып. 4. -М.: Машгиз, 1953.

57. Волков, Д.П. Динамические нагрузки в универсальных экскаваторах-кранах / Д.П. Волков. М.: Машгиз, 1958. - 264 с.

58. Волков, Д.П. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов / Д.П. Волков. М.: Машиностроение, 1965. - 463 с.

59. Волков, Д.П. Исследование экскаваторов в эксплуатационных условиях / Д.П. Волков, А.В. Раннеев // Труды ВНИИстройдормаша. Вып. 8. -М.: Машгиз, 1953.

60. Волков, Д.П. Экспериментальные исследования процесса включения механизма поворота экскаватора Э-505 / Д.П. Волков // Механизация строительства. 1950. -№ 10.

61. Волков, Д.П. Исследование работы вскрышного экскаватора ЭВГ-15 с безредукторным приводом механизма подъема / Д.П. Волков // Сб. трудов кафедры «Строительные машины». М.: МИСИ, 1961.

62. Волков, Д.П., Повышение качества строительных машин / Д.П. Волков, С.Н. Николаев. М.: Стройиздат, 1984. - 168 с.

63. Волков, Д.П. проблемы динамики, прочности, долговечности и надёжности строительных и дорожных машин / Д.П. Волков // Строительные и дорожные машины. 1993. - № 5. - С. 4-9.

64. Машины для земляных работ / Д.П. Волков, В.Я. Крикун, П.Е. Тотолин и др.. М.: Машиностроение, 1992. - 448 с.

65. Гаевская, К.С. Статистические исследования нагрузок на рабочее оборудование и механизмы карьерных экскаваторов / К.С. Гаевская // Сб. трудов МИСИ № 39. М.: Госгортехиздат, 1961. - С. 190-197.

66. Галлагер, Р. Метод конечных элементов. Основы : пер. с англ. / Р. Гал-лагер. М. : Мир, 1984.

67. Герасимов, Ю.Ю. Исследование надёжности металлоконструкций лесных машин на этапе проектирования / Ю.Ю. Герасимов // Строительные и дорожные машины. 1993. - № 6. - С. 28-29.

68. Гольдштейн, Ю.Б. Вариационные задачи статики оптимальных стержневых систем / Ю.Б. Гольдштейн, М.А. Соломец. JI.: АГУ, 1980. - 208 с.

69. Гоберман, JI.A. Теория, конструкция и расчёт строительных и дорожных машин / JI.A. Гоберман. М.: Машиностроение. - 1979. - 407 с.

70. Гришин, Д.К. Исследование влияния параметров роторных комплексов совмещённого типа на динамические нагрузки в режиме копания / Д.К. Гришин, JI.B. Лынский, П.Ф. Нарыжный // Горный журнал. Изв. вузов. 1973.-№ 2.-С. 89-92.

71. Гришин, Д.К. Экспериментальные исследования динамики отвалообра-зователя для крупнокускового груза / Д.К. Гришин, В.А. Марин // Шахтный и карьерный транспорт. Вып. 9. - М.: Недра, 1984. - С. 257-260.

72. Гоберман, Л.А. Основы теории расчёта и проектирования строительных и дорожных машин / Л.А. Гоберман. М.: Машиностроение, 1988. - 464 с.

73. Теория, конструкция и расчёт строительных и дорожных машин / Л.А. Гоберман, К.В. Степанян, А.А. Яркин и др.. М. : Машиностроение, 1979.-407 с.

74. Голубенцев, А.И. Динамика переходных процессов в машинах со многими массами / А.И. Голубенцев. М.: Машгиз, 1959. - 146 с.

75. Глоризов, Е.П. Введение в автоматизацию схемотехнического проектирования / Е.П. Глоризов, В.Г. Сорин, П.П. Сыпчук. М. : Советское радио, 1976.-224 с.

76. Минимизация в инженерных расчётах на ЭВМ / С.Ю. Гуснин и др.. -М.: Машиностроение, 1981.- 117 с.

77. Дарков, В.А., Сопротивление материалов : учебник для втузов / В.А. Дарков, Г.С. Шапиро. М.: Высшая школа, 1975. - 654 с.

78. Девяткин, Ю.А. Динамические нагрузки в подъёмных и напорных механизмах карьерных экскаваторов при стопорном режиме : дис. . канд. техн. наук. Свердловск, 1964.

79. Девяткин, Ю.А. Динамические нагрузки при жестком стопорении ковша экскаватора ЭКГ-4 / Ю.А. Девяткин // Конструирование крупных машин. -Вып. 2. -М.: Машгиз, 1963.

80. Деклу, Ж. Метод конечных элементов. Перевод с французского / Ж. Деклу, 1976.-96 с.

81. Демьянушко, И.В. Прогнозирование долговечности и ресурса машин и их элементов на этапах жизненного цикла / И.В. Демьянушко // Прочность и ресурс автомобильных и дорожных конструкций. М.: МАДИИ, 1986.-с. 5-18.

82. Домбровский, Н.Г. Экскаваторы / Н.Г. Домбровский, JI.A. Жуков, Н.Д. Аверин. -М. : Машгиз, 1949.

83. Домбровский, Н.Г. Землеройные машины / Н.Г. Домбровский, С.А. Панкратов. -М. : Госстройиздат, 1961.

84. Домбровский, Н.Г. Экскаваторы / Н.Г. Домбровский. М. : Машиностроение, 1969. - 316 с.

85. Домбровский, Н.Г., Снижение веса одноковшовых экскаваторов / Н.Г. Домбровский, Д.П. Волков. -М.: Стандартизация. № 10. - 1952.

86. Дружинин, Н.И. Метод электродинамических аналогий и его применение при исследовании фильтраций / Н.И. Дружинин. М.: Энергоиздат, 1956.-346 с.

87. Дружинский, И.А. Механические цепи / И.А. Дружинский. JI. : Машиностроение. JI. отд., 1977. - 234 с.

88. Живейнов, Н.Н. Автоматизированная система выбора материала несущих конструкций дорожно-строительных машин / Н.Н. Живейнов, Н.Н. Демид-чук // Строительные и дорожные машины, 1992. № 8. - С. 18-19.

89. Замрий, А.А. Проектирование и расчёт методом конечных элементов трёхмерных конструкций в среде АРМ Structure3D / А.А. Замрий. М.: Издательство АПМ, 2006. - 287 с.

90. Зеленин, А.Н. Машины для земляных работ / А.Н. Зеленин, В.И. Балов-нев, И.П. Керров. М.: Машиностроение, 1975. - 424 с.

91. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич,. М.: Мир, 1975.-318 с.

92. Злочевский, А.Б. Долговечность элементов металлических конструкций в связи с кинетикой усталостного разрушения : дис. . докт. техн. наук.-М. :МИСИ.- 1985.

93. Испытание и исследования металлоконструкций и основных механизмов карьерных экскаваторов п/о Ижорский завод: научно-технический отчет № ГР 01890020478, инв. № 02010035242. Томск: ТИСИ, 1990. 373 с.

94. Испытания, исследование металлоконструкций и основных приводов опытного образца карьерного экскаватора ЭКГ 20И: научно-технический отчет № ГР 01910030377, инв. № 03920006503. Томск: ТИСИ, 1991.- 137 с.

95. Исследование опытного образца карьерного экскаватора ЭКГ-8УС (на базе ЭКГ-10) с усреднённым рабочим оборудованием и ковшом вместимостью 8 куб. м: отчёт о научно-исследовательской работе. № ГР 01/87/0034546.-Томск, 1988. 192 с.

96. Испытание и исследование металлоконструкций и основных механизмов карьерного экскаватора ЭКГ-20И: отчёт о научно-исследовательской работе. № ГР 01890020476. Томск, 1991. - 124 с.

97. Испытания и исследования металлоконструкций и основных механизмов карьерных экскаваторов Ижорский завод (ЭКГ-12УС): отчёт о научно-исследовательской работе. № ГР 01890020476. Томск, 1990. - 263 с.

98. Казак, С.А. Усилия и нагрузки в действующих машинах / С.А. Казак. -М.: Машгиз, 1960.- 168 с.

99. Казак, С.А. Динамика мостовых кранов / С.А. Казак. М. : Машиностроение, 1968. - 329 с.

100. Казакявичус, К.А. Приближённые формулы для статистической обработки механических испытаний / К.А. Казакявичус // Заводская лабора-. тория, 1988. № 12. - С. 82-85.

101. Когаев, В.П. Расчёты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность : справочник / В.П. Когаев, Н.А. Махутов, А.П. Гусенков. -М.: Машиностроение, 1985.-224 с.

102. Когаев, В.П. Расчёты на прочность при напряжениях, переменных во времени / В.П. Когаев / под ред. А.П. Гусенкова. М. : Машиностроение, 1993.-364 с.

103. Комаров, М.С. Динамика грузоподъёмных машин / М.С. Комаров. М.: Машгиз, 1962.-267 с.

104. Коновалов, JI.B. Методы и практическая реализация обеспечения высокой конструкционной надёжности деталей машин по критериям усталости / JI.B. Коновалов // Вестник машиностроения. 1992. - № 3. - С. 38—41.

105. Корчак, М.Д. Влияние геометрических несовершенств на несущую способность лёгких металлоконструкций : дис. . канд. техн. наук. Электросталь. - 1993 .-215 с.

106. Кононыхин, Б.Д. Современные средства и системы управления строительными и дорожными машинами / Б.Д. Кононыхин, Э.Н. Кузин, Н.А. Абдулханов. М.: ВЗМИ, 1987. - 80 с.

107. Корн, Г. Справочник по математике / Г. Корн, Т. Корн. М. : Наука, 1973.-831 с.

108. Крон, Г. Исследование сложных систем по частям / Г. Корн. Диакопти-ка. Пер. с англ. М.: Наука, 1972. - 542 с.

109. Круль, К. Локальная устойчивость рабочего оборудования землеройных машин / К. Круль. М.: Машмир. - 13-сд 94. - 8 с.

110. Круль, К. Оценка влияния некоторых факторов на живучесть металлоконструкций строительных и дорожных машин / К. Круль // Строительные и дорожные машины. 1996. - № 4. - С. 16-18.

111. Кудрявцев, Е.М. Основы автоматизации проектирования машин / Е.М. Кудрявцев. М.: Машиностроение, 1993. - 336 с.

112. Кудрявцев, Е.М. Исследование операций в задачах алгоритмах и примерах / Е.М. Кудрявцев. М. :■ Советское радио, 1984. - 182 с.

113. Кудрявцев, Е.М. Mechanical Desktop Power Pack. Основы работы в системе / Е.М. Кудрявцев. ДМК, 2001. 308 с.

114. Кудрявцев, Е.М. К определению геометрических параметров рабочего оборудования прямая лопата одноковшовых экскаваторов радио / Е.М. Кудрявцев, В.Г. Ананин. М.: ВНИИСГосстроя СССР, № 4160,1983. - 15 с.

115. Кудрявцев, Е.М. Автоматическое моделирование и определение нагрузок в системе «Рабочее оборудование привод» экскаватора на ЭВМ /

116. Е.М. Кудрявцев, В.М. Дмитриев, В.Г. Ананин. М.: Р.Ж. Строительные и дорожные машины № 71сд-Д84, 1984. - 30 с.

117. Автоматизированное моделирование строительных и дорожных машин на ЭВМ (система МАРС) / Е.М. Кудрявцев, Е.А. Арайс, В.М. Дмитриев и др.. М.: Изд-во МИСИ, 1985. - 135 с.

118. Кудрявцев, Е.М. MathCAD (10) Символьное и численное решение разнообразных задач / Е.М. Кудрявцев. М.: ДМК, 2001. 275 с.

119. Кудрявцев, Е.М. MathCAD 11. Полное руководство по русской версии / Е.М. Кудрявцев. М.: ДМК Пресс, 2005. - 591 с.

120. Ленк, А. Электромеханические системы / А. Ленк. -М.: Мир, 1978.-278 с.

121. Лившиц, В.Л. Определение параметров конструкции минимального веса / В.Л. Лившиц // Строительная механика и расчёт сооружений. № 2, 1971.

122. Лившиц, В.Л. Определение оптимальных параметров крановых башен /

123. B.Л. Лившиц // Строительные и дорожные машины. № 11, 1972.

124. Лившиц В.Л. Снижение трудоёмкости расчётов металлоконструкций машин / В.Л. Лившиц, Г.А. Трояновская, И.А. Воронова // Строительные и дорожные машины. 1990. - № 2. - С. 21-23.

125. Ломакин, В.П. Электронное моделирование электромеханических систем одноковшовых экскаваторов / В.П. Ломакин. М.: МИСИ, 1961.

126. Лурье, Г.К. Оптимальное проектирование шарнирно-рычажных систем рабочего оборудования одноковшовых погрузочных машин / Г.К. Лурье // Машины для земляных работ. Вып. 77. - М. : Транспорт, 1969.1. C. 122-133.

127. Лурье, Г.К. Методы расчёта оптимальных параметров рычажных систем рабочего оборудования землеройных машин / Г.К. Лурье // Машины для земляных работ. Вып. 33. - М.: Транспорт, 1970. - С. 92-112.

128. Лурье, Г.К. Оптимизация кинематических параметров шарнирно-рычажных систем одноковшовых погрузочных машин с помощью ЭВМ / Г.К. Лурье // Труды ЦННИСа. Вып. 20. - М.: Транспорт, 1968.

129. Лурье, Г.К. Расчёт на ЭВМ оптимального сочетания основных параметров рабочего оборудования одноковшовых погрузочных машин / Г.К. Лурье // Машины для земляных работ. Вып. 77. - М. : Транспорт, 1969.-С. 108-121.

130. Лурье, Г.К. Алгоритмы математического моделирования и оптимизации погрузочного рабочего оборудования одноковшовых гидравлических экскаваторов / Г.К. Лурье // Машины для земляных работ. М. : Транспорт, 1973.-С. 44-60.

131. Мажид, К.И. Оптимальное проектирование конструкций / К.И. Мажид. -М.: Высшая школа, 1979.

132. Расчёт и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ / Е.Ю. Малиновский и др.. -М.: Машиностроение, 1980.-216 с.

133. Малиновский, Е.Ю., Математическое моделирование в исследовании строительных машин / Е.Ю. Малиновский, П.Б. Зарецкий. М.: НИИИНФСДКМ, 1966. - 112 с.

134. Малиновский, Е.Ю., Динамика самоходных машин с шарнирной рамой / Е.Ю. Малиновский, М.М. Гайцгори. -М.: Машиностроение, 1974. 176 с.

135. Михайлов, Л.К. Исследование напряженного состояния стреловых конструкций экскаваторов-драглайнов с целью оптимизации их параметров : дис. . канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1978. - 172 с.

136. Оден, Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред : пер. с англ. / Дж. Оден. -М.: Мир, 1976.

137. Панкратов, С.А. Конструкции и основы расчетов главных узлов экскаваторов / С.А. Панкратов. М.: Машгиз, 1962.

138. Панкратов, С.А. Динамические процессы при работе машин для строительных и открытых горных работ и комплексные методы их исследования / С.А. Панкратов // Сб. трудов МИСИ. № 39. - М. : Госгортехнад-зор, 1961.

139. Панкратов, С.А. Некоторые задачи о динамических расчетах экскаваторов-кранов / С.А. Панкратов // Научные доклады высшей школы. -№2.- 1958.

140. Панкратов, С.А. О синтезе динамических систем машин для открытых горных работ / С.А. Панкратов // Изв. вузов. -№ 9. 1966. - С. 111.

141. Панкратов, С.А. Динамика машин для открытых горных и земляных работ / С.А. Панкратов. М.: Машиностроение, 1967 - 477 с.

142. Панкратов, С.А. О синтезе управляемых систем машин для открытых горных работ. Горный журнал / С.А. Панкратов, Д.К. Гришин // Изв. вузов. 1970.-№ 8.-С. 82-84.

143. Панкратов, С.А. Основы расчёта и проектирования металлоконструкций строительных и дорожных машин / С.А. Панкратов, В.А. Ряхин. М.: Машиностроение, 1967. - 276 с.

144. Алгоритмы оптимизации проектных решения / А.И. Половинкин и др.. -М.: Энергия, 1976. -263 с.

145. Полянский, Е.С. Испытания и исследования основных приводов карьерного экскаватора ЭКГ-10 / Е.С. Полянский, В.Г. Ананин. Томск, 1995. - Деп. в Машмир № 1 сд-95.

146. Полянский, Е.С., Ананин В.Г Исследование нагрузок в приводах карьерного экскаватора ЭКГ-20 / Е.С. Полянский, В.Г. Ананин. Томск, 1995. - Деп. в Машмир № 1 сд-95.

147. Полянский, Е.С. Выбор оптимального угла наклона обратной ветви подъёмного каната экскаватора драглайна / Е.С. Полянский // Материалы научно-технической конференции ТИСИ. Томск: Изд-во ТГУ, 1971.-С. 31-35.

148. Проектирование карьерного экскаватора ЭКГ-16 с ковшом вместимостью 16 куб. м (с двухгусеничной тележкой) : научно-технический отчет № ГР 01860052736, инв. № 02890066349. Томск: ТИСИ, 1989 . 207 с.

149. Электрическое моделирование задач строительной механики / Г.Е. Пухов и др.. Киев.: АН УССР, 1963. - 270 с.

150. Рабинович, И.М. Строительная механика стержневых систем / И.М. Рабинович // Строительная механика в СССР, 1917-1977. М. : Госстрой-издат, 1957.

151. Рабинович, И.М. К теории статически неопределимых ферм / И.М. Рабинович. М.: Трансжилдориздат, 1933.

152. Радциг, Ю.А. Статически неопределимые фермы наименьшего веса / Ю.А. Радциг // Труды Казанского авиационного института. Вып. 51.-Казань: КАИ, 1960.

153. Радаев, Н.Н. Расчёт нормативного запаса прочности конструкции с учётом неопределённости результатов испытаний / Н.Н. Радаев // Вестник машиностроения. № 8. - 1989. - С. 95-99.

154. РД 24 220.03.90. Машины строительные и дорожные. Нормы расчёта. -М.: ЦНИИТЭстроймаш. 1991. - 112 с.

155. РД 50-345-82. Методические указания. Расчёты и испытания на проч- • ность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. М, 1987. - 72 с.

156. РД 22-157-86. Экскаваторы одноковшовые. Поворотные платформы и ходовые рамы. Расчёт на прочность. М. : Мин. строй, дор. и ком. машиностроения. № 8.1993.

157. Рейтман, М.И. Теория оптимального проектирования в строительной механике, теория упругости и пластичности / М.И. Рейтман, Г.С. Шапиpo II Механика, упругость и пластичность. Итоги науки. М.: ВИНИТИ, 1966.

158. Ряхин, В.А. Прочность и долговечность узлов одноковшовых экскаваторов. Обзор, серия / В.А. Ряхин // Новые машины, оборудование и средства автоматизации. М.: ЦИНТИАМ, 1963. - 106 с.

159. Ряхин, В.А. Исследование работы рабочего оборудования многомоторных экскаваторов-лопат / В.А. Ряхин // Сб. трудов МИСИ. № 26. - М.: МИСИ, 1958.

160. Ряхин, В.А. Влияние электропривода на динамические нагрузки в металлоконструкциях драглайнов / В.А. Ряхин // Строительное и дорожное машиностроение. № 2, 1962.

161. Ряхин, В.А. Сварные металлические конструкции строительных и дорожных машин : учеб. пособие / В.А. Ряхин, А.Б. Злочевский, B.JI. Лившиц. -М. : МГСУ, 1994. 104 с.

162. Ряхин, В.А. Долговечность и устойчивость сварных конструкций строительных и дорожных машин /, Г.Н. Мошкарёв. М. : Машиностроение, 1984.-230 с.

163. Ряхин, В.А. Надёжность металлоконструкций строительных и дорожных машин на стадиях изготовления и проектирования / В.А. Ряхин // Строительные и дорожные машины, 1993. -№ 5. С. 9-11.

164. Ряхин, В.А. Прогнозирование ресурса металлических конструкций строительных и дорожных машин / В.А. Ряхин // Строительные и дорожные машины, 1994. № 4. - С. 24-27.

165. Ряхин, В.А. Исследование коленчато-рычажного напора экскаватора ЭГП-15 : дис. канд. техн. наук. -М.: МИСИ, 1955.

166. Сергеев, Н.Д. Проблемы оптимального проектирования конструкций / Н.Д. Сергеев, А.И. Богатырев. Ленинград : Изд. Лит-ры по строительству, 1971.- 134 с.

167. Селезнёв, В.Е. Методы и технологии численного моделирования газопроводных систем / В.Е. Селезнёв, В.В Алёшин, Г.С. Клишин. М.: Едиториал УРСС, 2002. - 441 с.

168. Сегерлинд, JI. Применение метода конечных элементов / JI. Сегерлинд. -М. : Мир, 1979.-392 с.

169. СНиП 11-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 94 с.

170. СНиП П-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. М.: ЦНИИТП Госстроя СССР, 1988. - 96 с.

171. Соколов, Б.Н. Международные стандарты в области управления качеством и обеспечения качества / Б.Н. Соколов // Вестник машиностроения. 1992.-№ 1.-С. 69.

172. Сосновский, JI.A. Механика усталостного разрушения: словарь-справочник. Ч. 1; 2 / Л.А. Сосновский. Гомель : НПО «Трибофатика», 1994. -328; 342 с.

173. Стальные конструкции. Нормы проектирования. СНиП П-23-81. М.: Стройиздат, 1982. - 93 с.

174. Открытые горные работы : справочник. -М.: Горное бюро, 1994. 590 с.

175. Стрелецкий, Н.С. Проектирование и изготовление экономических металлоконструкций / Н.С. Стрелецкий, Д.Н. Стрелецкий // Материалы к курсу металлических конструкций. Вып. 4. - М.: Стройиздат, 1964. -360 с.

176. Строительные машины : справочник. В 2 т. Т.1. Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог / под общ. ред. Э.Н. Кузина. -М.: Машиностроение, 1991.-496 с.

177. Строительные машины : справочник. В 2 т. Оборудование для производства строительных материалов и изделий / под общ. ред М.Н. Горбов-ца. М.: Машиностроение, 1991. - 494 с.

178. Терских, В.П. Метод цепных дробей / В.П. Терских. М. : Судпромиз-дат, 1955.-332 с.

179. Тетельбаум, И.М. Модели прямой аналогии / И.М. Тетельбаум, Я.И. Тетельбаум. -М. : Наука, 1979.-383 с.

180. Тетельбаум, И.М. Электрическое моделирование / И.М. Тетельбаум. -М.: Физматгиз, 1959. 319 с.

181. Тетельбаум, И.М. Электрическое моделирование динамики электропривода механизмов / И.М. Тетельбаум, Ф.Н. Шпынов. М. : Энергия, 1970.-191 с.

182. Тимошенко, С.П., Механика материалов : пер. с англ. / С.П.Тимошенко, Дж. Гере. М.: Мир, 1976. - 552 с.

183. Тимошенко, С.П. Колебания в инженерном деле / С.П.Тимошенко. -М.: Физматиздат, 1959.-439 с.

184. Тимошпольский, Е.Я. Новые зависимости для определения рабочих размеров и веса карьерных экскаваторов / Е.Я. Тимошпольский // Угольное и горнорудное машиностроение. № 3, 1964. - С. 26-31.

185. Тимошпольский, Е.Я. Некоторые особенности экскаватора ЭКГ-5 с рычажным напором / Е.Я. Тимошпольский // Сб. статей НИИТХМ Урал-машзавода. № 2. - М.: Машгиз, 1963. - С. 18-36.

186. Тимошпольский, Е.Я. Закономерности в карьерных экскаваторах / Е.Я. Тимошпольский // Горнорудные машины и автоматика. М.: Недра, 1965.-С. 287-313.

187. Тимошпольский, Е.Я. Оптимальная высота двуногой стойки карьерного экскаватора / Е.Я. Тимошпольский // Угольное и горнорудное машиностроение. № 9. - М.: НИИинформтяжмаш., 1965. - С. 68-70.

188. Фёдоров, Д.И. Надёжность рабочего оборудования землеройных машин / Д.И. Фёдоров, Б.А. Бондарович. М.: Машиностроение, 1981. - 280 с.

189. Фёдоров, Д.И. Статистический анализ нагрузок одноковшовых и роторных экскаваторов / Д.И. Фёдоров, Б.А. Бондарович // Тез. докл. междун. симп. по динамике тяжёлых горных машин, 1974. С. 72-79.

190. Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов : учебник для машиностроительных вузов. 6-е изд., стереотипное / В.И. Феодосьев. -М. : Наука, 1972.-544 с.

191. Хазов, Б.Ф. Эффективность показателей долговечности машин и комплексов / Б.Ф. Хазов // Строительные и дорожные машины, 1990. -№7.-С. 22-24.

192. Холодов, A.M. Основы динамики землеройно-транспортных машин / A.M. Холодов. М.: Машиностроение, 1980. - 270 с.

193. Шишков, Н.А. Надёжность и безопасность грузоподъёмных машин / Н.А. Шишков. М.: Недра, 1990. - 252 с.

194. Шпитальский, М. Роль ЭВМ при выполнении основных этапов процесса проектирования / М. Шпитальский. М.: Электроника, 1966. - Т. 39. №11.

195. Шуп, Т. Решение инженерных задач на ЭВМ / Т. Шуп. М. : Наука, 1973.-831 с.

196. Вычислительные методы в механике разрушения : пер. с англ. / Ф. Эр-доган, А. Кобаяси, С. Алтури [и др.] / под ред. С. Алтури. М. : Мир, 1990.-392 с.

197. Arno, L. Elektromechaniche systeme. VEB Verlag Technic / L. Arno. Berlin, 1975.-308 p.

198. Anderson, T.L. Fracture Mechanics. Fundamentals and Applications / T.L. Anderson. CRC Press, Boca Raton, Ann Arbor, Boston.

199. Jewusiak, H. Mechanikal network analysis / H. Jewusiak W. Bigley. -«Maschint Desigt», 1964. № 25. - P. 180-183. - № 26. - P. 182-186. -№27.-P. 185-190.-№28.-P. 160-171.-№ 29.-P. 159-164.

200. COSMOSDesignSTAR 4.5 Nonlinear User's Guide. Structural Research and Analisis Corporation, USA, 2004.

201. Daniel D. McCracken, William S. Dorn. Numerical methods and fortran programming. / Daniel D. McCracken, William S. Dorn / Second printing, 1977. -P 584.

Похожие работы

Транспортное, горное и строительное машиностроение
05.05.00