автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Нагруженность и оптимизация пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов

на правах рукописи

ГОНЧАРОВ НИКОЛАИ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

Нагруженность и оптимизация пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов

05.05.04 — Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск 2003

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-строительном университете

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: -кандидат технических

наук, профессор Полянский Евгений Степанович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: -доктор технических

наук, профессор Веригин Юрий Алексеевич

- кандидат технических наук, доцент Павлов Владимир Павлович

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: ОАО «Томскгазстрой»

Защита состоится 25 декабря 2003г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета К 212.265.01 в Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу - 634003, Томск, пл. Соляная 2, корп. 4, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан %<9 ноября 2003 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

ДИССЕРТАЦИОННОГО

СОВЕТА

кандидат технических наук, доцент Кравченко С.М.

2 о о?-А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В экскаваторо- и краностроении наряду с рамными, решетчатыми и коробчатыми конструкциями находят применение пластинчато-стержневые элементы конструкций, состоящие из поясов, распорок и диафрагмы, установленной в пространстве между поясами. Пластинчато-стержневые элементы конструкций более технологичны в изготовлении, обладают значительной жесткостью в продольной плоскости и имеют относительно малый вес по сравнению с рамными конструкциями. Исследования показывают, что в процессе эксплуатации в пластинчато-стержневых стрелах кранов и мощных экскаваторов возникают характерные усталостные трещины в местах соединения поясов с распорками, в диафрагме и окаймляющих ее ребрах жесткости.

Определение ресурса пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов на стадии проектирования до сих пор не проводятся из-за отсутствия методик определения действительных напряжений в опасных сечениях при случайных продольно-поперечных колебаниях.

.Существующие нормативные методики расчета пластинчато-стержневых элементов конструкций позволяют производить расчеты на прочность и устойчивость только при действии статических нагрузок. Цри учете динамических нагрузок используются соответствующие коэффициенты запаса. Завышение значений коэффициентов запаса прочности приводит к увеличению веса конструкций, стоимости машин и ограничивает область применения пластинчато-стержневых элементов конструкций. Кроме того практика показывает, что усиление пластинчато-стержневых элементов конструкций в местах возникновения трещин за счет увеличения площадей поперечного сечения элементов или установки дополнительных ребер жесткости не исключает возникновения дефектов в дальнейшем.

Актуальным является разработка методики моделирования напряженно-деформированного состояния пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций при случайных нагружениях, позволяющей определять их ресурс на стадиях эксплуатации и проектирования, и методики оптимизации параметров гошстинчато-стержневых элементов стреловых конструкций.

Цель работы. Целью настоящей работы является разработка методики определения ресурса и оптимизации пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов.

Научную новизну составляют:

-результаты экспериментальных исследований процессов на-гружения одноковшовых экскаваторов при разработке неоднородных фунтов;

-методика моделирования нагрузок на стреловую конструкцию экскаватора при копании неоднородных фунтов;

-методика поэтапного динамического расчета пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов, позволяющая производить расчет на прочность и циклическую долговечность, определять действительный ресурс для заданных условий эксплуатации;

-методика оптимизации параметров пластинчато-стержневых «

элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов при заданных режимах нафужения.

Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в создании алгоритмов определения пульсирующей случайной нафузки, динамического расчета, выборе алгоритмов оптимизации параметров и определения ресурса пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов, реализованных в виде пакета прикладных профамм для персональных ЭВМ «Оптимизация стреловых конструкций и автоматизация расчетов».

Обоснованность и достоверность результатов. Проведены натурные экспериментальные исследования карьерных экскаваторов ЭКГ-15ХЛ в условиях разрезов ПО «Кемеровоуголь» при копании взорванных горных пород. На основе результатов статистической обработки экспериментальных данных проведено моделирование процессов нафужения. Полученные результаты подтвердили правильность методик расчета, разработанных в настоящей работе.

Реализация работы. Результаты работы включены в профамм-ный комплекс «Оптимизация стреловых конструкций и автоматизация расчетов -ОСКАР», разработанный на кафедре строительных и дорожных машин Томского государственного архитектурно-строительного университета.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технической конференции секции строительных машин в Новосибирской государственной академии строительства в

1997г., на научно-технической конференции Восточно-Казахстанского технического университета в 1998г., на научно-технических конференциях Томского государственного архитектурно-строительного университета в 1999 и 2002гг., на международной научно-технической конференции Интерстроймех-2002 в Могилевском государственном техническом университете.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных

работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе, списка использованной литературы из 137 наименований и приложения. Общий объем работы 235с., в том числе основной текст - 118 е., приведены 84 рисунка и 18 таблиц.

На защиту выносятся:

-результаты экспериментальных исследований процессов на-гружения одноковшовых экскаваторов при разработке неоднородных фунтов;

-методика моделирования процессов нагружения одноковшовых экскаваторов с рабочим оборудованием «прямая лопата» при копании неоднородных грунтов;

-методика поэтапного динамического расчета пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов на основе метода нормальных форм колебаний;

-методика определения напряженно-деформированного состояния пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций и ресурса при заданных режимах нагружения экскаваторов и кранов;

-применение алгоритмов поэтапной оптимизации пластинчато-стержневых стреловых конструкций экскаваторов и кранов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении изложены актуальность, цель и задачи диссертационной работы, научная новизна, практическая ценность, основные положения, выносимые на защиту, реализация работы, апробация, публикации, структура и объем работы.

В первой главе рассмотрены и проанализированы конструктивные схемы, область применения, достоинства и типовые дефекты пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов. Отмечено, что основная причина возникновения дефектов -не учет динамических нагрузок, и как следствие, не обеспечение усталое гной долговечности элементов конструкций.

Вопросами статического и динамического расчета пластинчато-стержневых элементов конструкций занимались Андреев JI.B., Биргер И.А., Болотин В.В., Брауде В.И., Велихов П.А., Волков Д.П., Дашко

A.JL, Кирш Г., Павленко И.Д., Панкратов С.А., Пановко Я.Г., Ряхин

B.А., Тимошенко С.П. и др.

Существующие нормы проектирования стальных строительных конструкций (СНиП 11-23-81*) позволяют производить расчет пластинчато-стержневых элементов конструкций только от статических нагрузок по условию обеспечения прочности и устойчивости поясов и диафрагмы. При расчете на прочность широко используются метод конечных элементов, основанный на прямом переходе от рассчитываемой конструкции к дискретной расчетной схеме (Пискунов В.Г., Мяченков В.И. и д.р.).

Проведенный анализ работ в области расчета стреловых конст- <

рукций экскаваторов и кранов показывает, что предлагаемые методики не позволяют производить расчет пластинчато-стержневых элементов при динамическом нагружении с учетом ограничений по усталостной долговечности.

Вопросы определения нагрузок на стреловые конструкции кранов подробно рассмотрены в работах Брауде В.И., Вайнсона A.A., Гохберга М.М., Зарецкого A.A., Казака С.А. и д.р.

Методы определения расчетных нагрузок на стреловые конструкции экскаваторов изложены в работах Багина Б.П., Бондаровича Б.А., Волкова Д.П., Домбровского Н.Г., Ломакина В.П., Федорова Д.И. и д.р. В работах Коха ПЛ., Махно Д.Е., Шадрина А.И. и д.р. отмечено, что возникновение разрушений в элементах стреловых конструкций карьерных экскаваторов во многом зависит от качества подготовки забоя и условий его разработки. Методики формирования нагрузки на рабочем органе экскаватора в зависимости от характеристик разраба- ^

тываемого забоя изложены в работах Белякова Ю.И., Ветрова А.И., Домбровского Н.Г., Зеленина А.Н., Кубачека В.Р., Кухтенко А.И., Сургучев Ю.А. и д.р. Существующие методики не позволяют в полной мере учитывать характер формирования нагрузки во времени, затрудняя проведение расчета на усталостную долговечность.

В основе оптимального проектирования лежит одна из важнейших задач снижения материалоемкости конструкций и улучшения их механических характеристик. Среди работ, посвященных данной тематике, просматриваются три основных подхода - аналитический подход (Ольхофф Н., Ляхович Л.С. и д.р.); подход, основанный на применении

градиентных методов и методов случайного поиска (Хог Э., Apopa Я., Баничук Н.В. и д.р.); информационный подход (Бирюк В.И., Михайлов JI.K., Мишин Е.К., Полянский Е.С.).

Пластинчато-стержневые элементы стреловых конструкций являются типовыми, у которых однозначно заданы значения структурных параметров. При оптимизации таких конструкций возможно получить информацию о влиянии отдельных параметров на оптимальное решение. Наиболее приемлемым для оптимизации пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций является информационный подход, основанный на применении методов поэтапной оптимизации, состоящих из трех основных этапов - выделение и группировка параметров; системный анализ параметров; разработка и выбор алгоритмов оптимизации с применением, как методов безусловной оптимизации, так и методов динамического программирования.

По особенностям формирования внешней осевой схемы все плоские пластинчато-стержневые элементы стреловых конструкции разделены на два основных вида - с двумя распорками - в верхней и нижней части (Рис. 1а); с одной верхней распоркой и нижним краем диафрагмы в виде незамкнутого окна (Рис. 16). По виду диафрагмы можно выделить сплошные диафрагмы и диафрагмы с одним или несколькими окнами.

Для любого пластинчато-стержневого элемента стреловой конструкции к параметрам, определяющим внешнюю осевую схему, относятся: общая длина по осям (L); расстояние до верхней и нижней распорки от оголовка и пяты (Lb L2); ширина по осям в нижней и верхней части конструкции (Всь Вс2). Значения этих параметров на этапе проектирования определяются однозначно из конструктивных особенностей создаваемой конструкции.

Другая группа параметров определяет сечения элементов и внутреннюю осевую схему: параметры сечения поясов (Dm S„)\ параметры сечения распорок (Dpc, Spc); толщина диафрагмы (<?д); высоты и толщины ребер жесткости (Нр„ Sp,)\ продольные размеры, определяющие положение и длину окон (4); поперечные размеры окон (bv); радиусы закруглений окон (ги). Любым из параметров этой группы можно варьировать при проектировании с целью создания оптимальной конструкции.

Условие оптимальности определяется целевой функцией вида: F = F (D.j^D^S^S,, hAj^Mr,, SPl) -> extr (1)

При этом на параметры состояния конструкции накладываются ограничения по прочности с учетом устойчивости и долговечности.

б)

Рис. 1 Виды плоских пластинчато-стержневых стреловых конструкций

Во второй главе проведен анализ напряженно-деформированного состояния пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций на основе расчета методом конечных элементов.

Вопросы расчета стреловых конструкций методом конечных элементов отражены в работах Мяченкова В.И., Пискунова В.Г., Постнова В.А. и д.р.

Разработаны расчетные модели по методу конечных элементов для пластинчато-стержневых стреловых элементов конструкций экс-

каваторов и кранов на примере стрелы карьерного экскаватора ЭКГ-15 и стрелы крана-трубоукладчика ТГ-502. При описании расчетных моделей на ЭВМ использовалась комбинация четырех видов конечных элементов - стержень пространственной шарнирно-стержневой системы, рамный стержень, четырехугольный и треугольный элементы оболочки нулевой кривизны.

Для обеспечения заданной точности расчетов использовалась нерегулярная сетка при разбивке на конечные элементы, при которой наибольшей степени дискретизации подвергаются определенные предварительным расчетом области диафрагмы с максимальными эквивалентными напряжениями.

Моделирование стреловой конструкции проведено с целью оп-5 ределения напряжений в различных элементах конструкции и выявле-

ния наиболее нагруженных элементов.

Расчеты проводились для трех основных сочетаний сосредото-;>' ченных и распределенных сил:

- горизонтальные силы - силы инерции от ускорений сосредоточенных масс приложены к соответствующим узлам; силы инерции от распределенных масс приложены по поясам в виде распределенных нагрузок;

- вертикальные силы - силы тяжести от сосредоточенных масс приложены к узлам; распределенные нагрузки от сил собственной тяжести поясов стрелы, диафрагмы, рукояти и подвески;

- совместное действие горизонтальных и вертикальных сил.

Рассмотрение этих сочетаний позволило выявить основные закономерности распределения напряжений в элементах конструкций.

I Установлено, что характер распределения усилий, моментов и

напряжений в элементах стрелой конструкции при изменении значений горизонтальных и вертикальных сил сохраняется. Изменение значений усилий, моментов и напряжений в элементах пропорционально * изменению значений сил.

Оценка влияния параметров пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций на напряженное состояние проводилось путем варьирования параметрами: продольный размер диафрагмы; толщина диафрагмы; размеры сечения ребер жесткости; продольные и поперечные размеры окон.

В результате расчетов при варьировании указанными параметрами получены зависимости изменения осевых усилий, изгибающих

моментов и напряжений в элементах поясов, диафрагмы и окаймляющих ребер жесткости.

Выявленные зависимости показывают, что осевые напряжения в поясах обладают сравнительно малой чувствительностью к толщине и размеру диафрагмы. Размеры и толщина диафрагмы оказывает существенное влияние на величину изгибающего момента в поясах конструкции при действии горизонтальных сил и приведенных напряжений в элементах самой диафрагмы. Большое влияние на изменение напряжений в расчетных элементах диафрагмы оказывают размеры сечений окаймляющих ребер. Полученные зависимости нелинейные и унимодальные. Размеры сечений ребер жесткости практически не влияют на изменение величин силовых факторов в поясах.

Проведенный анализ результатов статического расчета показал, что при варьировании параметрами не все они в равной степени влияют на напряженное состояние пластинчато-стержневой элементов конструкции. Варьируя размерами и толщиной диафрагмы, можно добиться установления оптимального соотношения массы поясов и диафрагмы при заданной устойчивости конструкции в горизонтальной плоскости. Варьируя размерами окон и размерами окаймляющих ребер жесткости можно добиться установления оптимального соотношения массы диафрагмы и окаймляющих ребер при обеспечении заданной прочности элементов диафрагмы.

В третьей главе приведены методика и результаты экспериментальных исследований одноковшовых карьерных экскаваторов.

Экспериментальные исследования нагружения элементов стреловой конструкции были проведены на экскаваторе ЭКГ-15ХЛ в условиях разреза Тамусинский ПО "Кемеровоуголь" с целью решения следующих задач:

1. Выявить режимы нагружения стреловой конструкции в процессе полного цикла работы, которые являются расчетными для определения напряженного состояния стреловых элементов;

2. Определить действительное нагруженное состояние элементов стрелы с учетом пульсаций нагрузки при копании;

3. Провести оценки корреляционных функций и спектральных плотностей процессов колебаний стреловой конструкции при нормальном копании и выделить частоты, на которых сосредоточена максимальная мощность этих процессов для построения расчетной модели стреловой конструкции.

В процессе проведения испытаний регистрировались электропараметры главных приводов экскаватора, напряжения от осевых сил и изгибающих моментов в поясах верхней и нижней секций стрелы, в канатах механизма подъема и подвески стрелы, переднем и заднем подкосе А-образной стойки, напряжения в верхнем подкосе и рукояти. Измерение напряжений в металлоконструкциях и усилий в подвеске стрелы производились методом электротегоометрирования с помощью датчиков омического сопротивления.

Анализ показал, что процессы изменения силы тока на обмотке электродвигателя механизма подъема, напряжений от растяжения-сжатия и изгиба в поясах стрелы являются нестационарными.

Основываясь на методах анализа случайных нестационарных процессов принята следующая методика обработки экспериментальных данных:

1. Определение статистических характеристик процессов двумя методами: а) усреднением по времени для отдельных реализаций (циклов), с последующим усреднением по множеству; б) усреднением по времени для реализаций (или ее части), наращиваемых в длину от цикла к циклу, т.е. стационаризация процесса относительно характеристик, и определение характеристик усреднением по времени одной составной реализации.

2. Вычисление оценок автокорреляционной функции и спектральной плотности процессов для отдельных реализаций с последующим усреднение их по множеству.

3. Оценка частот колебаний стреловой конструкции в горизонтальной плоскости путем вычисления оценок автокорреляционной функции и спектральной плотности для отдельных реализаций с последующим усреднением по множеству.

4. Статистическая обработка процесса копания по сечениям: определение характеристик реализации процесса как функций времени по множеству значений совмещенных реализаций.

Средняя продолжительность полного цикла для экскаватора ЭКГ-15ХЛ составила 36 секунд. Отклонения в длительности циклов 2 -6 секунд.

Статистические характеристики процессов изменения силы тока на обмотке электродвигателя подъема и напряжений в металлоконструкциях (математическое ожидание, среднеквадратичное отклонение, дисперсия, и др.), полученные усреднением по времени для реализации, наращиваемой в длину от цикла к циклу, достаточно быстро ста-

билизируются с увеличением количества циклов. Для реализации достигшей длины равной 20 циклам дальнейшее увеличение длины изменяет статистические характеристики не более чем на 4%.

Анализ экспериментальных данных показал, что для процессов изменения тока на обмотке электродвигателя, осевых напряжений и изгибных напряжений в поясах стрелы характерен нормальный закон распределения в каждом характерном временном сечении реализации. Результаты статистической обработки законов распределения пиковых значений исследуемых параметров показали, что среднемакси-мальное значение тока на обмотке электродвигателя подъема равно 1395 А, среднеквадратичное отклонение - 87,6 А, коэффициент вариации - 0,063. Среднемаксимальные значения осевого и изгибного напряжений в поясах верхней секции стрелы составили соответственно 37,1 МПа и 20,4 МПа, среднеквадратичное отклонение - 5,53 МПа и 3,80 МПа, коэффициент вариации соответственно — 0,131 и 0,073.

Общая оценка нагруженности конструкций экскаватора, проведенная путем построения усредненных циклов показала, что при разработке неоднородных грунтов полный цикл экскавации состоит из характерных этапов: этап разгона порожнего ковша; этап копания грунта с пульсациями нагрузки по низким и высоким частотам; этап перемещения груженого ковша к месту разгрузки; этап разгрузки; этап перемещения порожнего ковша к месту забоя.

При анализе экспериментальных данных были выявлены три характерных процесса формирования нагрузки на рабочем органе экскаватора на этапе копания (рис.2а,б,в). Выявленные виды процессов позволили сделать заключение о наличии случайных параметров, способных охарактеризовать разрабатываемый забой и влияющих на процесс формирования нагрузки на рабочем органе экскаватора - высота забоя Н, высота обрушения 111, высота необрушенной части забоя Ь2. Предложена следующая классификация забоев: 1) необрушенный забой с параметрами Н = Ь2, Ь] = 0 (рис.2г); 2) обрушенный забой с параметрами Н > Ь1, Н > Ь2, И! » Ь2 (рис.2д); 3) обрушенный забой с параметрами Н > Ь2 > Ь] (рис.2е). Анализ экспериментальных данных свидетельствует о нормальных законах распределения параметров, характеризующих забой в пределах каждого вида классификации.

При проведении частотного анализа путем аппроксимации функции ортогональными многочленами Чебышева выделялся и исключался из рассмотрения основной тренд, не связанный с колебаниями стреловой конструкции. При выделении тренда для вычисления

Необрушенный забой Обрушенный забой (Ы=Ь2) Обрушенный забой (Ь1<Ь2)

Общее сопротивление копанию Общее сопротивление копанию Общее сопротивление копанию

а)

Параметры забоя

б)

Параметры забоя

в)

Параметры забоя

г)

Д)

е)

Рис. 2. Виды разрабатываемых забоев при копании неоднородных грунтов

приближающей функции число многочленов Чебышева выбиралось последовательным приближением по условию равенства нулю математического ожидания процесса. После центрирования процесса спектральная плотность вычислялась через преобразование Фурье автокорреляционной функции с использованием прямоугольного корреляционного окна.

В спектрах частот при анализе полных циклов экскавации четко выделяется только одна частота колебаний, находящаяся в интервале

1.4-1,6 Гц, соответствующая средней частоте собственных колебаний конструкции. Значения других основных частот невозможно выделить ввиду нечетко выраженных спектральных плотностей процессов. Это связано с тем, что характер колебаний исследуемых процессов меняется в течение всего рабочего цикла.

В связи с тем, что максимальные значения осевых напряжений и напряжений изгиба соответствуют этапу копания, средняя продолжительность которого составляет 6-7 секунд, был проведен частотный анализ соответствующих участков. Для этого из сцентрированных процессов для полных циклов экскавации выделялись участки, соответствующие этапу копания, и состыковывались в общую реализацию (рис.ЗаДв). Далее проводился частотный анализ для полученных реализаций силы тока, осевых и изгибных напряжений. На рис.3г,д,е приведены спектральные плотности этих процессов.

Анализ результатов показывает, что средние значения частот колебательных процессов наибольшей мощности для параметров силы тока, осевых напряжений и напряжений изгиба в вертикальной плоскости верхней секции стрелы в процессе копания находятся в пределах

1.5-1,6 Гц и 2,3-2,5 Гц. Близость спектров частот свидетельствует об общей природе возникновения колебаний. Это нехарактерно для колебаний изгибных напряжений в горизонтальной плоскости. Колебания с частотой 2,3-2,5 Гц, присущие параметрам силы тока, осевых напряжений и напряжений изгиба в вертикальной плоскости, соответствуют частоте соударений рабочего органа с включениями и характерны только на этапе копания неоднородных грунтов. Для напряжений изгиба в вертикальной плоскости верхней секции стрелы наряду с выше перечисленными формами колебаний четко выделяется собственная частота колебаний равная 5,2 Гц. Это подтверждается расчетами собственной частоты поперечных колебаний балки, моделирующей верхнюю секцию стрелы с приложенной сосредоточенной массой в середине пролета.

Изменение силы тока Изменение осевых напряжений Изменение напряжений изгиба

Сцентрированный процесс Сцентрированный процесс Сцентрированный процесс

Рис. 3. Частотный анализ процессов, соответствующих этапу копания

При копании несвязанных грунтов частоты соударений не выявлены, пульсации нагрузки в процессе копания происходят на частотах, соответствующих собственным колебаниям конструкции.

Результаты обработки экспериментальных исследований позволяют сформировать исходные данные для моделирования процесса формирования нагрузки на рабочий орган экскаватора в зависимости от вида разрабатываемого забоя при копании неоднородных грунтов.

В четвертой главе рассмотрены динамические расчетные схемы и математические модели стреловых конструкций экскаваторов и кранов.

Предлагаемая методика динамического расчета основана на методе нормальных форм колебаний. Простота формирования исходной информации, матричная форма представления систем уравнений и преобразований позволяет легко реализовать метод на ЭВМ.

Колебания системы с N степенями свободы при произвольном нагружении с учетом демпфирования описываются системой уравнений, представленной в матричной форме:

МХ+СХ+БХ = 0, (2)

где М, С, Э - матрицы масс, демпфирования и жесткости системы с размером (N,14); Х(Ы), Х(М), Х(Ы) - векторы-столбцы ускорений, скоростей и перемещений масс системы; (2 = Р(Ы)хРн(1)- вектор-столбец изменяющихся со временем нагрузок; Р(И) - вектор-столбец нагрузок; Рн0) - значение нагрузки на интервале времени.

Процесс динамического расчета пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций состоит их двух этапов:

1 этап - определение граничных условий для расчета пластинчато-стержневого элемента путем расчета стреловой конструкции в целом;

2 этап - расчет пластинчато-стержневого элемента обособленно.

Моделирование проведено на примере стреловой конструкции

экскаватора прямая лопата. В процессе копания происходит изменение геометрических параметров расчетной схемы, значений масс и нагрузки, поэтому матрица жесткости, матрица масс и нагрузка формируются на каждом временном шаге и в зависимости от угла поворота рукояти а,,*.

При расчете пластинчато-стержневого элемента граничные условия определяются скоростями и перемещениями отдельных двух узлов крепления. Поэтому для оценки динамических усилий в одной

из секций стрелы экскаватора расчетная динамическая модель стреловой конструкции может быть упрощена и сведена к много-массовой системе (рис.4). В системе остаются массы узлов на границах элемента и рабочего органа, остальные массы приводятся к узлам конструкции.

В режиме разгона ковша до взаимодействия с грунтом нагрузка формируется от силы инерции порожнего ковша, возникающей при разгоне двигателя механизма подъема до установившейся скорости. На этапе заглубления ковша происходит снижение силы инерции до нуля и плавное нарастание усилия копания. На этапе копания в зависимости от вида разрабатываемого забоя нагрузка формируется от сил сопротивления копанию с учетом скорости движения рабочего органа, пульсирующих нагрузок от соударений ковша с включениями и силы тяжести заполняющегося фунтом ковша. После выхода ковша из забоя нагрузка определяется силой тяжести заполненного грунтом ковша.

Исходными данными для проведения расчета служат нагрузочные диаграммы, сформированные на основе обработки статистических данных эксперимента для каждого вида разрабатываемых забоев.

Расчетная схема пластинчато-стержневого элемента представляет собой многомассовую систему, у которой сосредоточенные приведенные массы диафрагмы располагаются в центрах перемычек между окнами, а приведенные массы поясов располагаются по осям поясов напротив масс диафрагмы. При наличии в диафрагме одной перемыч-

ки расчетная модель может быть упрощена и сведена к двух массовой системе (Рис.5).

Для прогонки, на ЭВМ расчетной модели экскаватора ЭКГ-15 для разреза Тамусинский ПО "Кемеровоуголь" по граничным условиям и продолжительности отдельных этапов на основе данных экспериментов было сформировано 60 нагрузочных диаграмм. Частота соударений рабочего органа с кусками породы принята равная 2,4 Гц.

| Ь |У/

Н---У- -

Рис.5 Расчетная динамическая модель пластинчато-стержневого элемента стрелы экскаватора

Оценка влияния параметров отдельных элементов конструкции на напряженное состояние расчетных элементов диафрагмы при поперечном изгибе произведена путем многократной прогонки контрольного варианта с различными значениями варьируемых параметров. Установлено, что на характер процесса изменения напряжений в расчетном элементе неоднозначное влияние оказывают следующие параметры: толщина диафрагмы толщина и высота ребра 5р, НР. При этом наиболее слабое влияние характерно для параметра толщины диафрагмы. При изменении толщины диафрагмы с 10 до 20 мм (т.е. в два раза) значение наибольшего изгибного напряжения в расчетном элементе снижается с 28,4 МПа до 23,5 МПа. Для значения толшины диафрагмы 30 мм значение максимального напряжения составляет 17,9 МПа. Значение частоты основной формы колебаний увеличивается соответственно от 2,9 Гц до 3,3 Гц и 3,8 Гц. При этом масса диафрагмы увеличивается пропорционально толщине соответственно от 655 кг до 1310 кг и 1965кг.

Наибольшее влияние на характер процесса оказывает высота поперечного ребра жесткости. При увеличении высоты ребра с 80 до 100 мм значение наибольшего изгибиого напряжения в расчетном элементе снижается с 36,5МПа до 30,5 МПа. При дальнейшем увеличении высоты ребра до 120 мм значение максимального напряжения снижается до 25,2 Мпа. Значение частоты основной формы колебаний увеличивается соответственно от 2,5 Гц до 2,9 Гц и 3,4Гц. При этом масса ребер жесткости увеличивается соответственно с 31 кг до 39 кг и 47кг.

При определении циклической долговечности в расчетных сечениях пластинчатых элементов значения эквивалентных напряжений при варьировании толщиной диафрагмы и высотой поперечных ребер > жесткости изменяются монотонно.

В пятой главе приведена методика поэтапной оптимизации пластинчато-стержневых стреловых конструкций.

Анализ работ по оптимизации стреловых конструкций экскава-' торов и кранов показал, что на стадии проектирования, при условиях

обеспечения необходимой прочности, устойчивости и заданной долговечности элементов, за критерий оптимизации пластинчато-стержневой стреловой конструкции можно принять массу стреловой конструкции. Условие оптимальности (1) примет вид:

М = / ф„,8„, О^.^ЛЛА» г»> <5Я,)->тт (3)

Ограничения по прочности и долговечности:

Д^О, »1=1,2,..., п; (4)

¿^т>0, /и=1,2,..., и; (5)

где Д<рт - запас прочности элемента с учетом устойчивости; ) Дут - запас усталостной долговечности элемента.

Запас прочности элемента Л,, определяется:

к где [сг,] - допускаемое напряжение;

Ор -расчетное напряжение в элементе.

Запас по усталостной долговечности элемента Аг, определяется:

где - предел выносливости материала;

у - коэффициент, показывающий отношение предела выносливости ] к пределу текучести материала ат\

- максимальное напряжение для приведенного цикла.

Проведенные исследования напряженного состояния при статическом и динамическом нагружении позволили выделить основные этапы оптимизации пластинчато-стержневых конструкций, которые реализованы в виде пакета прикладных программ.

Исследован характер изменения функций цели для экскаватора

Высота ребра, мм

толщина ребра Ър = 10мм;с -ресурс; 8„ - толщина диафрагмы Рис. 6. Области поиска минимума целевой функции для стреловой конструкции экскаватора ЭКГ-15 при ограничении по ресурсу

Размер 11, мы

Рис. 7. Изменение суммарной массы стрелы крана-трубоукладчика ТГ-502 при варьировании параметром /1 при ограничениях по прочности и устойчивости

Выявлено, что в областях действия ограничений по прочности, устойчивости и усталостной долговечности функции цели носят монотонный или унимодальный характер, что позволяет при поиске оптимальных значений рекомендовать методы безусловной оптимизации.

Исследования показали, что для экскаватора ЭКГ-15 с годовым количеством циклов 6060 при копании в необрушенных забоях и ограничении на циклическую долговечность с гарантированным ресурсом 26 лет при оптимизации можно добиться снижения массы диафрагмы на 27,8%.

Для стреловой конструкции крана-трубоукладчика путем установки диафрагмы и оптимизации параметров при ограничениях по прочности и устойчивости удается добиться снижения массы стреловой конструкции на 12,3%.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. Создание методики оптимального проектирования пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов способствует улучшению их показателей, автоматизации процессов проектирования и развития общих положений прикладной теории оптимального проектирования.

2. Проведена классификация и формализация параметров пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов. В процессе исследования параметры, определяющие конструктивную схему пластинчато-стержневого элемента, разделены на две группы. К первой группе отнесены параметры, определяющие внешнюю осевую схему. Другая группа параметров определяет площади сечений элементов и внутреннюю осевую схему конструкции. Условие оптимальности определено в виде функции от значений варьируемых параметров с учетом ограничений по прочности и долговечности и ограничений на параметры проектирования.

3. Предложенные расчетные схемы методом конечных элементов (на примере стреловой конструкции одноковшового карьерного экскаватора и крана трубоукладчика) позволяют проводить анализ напряженного состояния пластинчато-стержневых конструкций. Для определения положения наиболее напряженных элементов использовался разработанный итерационный процесс нерегулярной разбивки на конечные элементы, позволяющий снизить затраты времени при составлении расчетных схем.

4. Показано, что зависимости главных напряжений в расчетных сечениях от изменения варьируемых параметров пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций при отдельном и совместном действии горизонтальных и вертикальных статических сил являются монотонными, что позволило рекомендовать для выбора оптимальных параметров методы поэтапной безусловной оптимизации по отдельным параметрам.

5. Статистический и спектральный анализ отдельных этапов копания неоднородных грунтов позволил сформировать диаграммы нагрузок на рабочий орган одноковшового экскаватора при расчете элементов конструкций на прочность и долговечность. Предложенная методика моделирования процессов нагружения одноковшовых экскаваторов и стреловых кранов, позволяет учитывать случайных характер формирования нагрузок на рабочий орган в зависимости от вида забоя, прочностных и гранулометрических характеристик разрабатываемого грунта, скорости движения рабочего органа и характеристик кранового пути.

6. Предложены и обоснованы методы поэтапного динамического расчета пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций.

Расчетная динамическая схема стреловой конструкции при определении граничных условий для расчета пластинчато-сгержневого элемента представлена многомассовой системой с массами, сосредоточенными в узлах подконструкций. Для определения напряжений от поперечных колебаний в поясах и элементах диафрагмы пластинчато-стержневого элемента принята много-массовая динамическая система с массами, расположенными по осям поясов и в центрах тяжести перемычек диафрагмы.

7. Результаты динамического расчета пластинчато-стержневой стреловой конструкции на примере карьерного экскаватора показывают, что варьирование параметрами поперечных ребер жесткости позволяет изменять амплитудно-частотную характеристику процесса формирования напряжений от поперечных колебаний в расчетных элементах диафрагмы и влиять на ресурс пластинчатого элемента.

8. Разработана методика оптимизации, которая включает следующие основные этапы: определение ограничений на параметры проектирования; выбор расчетных положений и сочетаний нагрузок; статический расчет для предварительного определения параметров поясов, распорок и элементов диафрагмы; формирование внешних дина-

мических нагрузок на стреловую конструкцию; динамический расчет конструкции в целом для определения граничных условий; динамический расчет выделенного пластинчато-стержневого элемента с уточнением параметров поясов и элементов диафрагмы по условию обеспечения усталостной долговечности. Исследованы области существования функции цели, предложены алгоритмы поиска оптимальных параметров. Методика оптимизации пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций реализована в виде программных блоков динамического расчета и оптимизации основных параметров, включенных в программный комплекс «Оптимизация стреловых конструкций i и автоматизация расчетов»

9. Экономический эффект от внедрения методики поэтапной оптимизации определяется за счет повышения надежности пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов, снижения затрат на внеплановые ремонты и простои машин, уменьшение затрат на изготовление. Оптимизация параметров элементов диафрагмы стреловой конструкции экскаватора ЭКГ-15 с учетом ограничений по циклической долговечности позволяет добиться снижения массы диафрагмы на 27,8% при гарантированном ресурсе 26 лет или увеличить значение ресурса до 31 года. При ограничениях по устойчивости для стреловой конструкции крана-трубоукладчика ТГ-502 установка диафрагмы и оптимизация параметров позволяет добиться снижения значения массы на 12,3%.

? Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1.Исследование напряженного состояния и оптимизация пластинчато-стержневых стреловых конструкций / Гончаров Н.В., Jlero-минов В.В., Михайлов Л.К., Полянский Е.С.; Томск, гос. архит,-строит. ун-т. - Томск, 1997.- 76с. - Депон. в ВИНИТИ 16.05.97, № 1625-В97

2.Моделирование стреловых конструкций строительных машин циклического действия методом конечных элементов/ Н.В. Гончаров, В.ВЛегоминов, Л.К. Михайлов, Е.С. Полянский// Строительные материалы и технология: Сб. тез. науч.-техн. конф. НГАС апр.,1997 ч.2 -Новосибирск, 1997. - С. 82-83.

3.Учет дополнительных динамических нагрузок на стреловую конструкцию экскаватора ЭКГ-15 при нормальном копании./ Н.В. Гончаров, Л.К. Михайлов, Е.С. Полянский // Казахстан 2030: Регио-

нальные проблемы научно-технического прогресса: Материалы XXXVI науч.-техн. конф. ВКТУ, 31мар.-4апр. 1998 - Усть-Каменогорск, 1998. - С. 310.

4.Результаты экспериментальных исследований стреловой конструкции экскаватора ЭКГ-15/ Н.В. Гончаров, Л.К. Михайлов, Е.С. Полянский // Перспективные строительные конструкции и технологии: Сб. науч. тр. /АлтГТУ. Вып. 2 - Барнаул: Издат. АлтГТУ, 1998. -С. 107-111.

5.Экспериментальные исследования напряженного состояния стрелы экскаватора ЭКГ-15 / Н.В. Гончаров, JI.K. Михайлов, Е.С. Полянский; Томск, гос. архит.-строит. ун-т.- Томск, 1998.- 19 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.12.98, № 3841-В98.

6.Моделирование процессов нагружения конструкций одноковшовых экскаваторов при копании разнородных грунтов/ J1.K. Михайлов, Е.С. Полянский, Ф.В. Цап, Н.В. Гончаров // Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок: Тез. докл. науч.-техн. конф. 30 ноября -1 дек. 1999. г.Томск Секц. Совершенствование технологии строительного производства. - Томск, Изд-во ТГАСУ, 1999. -С.31-32.

7.Методика моделирования внешней динамической нагрузки на рабочий орган экскаватора/ Н.В. Гончаров // Вестник Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серикбаева. - Усть-Каменогорск, 2002. - №1 - С.23-27.

8-Основы поэтапного статистического моделирования одноковшовых экскаваторов / JI.K. Михайлов, Е.С. Полянский, Л.О: Торицин, Ф.В. Цап, Н.В. Гончаров // Интерстроймех -2002: Материалы межд. ц

науч.-техн. конф. Могилев: МГТУ, 2002. - С.154-155.

9.Поэтапная оптимизация пластинчато-стержневых конструкций одноковшовых экскаваторов и кранов/ Н.В. Гончаров, JI.K. Ми- t хайлов, Е.С. Полянский // Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок: Тезисы докладов межд. науч.-гехн. конф. Секция «Совершенствование технологий строительного произ-ва, по-

выш. эффект-ти труда, уровня техн. надежности». - Томск: Изд-во ТГАСУ, 2002.-С.59

10. Метод разбивки на конечные элементы пластинчато-стержневых стреловых конструкций/ Н.В. Гончаров // Вестник Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серикбаева. - Усть-Каменогорск, 2003. - №1 - С.23-26.

к

<

.-1

к

Изд. лиц.№ 021253 от 31.10.97. Подписано в печать У4- ФРЗ . Формат 60*90/16. Бумага офсет. Гарнитура Тайме, печать офсет. Уч.-изд. л. 2. Тираж 100 экз. Заказ № $£3

Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная 2. Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ. 634003, г.Томск, >л. Партизанская, 15.

f

i

(

1

I

у

SS-t97 6 2

2<эоМ

i

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО РАСЧЕТУ И ВЫБОРУ

ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАСТИНЧАТО

СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТРЕЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

1.1. Область применения и типовые дефекты пластинчато-стержневых элементов.

1.2. Состояние вопроса по методам расчета пластинчато-стержневых элементов.

1.3. Состояние вопроса по методам определения нагрузок на стреловые конструкции экскаваторов и кранов.

1.4. Анализ конструктивных схем и формализация параметров проектирования пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций.

1.5. Состояние вопроса по оптимальному проектированию пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций

1.6. Цели и задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО

СОСТОЯНИЯ ПЛАСТИНЧАТО-СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

СТРЕЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ.

2.1. Моделирование стержней, диафрагмы и ребер жесткости стреловых конструкций экскаватора и крана-трубоукладчика

2.2. Моделирование блоков, канатов, полиспастов и механизмов

2.3. Выбор параметров статического нагружения пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций.

2.4. Анализ напряженного состояния пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций.

Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛАСТИНЧАТО-СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТРЕЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

НА ПРИМЕРЕ ЭКСКАВАТОРА ЭКГ-15ХЛ).

3.1. Методика экспериментальных исследований стреловой конструкции экскаватора ЭКГ-15ХЛ.

3.2. Методика обработки экспериментальных данных.

3.3. Анализ результатов обработки экспериментальных данных . 99 Выводы.

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛАСТИНЧАТО-СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ.

4.1. Выбор и обоснование расчетной динамической схемы стреловой конструкции.

4.2. Методика моделирования внешней динамической нагрузки на рабочий орган экскаватора.

4.3. Методика поэтапного динамического расчета пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов.

4.4. Сопоставление результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных.

Выводы.

5. ПОЭТАПНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛАСТИНЧАТО-СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТРЕЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

5.1. Выбор критериев оптимизации и формирование функции цели.

5.2. Методика поэтапной оптимизации параметров пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций.

Выводы.

В настоящее время в экскаваторо- и краностроении наряду с рамными, решетчатыми и коробчатыми конструкциями большое применение находят пластинчато-стержневые конструкции[28,44,53,99].

Особенности и преимущества пластинчато-стержневых конструкций определили области их применения. Первая представлена плоскими пластинчато-стержневыми элементами А-образных стоек одноковшовых экскаваторов и стреловых кранов. Примерами могут служить карьерные экскаваторы серии ЭКГ, стреловые краны на гусеничном ходу типа РДК-250, МКГ-25БР и другие. Применяются в конструкциях плоских тяжело нагруженных стрел и рукоятях экскаваторов (серия экскаваторов ЭКГ производства ПО «Ижор-ские заводы», экскаваторы конструкции Super Front фирмы "Марион" США) [53,121,122], стрел кранов небольшой длины (краны-трубоукладчики ТГ-301, ТГ-503, СATERPILLER-589 и д.р.), гуськов портальных кранов (КПП-5) [120, 133]. Пространственные пластинчато-стержневые конструкции применяются в конструкциях стрел железнодорожных кранов (КЖДЭ-16, КЖДЭ-25) и д.р.

Пластинчато-стержневые конструкции, состоят из поясов, которые являются основными несущими элементами, и диафрагмы, находящейся в пространстве между поясами. Имеют два основных преимущества по сравнению с другими видами конструкций. Пластинчато-стержневые конструкции более технологичны в изготовлении, чем решетчатые за счет возможного применения автоматических процессов резки и сварки металла, упрощения процесса сборки, а также возможности снятия остаточных напряжений путем проведения операции отжига. Наличие диафрагмы небольшой массы между поясами существенно повышает жесткость конструкции в горизонтальной плоскости, что позволяет создавать конструкции, обладающие более высокой надежностью и относительно малым весом по сравнению с рамными и коробчатыми конструкциями [122].

Исследования показывают [64,81], что в процессе эксплуатации в пластинчато-стержневых стрелах мощных карьерных экскаваторов, разрабатывающих забои взорванных горных пород, и стрелах кранов-трубоукладчиков возникают усталостные трещины в местах соединения поясов с распорками. Трещины появляются в диафрагме и окаймляющих ее ребрах жесткости в местах резкого изменения формы диафрагмы и местах установки дополнительных ребер жесткости.

Существующие нормативные методики расчета типовых элементов пластинчато-стержневых конструкций позволяют производить расчеты на прочность и устойчивость только при статическом нагружении этих конструкций [103,119]. А при учете динамических нагрузок используются соответствующие коэффициенты запаса. Практика показывает, что завышение значений коэффициентов запаса прочности приводит к увеличению веса конструкций, стоимости машин и снижению технико-экономических показателей. Усиление конструкций в местах возникновения дефектов за счет увеличения площадей поперечного сечения элементов или установки дополнительных ребер жесткости не позволяет полностью исключить возможности возникновения дефектов в дальнейшем.

Определение ресурса пластинчато-стержневых стреловых конструкций экскаваторов и кранов на стадии проектирования до сих пор не проводятся из-за их конструктивных особенностей и отсутствия методик, позволяющих определять нагрузки на стреловые конструкции в реальных условиях эксплуатации.

Таким образом, в настоящее время не вызывает сомнения актуальность разработки методики моделирования и динамического расчета пластинчато-стержневых стреловых конструкций, позволяющей определять ресурс их работы на стадиях проектирования и эксплуатации, разработка методов и алгоритма выбора оптимальных параметров элементов пластинчато-стержневых стреловых конструкций.

Целью настоящей работы является разработка методики определения ресурса и оптимизации пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

- формализация параметров пластинчато-стержневых конструкций экскаваторов и кранов;

- разработка методики поэтапного моделирования нагрузок на пластинчато-стержневые стреловые конструкции одноковшовых экскаваторов при копании неоднородных грунтов и стреловых кранов;

- выбор и обоснование расчетных динамических моделей пластинчато-стержневых конструкций и разработка методики их динамического расчета;

- разработка методики поэтапной оптимизации изменяемых параметров пластинчато-стержневых стреловых конструкций экскаваторов и кранов.

Научная новизна работы заключается в создании методики оптимизации пластинчато-стержневых конструкций экскаваторов и кранов, которая позволяет выбирать оптимальные параметры поясов, распорок, диафрагмы и ребер жесткости на основании обобщенного критерия оптимизации для заданных режимов нагружения. По результатам экспериментальных исследований процессов нагружения одноковшовых экскаваторов разработана методика моделирования нагрузок на стреловую конструкцию одноковшового экскаватора при копании неоднородных грунтов. Разработан метод поэтапного динамического расчета, позволяющий на стадии проектирования или эксплуатации машин производить расчет на прочность и циклическую долговечность пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов с различными геометрическими параметрами, и определять действительный ресурс для заданных условий эксплуатации.

Практическая ценность работы заключается в создании алгоритмов определения пульсирующей случайной нагрузки, динамического расчета; выборе алгоритмов оптимизации параметров и определения ресурса пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов, реализованных в виде пакета прикладных программ для персональных ЭВМ «Оптимизация стреловых конструкций и автоматизация расчетов».

На защиту выносится: -результаты экспериментальных исследований процессов нагружения одноковшовых экскаваторов при разработке неоднородных грунтов; методика моделирования процессов нагружения одноковшовых экскаваторов при копании неоднородных грунтов; методика поэтапного динамического расчета пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов на основе метода нормальных форм колебаний; методика определения напряженно-деформированного состояния пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций и ресурса при заданных режимах нагружения экскаваторов и кранов; применение алгоритмов поэтапной оптимизации пластинчато-стержневых стреловых конструкций экскаваторов и кранов.

Работа выполнена на кафедре «Строительные и дорожные машины» Томского государственного архитектурно-строительного университета.

Основные результаты работы докладывались на научно-технической конференции секции строительных машин в Новосибирской государственной академии строительства в 1997г., на научно-технической конференции Восточно-Казахстанского технического университета в 1998г., на научно-технических конференциях Томского государственного архитектурно-строительного университета в 1999 и 2002гг на международной научно-технической конференции Интерстроймех-2002 в Могилевском государственном техническом университете.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе, списка использованной литературы из 137 наименований и приложения. Общий объем работы 235 е., в том числе основной текст - 118 с., приведены 84 рисунка и 18 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. Создание методики оптимального проектирования пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов способствует улучшению их показателей, автоматизации процессов проектирования и развития общих положений прикладной теории оптимального проектирования.

2. Проведена классификация и формализация параметров пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов. В процессе исследования параметры, определяющие конструктивную схему пластинчато-стержневого элемента, разделены на две группы. К первой группе отнесены параметры, определяющие внешнюю осевую схему. Другая группа параметров определяет площади сечений элементов и внутреннюю осевую схему конструкции. Условие оптимальности определено в виде функции от значений варьируемых параметров с учетом ограничений по прочности и долговечности и ограничений на параметры проектирования.

3. Предложенные расчетные схемы методом конечных элементов (на примере стреловой конструкции одноковшового карьерного экскаватора и крана трубоукладчика) позволяют проводить анализ напряженного состояния пластинчато-стержневых конструкций. Для определения положения наиболее напряженных элементов использовался разработанный итерационный процесс нерегулярной разбивки на конечные элементы, позволяющий снизить затраты времени при составлении расчетных схем.

4. Показано, что зависимости главных напряжений в расчетных сечениях от изменения варьируемых параметров пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций при отдельном и совместном действии горизонтальных и вертикальных статических сил являются монотонными, что позволило рекомендовать для выбора оптимальных параметров методы поэтапной безусловной оптимизации по отдельным параметрам.

5. Статистический и спектральный анализ отдельных этапов копания неоднородных грунтов позволил сформировать диаграммы нагрузок на рабочий орган одноковшового экскаватора при расчете элементов конструкций на прочность и долговечность. Предложенная методика моделирования процессов нагружения одноковшовых экскаваторов и стреловых кранов, позволяет учитывать случайных характер формирования нагрузок на рабочий орган в зависимости от вида забоя, прочностных и гранулометрических характеристик разрабатываемого грунта, скорости движения рабочего органа и характеристик кранового пути.

6. Предложены и обоснованы методы поэтапного динамического расчета пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций.

Расчетная динамическая схема стреловой конструкции при определении граничных условий для расчета пластинчато-стержневого элемента представлена многомассовой системой с массами, сосредоточенными в узлах под конструкций. Для определения напряжений от поперечных колебаний в поясах и элементах диафрагмы пластинчато-стержневого элемента принята много-массовая динамическая система с массами, расположенными по осям поясов и в центрах тяжести перемычек диафрагмы.

7. Результаты динамического расчета пластинчато-стержневой стреловой конструкции на примере карьерного экскаватора показывают, что варьирование параметрами поперечных ребер жесткости позволяет изменять амплитудно-частотную характеристику процесса формирования напряжений от поперечных колебаний в расчетных элементах диафрагмы и влиять на ресурс пластинчатого элемента.

8. Разработана методика оптимизации, которая включает следующие основные этапы: определение ограничений на параметры проектирования; выбор расчетных положений и сочетаний нагрузок; статический расчет для предварительного определения параметров поясов, распорок и элементов диафрагмы; формирование внешних динамических нагрузок на стреловую конструкцию; динамический расчет конструкции в целом для определения граничных условий; динамический расчет выделенного пластинчато-стержневого элемента с уточнением параметров поясов и элементов диафрагмы по условию обеспечения усталостной долговечности. Исследованы области существования функции цели, предложены алгоритмы поиска оптимальных параметров. Методика оптимизации пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций реализована в виде программных блоков динамического расчета и оптимизации основных параметров, включенных в программный комплекс «Оптимизация стреловых конструкций и автоматизация расчетов»

9. Экономический эффект от внедрения методики поэтапной оптимизации определяется за счет повышения надежности пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов, снижения затрат на внеплановые ремонты и простои машин, уменьшение затрат на изготовление. Оптимизация параметров элементов диафрагмы стреловой конструкции экскаватора ЭКГ-15 с учетом ограничений по циклической долговечности позволяет добиться снижения массы диафрагмы на 27,8% при гарантированном ресурсе 26 лет или увеличить значение ресурса до 31 года. При ограничениях по устойчивости для стреловой конструкции крана-трубоукладчика ТГ-502 установка диафрагмы и оптимизация параметров позволяет добиться снижения значения массы на 12,3%.

1. Автоматизированный расчет колебаний машин/ В.-К.В. Аугустай-тис, Г.-П.К. Мозура, , К.Ф. Сливинскас, Э.-Э.Р. Ставяцкене; Под. ред. К.М. Рагульскиса. - Л.: Машиностроение. Ленинг. отд-е, 1988. - 104 с.

2. Алексеев Н.И., Гайдукевич В.И., Седаков Л.В. О фактической нагрузке главных электроприводов экскаватора ЭКГ-8 и его модификаций// Промышленная энергетика. -1973. № 6.

3. Анализ случайных нагрузок на гибкие элементы стреловых конструкций экскаваторов и кранов / Л.К. Михайлов, Е.С. Полянский, Л.О. Тори-цын; Томск, инж.-строит. ин-т.- Томск, 1993. -18с. Деп. в МАШМИР 27.09.93, №12сд-93.

4. Андреев Л.В. Динамика пластин и оболочек с сосредоточенными массами/ Л.В. Андреев, А.Л. Дашко, И.Д. Павленко. М.: Машиностроение, 1988.-200 с.

5. Афанасьев А.И. Моделирование внешней случайной нагрузки в напорном механизме экскаватора// Горный журнал. 1994. - № 9. - С. 95-97.

6. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968. - 560 с.

7. Балаховский М.С., Покровский Л.Н. Исследование колебаний металлоконструкций драглайнов с применением ЭВМ // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.-1971. № 3. - С. 62 - 86.

8. Баничук Н.В. Введение в оптимизацию конструкций. -М.: Наука, 1986.-303 с.

9. Безделев В.В. Алгоритм оптимизации пластинчато-стержневых систем при статических и динамических воздействиях / Управляемые механические системы. Иркутск , 1986. - С. 86-96.

10. Беляков Ю.И., Резуник А.В. Метод определения коэффициента разрыхления крепких пород в развале// Горный журнал. 1966. - № 12.- С. 18-21.

11. Беляков Ю.И., Солодникова Г.С., Федоренко А.И. Допустимая высота экскаваторного забоя во взорванных породах// Горный журнал. 1968. -№ 4. - С. 27-29.

12. Беляков Ю.И. Прогнозирование технологии экскавации по структурно-прочностным показателям горных пород// Изв. Вузов. Горный журнал.- 1971.-№5.-С. 13-21.

13. Беляков Ю.И., Галимуллин А.Т. Классификация горных пород по удельному сопротивлению копанию//Горный журнал.- 1975.- № 4.- С.65-67.

14. Беляков Ю.И. О максимальном размере кусков пород при работе одноковшовых экскаваторов//Горный журнал. 1980. - № 12. - С.20-21.

15. Беляков Ю.И. Показатели для определения производительности экскаваторов при проектировании горных работ// Горный журнал. 1982. -№3. - С. 24-26.

16. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. -М.: Мир, 1974.-465 с.

17. Бидерман B.JI. Прикладная теория механических колебаний. М.: Высшая школа, 1980. - 408 с.

18. Бирюк В.И., Мишин Е.К., Фролов В.М. Методы проектирования конструкций самолетов. М.: Машиностроение, 1977. - 232с.

19. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. - 312 е., ил.

20. Болотин В.В. Асимптотический метод исследования спектра собственных частот упругих пластинок. // Расчеты и прочность. Вып. 6. М., Машгиз, 1960.

21. Брауде В.И. Вероятностные методы расчета грузоподъемных машин. Д.: Машиностроение, 1978. - 153 с.

22. Брауде В.И., Семенов JI.H. Надежность подъемно-транспортных машин. Д.: Машиностроение, 1986. - 183 е., ил.

23. Бутенин Н.В. Введение в аналитическую механику. М.: Наука 1971.- 264 с.

24. Вершинский А.В., Гохберг М.М., Семенов В.П. Строительная механика и металлические конструкции. — Л.: Машиностроение, 1984.- 231с.

25. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. М.: Машиностроение, 1971. - 359 с.

26. Виноградов А.И. Проблемы оптимального проектирования в строительной механике. Харьков: Высшая школа, 1973. - 126 с.

27. Виноградов А.И. Задача оптимального проектирования и ее особенности для стержневых систем // Строительная механика и расчет сооружений. 1974. - №4. - С. 55 - 60.

28. Винокурский Х.А. Стальные конструкции в тяжелом машиностроении. М.: Машгиз, 1960. - 325 с.

29. Винокурский Х.А., Осипов Б.Г., Воздвиженский П.С. Уменьшение массы стрел основной резерв снижения металлоемкости шагающих экскаваторов // Горный журнал. - 1984. - №7. - С. 47 - 60.

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

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

32. Волков Д.П., Черкасов В.А. Динамика и прочность многоковшовых экскаваторов и отвалообразователей. -М.: Машиностроение, 1969. 408 с.

33. Волков Д.П., Каминский Д.А. Динамика электромеханических систем экскаваторов. М.: Машиностроение, 1971. - 382 с.

34. Волков Д.П. Проблемы динамики и надежности машин для земляных работ // Горные, строительные и дорожные машины. 1984.- №37.- С. 1323.

35. Вольмир А.С. Устойчивость упругих и упруго пластических систем. - М.: Физматгиз, - 1962.

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

37. Гайдукевич В.И. Построение упорядоченных нагрузочных диаграмм методами теории случайных процессов. Реф. сб. "Электротехническая промышленность". - 1968. - вып. 298. - с. 18-19.

38. Гайдукевич В.И. Моделирование случайных процессов нагружения электрических машин. Реф. сб. "Электротехническая промышленность". -1968.-вып. 299.-С. 19-21.

39. Гайдукевич В.И., Демидов С.П., Иванченко Г.Е., Иванов J1.B. Модель случайного процесса нагружения основных электроприводов одноковшовых экскаваторов //Изв.вузов. Горный журнал. 1981. - № 12. - С.81-85.

40. Геммерлинг А.В. О методах оптимизации конструкций // Строительная механика и расчет сооружений. 1971. - №2. - С. 20 - 22.

41. Геммерлинг А.В. Оптимальное проектирование конструкций // Строительная механика и расчет сооружений. 1974. - № 4. - С. 10-13.

42. ГОСТ 25.100-82. Грунты. Классификация. М.: Издательство стандартов, 1982.

43. ГОСТ 25.101-83 Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов. М.: Издательство стандартов, 1983.

44. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1976. - 545 с.

45. Грибанов Ю.И., Мальков B.JL Спектральный анализ случайных процессов. -М.: Энергия, 1974. 240 с.

46. Гришин Д.К. Проблемы создания высокоэффективных средств снижения колебаний металлоконструкций машин для земляных и открытых горных работ //Строительные и дорожные машины. 1996, - №4, - С.33-34.

47. Гусев А.С., Светлицкий В.А. Расчет конструкций при случайных воздействиях. М.: Машиностроение, 1984. - 240 с.

48. Гусев А.С. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках. М.: Машиностроение, 1989. - 248 с.

49. Девяткин Ю.А., Тургель Д.К. Построение нагрузочных диаграмм подъемного и напорного механизмов карьерных экскаваторов в опереции черпания взорванной горной массы// Изв. вузов. Горный журнал. 1975. -№7.-С. 88-91.

50. Волков Д.П., Черкасов В.А. Динамика и прочность многоковшовых экскаваторов и отвалообразователей. -М.: Машиностроение, 1969.-408 с.

51. Докукин А.В. Статистическая динамика горных машин/ А.В. Докукин, Ю.Д. Красников, З.Я. Хургин. М.: Машиностроение, 1978. - 234с.

52. Домбровский Н.Г., Панкратов С.А. Землеройные машины. М.: Госстройиздат, 1961.-650с.

53. Домбровский Н.Г. Экскаваторы. М.: Машиностроение , 1969.318 с.

54. Зарецкий А.А. Постановка исследований по динамике башенных кранов. / Труды ВНИИстройдормаша. Вып. 63, «Исследование башенных кранов». - 1974. - С. 5-15.

55. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. -М., Машиностроение, 1968. 376 с.

56. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. / Пер. с англ. А.П. Троицкого и С.В. Соловьева. Под ред. Ю.К. Зарецкого. М.: Недра, 1974. - 240 с.

57. Зорин В.А. Основы долговечности строительных и дорожных машин. -М.: Машиностроение, 1986. 248 с.

58. Иванов А.В., Казак С.А. Определение динамических нагрузок при отрыве ковша экскаватора-драглайна с учетом предварительного натяжения подъемных канатов// Изв. вузов. Горный журнал. 1978. - №2. - С. 107-109.

59. Иванов А.В. Некоторые особенности расчета копающих механизмов экскаваторов/ А.В. Иванов, В.А. Оленев, М.Д. Барыкин // Изв. вузов. Горный журнал. 1978. - №8. - С. 98-101.

60. Исследование напряженного состояния и оптимизация пластинчато-стержневых стреловых конструкций / Н.В. Гончаров, В.В. Легоминов, JI.K. Михайлов, Е.С. Полянский; Томск, гос. архит.-строит. ун-т. Томск, 1997.- 76 с. - Деп. в ВИНИТИ 16.05.97, №1625-В97.

61. Легоминов В.В. К расчету трехгранных стрел драглайнов с учетом поперечного изгиба элементов /В.В. Легоминов, Л.К. Михайлов, Е.С. Полянский; Томск, инж.-строит, ин-т. Томск, 1986. - 20с. - Деп. в ЦНИИТЭст-роймаш 20.02.86, №37-сд-86.

62. Каганов В.Л., Пристель А.А. К решению задач оптимального проектирования // Строительная механика и расчет сооружений.- 1978. №2. -С.8-13.

63. Копытов М.М., Яшин С.Г. Местная устойчивость стенки перфорированного двутавра // Сб. научных трудов ЛТИ / Томск, гос. архит.-строит. ун-т, вып. 1. Томск: Изд. ТГАСУ, 2000. -С. 152-158.

64. Кох П.Ч. Ремонт экскаваторов. М.: Недра, 1979. - 193 с.

65. Круль К. Метод определения составляющих сопротивления грунта копанию и нагрузок в шарнирах рабочего оборудования гидравлического экскаватора// Строительные и дорожные машины. 1992.- № 11-12.- С. 13-15.

66. Круль К. Схематизация процессов нагружения металлоконструкций строительных машин для расчета по критериям живучести и устойчивости. Известия вузов. Строительство. 1998. № 4-5, - С. 119-123.

67. Кубачек В.Р., Конаков Б.С. Методика определения продолжительности рабочего цикла одноковшового экскаватора// Изв. Вузов. Горный журнал. 1968.-№8.-С. 96-100.

68. Кубачек В.Р., Касьянов П.А. Оценка кусковатости горной массы при исследовании режимов нагружения одноковшовых экскаваторов// Изв. Вузов. Горный журнал. 1970. - №1. - С. 92-96.

69. Кубачек В.Р. Качество подготовки горной массы к экскавации на карьерах СССР// Изв. Вузов. Горный журнал. 1975. - №8. - С. 101-103.

70. Кудрявцев Е.М. Исследование операций в задачах, алгоритмах и программах. М.: Радио и связь, 1984. - 182 с.

71. Кудрявцев Е.М. Основы автоматизированного проектирования машин. -М.: Машиностроение, 1993 336 с.

72. Ларионов И.А. Влияние качества рыхления пород на производительность экскаваторов// Горный журнал. 1961. №12. - С. 53-54.

73. Лившиц В.Л., Невзоров Л.А., Смородинский И.М. Оптимальное проектирование крановых металлоконструкций. Обзор. М.: ЦНИТЭстрой-маш, 1974. - 54 с.

74. Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. М.: Стройиздат, 1979 - 319 с.

75. Ляхович Л.С. Оптимизация сооружений как двойственная задача минимизации веса или синтеза систем, обладающих особыми свойствами // Вестник ТГАСУ 2000 - №1 - С. 98-107.

76. Ляхович Л.С., Круль Н.А. Оптимизация изменений нагрузки при ограничениях на величину частот собственных колебаний // Вестник ТГАСУ-2001 №1 - С.70-81.

77. Мажид К.И. Оптимальное проектирование конструкций: Пер. с англ.; Под. ред. Колтунова. М.: Высшая школа, 1979. - 236 с.

78. Малиновский Е.Ю., Зарецкий Л.Б. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1980. - 216 с.

79. Матушенко В.М., Паляничко С.А. Определение удельного сопротивления пород копанию одноковшовыми экскаваторами// Изв. Вузов. Горный журнал. 1970. - № 6. - С. 84-88.

80. Махно Д.Е., Шадрин А.И. Эксплуатация и ремонт механических лопат в условиях Севера: Справочное пособ. М.: Недра, 1992. - 127 с.

81. Метод конечных элементов: Учеб. пособие для вузов; Под ред. П.М. Варвака. Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981. - 176 с.

82. Метод суперэлементов в расчетах инженерных сооружений/ В.А. Постнов, С.А. Дмитриев, Б.К. Елтышев, А.А. Родионов.; Под общ. ред. В.А. Постнова. Л.: Судостроение, 1979. - 288 с.

83. Гончаров Н.В. Метод разбивки на конечные элементы пластинчато-стержневых стреловых конструкций // Вестник Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серикбаева. Усть-Каменогорск, 2003. - №1 - С.23-26.

84. Гончаров Н.В. Методика моделирования внешней динамической нагрузки на рабочий орган экскаватора // Вестник Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серикбаева. Усть-Каменогорск, 2002г. - №1 - С.23-27.

85. Михайлов Л.К. Алгоритм метода последовательных приближений для оптимизации стрел драглайнов // Исследования по механизации строительства. Томск: Изд-во ТГУ, 1984. - С. 42 - 50.

86. Михайлов Л.К., Легоминов В.В. Оптимизация предварительно-напряженных стреловых конструкций экскаваторов // Томск, инж-строит. ин-т. Томск, - 1986. - 13с. - Деп. в ЦНИИТстроймаш 13.03.86, № 83 -сд -86.

87. Михайлов Л.К., Полянский Е.С. Оптимизация стреловых конструкций экскаваторов драглайнов. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1989. -199 с.

88. Михайлов J1.K. Расчет и оптимизация гибких элементов стреловых конструкций. / J1.K. Михайлов, Е.С. Полянский, JI.O. Торицин, С.Я. Мокряк -Томск: Изд-во ТГУ,1991. 131 с.

89. Михайлов J1.K., Цап Ф.В. Имитационное моделирование процессов копания взорванных мерзлых грунтов одноковшовыми экскаваторами // Сб. научных трудов ЛТИ / Томск, гос. архит.- строит, ун-т, вып. 1. Томск: Изд. ТГАСУ, 2000. -С.24-32.

90. Михайловский А.И. О некоторых факторах, влияющих на надежность и долговечность крупных карьерных экскаваторов// Горный журнал. -1968. №9.-С. 42-44.

91. Моделирование мобильных стреловых кранов методом нормальных форм колебаний / Л.К. Михайлов, М.Ю. Попов; Томск, гос. архит. строит. акад. Томск, 1997.-14с. - Деп. в ВИНИТИ 16.05.97, № 1626-В97.

92. Мяченков В.И., Григорьева И.В. Расчет составных оболочечных конструкций на ЭВМ: Справочник. М.: Машиностроение, 1981. - 216 с.

93. Мяченков В.И., Мальцев В.П. Методы и алгоритмы расчета пространственных конструкций на ЭВМ ЕС. М.: Машиностроение, 1984.- 280с.

94. Основы статистической динамики одноковшовых экскаваторов/ Вагин Б.П., Оленич В.И. Обзор. М., ЦНИИТЭстроймаш, 1974.

95. Ольхофф Н. Оптимальное проектирование конструкций. М.: Мир, 1981.-277 с.

96. Панкратов С.А. Динамика машин для открытых горных и земляных работ. М.: Машиностроение, 1967. - 447 с.

97. Панкратов С.А., Ряхин В.А. Основы расчета и проектирования металлических конструкций строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1967. - 276 с.

98. Полак Э. Численные методы оптимизации.: Пер. с анг.; Под ред. И.А. Вателя М.: Мир, 1974. - 374 с.

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

100. Полянский Е.С., Михайлов J1.K. Проектирование оптимальных металлоконструкций грузоподъемных и землеройных машин. Учеб. пособ.-Томск: Изд-во ТПИ им С.М. Кирова, 1990. 112 с.

101. Пособие по проектированию стальных конструкций (к СниП II-23-81* «Стальные конструкции»)/ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. — М.: ЦИПТ Госстроя СССР, 1989. 148с.

102. Постнов В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. -Л.: Судостроение, 1977. 279 с.

103. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Том 3. Под ред. д-ра техн. наук И.А. Биргера и Я.Г. Пановко. М.: Машиностроение. 1968. - 567 с.

104. Пясецкий В.В. Расчет безраскосных крановых стрел при действии поперечной силы. Л., 1963. (ученые записки аспирантов и соискателей ЛГТИ)

105. Рабинович И.М. Основы строительной механики стержневых систем. М.: Госстройиздат, 1956. - 326 с.

106. Расстрыгин Л.А. Случайный поиск в задачах оптимизации многопараметрических систем. Рига: Зинатне, 1965.

107. Расчет крановых конструкций методом конечных элементов / В.Г. Пискунов, И.М. Бузун, А.С. Городецкий и д.р. М.: Машиностроение, 1991. -240 с.

108. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник / В.И. Мяченков, В.П. Мальцев, В.П. Майборода и д.р.; Под общ. ред. В.И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989. - 520 с.

109. Родионов Г.В. О рабочем оборудовании карьерных экскаваторов // Горный журнал. 1960. - № 5. - С. 40-44.

110. Рубцов В.К., Комащенко В.И. Производительность экскаваторов в породах различной взрываемости// Изв. Вузов. Горный журнал. 1975. - № 7.- С. 96-99.

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

112. Ряхин В.А., Мошкарев Г.Н. Долговечность и устойчивость сварных конструкций строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1984. - 232 с.

113. Ряхин В.А. Влияние динамических нагрузок на усталостную долговечность сварных узлов металлоконструкций экскаваторов / В.А. Ряхин, К. Круль, Ф.К. Кламанов // Строительные и дорожные машины. 1985. - №9. -С. 26-27.

114. Сергеев Н.Д., Богатырев А.И. Проблемы оптимального проектирования конструкций. JL: Изд-во литературы по строительству, 1971. - 134с.

115. Симкин Б.А., Пешков А.А. Оценка влияния качества подготовки горной массы на производительность экскаваторов// Горный журнал. 1983. -№7.-С. 21-23.

116. СНиП П-23-81*. Стальные конструкции/Госстрой СССР. -М.:ЦНИТП Госстроя СССР, 1991. 96 с.

117. Современная подъемно-транспортная техника за рубежом. Обзор литературы.; Под ред. А.О. Спиваковского. М.: Машгиз, 1957. - 308 с.

118. Современные карьерные экскаваторы / Сатовский Б.И., Ярцев Г.М., Полищук П.И., Цветков В.Н. и д.р. М.: Недра, 1971.-480 с.

119. Солохин Б.И. Унифицированные экскаваторы ЭКГ-8И и ЭКГ-4И// Горный журнал. 1968. - №3. - С.41 - 46.

120. Справочник по кранам: в 2 т. Т.1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов их приводов и металлических конструкций/ В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и д.р.; Под общ. ред. М.М. Гохберга. М.: Машиностроение, 1988. - 536 с.

121. Статистический анализ процессов нагружения экскаваторов ЭКГ-8И и ЭКГ-12,5 при разработке взорванных мерзлых грунтов / Л.К. Михайлов, Е.С. Полянский, Ф.В. Цап; Томск, гос. архит. строит, акад. Томск, 1998. -25 с. - Деп. в ВИНИТИ 09.07.98, № 2171-В98.

122. Строительная механика. Стержневые системы. / А.Ф. Смирнов, А.В. Александров, Б.Я. Лащенков, Н.Н. Шапошников; Под ред. А.Ф. Смирнова. М.: Стройиздат, 1981. - 512 с.

123. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластины и оболочки. Пер. с англ. В.И. Контовта; Под ред. Г.С. Шапиро. Изд. 2-е стереотип. М.: Наука, 1966. - 635 с.

124. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней пластин и оболочек. Избр. работы; Под ред. Э.И. Григолюка. М.: Наука, 1971. - 807 с.

125. Тимошенко С.П. Прочность и колебания элементов конструкций. Избр. работы.; Под ред. Э.И. Григолюка. М.: Наука, 1975. - 704 с.

126. Тимошенко С.П., Колебания в инженерном деле/ С.П. Тимошенко, Д.Х. Янг, У. Уивер: Пер. с англ. Л.Г. Корнейчука; Под ред. Э.И. Григолюка. -М.: Машиностроение, 1985. 472 с.

127. Гончаров Н.В. Учет дополнительных динамических нагрузок на стреловую конструкцию экскаватора ЭКГ-15 при нормальном копании./ Н.В.

128. Гончаров, JI.K. Михайлов, Е.С. Полянский // Казахстан 2030: Региональные проблемы научно-технического прогресса: Материалы XXXVI науч.-техн. конф. ВКТУ, 31мар.- 4апр. 1998 Усть-Каменогорск, 1998. - С. 310.

129. Федоров Д.И., Бондарович Б.А., Перепонов В.И. Надежность металлоконструкций землеройных машин. М.: Машиностроение, 1971. -215с.

130. Федоров Д.И., Бондарович Б.А. Надежность рабочего оборудования землеройных машин. М., Машиностроение, 1981. - 280 с.

131. Хабенский М.Я., Суколев А.Е. Плавучие краны. М.: Транспорт, 1964.- 189 с.

132. Хог Э., Арора Я. Прикладное оптимальное проектирование.: Пер. с англ.; Под ред. Н.В. Баничука. М.: Мир, 1983. - 479 с.

133. Хог Э., Чой К., Комков В. Анализ чувствительности при проектировании конструкций : Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 428с.

134. Гончаров Н.В. Экспериментальные исследования напряженного состояния стрелы экскаватора ЭКГ-15 / Н.В. Гончаров, JI.K. Михайлов, Е.С. Полянский; Томск, гос. архит.-строит. ун-т.- Томск, 1998.- 19 с. Деп. в ВИНИТИ 23.12.98, №3841-В98.

135. Математическое обеспечение ЕС ЭВМ. Пакет научных программ. Вып. 24.; Под ред. M.JI. Петровач. Минск.: Институт математики АН БССР, 1980.- 128с.