автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование параметров трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов на основе исследования напряженно-деформированного состояния металлоконструкций

На правах рукописи

005005466

ГОЛОВНЁВА Татьяна Петровна

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХГРАННЫХ СТРЕЛ ЭКСКАВАТОРОВ-ДРАГЛАЙНОВ НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

Екатеринбург - 2011

005005466

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель -

кандидат технических наук, доцент Шестаков Виктор Степанович Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Подзрни Роман Юрьевич; кандидат технических наук Лукашук Ольга Анатольевна.

Ведущая организация -Дивизион «Горное оборудование» ОАО «Уралмаш-Инжиниринг» МК «Урал-маш» (г. Екатеринбург).

Защита диссертации состоится 22 декабря^ 2011 г. в 10 _ ч. на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» в зале заседаний Ученого совета по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ГСП, ул. Куйбышева, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан 18 ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

М.Л. Хазин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При добыче полезных ископаемым открытым способом большую долю в себестоимости составляют затраты от работы экскаваторов-драглайнов. Даже незначительное повышение производительности экскаватора позволит получить существенный экономический эффект.

Для переноса вскрышных пород на требуемые расстояния увеличивают длину стрелы, что приводит к увеличению массы стрелы и всего экскаватора. Удлинение даже на 1 % стрелы драглайна, которая составляет 5...7 % от массы всей машины, увеличивает массу последней на 0,5-0,7 %.

Влияние металлоконструкций стрелы на массу экскаватора в целом обусловливает необходимость реального проектирования и поиск оптимального конструктивного решения для снижения массы стрелы.

Учитывая сложность проектируемого объекта, невозможно создать качественное, надежное и конкурентоспособное оборудование без пакетов инженерного анализа {ANSIS, АРМ WinMachine и др.) и принять на его основе грамотные конструктивные решения. Инженерный анализ - это, в первую очередь, исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) моделей проектируемых конструкций, получение их динамических характеристик и характеристик устойчивости.

Особенностью расчета стреловых металлоконструкций экскаватора-драглайна, по сравнению со стационарными, является сложный характер на-гружения элементов металлоконструкций в процессе работы драглайна.

Таким образом, обеспечение на стадии проектирования снижения массы экскаватора, увеличения долговечности трехгранной стрелы экскаватора-драглайна за счет оптимизации ее параметров, своевременной остановки на ремонт с целью предотвращения её разрушения, продления безопасного периода эксплуатации и, как следствие, повышение производительности является актуальной научно-технической задачей.

Объект исследований: трехгранные стрелы экскаваторов-драглайнов.

Предмет исследований: оценка напряженно-деформированного состояния трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов на любой стадии жизненного цикла.

Цель работы — снижение массы экскаватора-драглайна и повышение производительности за счет оптимизации параметров трехгранных стрел на стадии проектирования.

Идея работы. Оптимизация параметров трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов выполняется на основе исследования напряженно-деформированного состояния элементов. Расположение и поперечные сечения элементов стрелы определяются использованием в расчетах усилий в канатах, получаемых математическим моделированием работы лебедок подъема и тяги.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Максимальные усилия в канатах при прочностном расчете стрелы необходимо определять по имитационным моделям работы приводов подъема и тяги с учетом инерционности элементов лебедок.

2. Расчет долговечности стрелы целесообразно проводить с учетом конструктивных исполнений её элементов по усилиям в подъемных и тяговых канатах при отработке экскаваторной заходки.

3. Уменьшение металлоемкости и обеспечение долговечности стрелы экскаватора-драглайна достигается рациональными размерами и расположением элементов стрелы, определяемых расчетами НДС.

Научная новизна результатов исследований.

1. Предложена методика расчета усилий в подъемных и тяговых канатах с использованием имитационных моделей работы механизмов, разработан алгоритм, составлена программа для ЭВМ.

2. Установлено влияние усилий в подъемных и тяговых канатах, а также исполнений конструктивных элементов на прочность, устойчивость и долговечность стрелы.

3. Разработана методика определения оптимальных параметров стрелы на основе исследования НДС её конструктивных элементов.

Методы научных исследований: математическое моделирование; моделирование напряженно-деформированного состояния стрелы драглайна с использованием модуля АРМ ШтБ^исШгеЗВ среды инженерного анализа АРМ \УтМасЫпе, который предназначен для комплексного анализа трехмерных конструкций и основан на методе конечных элементов (МКЭ).

Достоверность научных положений, выводов и результатов исследования подтверждается корректным использованием уравнений механики и апробированных методов численного интегрирования, применением сертифицированного модуля расчета напряженно-деформированного состояния металлоконструкций.

Практическая значимость работы. Использование результатов научных исследований позволит снизить металлоемкость стрелы и всего экскаватора, что приведет к уменьшению времени рабочего цикла и увеличению производительности машины; Разработанный алгоритм позволит оптимизировать параметры трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов. Составленная математическая модель расчета усилий на металлоконструкции стрелы реализована в виде программы для ЭВМ.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке методики моделирования напряженно-деформированного состояния стрелы драглайна;

- в разработке методики расчета усилий в канатах с учетом инерционности подъемной и тяговой лебедок;

- в разработке алгоритма поиска оптимальных параметров трехгранных

стрел.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Методика расчета параметров стрел драглайнов рекомендуется организациям, проектирующим экскаваторы-драглайны. Методика расчетов стрел для подготовки к проведению капитального ремонта принята к внедрению ОАО «Ураласбест» (акт внедрения от 19.10.2011).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных и российских научных конференциях: «Уральская горная школа» (г. Екатеринбург, 2009, 2011 гг.), «Неделя горняка - 20082011 гг.» (г. Москва, 2008-2011 гг.), Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Чтения памяти В.Р. Кубачека (г. Екатеринбург, 2008-2011 гг.). . -

Публикации. Основные научные результаты опубликованы в 9 работах, в том числе 4 из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, библиографического списка из 107 наименований и 2-х приложений. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, в том числе содержит 55 рисунков, 14 таблиц и 2 приложения на 19 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено обоснованию актуальности темы, сформулированы цель, идея, научные положения и новизна.

В первой главе рассмотрены существующие конструкции стрел драглайнов, выполнен их анализ и обоснована цель дальнейших исследований трехгранных жестких стрел. Приведены известные методики расчета нагрузок, действующих на стрелу. Большой вклад в разработку конструкций и методик расчета параметров стрел принадлежит Б.И. Бубновскому, Х.А. Винокурскому, Д.П. Волкову, Н.Г. Домбровскому, В.Н. Ефимову, В.В. Легоминову, В.П. Ломакину, Л.К. Михайлову, В.И. Морозову, В.Н. Николаеву, Б.Г. Осипову, С.А. Панкратову, В.А. Ряхину, Р.Ю. Подэрни, Е.С. Полянскому и др. Дан анализ существующих конструктивных схем и методик, в которых обоснованы габаритные размеры, размеры и формы поперечных сечений элементов и их соединений, обеспечивающих заданные условия эксплуатации. Выполнен обзор известных методик расчета стрел экскаваторов-драглайнов, показано, что методики имеют ряд недостатков. Обоснована необходимость проведения исследований по созданию новой методики с применением компьютерных пакетов расчета напряженно-

деформированного состояния.

Во второй главе разработана методика расчета действующих усилий на стрелу драглайна. Значения усилий входят в модель нагружения модуля расчета напряжений АРМ Struc-ture3D.

Рис. 1. Границы рабочей зоны и возможные траектории транспортирования ковша

Методика состоит из блока расчета усилий в подъемных и тяговых канатах при транспортировании ковша к месту выгрузки и обратно в забой, из блока расчета инерционных и центробежных сил, из блока расчета ветровых нагрузок.

При выводе уравнений для расчета усилий рассмотрены варианты перемещения ковша по различным траекториям (рис. 1). Рассмотрено:

- перемещение ковша по заданной координатами траектории;

- перемещение ковша по траектории, определяемой скоростями перемещения ковша с помощью канатов подъемной и тяговой лебедок.

В известных методиках при расчете как стрел драглайнов, так и механизмов подъема-тяги используются модели, основанные на расчете статических усилий от силы тяжести груженого ковша, перемещающегося по расчетной траектории (траектория 1 на рис. 1). Динамические нагрузки учитывались в них с помощью коэффициентов динамики. Для расчетов на долговечность такие приближенные модели дают относительно большую погрешность, поэтому в диссертационной работе разработана математическая модель расчета усилий с учетом динамических составляющих при движении ковша по возможным траекториям при отработке забоя. Определение усилий по этой модели позволит проводить расчеты на долговечность.

В качестве таких моделей решено было использовать имитационную модель рабочего процесса драглайна. В нее входят модули имитации работы основных механизмов: подъема, тяги и поворота, модуль расчета статических и динамических нагрузок, при транспортировании ковша, модуль задания сигналов управления приводами указанных механизмов.

Исходные данные по параметрам экскаватора, по параметрам основных механизмов, по траекториям перемещения ковша_

Блок имитации работы механизма подъема

Кп. и

Блок имитации работы механизма тяги

Блок имитации работы меха_низма поворота_

- Блок определения положения ковша

- на траектории

т

|Блок расчета инерционных и центро-_ бежных сил на ковш, усилий в подъемных и тяговых канатах

Блок расчета момента инерции механизма поворота

д

Блок расчета инерционных и центробежных сил на элементы стрелы, усилий от подъемных канатов

^т, ^ини

Расчет максимального усилия на стрелу, формирование графика для проведения расчета на усталость_

Рис. 2. Функциональная схема модели нагружения

При разработке математической модели работы драглайна использован блочный принцип: составлены блоки имитации работы приводов, лебедок, поворотного движения платформы, перемещения ковша (рис. 2). Эти блоки включают математические модели и алгоритмы и реализуются соответствующими подпрограммами на алгоритмическом языке. Использование блоков позволяет получить открытую систему для дальнейшей корректировки и дополнения новыми блоками.

Расчет нагрузок на стрелу драглайна от ковша (блок расчета инерционных и центробежных сил на элементы стрелы, усилий от подъемных канатов) Усилия на стрелу определяются:

силами тяжести груженого или порожнего ковша, канатов, головных блоков и всех элементов стрелы;

передаваемыми на головной блок инерционными силами, возникающими при разгоне и торможении ковша лебедками подъема и тяги;

действующими на элементы стрелы инерционными силами, возникающими при разгоне и торможении поворотной части экскаватора; ветровой нагрузкой.

Расчетная схема к составлению модели определения усилий в канатах показана на рис. 3.

Исходными данными для этой модели являются: Lc - длина стрелы (расстояние между осью пяты стрелы и осью головных блоков); RT, R„ - радиус барабанов тяговой и подъемной лебедок; с^ - угол наклона стрелы; хпс, znc -координаты оси пяты стрелы; хи5, 2„б - координаты оси направляющих блоков; дс„, z„ - положение центра тяжести ковша в начале подъема; ги6, гг6 - радиусы направляющих и головных блоков; GK+r - сила тяжести груженого или порожнего ковша.

Усилия в канатах с учетом действия сил инерции определяются из уравнений равновесия:

Р _ G't.r+^tgPn . F= FT-cospT+F„6 т smpt-cosPT-tgPn' " cosp„ '

где G 'K+r . суммарная нагрузка, включающая силу тяжести груженого ковша (GK+r), отклоняющую силу от движения платформы экскаватора с ускорением (Fm), силу Кориолиса (FKop) от движения ковша по кривой с одновременным поворотом платформы:

G\,r = jG\.r+(F„±Fm?Y ; = mK„; F^ = 2mK„, (2)

Рис. 3. Расчетная схема к определению усилий в подъемных и тяговых канатах

Рис. 4. Схема к определению нагрузок на стпепу в горичонтапьной плоскости

где £, - угловое ускорение при повороте платформы; х, - расстояние по горизонтали от оси вращения платформы до центра тяжести ковша; ш„, - скорость вращения платформы; утр - скорость переносного движения.

Для расчета напряжений в элементах стрелы отклоняющую силу и силу от ускорения Кориолиса учитывают отдельно, так как они действуют в другой плоскости по отношению к силам тяжести (рис. 4). Действие этих сил на голову стрелы можно выразить

(3)

Центробежная сила, действующая при повороте поворотной платформы на ковш:

^ц6 = тк+У (4)

Длину подъемных /,„, и тяговых Ц, канатов определяем по углам поворота вала соответствующего барабана, расчет которых выполняется блоком имитации работы механизмов.

Блок имитации работы механизмов Для поставленной цели расчета усилий на стрелу драглайна достаточную точность обеспечивает модель, реализующая механическую часть привода. Момент привода рассчитываем по механической характеристике привода (рис. 5), так как современные системы управления позволяют обеспечивать соответствие динамической и статической механических характеристик привода.

Расчетная схема принята двухмассо-вой: ковш - первая масса, барабан лебедки с приводом - вторая масса. Канат с параметрами «масса» и «жесткость» присутствует самостоятельным элементом, соединяющим первую и вторую массы. За звено приведения при сведении элементов лебедок ко второй массе принимаем вал барабана. Вторая масса включает в себя моменты инерции вращающихся частей привода и барабана лебедки.

Для расчета динамических составляющих усилий при разгоне и торможении используются уравнения движения. При разгоне система управления обеспечивает движущий момент, меняющийся по графику статической механической характеристики (см. рис. 5), а при торможении двигатели развивают встречный момент, равный максимальному.

Для второй массы уравнения движения при разгоне и торможении:

Мпах

Рис. 5. Статическая механическая характеристика привода: Мхх, (Оотс - скорость холостого хода и отсечки; Мтач, Мак -момент привода максимальный, отсечки; сор, Мр - текущее значение скорости и момента

М„,

■и-ц

' - ^б.ирр.,-

(5)

где Мт , - момент на валу двигателя при разгоне; и - передаточное отношение лебедки; q - КПД лебедки; J6.np,p, J6 np.T - суммарный, приведенный к валу барабана момент инерции вращающихся частей привода и барабана при разгоне и торможении соответственно; da^dt - ускорение движения барабана. Момент сопротивления на валу барабана от усилия в канате

M*1=FU-Rt. (6)

Момент на валу двигателя при разгоне: . npHQV/Cow = М^ -MjfW , (7)

, / ore

' 0) —СО !

при СОдв., <С0отс =Мт " ' .

Суммарный приведенный к оси барабана лебедки момент инерции механизмов подъема - тяги:

при разгоне: Л„Р = Л» ■■ ■"г + Л*. + + '"<•„.,)• Л.2;

при торможении: J6„f=Jы■nДí■uí+Jt,t+mall■R,2. , (8)

где /икан, Откан./ - масса каната на барабане и каната от точки схода до ковша, соответственно; пдв - количество двигателей. Уравнение движения для первой массы

Р.-Р^гп^, (9)

где Гц,,- - усилие в канате лебедки подъема (тяги); V* - скорость движения ковша; /*"п(т] - проекция силы тяжести ковша на канат подъемной или тяговой (ГТ) лебедки; тк+г - масса ковша груженого или порожнего. Усилие в канате определяется по закону Гука

, (Ю)

где ск, - жесткость каната, определяется с учетом его провисания под действием сил тяжести; АЬк1- изменение длины канатов.

Уравнения, имитирующие работу механизма, реализованы алгоритмом и программой, представленной в приложении к диссертации. Значения скорости барабана передаются в блок определения координат ковша. Блок определения положения ковша на траектории При работе лебедок длина канатов между осью блоков стрелы и центром тяжести ковша будет определена по начальному значению длины канатов и скорости вращения барабанов:

1Т, = 1тя -Л, к, = А,„ - К К А (11)

где ЬгМ, £п н - длина тягового и подъемного канатов в начале движения; сйт /, соп /— скорость вращения барабанов лебедок тяги и подъема.

По линейным размерам стрелы и блоков, длинам канатов можно определить углы, входящие в расчет усилий подъема и тяги (см. рис. 3):

Рп=ас+агссоз (12)

Рт = а + агссоз( ^ + ^ ~ ^ | + агссо/ +^ ~^ ] + агс1е-^-. (13)

I 2-4 Лк ) Л ) 4,

Координаты центра тяжести ковша

х,=хн6- соз(рт-р,); 7, =2нб+ + ^ зт ((3Т-р,). (14)

Расчет максимальных усилий в канатах при входе в зону растяжки ковша

Снижение массы стрелы возможно за счет использования элементов без излишних запасов прочности. Для решения этой задачи необходимо с достаточной степенью точности определить максимальные усилия в канатах подъемной и тяговой лебедок, по которым выполняют расчет напряжений в элементах стрелы и подбирают сечения элементов. В известных методиках при расчетах усилий рассматривают положение ковша в зоне растяжки и усилия в подъемных и тяговых канатах считают равными стопорным (максимальным) значениям. При этом не учитывается процесс движения ковша при входе в зону растяжки, когда подъемная и тяговая лебедки работают на себя, т. е. уменьшают длину канатов. При работе реальной лебедки из-за большой инерционности механизма ковш не остановится на границе зоны растяжки, а продолжит движение к стреле. Между подъемными и тяговыми канатами увеличится угол, и это приведет к увеличению усилий в канатах. Точное максимальное значение усилий может быть определено по приведенным выше блокам.

О 0.5 1 1.5 2 0 0.5 1 1.5 2

Рис. б. Влияние приведенного к валу двигателя момента инерции лебедок подъема и тяги (У) на усилия в подъемных и тяговых (/ч,г) канатах ^ при входе ковша в зону растяжки: а - 7=200 кг-м2; 6-7=250 кг-м ; в - >300 кгм

В диссертационной работе по имитационной модели был проведен расчет максимального усилия при входе в зону растяжки ковша и исследовано влияние на него моментов инерции лебедок (рис. 6).

Для экскаватора ЭШ-20.90 проведены расчеты процесса торможения в зоне растяжки, результаты показаны в табл. 1.

В табл. 1 обозначено: /У Ск+Г - относительные значения усилий в

тяговых и подъемных канатах.'

В строке «отклонение» приведена разность между точками начала и конца торможения, причем в колонках , Р^в^ - приведено относительное значение Д^ где /ч, - усилия в канатах в конце и начале тор-

можения.

Таблица 1

Изменение нагрузок при входе ковша в зону растяжки _

Параметры */ 1т./ ¿п./ Я, /УОк+г ■Рп/Ск+г

Начало торможения 51 18' 39,2 65,56 1480 1698 1,762 2,022

Конец торможения 48,7 21 38,2 64,5 1972 2217 2,348 2,64

Отклонение 1,005 1,061 491,6 519 0,332 0,305

Выводы. При торможении в зоне растяжки происходит существенное увеличение усилий в подъемных и тяговых канатах, это нужно учитывать при расчете максимальных напряжений в металлоконструкциях стрелы. Для уменьшения нагрузок на стрелу при проектировании лебедок необходимо прорабатывать возможности снижения момента инерции.

Во второй главе также представлена методика расчета ветровых и инерционных нагрузок, требуемых для расчета НДС.

Третья глава посвящена описанию методики расчета параметров стрелы с использованием модуля АРМ ШтВШсШеЗО. Модуль основан на методе конечных элементов и имеет сертификат соответствия № РОСС RU.Cn 15.Н00086.

Модуль позволяет определять напряжения и перемещения в элементах стрелы, проводить расчеты на устойчивость и усталость. Выполнив расчет и последующий анализ, можно принять решение по изменению и доработке проектируемой стрелы.

При расчетах в АРМ ШМ^сШгеЗИ используются модели: конструкции, защемлений, погружения, материалов.

Для проектирования стрел драглайнов предложена модель конструкции двух типов. При расчетах на первом этапе выполняют выбор сечений и размеров элементов, которые реализуют схему стрелы. Модель конструкции для такого расчета представляет собой стержневую систему.

Для проектирования пяты и головы стрелы используем модель из объемных элементов. Расчеты на этом этапе проводим по усилиям, определенным на первом этапе для стержневой конструкции.

Достоинство стержневой системы заключается в возможности простого изменения сечений входящих в конструкцию стержневых элементов и подбора таких значений, при которых масса конструкции будет наименьшей и обеспечит требуемую прочность и долговечность.

Модель защемлений реализуется установкой опор, необходимых для проведения расчетов методами статики. Опоры устанавливают на пяту стрелы и в точке подвески стрелы к надстройке экскаватора. Опоры позволяют устанавливать запреты перемещений и запреты поворотов узла.

Модель погружения включает все действующие на стрелу усилия. Уравнения для их расчета приведены во второй главе. На стрелу действуют усилия двух типов: сосредоточенные (усилия со стороны канатов, инерционные силы головных блоков) и распределенные (ветровые, инерционные).

10

Инерционные и ветровые нагрузки могут прикладываться к стержневым элементам распределенной нагрузкой и сосредоточенными силами. В диссертационной работе даны рекомендации, как необходимо их вводить в модель на-гружения.

Сформулированы задачи расчета стрел драглайнов и показана методика использования пакета АРМ ЗйпстгеЗБ для:

■ расчета напряженно-деформированного состояния;

• анализа усталостной прочности;

• проверки несущей способности стержневых элементов по СНиП;

• расчета коэффициентов запаса и форм потери устойчивости;

• определения частот и форм собственных колебаний и поведения системы при заданном законе изменения вынуждающей нагрузки от времени с анимацией колебательного процесса.

Рассмотрен алгоритм использования модуля АРМ БйпсШгеЗО при расчетах на прочность, устойчивость и усталостную прочность. Максимальные усилия в подъемных и тяговых канатах при расчетах определяются с учетом инерционности лебедок. Показано влияние геометрических характеристик сечений на прочность и устойчивость стрелы, рассмотрен выбор схемы модели конструкции.

В четвертой главе приведены результаты исследований и оптимизации параметров стрелы драглайна. -

Критерием оптимизации принята масса стрелы. Ограничениями служат условия прочности, устойчивости и долговечности. Переменными оптимизации являются геометрические размеры сечений элементов стрелы; длина и угол наклона задних стоек (15 по рис. 7), определяющих расстояние между нижними и верхними поясами стрелы; длина панелей нижних поясов (5...Р по рис. 7).

Для исследований были составлены модели трехгранных стрел длиной 75 (см. рис. 7) и 90 м.

Рис. 7. Схема стрелы ЭШ 11.75: 1, 2, 3, 4 - панели верхнего пояса стрелы; 5, б, 7, 8, 9 - панели двух нижних поясов стрелы; 10, 11, 12, 13, 14-распорки стрелы; 15, 16, 17, 18, 19,20,21 - наклонные стойки. Штрихпунктирными линиями изображены гибкие диагональные связи (ванты)

4

20

5

На этих моделях проведены исследования по определению усилий в канатах, НДС, устойчивости элементов стрелы, по определению способа задания усилий, по выявлению влияния количества элементов, входящих в стрелу, и их размеров, по анализу влияния отдельных видов нагрузок, по расчету усталостной прочности.

Результаты расчета напряжений модулем расчета напряженно-деформированного состояния трехмерных конструкций БтюЫге-ЗВ показаны в виде карты результатов (рис. 8). На карте результатов выводится схема стрелы, элементы которой окрашены в цвета, в соответствии с полученными значениями напряжений, перемещений или коэффициента запаса. Численные значения напряжений соответствующего цвета определяются по расположенной на экране шкале.

Расчет усилий в канатах выполняем по разработанной программе для ЭВМ. График изменения усилий при перемещении по заданной траектории приведен на рис. 9.

Для модели нагружения проведены исследования по способу задания усилий, равномерно действующих на конструкцию: центробежных, инерционных и ветровых. Доказано, что их необходимо вводить в модель нагружения распределенными силами. Такой способ обеспечивает большую точность и не приводит, как ожидалось до начала исследований, к существенному увеличению времени создания модели нагружения.

Были выполнены исследования по значимости действующих нагрузок. Результаты расчетов показаны в табл. 2.

Анализ результатов расчетов показал, что центробежные и инерционные нагрузки практически не влияют на значения напряжений в элементах конструкции стрелы. Доля от ветровой нагрузки составляет десятую часть от суммарного усилия и зависит от ветрового напора, площади поверхности с наветренной стороны. Предварительное напряжение вант также влияет на прочностные характеристики стрелы, и его определяют из условия, что предварительное

ЕУМ(Н/ми-2|

канате

Рис. 8. Карта напряжений

сжатие жесткого трубчатого пояса должно превосходить усилие растяжени появляющееся от внешних нагрузок. Напряжения от силы тяжести мсталлоко! струкций составляют порядка 30 % от суммарной нагрузки.

Рис. 9. Результаты расчетаусилий в канатах

Таблица

Напряжения по видам нагрузок

Наименование нагрузки Максимальные напряжения для стрелы, МПа Напряжения в 5 элементе рис. 7, МПа Доля от напряжения при действии всех нагрузок (5 элемент), %

Инерционные силы 2,38 2,00 2,32

Центробежные силы 1,03 0,19 0,22

Ветровая нагрузка 11,66 11,13 12,93

Преднапряжение вант 40,16 3,27 3,80

Сила тяжести ковша с грунтом . 59,66 48,41 56,23

Сила тяжести стрелы 40,50 25,90 30,08

Все действующие на стрелу силы 86,09 86,09 100

Разработанная методика с применением модуля Structure 3D позволя проводить расчеты стрел на усталость. Рассмотрено влияние на усталость к эффициентов концентрации напряжений (табл. 3), качества околошовной п верхности (табл. 4), шероховатости (табл. 5).

Таблица

Влияние коэффициента концентрации напряжения кк „ _на коэффициент усталости элементов__

3,5 3,0 2,5 2,0 1,5

¿■уст 0,94 1,04 1,16 1,31 1,5

Влияние коэффициента поверхности обработки као

Таблица 4

^П.о 1,0 1,05 1 1,1

ку ст 1,18 1,4 I 1,46

Таблица 5

Яг 630 250 160

к\ст 1,24" 1,31 1,34

а б , а, МПа К

180 160 140

120 100

т, кт к

а

т

35 40

с,

275 250 225 200 175 150 125 100

45 50 '55 60 70 Угол наклона, град

~ Минимально допустимое - значение устойчивости

6- —.

Минимально допустимое значение усталости

Усталость

МПа т, кт

\ °

т —А

г 0

35

г К 5

45

16 20 24 28 32 36 Длина стержня, м

О.

55 65

Угол наклона, град

Устойчивость

Минимально допустимое значение устойчивости

-От

\ Минимально допусти" мое значение усталости

Усталость

16 20 24 28 32 36 Длина стержня, м

Рис. 10. Графики влияния;

а, в - угла наклона и длины крайних стержней фермы стрелы на массу и напряжения стрелы;

б, г - угла наклона и длины крайних стержней фермы стрелы на коэффициенты устойчивости стержней и усталости металлоконструкции

Если расчетами будет выявлено, что некоторые элементы стрелы не обеспечивают требуемую выносливость даже с использованием «лучших» коэффициентов по табл. 3...5, то необходимо увеличить площадь сечения этих элементов. Такой подбор сечений и является выполнением ограничения по долговечности.

Проведены исследования влияния переменных оптимизации на критерий с целью обоснования включения их в целевую функцию оптимизации. Исследования показали (рис". 10), что высоты крайних стержней стреловой конструкции и углы их наклона влияют на напряжения и массу стрелы, на коэффициенты устойчивости стержней и усталости металлоконструкции, поэтому их нужно рассматривать при поиске рациональных параметров стрелы.

Проведена оптимизация по критерию массы при изменении высоты стоек, угла их наклона, длин нижних панелей и их количества. Оптимальные размеры позволяют уменьшить массу стрелы на 8 % по сравнению с базовым вариантом при обеспечении требуемой устойчивости и выносливости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная научно-практическая задача повышения эффективности работы экскаваторов-драглайнов за счет снижения массы и повышения надежности стрел на основе исследования их напряженно-деформированного состояния.

Основные выводы, научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Предложена методика расчета значений усилий .в подъемных канатах по имитационной модели работы подъемной и тяговой лебедок, поворотного механизма, составлен алгоритм и программа для ЭВМ.

2. Разработана методика проведения расчетов элементов стрелы на прочность, устойчивость и долговечность. Выявлено влияние на долговечность шероховатости поверхности труб, из которых изготовляется стрела, и качества обработки сварных швов.

3. Установлено влияние величины предварительного натяжения вантовых

раскосов на НДС стрелы.

4. Разработана методика оптимизации по критерию массы параметров трехгранных жестких стрел экскаваторов-драглайнов, основанная на анализе напряженно-деформированного состояния (НДС) металлоконструкции стрелы.

5. Показано определение оптимальных параметров стрелы на основе исследования НДС её конструктивных элементов

6. Рекомендации, направленные на повышение долговечности стрел драглайнов, приняты к реализации на ОАО «Ураласбест» с ожидаемьм экономическим эффектом 250 тыс. руб. в год на один экскаватор ЭШ-10.70.

Основные научные результаты диссертации опубликованы в следующих

изданиях:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, входящих в Перечень ВАК Минобрнауки России

1. Головнева Т.П., Шестаков B.C. Расчет нагрузок на стрелу драглайна при транспортировании ковша // Горное оборудование и электромеханика. -2009.-№4.-С. 50-55.

2. Головнева Т.П. Эксплуатация экскаваторов-драглайнов в условиях ОАО "Ураласбест" II Горное оборудование и электромеханика. - 2010. - № 9-С.7-9.

3. Головнева Т.П. К вопросу оптимизации металлоконструкции стрел экскаваторов-драглайнов // Горное оборудование и электромеханика. — 2011. — №6.-С. 51-54.

4. Головнева Т.П., Шестаков B.C. Расчет усилий в канатах экскаватора-драглайна // Горное оборудование и электромеханика. - 2011. - № 9. - С. 39-41.

Работы, опубликованные в других изданиях

5. Головнева Т.П. Особенности оптимизации стрел драглайнов // Международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов: сб. докладов. - Екатеринбург: Изд. УГТУ, 2009. - С. 193-194.

6. Головнева Т.П., Шестаков B.C. Оптимизация структурного исполнения и параметров стрел драглайнов И Сб. докладов VII международной конференции «Технологическое оборудование горной и нефтегазовой промышленности. Чтения памяти В.Р. Кубачека». - Екатеринбург: Изд. УГГУ, 2009. - С. 28-30.

7. Головнева Т.П. К разработке модели натружения стрел драглайнов // Сб. трудов VIII международной научно-технической конференции «Технологическое оборудование горной и нефтегазовой промышленности. Чтения памяти В.Р. Кубачека». - Екатеринбург: Изд. УГГУ, 2010. - С. 288-292.

8. Головнева Т.П., Шестаков B.C. Определение максимального усилия в канатах экскаватора-драглайна // Сб. трудов IX международной научно-технической конференции «Технологическое оборудование горной и нефтегазовой промышленности. Чтения памяти В.Р. Кубачека». - Екатеринбург: Изд. УГГУ, 2011.-С. 423-428.

9. Головнева Т.П. Анализ напряженного состояния стрелы драглайна // Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа -регионам»: сб. докладов. - Екатеринбург: Изд. УГТУ, 2011. - С. 407-408.

Подписано в печать 16.11.2011 г. Печать на ризографе. Бумага писчая. Формат 60x84 1/16 Гарнитура Times New Roman. Печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ №

Издательство VI I У 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 Уральский государственный горный университет Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории множительной техники издательства УГГУ

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Устройство стрел экскаваторов-драглайнов.

1.2. Нагрузки, действующие на стрелу экскаватора-драглайна.

1.3. Обзор методик расчета стрел экскаваторов-драглайнов.

1.3. Постановка задач исследований.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА УСИЛИЙ

НА СТРЕЛУ ДРАГЛАЙНОВ.

2.1. Расчет нагрузок на стрелу драглайна от ковша.

2.1.1. Расчетная схема.

2.1.2. Математическая модель расчета усилий в канатах лебедки от силы тяжести ковша.

2.1.3. Модель процесса транспортирования ковша.

2.1.4. Действие сил инерции, возникающих при движении ковша с ускорением.:.

2.1.5. Действие динамических усилий при разгоне барабанов лебедок.

2.2. Расчет максимальных усилий в канатах при входе в зону растяжки ковша.

2.3. Расчет ветровых нагрузок.

2.4. Расчет инерционных нагрузок на стрелу при повороте платформы.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СТРЕЛ ДРАГЛАЙНОВ.

3.1. Выбор способа расчетов и инструментальных средств.

3.2. Методика расчетов при применении АРМ WinStructureЗD.

3.2.1. Создание модели конструкции.

3.2.2. Создание модели закреплений.

3.2.3. Создание модели нагружения.

3.3. Задачи расчетов стрел драглайнов.

3.3.1. Расчет на прочность.;.

3.3.2. Выбор формы сечений и расчет элементов стрелы на устойчивость.

3.3.3. Расчет на выносливость.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОИСК.

ОПТИМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ СТРЕЛ ДРАГЛАЙНОВ.

4.1. Влияние траекторий движения ковша на усилия в канатах.

4.2. Влияние способа задания инерционных, центробежных сил и ветровой нагрузки.

4.3. Влияние положения ковша.;.

4.4. Влияние действующих нагрузок на металлоконструкции.

4.5. Методика проведения расчетов элементов стрелы на долговечность.

4.6. Влияние величины предварительного натяжения вант на НДС стрелы

4.7. Методика оптимизации параметров стрел драглайнов.

4.7.1. Оптимизация параметров стрел драглайнов на примере экскаватора-драглайна ЭШ-11.75.

4.7.2. Оптимизация параметров стрел длиной 90 метров.

Актуальность темы. При добыче полезных ископаемым открытым способом большую долю в себестоимости составляют затраты от работы экскаваторов-драглайнов. Даже незначительное повышение производительности экскаватора позволит получить существенный экономический эффект.

Для переноса вскрышных пород на требуемые расстояния увеличивают длину стрелы, что приводит к увеличению массы стрелы и всего экскаватора. Удлинение даже на 1 % стрелы драглайна, которая составляет 5.7 % от массы всей машины, увеличивает массу последней на 0,5-0,7 %.

Влияние металлоконструкций стрелы на массу экскаватора в целом обусловливает необходимость реального проектирования и поиск оптимального конструктивного решения для снижения массы стрелы.

Учитывая сложность проектируемого объекта, невозможно создать качественное, надежное и конкурентоспособное оборудование без пакетов инженерного анализа (ANSIS, АРМ WinMachine и др.) и принять на его основе грамотные конструктивные решения. Инженерный анализ - это, в первую очередь, исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) моделей проектируемых конструкций, получение их динамических характеристик и характеристик устойчивости.

Особенностью расчета стреловых металлоконструкций экскаватора-драглайна, по сравнению со стационарными, является сложный характер на-гружения элементов металлоконструкций в процессе работы драглайна.

Таким образом, обеспечение на стадии проектирования снижения массы экскаватора, увеличения долговечности трехгранной стрелы экскаватора-драглайна за счет оптимизации ее параметров, своевременной остановки на ремонт с целью предотвращения её разрушения, продления безопасного периода эксплуатации и, как следствие, повышение производительности является актуальной научно-технической задачей.

Объект исследований: трехгранные стрелы экскаваторов-драглайнов. з

Предмет исследований: оценка напряженно-деформированного состояния трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов на любой стадии жизненного цикла.

Цель работы - снижение массы экскаватора-драглайна и повышение производительности за счет оптимизации параметров трехгранных стрел на стадии проектирования.

Идея работы. Оптимизация параметров трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов выполняется на основе исследования напряженно-деформированного состояния элементов. Расположение и поперечные сечения элементов стрелы определяются использованием в расчетах усилий в канатах, получаемых математическим моделированием работы лебедок подъема и тяги.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Максимальные усилия в канатах при прочностном расчете стрелы необходимо определять по имитационным моделям работы приводов подъема и тяги с учетом инерционности элементов лебедок.

2. Расчет долговечности стрелы целесообразно проводить с учетом конструктивных исполнений её элементов по усилиям в подъемных и тяговых канатах при отработке экскаваторной заходки.

3. Уменьшение металлоемкости и обеспечение долговечности стрелы экскаватора-драглайна достигается рациональными размерами и расположением элементов стрелы, определяемых расчетами НДС.

Научная новизна результатов исследований.

1. Предложена методика расчета усилий в подъемных и тяговых канатах с использованием имитационных моделей работы механизмов, разработан алгоритм, составлена программа для ЭВМ/

2. Установлено влияние усилий в подъемных и тяговых канатах, а также исполнений конструктивных элементов на прочность, устойчивость и долговечность стрелы.

3. Разработана методика определения оптимальных параметров стрелы на основе исследования НДС её конструктивных элементов.

Методы научных исследований: математическое моделирование; моделирование напряженно-деформированного состояния стрелы драглайна с использованием модуля АРМ Жт81гисШгеЗО среды инженерного анализа АРМ ЖтМаскте, который предназначен для комплексного анализа трехмерных конструкций и основан на методе конечных элементов (МКЭ).

Достоверность научных положений, выводов и результатов исследования подтверждается корректным использованием уравнений механики и апробированных методов численного интегрирования, применениг , ем сертифицированного модуля расчета напряженно-деформированного состояния металлоконструкций.

Практическая значимость работы. Использование результатов научных исследований позволит снизить металлоемкость стрелы и всего экскаватора, что приведет к уменьшению времени рабочего цикла и увеличению производительности машины. Разработанный алгоритм позволит оптимизировать параметры трехгранных стрел экскаваторов-драглайнов. Составленная математическая модель расчета усилий на металлоконструкции стрелы реализована в виде программы для ЭВМ.

Личный вклад автора ¡заключается: в разработке методики моделирования напряженно-деформированного состояния стрелы драглайна;

- в разработке методики расчета усилий в канатах с учетом инерционности подъемной и тяговой лебедок;

- в разработке алгоритма поиска оптимальных параметров трехгранных стрел.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Методика расчета параметров стрел драглайнов рекомендуется организациям, проектирующим экскаваторы-драглайны. Методика расчетов стрел для подготовки к проведению капитального ремонта принята к внедрению ОАО «Ураласбест» (акт внедрения от 19.10.2011).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных и российских научных конференциях: «Уральская горная школа» (г. Екатеринбург, 2009, 2011 гг.), «Неделя горняка - 2008-2011 гг.» (г. Москва, 2008-2011 гг.), Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Чтения памяти В.Р. Кубачека (г. Екатеринбург, 2008-2011 гг.).

Публикации. Основные научные результаты опубликованы в 9 работах, в том числе 4 из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, библиографического списка из 107 наименований и 2-х приложений. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, в том числе содержит 55 рисунков, 14 таблиц и 2 приложения на 19 страницах.

Основные выводы, научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Предложена методика расчета значений усилий в подъемных канатах по имитационной модели работы подъемной и тяговой лебедок, поворотного механизма, составлен алгоритм и программа для ЭВМ.

2. Разработана методика проведения расчетов элементов стрелы на прочность, устойчивость и долговечность. Выявлено влияние на долговечность шероховатости поверхности труб, из которых изготовляется стрела, и качества обработки сварных швов.

3. Установлено влияние величины предварительного натяжения Байтовых раскосов на НДС стрелы.

4. Разработана методика оптимизации по критерию массы параметров трехгранных жестких стрел экскаваторов-драглайнов, основанная на анализе напряженно-деформированного состояния (НДС) металлоконструкции стрелы.

5. Показано определение оптимальных параметров стрелы на основе исследования НДС её конструктивных элементов

6. Рекомендации, направленные на повышение долговечности стрел драглайнов, приняты к реализации на ОАО «Ураласбест» с ожидаемым экономическим эффектом 250 тыс. руб. в год на один экскаватор ЭШ-10.70.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная научно-практическая задача повышения эффективности работы экскаваторов-драглайнов за счет снижения массы и повышения надежности стрел на основе исследования их напряженно-деформированного состояния.

1. Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных подкрепленных конструкций. М.: Изд-во АСВ, 2000. 152 с.

2. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. М.: Высшая школа, 1985. 520 с.

3. Александров М.П. Грузоподъемные машины. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. 552 с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: в Зт. Т.1. 8-е изд., перераб. и доп под ред. И.Н. Жестковой. М.: Машиностроение, 2001. 920 с.

5. Балаховский М.С. Исследование и выбор рациональных параметров стрел драглайнов большой мощности: автореф. дис. . канд. техн. наук,- М., 1963. 19 с.

6. Балаховский М. С, Райтман И. А., Чечеткин А. Б. Опыт обучения машинистов. драглайнов оптимальным методам управления: Сб. Технология добычи угля открытым способом (ЦНИЭИуголь). М.: 1971. 22 с.

7. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов: пер. с англ. М.: Стройиздат, 1982. 448 с.

8. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1965. 856 с.

9. Бережной Ю.И. Исследование взаимодействия шагающего механизма землеройных машин с грунтом: дис. . канд. техн. наук.- Днепропетровск, 1966. 191 с.

10. Бубновский Б.И., Ефимов В.Н., Морозов В.И. Ремонт шагающих экскаваторов: справочник. М.: Недра, 1991. 347 с. "

11. Вильке В.Г. Теоретическая механика. М.: МГУ, 2003. 304 с.

12. Винокурский Х.А. Стальные конструкции в тяжелом машиностроении. М. Свердловск: Машгиз, 1960. 352 с.

13. Власова Е.А., Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Приближенные методы математической физики. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. 704 с.

14. Волков Д.П. Исследование динамических явлений при повороте экскаваторов кранов: дис. . канд. техн. наук. -М., 1951. 194 с.

15. Волков Д.П. Динамические нагрузки в универсальных экскаваторах-кранах. М.: Машгиз, 1958. 384 с.

16. Герасимова Т.А. Исследование и совершенствование методов проектных расчетов несущих конструкций экскаваторов: дис. . канд. техн. наук.-Красноярск, 2005. 143 с.

17. Головнева Т.П. Особенности оптимизации стрел драглайнов. Международная научно-практическая конференция молодых- ученых и студентов: сб. докладов Екатеринбург: Изд. УГТУ, 2009. - С. 193-195.

18. Головнева Т.П. Эксплуатация экскаваторов-драглайнов в условиях ОАО "Ураласбест" // Горное оборудование и электромеханика. 2010. - № 9.-С. 7-9.

19. Головнева Т.П. К вопросу оптимизации металлоконструкций стрел экскаваторов-драглайнов // Горное оборудование и электромеханика. 2011. -№6.-С. 51-54.

20. Головнева Т.П. Анализ напряженного состояния стрелы драглайна.

21. Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа- регионам»: сб. докладов. Екатеринбург: Изд. УГГУ, 2011. - С. 407-411.108

22. Головнева Т.П., Шестаков B.C. Расчет нагрузок на стрелу драглайна при транспортировании ковша // Горное оборудование и электромеханика. -2009.-№4.-С. 50-55.

23. Головнева Т.П., Шестаков B.C. Расчет усилий в канатах экскаватора-драглайна // Горное оборудование и электромеханика. 2011. - № 9. - С. 3441.

24. ГОСТ 1451-77(2003). Краны грузоподъемные. Нагрузки ветровые. Нормы и методы определения. М.: Издательство Стандартов, 2003. 17 с.

25. ГОСТ 26980-95. Экскаваторы одноковшовые. Общие технические условия. М.: Издательство Стандартов, 1996. 20 с.

26. Горное оборудование Уралмашзавода/ под ред. Г.Х.Бойко. Екатеринбург: Уральский рабочий, 2003. 240 с.

27. Горная энциклопедия. 2008-2010. URL: http://www.mining-enc.ru/d/draglajn/ (29.11.2010)

28. Гоц А.Н. Расчеты на прочность деталей ДВС при напряжениях, переменных во времени. Владимир: Редакционно-издательский комплекс ВлГУ, 2005.- 124 с.

29. Гриднев В.А. Исследование и обоснование рациональных и технологических схем и параметров мощных драглайнов для разработки угольных месторождений восточных районов страны: дис. . канд. техн. наук. М., 1982. 150 с.

30. Гришин Д.К. Обоснование применения и разработка высокоэффективных средств снижения колебаний металлоконструкций машин для земляных работ: Дис. . докт. техн. наук. М., 1997. - 359 с.

31. Груздев A.B., Сандригайло И.Н. Шагающие драглайны // Горная Промышленность. 2008. - № 5. - С. 15-18.

32. Дёмин A.A. Научные основы рабочего процесса экскаватора драглайна: Дис. . докт. техн. наук.- М., 1990. 390 с.

33. Домбровский Н.Г. Экскаваторы. Общие вопросы теории, проектирования, исследования и применения. М.: Машиностроение, 1969. 319 с.

34. Доронин C.B. Расчеты на прочность и" прогнозирование надежности элементов металлоконструкций карьерных экскаваторов: Дис. . канд. техн. наук.- Красноярск, 1993. 163 с.

35. Дюков А.И., Казенова Н.В., Наумкина Л.Г. Влияние колебаний ковша на бифилярном подвесе на динамику стреловой конструкции при повороте экскаватора драглайна // Известия вузов. Горный журнал, 1972. - № 4. - С. 146-148.

36. Замрий A.A. Проектирование и расчет методом конечных элементов в среде АРМ Structure3D. M.: Издательство АПМ, 2010. 367 с.

37. Зуев Ю.И. Экспериментальное и аналитическое исследование сопротивления взорванных скальных пород копанию при работе мощных драглайнов: Дис. . канд. техн. наук. М., 1970. - 178 с.

38. Иванов A.B., Казак С.А. Приведение массы ковша экскаватора драглайна при определении наибольших динамических нагрузок в механизмах подъема // Известия вузов: Горный журнал, 1976. - № 4. - С. 92-94.

39. Иванов A.B., Казак С.А., Раскин В.Л., Чистяков В.А. Частотный анализ механизмов подъема и тяги мощных экскаваторов драглайнов // Известия вузов: Горный журнал, 1977. - № 5. - С. 105-109.

40. Иванов A.B., Казак С.А. Определение динамических нагрузок при отрыве ковша экскаватора драглайна с учетом предварительного натяжения подъемных канатов // Известия вузов: Горный журнал, 1978. - № 2. - С. 107— 109.

41. Казак С.А. Грузоподъемные машины: элементы статистической динамики нагружения в крановых механизмах. Свердловск, 1981. 40 с.110

42. Карзов Г.П., Марголин Б.З., Швецова В.А. Физико-механическое моделирование процессов разрушения. СПб.: Политехника, 1993. 391 с.

43. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977. 232 с.

44. Круль К. Оценка работоспособности металлоконструкций строительных машин с дефектами: Дис. . докт. техн. наук. М., 1999. - 272 с.

45. Кудрявцев И.В,. Наумченков Н.Е.Усталость сварных конструкций. М. Машиностроение, 1976. 270 с.

46. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование. Мн.: УП «Технопринт», 2001. 290 с.

47. Лапчик М.П., Рагулина М.И., Хеннер Е.К. Численные методы. М.: Издательский центр «Академия», 2009. 384 с.

48. Лаутеншлейгер A.A. Исследование режимов нагружения главных приводов драглайна при выполнении транспортных операций: Дис. . канд. техн. наук. Свердловск, 1974. - 156 с.

49. Лаутеншлейгер A.A., Комиссаров А.П., Шестаков B.C. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. Учебное пособие. Екатеринбург: УГИ, 1993.- 140 с.

50. Легоминов В.В. Оптимизация предварительно напряженных металлоконструкций стрел одноковшовых экскаваторов (на примере стрел драглайнов): Дис. . канд. техн. наук. М., 1987. - 184 с.

51. Легоминов В.В., Михайлов Л.К., Полянский Е.С. К расчету трехгранных стрел драглайнов с учетом поперечного изгиба элементов. Томск.: Изд-во ТПИ им. С.М. Кирова, 1986. 20 с.

52. Лифшиц В.Л. Снижение металлоемкости башенных кранов. Обзор. М.: ЦНИТЭстроймаш, 1979. 39 с.

53. Ломакин М.С. Динамические процессы в рабочем оборудовании мощного драглайна при повороте// Известия вузов. Горный журнал. 1966. № 9. -С. 117-122.in

54. Ломакин М.С. Снижение динамических нагрузок рабочего оборудования драглайна ЭШ 65.100 // Известия вузов. Горный журнал, 1985. № 1. С. 93-98.

55. Мамкин В.М., Ольховиков Б.В., Ткаченко В.Я. Исследование горизонтальных колебаний ковша драглайна // Известия вузов. Горный журнал. 1978. №5.-С. 89-93.

56. Матвиенко Ю.Г. Модели и критерии механики разрушения. М.: ФИЗ-МАТЛИТ, 2006. 328 с.

57. Марочник сталей и сплавов / Под ред. В.Г.Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. 640 с.

58. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкции на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.

59. Менчугин А. В. Обеспечение безаварийной эксплуатации несущих элементов металлоконструкции экскаваторов-драглайнов на основе диагностики их технического состояния: дис. канд. техн. наук. Кемерово, 2010.- 152 с.

60. Металлические конструкции / Под ред. Ю.И. Кудишина. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 688 с.

61. Москалев Н.С. Пронозин Я.А. Металлические конструкции. М.: Изд-во АСВ, 2008.-344 с.

62. Михайлов Л.К., Осипов Б.Г., Полянский Е.С. Оптимизация стрел драглайнов // Известия вузов. Горный журнал. 1975. № 12. С. 81-85.

63. Михайлов Л.К. Исследование напряженного состояния стреловых конструкций драглайнов с целью оптимизации их параметров: дис. . канд. техн. наук.-М., 1978.-159 с.

64. Москвичев В.В. Методы и критерии механики разрушения при определении живучести и надежности металлоконструкций карьерных экскаваторов: дис. . докт. техн. наук. Челябинск, 1993. - 210 с.

65. Насонов М.Ю. Оценка долговечности несущих металлоконструкций одноковшовых экскаваторов при разработке взорванных горных пород: дис. . д-р техн наук. Кемерово, 2009. - 324 с.112

66. Отчет о НИР «Исследование динамических нагрузок и разработка устройств их ограничения в приводе подъема шагающего экскаватора, возникающих при выборе слабины канатов». Свердловск: УЗТМ, 1975. 62 с.

67. Панкратов С.А. Конструкция и основы расчета главных узлов экскаваторов и кранов. М.: Машгиз, 1962. 540 с.

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

69. Певзнер Л.Д., Толпежников Л.И. Алгоритм управления операцией транспортирования ковша экскаватора драглайна // Известия вузов. Горный журнал, 1981. № 11.-С. 121-123.

70. Певзнер Л.Д. К проблеме автоматизированного управления шагающим драглайном: программирование процесса экскавации // Горное оборудование и электромеханика, 2009, № 1. С. 59-63.

71. Перелыгин В.В. Обоснование конструктивно-компоновочной схемы и параметров устройства прицельной погрузки для создания универсальных выемочно-погрузочных машин на базе драглайнов: дис. . канд. техн. наук,-М., 2001.-176 с.

72. Перелыгин В.В. Эксказавры XX века II. Шагающие гиганты (Драглайн) // Макси Экскаватор. Ру. 2007. URL http://maxi-exkavator.ru/articles/excavators/~id=27\ (03.02.2010).

73. Перелыгин В.В. Экскаватор шагающий. Перспективы развития Электронный ресурс.: «Основные средства» №7.2009. URL: http: //www.os 1 .ru/article/mining/200907A20100805-15 0423/ (03.02.2010).

74. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров: Учебник для ВУЗов . 6-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2007. - 680 с.

75. Полянский Е.С. Исследование нагрузок в подъемных канатах и стрелах драглайнов: Дис. . канд. техн. наук. М., 1969. -227 с.

76. Полянский Е.С., Михайлов JI.K. Проектирование оптимальных металлоконструкций грузоподъемных и землеройных машин. Томск.: Изд-во ТЛИ им. С.М. Кирова, 1990. 112 с.

77. Поссе К.Э, Морозов JI.M. Сравнительный анализ традиционных и современных технологий расчета сложных металлоконструкций на примере проектирования козлового крана // САПР и графика 12. 2005. URL http://sapr.ru/article.aspxid=14875&iid=706 (2.06.2010)

78. Проноза В.Г. Интенсификация процесса горизонтального перемещения породы в отвал многократной перевалкой драглайнами: дис. . канд. техн. наук.-Л., 1991. 172 с.

79. Прочность, устойчивость, колебания: Справочник в 3 т. Т.1 / под ред. И.А. Биргера и Я.Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. - 831с.

80. Путятин А.Н. Оценка долговечности металлоконструкций шагающих экскаваторов при разработке взорванных пород на разрезах Кузбасса: Дис. . канд. техн. наук. Кемерово, 2006. 150 с.

81. Раскин B.JI. Анализ конструкций мощных шагающих экскаваторов и разработка методики определения их основных линейных параметров: дис. . канд. техн. наук. Свердловск, 1972. - 151 с.

82. Руденко Н.Ф., Александров М.П., Лысяков А.Г. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. М.: Машгиз, 1963. 303 с.

83. Рутковская И.И. Жесткие трехгранные стрелы драглайнов. Свердловск: Изд-во СГИ, 1988.-30 с.

84. Садовников Е.М. Повышение технического уровня карьерных экскаваторов путем обоснования и выбора конструктивных, наладочных параметров и управляющих воздействий: Дис. . канд. техн. наук,- Екатеринбург, 1993. -149 с.

85. Сайтов В.И., Савинова Н.В., Шестаков B.C. Проектирование металлоконструкций горных машин. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2007. 212 с.

86. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов: пер. с англ. М.: Мир, 1979.-391 с.

87. Светлицкий В.А. Механика гибких стержней и нитей. М.: Машиностроение, 1978. 222 с.

88. СНиП 2.01.07-85(2003). Нагрузки и воздействия. М.: Издательство Стандартов, 2003. 52с.

89. СНиП Н-23-81*. Часть II. Нормы проектирования. Глава 23. Стальные конструкции. Утверждены постановлением Госстроя СССР от 14 августа 1981 г. № 144

90. Тарабасов Н.Д., Учаев П.Н. Проектирование деталей и узлов машиностроительных конструкций: Справочник. М.: Машиностроение, 1983. 239 с.

91. Ткаченко В.Я. Определение максимальных статических нагрузок в канатах и стреле драглайна при транспортировке ковша // Известия вузов. Горный журнал. 1979. № 5. С. 98-102.

92. Торицын JI.O. Нагруженность и оптимизация гибких элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов: Дис. . канд. техн. наук.- М., 1993. 147 с.

93. Филатов В.И. Оценка эффективности использования мощного драглайна в заданных условиях эксплуатации // Известия вузов. Горный журнал, 1982. № Ю.-С. 83-85.

94. Цзе Ф.С., Морзе И.Е., Хинкл Р.Т. Механические колебания: пер. с англ. М.: Машиностроение, 1966. 508 с.

95. Черный В.Ф. Динамические нагрузки при отрыве ковша драглайна от грунта // Известия вузов. Горный журнал, 1959. № 12.

96. Чулков H.H. Расчёт приводов карьерных машин. М.: Недра, 1987. 196 с.

97. Шелофаст В.В. Основы проектирования машин. М.: Изд-во АПМ, 2004. 472 с.

98. Шелофаст В. В. АРМ WinStructure3D совершенный механизм строительного проектирования // САПР и графика. - 2001. №8.

99. Шестаков B.C. Компьютерное решение задач расчета параметров горных машин. Учебное пособие. Екатеринбург.: Изд-во УГТГА, 2004. 224 с.

100. Шестаков B.C., Головнева Т.П. Расчет нагрузок на стрелу драглайна при транспортировании ковша // Горное оборудование и электромеханика. -2009.-№4.-С. 50-55.

101. Mclnnes С.Н., Meehan P.A. Optimising slew torque on a mining dragline via a four degree of freedom dynamic model. 5th Australasian Congress on Applied Mechanics, АСАМ 2007, 10-12 December 2007, Brisbane, Australia

102. Meehan P.A., Austin K.J. Prediction of chaotic instabilities in a dragline bucket swing. International Journal of Non-Linear Mechanics, 2006.

103. Mclnnes C.H., Meehan P.A. A four degree of freedom dynamic dragline model for predicting duty and optimising bucket trajectory. In CRC Mining Technology Conference. 2007. Perth, WA, Australia: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy.

104. Townson P., Murthy P., Guan Z., Gurgenci H. Optimisation of design load levels for dragline buckets. Australian Coal Association Research Program report no. C7003, 2001.