автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Определение влияния динамический нагружений на ресурс карьерных автосамосвалов

РГ6 од

- .5 ИЮН 1995

На правах рукописи

Зиряков Николаи Владимирович

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАГРУЖЕНИЙ НА РЕСУРС КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ

Специальность: 05.05.06 - "Горные машины"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1995

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государствен^ горном институте (техническом университете) имени Г.В.Плеханова.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники Р академик Академии горных наук га А.А.Кулсшов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

П.А.Кравченко

•' кандидат технических наук, М.М.Заболоцкий

Ведущее предприятие: АО "Апатит"

Защита диссертации состоится 1995 г,

в час. /¿5"мин, на заседании специализированного Сое та Д.Обй.15.12 в Санкт-Петербургском государственном гори институте имени Г.В.Плеханова по адресу 199026, Санкт-Пете Оург, 21-я линия, д. 2, ауд. К 2214

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Г тербургского государственно^ горного института имени Г.В.Ш ханова.

Автореферат разослан 'г*^" ¿С&$> 1995 г.

ета

Ученый секретарь специализированного Совета д-t.h.i проф. И.И.Тимофеев

■ Л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

На большинстве крупных карьеров в России и за рубежом основным видом средств технологического транспорта являются автосамосвалы особо большой грузоподъемности. Эксплуатация большегрузных карьерных автосамосвалов осложняется двумя серьезными проблемами - высокой себестоимостью перевозок и отрицательным воздействием на экологическую обстановку в карьерах.

Затрата на транспортирование горной массы автосамосвалами в значительной мере, определяются показателями их надежности.- Специфика эксплуатации автосамосвадов обусловлена сложными климатическими, дорожными условиями, большой собственной массой машин, физико-механическими свойствами перевозимого груза и значительными динамическими нагрузками при экскаваторной погрузке и движении по карьерным дорогам. Все это существенно ограничивает ресурс как отдельных узлов, так и автосамосвалов в целом.

В настоящее время ресурс карьерных автосамосвалов большой грузоподъемности составляет 170.0-230.О тыс.км пробега. При этой машины простаивают в ремонте обычно больше времени, чем находятся на линии: коэффициент их технического использования равен 0.35-0.54.

Для повышения показателей надежности автосамосвалов необходимо установить их зависимость от факторов, определяющих эти показатели: условий эксплуатации, конструктивных особенностей, уровня технического обслуживания и ремонта. Подученные закономерности позволят управлять надежностью машин при их эксплуатации и создании новых моделей. Поэтому достоверное прогнозирование показателей безотказности и долговечности узлов и конструкций позволит повысить эффективность использования автосамосвалов, снизить затраты на их эксплуатацию, увеличить конкурентоспособность создаваемых машин.

' ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Целью работы является определение влияния динамических нагрузок на надежность узлов и конструкций карьерных автосамосвалов и разработка способов повышения их ресурса.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Разработка модели нагружения несущих конструкций карьерного автосамосвала.

2.Расчет ресурсных показателей узлов автосамосвала, применительно к конкретным условиям эксплуатации.

3.Разработка методики прогнозирований ресурсных показателей с учетом основных эксплуатационных факторов.

ИДЕЯ РАБОТЫ.

Идея работы заключается в том, что прогнозировать ресурс несущих конструкций карьерных автосамосваяов с достаточной степенью точности возможно с помощью комплексного показауеля динамических процессов, протекающих при движении автосамосвала по карьерным дорогам.

МЕТО£Ы ИССЛЕДОВАНИЙ.

Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследований:

- методы классической механики (теория колебаний);

- теория планирования экспериментов;

- анализ и обобщение экспериментальных и статистических данных;

- теория усталостной прочности;

- математическое моделирование процесса движения автосамосвала на ЭВМ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Научная новизна заключается а следующем:

- внесены дополнения в математическую модель, позволяющие исследовать динамику процесса движения карьерного автосамосвала;

- разработаны методы расчета ресурса несушда металлоконструкций и шин применительно к определенным условиям эксплуатации;

- получена модель нагружения рамы и шин автосамосвала Бе-лАЗ-7519(7Б12);

- разработана методика прогнозирования ресурса несущих конструкций автосамосвала в зависимости от массы перевозимого груза, скорости движения, ровности дорожного полотна, радиуса кривых и продольного уклона дороги.

достоверность научных полокний.

.Достоверность научных положений, выводов к рекомендаций подтверждается большим объемом экспериментальных исследований, использованием высокоточной измерительно-регистрирующей' аппаратуры и достаточной сходимостью экспериментальных и теоретических данных (в пределах 15 %).

научные положения, ВЫНОСИМЫЕ на ЗАЩИТУ.

1. Зависимости между нагрузочными режимами действующими на на несущие металлоконструкции и шины карьерного автосамосвала при движении по карьерным дорогам и их ресурсом.

2. Метод прогнозирования ресурсных показателей несущих конструкций и узлов карьерных автосамссвалов основанный на полученной кривой повреждаемости (рис.3) и функциональных зависимостях (12,13,14).

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

Установлено влияние изменяемых эксплуатационных факторов на ресурс рамы и шин с помощью разработанной модели нагружения. Полученные зависимости позволяют прогнозировать ресурсные показатели в процессе эксплуатации машин, использовать их при расчете требуемого количества машин, ремонтных мощностей; они также могут быть использованы при создании новых моделей автосамосвалов для конкретных условий эксплуатации. Установлены зависимости, необходимые для определения рационального уровня ровности карьерных дорог применительно к конкретным карьерам.

По результатам исследований выполнено нормирование скоростей движения автосамосвалов грузоподъемностью 110-120 т в зависимости от дорожных условий по критерию наибольшей долговечности несущих металлоконструкций и кин.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

Результаты исследований внедрены на предприятиях, эксплуатирующих карьерные автосамосвалы особо большой грузоподъемности: на руднике "Центральный" АС "Апатит*1, Удачяинском и Айхальском ГОК АК ".Алмазы России-Саха".

АПРОБАЦИЯ.

Основные положения работы докладывались на' конференциях молодых ученых Санкт-Петербургского государственного горного института (I992-1SS5 гг.); на 2-ой Международной конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва, 1994 г.); на 6 Всероссийской научно-методической конференции "Безопасность жизнедеятельности 'человека" (Новочеркасск, 1994г.); на Международном симпозиуме "Горное дело з Арктике" (Санкт-Петербург, 1994 iv); на Международном семинаре "Проблемы й перспективы горной техники" ( Москва, 1994 г.), на заседании научно-технического совета АО "Апатит". *

ПУБЛИКАЦИИ.

По теме диссертации опубликовано 12 работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Изложена на 141 странице машинописного текста, содержит 30 рисунков, 23 таблицы, список литературы из 109 наименований и 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Себестоимость автотранспортных пе'ревозок составляет 35-70 7. от общекарьерной и зависит от целого ряда факторов, в первую очередь, сзязанннх с условиями, эксплуатации.

Как показал анализ, до 60 X затрат определяются показателями надежности автосамэсвалоз. Снизить транспортные затраты можно повышением долговечности и безотказности автосамосвалов. Одними из наиболее важных показателей надежности горной техники, опре-•деляюшим как ее качество, так и эффективность использования,- яв-• дяются ресурсные.

Для повышения показателей надежности азтосамосвалов необходимо установить их зависимость от условий эксплуатации, конструктивных .особенностей и т.д. Полученные закономерности позволят .управлять ресурсом машин при. их эксплуатации и проектировании новых моделей.

Большая доля отказов (до 50 %) приходите? на опорные узлы (рама, задний мост, платформа,ходовая часть, шины и т.д.). Показатели надежности данных узлов определяются динамическими нагрузками, действующими на'них в процессе эксплуатации. Поэтому

достоверное прогнозирование показателей безотказности и долговечности опорных узлоз и конструкций, позволит повысить эффективность использования автосгмосвалов, снизить затраты на их эксплуатацию, увеличить конкурентоспособность создаваемых машин.

Основу для настоящего исследования состав или работы, выполненные в области повышения надежности и эффективности карьерного автотранспорта (М.В.Васильев, Д.А.Кулешов, М.Г.Потапсв, В.П.Смирнов); наработки по прогнозированию долговечности несущих металлоконструкций,, выполненные в ЙКДМАШе АН Беларуси (А.К.Бер-нацкий, Е.К.Почтенный, A.A. Ракитский) и на заводе-изготовителе карьерных автосамосвалов БелАЗе (А.Н.Казарез, П.Л.Мариев, В.И.Молеш,); расчеты ресурсных показателей крупногабаритных шин (В.Ю.Коптев, С.В.Медведев, А.Г.Нечипоренко, Э. С.Скорняков, Э.Н.Кваша, А.А.Хоменя); прогнозирование усталостной долговечности узлов и систем автомобилей' общего пользования (3.В.Гольд, В.С.Лукикский, Е.И, Зайцев, Н.Н.Яцекко)

Существующие в настоящее время методы прогнозирования ресурсных показателей не дают удовлетворительных результатов, поэтому предлагается применить комбинированный способ, вкяючаюа'лй в себя : моделирование на ЗВМ, эксперименты в производственных условиях, стендовые испытания, сбор и обработку статистических дачных.

Суть комбинированного метода заключается в следующем :

1. Разрабатывается математическая модель, описывающая динамику движения автосамосвана.

2. Проводятся экспериментальные исследования в производственных условиях, целью которых являются проверка сходимости экспериментальных и теоретических данных, получение нагрузочных спектров базовых узлов автссамосвала, определение зависимостей между параметрами.динамических процессов, протакакплх при движении аптосамосвала, и нагрузками, ■ действующими на отдельные его конструкции.

.3. Выполняется сбор а обработта статистических данных по показателям надежности карьерных автосамосвалов.

4. Рассчитываются показатели долговечности и безотказности оперных узлов автосамосвала. для конкретных условий эксплуатации.

5. Разробатнвается модель нагружения нес/дах конструкций

автосамосвала на основе данных промышленных экспериментов и математического моделирования.

•6. Прогнозируется ресурс базовых узлов карьерного автосамосвала в зависимости от величины и интенсивности динамически? нагрузок с помощью полученных критериев долговечности и модам нагружения.

Объектом исследований являлись автссамосваяы грузоподъемностью 110-1,20 т Белорусского автозавода как наиболее широко используемые на крупных карьерах.

В результате проведенных исследований была усовершенствована модель движения карьерного автосамосвала БелАЗ грузоподъемностью 110-120 т. Расчетная математическая модель представляеч собой систему дифференциальных уравнений (СДУ), которая позволяет путем численного интегрирования этих уравнений па ЭВМ рассчитывать динамические процессы вертикальных колебаний, сопровождающие движение автосамосвала по дорогам. Основные отличия данжи модели от известных заключаются в том, что в ней рассмотрен? влияние на колебания конструкций автосамосвала амортизационньв прокладок между рамой и платформой с учетом возможного отрыв; , платформы, продольных усилий, возникающих при движении с ускорением (разгон-торможение), поперечных усилий при прохождении по воротов, а также дополнительные моментные нагрузки от продольного и поперечного уклонов дороги и разных профилей под ■левым i правым следом^ колес. При моделировании дорога рассматриваете! как суперпозиция гладкой базовой дороги и малых отклонен™ о: нее, носящих нерегулярный характер. Базовая дорога характеризу-.ется указанием трех непрерывных функций от S-координаты, отсчитываемой вдоль траектории движения: угла продольного уклона дороги «(s), поперечного n(s), радиуса кривизны дороги в план« R(s). Для каждого следа колеи указываются наложенные малые отклонения в виде таблиц поточечно измеренных ординат. Влияние продольного, поперечного уклонов дороги, поворота и,линейного ускорения учитывается путем вычисления соответствующих моменткьа нагрузок, определяемых отдельно для каждого тела системы. Результирующие моменты, учитывающие ускорение продельного движении автосамосвала. продольный и поперечные уклоны дороги, радиу: кривизны дороги в пла: ? в общем Биде представлены в формула?: (1]

Для представления малых отклонений микропрсфиля в вид*

функции привлекэ.ется алгоритм сплайн-аппроксимации, т.е. пото-' ■¡очно заданные отклонения интерполируются набором кубических полиномов.

т т .т т

Мх = - (а + g sin a) m z k ,

Ш

т 2 x т , т •

My = ( - V /R +.g sin 8) m z k ,

где T - индекс, соответствующий рассматриваемому.узлу рас-■ штной схемы; ш - масса данного узла, z - высота ЦТ от уровня ¡ороги, V и а - линейные скорость и ускорение движения автоса-юсваяа. к - поправочный коэффициент влияния, зависящий от характера соединения тела с остальными узлами.

В итоге численное интегрирование СДУ по времени позволяет ¡атематически моделировать различные режимы движения автосамос->ала по дорогам с заданными макро- к микропрофилячк.

Промышленные эксперименты проводились с использованием из-юрительно-регистрирующей аппаратуры на базе цифрового . магиито-юяа КМТ на карьерах "Удачный" АК "Алмазы России-Саха" и "Цент->альный" ПО "Апатит". В процессе экспериментов контролировались: ¡авление в подвесках, напряжения в несущих металлоконструкциях рама, задний мост), нормальная нагрузка на шину, продольные и вертикальные ускорения автосамосвала, скорость движения.

Исходя из поставленных задач, для получения достоверных па-юметров динамики движения автосамосвала и оценки степени влия-:ия исследуемых факторов экспериментальные исследования были азделекы на несколько этапов (рис.1).

Результаты экспериментов показали, что среди дорожных фак-оров наибольшее влияние на нагруженность опорных конструкций втосамосв\ла оказывает ровность дорожного полотка; на техноло-ических маршрутах наиболее нагруженными для базозых конструкций ятосамосвала являются горизонтальные участки дороги, что в пер-ую очередь связано с более высокими скоростями движения по ним., нализ экспериментальных данных показывает,- что величина чагру-ок на опорные конструкции азтосамосьала при движении по дорогам арьера "Удачный" в 3-5 раз превышает нагрузки, действующие во ремя движения по ровной бетонной площадке. Корреляционный ана-из экспериментальных данных показа;: устойчивую связь • напряже-ий, возникающих в раме автосамосвала, с давлением инертного га-

Рис.1. Этапнссть проведения экспериментальных исследований в производственных условиях

за в подвесках (коэффициент корреляции равен 0.77...0.92). Исследование скоростей движения карьерных азтосамосвачов показали их зависимость от ровности дорожного полотна и значения скорости, с которой машина въезжает на участок неровной дороги, а также тесную вяаимсойязь этих факторов.

Для определения влияния динамических нагрузок на ресурсные показатели несущих конструкций и узлов использован комплексный метод.-Предлагаемый подход (Рис.2) заключается в следующем. Проводится сбор и обработка статистических данных по безотказности и долговечности несущих конструкций и узлов на карьере. Это позволяет получить фактические данные по ресурсу исследуемых узлов. Затем выполняются экспериментальные исследования в производственных условиях, в результате которых устанавливаются нагрузочные режимы, испытываемые узлами автссамосвэла в процессе эксплуатации. Далее, используя результаты стендовых испытаний'к расчетные методы, определяем зависимости между нагрузками и ресурсов опорных узлов применительно к конкретным условиям эксплуатации.

• Такой подход позволяет по изменениям нагрузочного режима прогнозировать изменение сесурса и, выделяя нагрузку ь качестве 'основного фактора, учитывать влияние климатического воздействия,

физико-механических свойств перевозимого груза и уровня технического обслуживания к ремонта. :

Рис.2. Схема оценки ресурсных показателей опорных узлов карьерных автосамосвалов

Расчет ресурсных показателей выполнялся. для рамы и иин. Главной причиной выхода из строя несущих металлоконструкций' и шин карьерных автосамосвалов является усгадостное разрушение. Долговечность этих узлов необходимо оценивать по критериям усталостной прочности, где основными характеристиками являются несущая способность конструкций, величина нагрузки (напряжений) и число циклов нагружения. В качестве сравнительного критерия для металлоконструкций принимаем величину интенсивности напряжений (D), которая пропорциональна долговечности и определяется из выражения

D = E(6?-Ni), (?)

где - б - величина 1-го напряжения, МПа; N - число циклов 1-го напряжения, m - параметр кривой усталости, характеризующий ее угол наклона.

Число циклов и величины напряжений определялись в соответствии с ГОСТ 25.101-83 методом "дсждя" с помощью специального пакета программ для обработки данных, записанных на КМТ, разработанного. в ЦНИИ им. акад.А.Н.Крылова. Ввиду отсутствия данных и большой степени влияния параметра тп для.уменьшения степени несп-

ределенности значение т принимаем равным 1.

В качестве исследуемого ресурсного показателя опорных металлоконструкций в соответствии с ГОСТ-27.002-89' принимаем среднюю наработку до первого отказа (ТСр). Интенсивность напряжений позволяет прогнозировать' ТСр металлоконструкций автосамосвала, используя кривую усталости. Но здесь возникают определенные трудности, •' связанные с тем, что кривых повреждаемости для узлов автосамосвалов особо большой грузоподъемности в настоящее время ке существует. Это объясняется большими габаритами данных узлов, высокой стоимостью испытаний и мелкосерийным характером' производства карьерных автосамосвалсв. Несущие металлоконструкции автосамосвалов БелАЗ изготовлены из стали 10ХСН0. Для сварных образцов, ' выполненных из этой стали, Институтом надежности и долговечности машин (ИНДМАШ) АН Беларуси получены кривые усталости. Предел усталости реальных конструкций будет ниже, что связано с ■появлением дополнительных концентраторов напряжений, масштабного эффекта, влияния, климатических факторов и т.д. Для расчета ресурса рамы азтосамосвала БелАЗ-7519(7512) применительно к условиям ^дачнинекого ГОКа определялась кривая повревдаемости (отказов). Бначале по результатам экспериментов был получен спектр напряжений, возникающих в раме автосамосвала за "типичный" технологический цикл. "Типичность" цикла определялась по показателям средневзвешенной высоты подъема горной массы (НСрв) и средневзвешенной длины транспортирования (1СРЗ) за-исследуемый статистический период (1990-1992 гг.). Нагрузочный спектр напряжений рамы был получен по показаниям тензорезисторов, установленных б местах наиболее частых отказов в виде розеток. Напряжения, .снимаемые'с датчиков каждой розетки, представлялись приведенным эквивалентным напряжением бэкв, который является интегральным показателем напряженно-деформированного1состояния и определяется как

где б>:, бу, ог - напряжения по соответствующим осям Затем бьш: определены области рамы с наибольшими значениями 0: соединение третьей'поперечины с лонжероном, район шва опорной стойки, лонже рои между третьей и четвертой поперечинами.. Нара-

(3)

jTKy до отказа рамы рассчитывали по линейной гипотезе суммиро-. шия повреждений. Условием отказа является бгцах

2 (ni/Ni) = а , (4)

6min

где п - число циклов 1-го б ; N - предельное число , циклов для i-ro б, а = 1. Определив по экспериментальным данным среднее число циглов 1 километр пробега и среднее напряжение, по формуле (4) получа-{ наработку до отказа сварного образца (рис.3). Этот показатель > кривой усталости сварного образца должен составлять 647.8 ;с.км (рис.З). Но статистическим данным, ресурс новой рамы ав-юамосвала БелАЗ до первого отказа, исключая отказы из-за за-)дских дефектов, в среднем составляет 23.7 тыс.va«. Принимается шуцение, что характер кривой усталости для сварных образцов и жвой повреждаемости Для рамы один'и тот же, а изменяется толь) предел прочности. После перемещения кривой усталости до точки ?каза, соответствующей 23.7 тыс.км, получаем кризую повреждае-)сти рамы для условий карьера "Удачный"; здесь N - соотзетству-? количеству циклов для 647.8 тыс.км, а ¡Г - для 23.7 тыс.км >ис.З).

Интенсивность напряжений является величиной, обратно про--опциональной долговечности. Зависимость TCp=f(D) для уточненной жвой усталости -имеет вид

Тер = 3333.5•е-0-0052'0 , (5)

где ТСр - наработка рамы до первого отказа, тыс.км, D - ин->нсивность напряжений на 1 км, МПа.

Основным фактором, определяющим долговечность шин карьерных >тосамосвалоз, является нормальная нагрузка, действующая на ши- ■ ' в процессе эксплуатации. Превышение допустимой нагрузки на шу сникает ее ресурс вследствие тепловых и деформационных разбиений. Данный фактор принимается за главный при ном!шальном шлении воздуха в шине и состоянии дорог, не допускающем меха-¡ческих повреждений шин. Между нагрузкой, действующей на шину, ее оесурсом существует зависимость

P®L=o , (б) .

где Р - нагрузка действующая на шину, L - ресурс шины, m и с - константы.

300 250

g 230

ш

i

* 150

s

a.

I 100 '50

.■ о

■ 1.00E+04 1,00E»05 1,00E+06 1,00E»07 1.00E+08 1.00E+09 1.00E

число циклов

Рис.3. Кривая повреждаемости рамы БелАЗ-75191(7512)

1 - кривая усталости для сварных образцов

2 - кривая повреждаемости -для рамы БелАЗ?7519(7512)

Для расчета долговечности шик на карьере "Удачный" использован экспериментальный спектр нагрузок, действующих на шину в процессе движения автосамосваиа по технологическим дорогам. Математическое ожидание значения нагрузки, действующей на шину автосамосвала БелАЗ-7519 при движении по технологическим дорогам карьера "Удачный" е груженом направлении, составило 317 кН. По отчетным данным Удачнинскогс ГОКа, средний пробег шин, вышедших из строя вследствие износа, составляет 33.8 тыс.км.

Принимаем, что ресурсу L=33.8 тыс.км. соответствует нагрузка на шину Р=317 кН. Затем, используя соотношения между нагрузкой и ресурсом, приводимые в работах Института КГШ, получаем зависимость между нормальной нагрузкой, действующей на шину 33.0СН51, и ее ресурсом применительно к условиям Удачнинского ГОКа. Графически зависимость между ресурсом L и величиной нагрузки Р, действующей на шину, представлена на рис.5. Зависимость L=f(P) описывает Функция вида

L'= 270913.2 / Р1-5 , (7)

где U --ресурс шин,тыс.км; Р - нормальная нагрузка, кН.

450

400 -

350 -

щ

8 300

&

е-

X

200 •

150 -

100 ■

Р1 .

I 1 1

, 1 ... 1 »

1 1

; и --■—

10

20

30

60

70

30

4Э 60

Ресурс, тыс. км

Рис.4. Определение ресурса пин в зависимости от нормальной нагрузки для условий карьера "Удачный"

90

Зная значения нагрузки на различных дорожных участках, можно определить, 1сак будет изменяться прогнозируемый ресурс шин.

Выполненные экспериментальные исследования и математическое моделирование позволили провести комбинированные натурно-численные эксперименты, на основе которых была разработана модель наг-ружения рамы и шин автосамосвала БелАЗ-7519(7512). Комбинирован-ность состояла в том, что в качестве контрольных точек использовались данные промышленных экспериментов (как наиболее достоверные) , остальные необходимые значения получены результатам моделирования на ЭВМ процесса движения карьерного автосамосвала.

В общем виде модель динамического нагружения несущих конструкций в процессе движения можно представить в виде функции Р - Г(т,У,Н,К,1) , (3)

В результате обработки данных с помощью табличного процессора ЕХСЕ1-5.0 получена система регрессионных уравнений, описывавшая нагруженность•рамы и шин автосамосвала БелАЗ-7519(7512) в зависимости от значения '/сследуемых эксплуатационных факторов. Б—515+5.3-п+3.1-7+Ь.З-Н-11.5-1Ю.7-Р-0.05ттУ-Н (9)

К2 = 0.952 ;

РШп=100.6-1.2-т-0.38-У+0.61-Н-2.2-1-0.18'^Ю.002-ш-У-Н (10)

=■ 0.97

Рп;а»-69.0Э+2.02'ГС-0.08-У+0.68'Н+1.56'1-0.06-!Н0.0009-1П'У-Н (И)

I?2 » 0.99

Коэффициента корреляции I?2 в полученных уравнениях превышают 0.95, что отвечает условию адекватности модели. Разработав модель нагрукекия несущих конструкций и зависимости между нагрузкой и ресурсом этих узлов, можно прогнозировать показатели безотказности и долговечности рамы и шик автосамосвааа. Общая схема определения наработки до первого отказа (ТСр) рамы и наработки до списания шип (У показана на рис.5.

Рис.5. Общая схема прогнозирования ресурсных показателей несущих узлов автосамосвала

Зависимости .(9... 11) между значениями основных факторов, ' определяющих загруженность опорных узлов, и величиной нагрузок 'подставлялись в уравнения (5,7). В результате определены связи между основными эксплуатационными факторами и ресурсом рамы и -шин автосамосвала

3333.5

Тср ~е0.0052* (-515+5. Э»м+Э.02*У1-В. 3«Н-11. 0*1т0.7*К*0. 005*шУН) ^^ 270913.2

'Ь3*=. ;------------------ (13)

100.6+1.£'т-0.33-У+0.61-Н-2.2-1-0.18-|?+0.П02-т-У-Н)1'7

'270913.2 '

. ьр«-----г—.-------------^14)

(-69.09+2.02-т-С. 08-У+0.38-Н+1.56-1-0.06-^0. ГЮОЭ-т-У-И)5-7'

Тер - наработка до первого отказа рамы, тыс.км; L3 - наработка до списания задних шин, тыс.км; Ln - наработка до списания передних шин, тыс. км.

По результатам проведенных исследований определены зависимости, необходимые для технИко-экономического анализа при определении рациональной ровности карьерных дорог. Текши, показателями являются .: изменение скорости движения автосамосвалз, долговечность шик, показатели безотказности не-суицш металлоконструкций. ч

Изменение скорости при движении по неровным дорогам определяется по эмпирическим зависимостям Для груженого автосамосвала ЛУ = 0.017-V - 0.05-Н + 0.023-(V-H) (15)

Для порожнего автосамосвала ДУ = 0.009-V - 1.88-Н + 0.07-(V-H) • (16)

где AV - снижение скорости, км/ч; V - скорость автосамосвала, движущегося по ровной дороге, км/ч-, Н - высота неровностей, см.

Влияние дорожяих неровностей на показатели долговечности рамы и шин описывается регрессионными уравнениями вида

Lm - 102.3 - 0.105-V -- 0.149-Н - 0.03-(V-H) (17)

ТСР « 101.2 + 0.038-V + 0.01 -Н - О.ОЙ-(У-Н) (18)

rtfe Н - высота неровностей, см; V - скорость движения, км/ч; ТСр - наработка рамы до первого отказаД; Lw - ресурс шинД.

Граничными условиями этих зависимостей являются: для О < Н < 10 - скорость движения 10 < V < ЕО км/ч; для 110 < Н ¿ 40 - скорость движения 5 < V < 50 км/ч. . Так как L и ТСр рассчитана для условий конкретного карьера, то используется относительный ресурс (в X). За 100 Z принято значение наработок "шин и рамы при движении автосамосвала по ровной дороге и при паспортной загрузке. Выполненные исследования позволили определить требования к скоростном режимам автосамосвалов грузоподъемностью 110-120 т в зависимости ст динамических нагружений (табл.). Допустимые скорости движения автосамосвалов в различных дорожных условиях определялись по критерию наибольшей долговечности шин и оперных метаолокоьстсукпий азтосамосЕа-ла.

Таблица

Допустимые скорости движения азтосамосвалов по технологическим дорогам в зависимости от ровности дорожного полотна на 10 м дороги, км/ч

Класс неровностей Высота неровностей, см

О ч.* 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 >30

1-2 шт 42 ' 30 22 17 11 ■ 5 2

> г шт 42 28 20 16 9 4 О

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведеакых исследований установлено:

1. Задачу по определению влияния на ресурс несущих конструкций карьерного автосамосвала динамических нагружений необходимо решать комплексно, включая математическое моделирование, экспериментальные исследования в производственных условиях, сбор и обработку статистических данных, стендовые испытания и расчетные методы прогнозирования усталостной долговечности.

2. Для проведения исследований динамики движения автосамосвала усовершенствована математичеы*ая модель процесса движения • карьерного автосамосвала БелАЗ-7519(7512). В разработанной модели учтены . дополнительные нагрузки от продольного и поперечного уклонов дороги и разных профилей под левым и правым следом колес, моментные нагрузки от продольных усилий, возникающих при движении с ускорением (разгок-торможениэ), и поперечных усилий при прохождении поворотов, что является основным отличием от аналогичных моделей. Полученные результаты сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными показали их хорошую сходимость (расхождения не превышают 15 %), что подтверждает адекватность модели реальным процессам.

3. Результаты промышленных экспериментов показали, что иа ■технологических маршрутах наиболее нагруженными для опорных конструкций автосамосвала являются горизонтальные- участки дороги из-за более высоких скоростей движения, а величина нагрузок на опорные конструкции ав'исэмссвала при движении по дорогам карь-

ера "Удачный" в 3-5 раз превышает нагрузки, действующие во время движения по ровной бетонной площадке.

4. Определены зависимости между нагрузочными режимами рамы и мин автосамосвала БелАЗ-7519(7512) и их ресурсом применительно к условиям карьера "Удачный".

5. Выполненный корреляционный анализ ' позволил установить, что параметры динамических процессов, протекающих при движения автосамосвала, позволяют использовать при моделировании критерии долговечности опорных металлоконструкций и шин автосамосвалов с помощью полученных передаточных функций.

6. Разработана модель, достаточно адекватно описывающая нагруженность рамы и шин карьерного автосамосвала при движении по карьерным дорогам.

7. Установлены зависимости между ресурсом опорных конструкций автосамосвала и эксплуатационными факторами: массой перевозимого груза, скоростью движения, ровностью дорожного полотна, радиусами кривых и-продольным уклоном дороги.

8. Полученные результаты внедрены на руднике "Центральный" АО "Апатит", Удачнинском и Айхальском ГОК АК "Алмазы России-Саха", а также могут быть использованы для совершенствования существующих моделей автосамосЕалов и создания новых.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Зырянов Н.В..Коптев В.Ю. К вопросу изучения нагруженнос-ти упругодемпфируюшда систем карьерных автосамосвалов в процессе движения //Записки СПГГИ т.138 С-Пб., 1993, с. 114-115.

2. Зырянов Н.В. Исследование динамики демпфирующих систем карьерных автссамосвалов в процесса движения. ' Конференция молодых ученых "Автоматизация и механизация горных работ". Тезиса докл. - СПГГИ - Санкт-Петербург - 1994 с.6.

3. Зырянов Н.В., Зырянов И.В. Исследование скоростных режимов движения карьерных автосачосвалов в различных дорожных условиях //Цветная металлургия - 1994 - N 2 с'.24-26.

4. Кулешов A.A., Зырянов Н.В., Зырянов'И.В., Терентьев В.Ф. Исследование динамики демпфирующих систем мощных внедорожных пневмоколесных машин.Труды 2-ой Международной конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук", т.4. - Москва, январь

1994 Г.

5. Кулешов A.A., Зырянов Я.В., Зырянов Л.В., Терентьев В.Ф. Математическое моделирование колебаний карьерных автосамосвалоз при движении. // Колыма. - 1994 - N3 с.28-30.

6. Зырянов Н.В.. Методика определения влияния условий эксплуатации на долговечность конструкций карьерных автосамссва-лов.// Цветная металлургия - 1994 - N 4-5 с.£2-2й>.

7. Кулешов A.A.,Зырянов Н.Б Нагрузочные режимы сверхкруп-ногабапитных шин /> Известия вузов. Горный журнаи - 1994 - N 8 -с. 93-95.

.8. Кулешов A.A., Зыряиов Н.В. Определение безопасных скоростей движения карьерных автосамосвалов. 6 Всероссийская научно-методическая конференций "Безопасность жизнедеятельности человека". Тезисы доклада - г. Новочеркасск, 12-16 сентября 1994 с.82.

9. Кулешов A.A.,Зырянов Н.В. .Зырянов И.В1. Повышение ресурса автосамосвалов особо большой грузоподъемности на карьерах Севера за счет оптимизации'скоростей движения. Международный симпозиум "Горное дело в Арктике". - СПб - 18-21 октября 1994. - Сборник докладов - с.43.

10. КулешоЕ А.А, Зырянов Н.В., Зырянов И.В. Оценка ресурсных' показателей базовых узлов карьерных автосамосвалов //Цветная металлургия'- N 11-12 с.30-32.

11. Кулешов А.А, Зырянов Н.В., Зырянов И.В. Нормирование скоростей движения карьерных автссамосвалов в зависимости от ровности дорожного полотна. // Горный журнал - 1995 - N 4 с.22.

12. Зырянов Н.В. Методика прогнозирования усталостной долговечности несущих конструкций карьерных автосамосвалов. Конференция молодых ученых. Тезисы докладов - Санкт-Петербург - СПГГИ - 1S95 - с.7.

РТТТ СЛГГИ. I7.0i5.9a.n.326 т.ICO пкз. ISSC2<5, Сг.нкт-ПетеаЗург, 21-л лннил, 2