Тысяча полезных мелочей    

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭКСКАВАТОРОВ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭКСКАВАТОРОВ

Паначев И.А. Насонов М.Ю. Антонов К.В. Статья в формате PDF 141 KB

При эксплуатации экскаваторов в их металлических конструкциях образуются многочисленные трещины, способные привести к разрушению. Согласно существующим требованиям Госгортехнадзора трещины после обнаружения должны быть устранены, но сроки устранения  при этом определены не четко. Принятие решения о времени проведения ремонта экскаваторов, и заварки трещин производится на основе эмпирического опыта сотрудниками отдела главного механика разреза или механиками конкретного участка. В результате весьма часто, экскаваторы ставятся на ремонт значительно раньше момента, который может быть признан опасным для конкретной конструкции. С другой стороны, в отдельных случаях, ремонт экскаваторов производится уже после отказа их работы.

В настоящее время стоимость новых экскаваторов является достаточно высокой и их приобретение для большинства разрезов затруднительно. В связи с этим продление срока эксплуатации экскаваторов, отработавших нормативный период, является весьма актуальной, ранее не исследованной проблемой.

В качестве объектов исследования приняты экскаваторы типа ЭШ 10/70 (ЭШ 13/50) и ЭКГ-12,5 (ЭКГ-12,5/15). С целью установления основных факторов, влияющих на образование и развитие трещин в их металлоконструкциях, проведены измерения деформаций металла с помощью тензорезисторов и шлейфового осциллографа.

Основными факторами, определяющими ресурс металлоконструкций, являются прочность горной породы, площадь и форма развала взорванных пород, грансостав и коэффициент разрыхления породы в развале.

Анализ выполненных исследований позволил разработать методику прогнозирования времени  надежной работы конструкций, имеющих трещиноподобные дефекты. Не отменяя систему годовых и капитальных ремонтов, методика позволяет сократить, а при определенных условиях и исключить аварийные ремонты.

Методика основывается на определении следующих параметров:

  • зон образования трещин в металлоконструкциях экскаваторов и частоты их возникновения;
  • нагруженности металлоконструкций в зависимости от грансостава взорванных пород и коэффициента разрыхления;
  • числа циклов нагружения, распределения направлений действий нагрузок на рабочий орган экскаватора и усилий на механизмы;
  • уровней напряжений и коэффициентов концентрации напряжений для узлов с развивающимися трещинами;
  • трещиностойкости сталей в эксплуатационных условиях;
  • значений коэффициентов интенсивности напряжений (КИН) для видов трещиноподобных дефектов и элементов металлоконструкций экскаваторов;
  • количества циклов нагружения до разрушения металлоконструкций при наличии сквозных и поверхностных трещин.

В отличие от ранее использовавшихся расчетов металлоконструкций экскаваторов на циклическую прочность, оценка долговечности и прочности конструкции с трещиной производится по уровню напряженного состояния в вершине трещины однозначно описываемого коэффициентом интенсивности напряжений (КИН). Оценка долговечности металлоконструкций с трещиноподобным дефектом связана с расчетом длительности роста трещины от начального зафиксированного размера до критического и зависит от размаха КИНа .

В основном для металлоконструкций  экскаваторов используются стали ВСт3, 09Г2С и 10ХСНД. Для их сварных соединений были проведены  эксперименты по определению  хаpaктеристик статической и циклической трещиностойкости при воздействии отрицательных и положительных температур реального диапазона. В сварных соединениях исследовались три зоны: металл сварного шва, металл околошовной зоны и  основной металл. Испытания при пониженных температурах производилась с применением методики [5].

Циклические испытания образцов проводилось совместно с Московским ЦНИИПроектстальконструкция на специально сконструированной разрывной машине циклического действия, позволяющей создавать частотные режимы  нагружения в диапазоне от 0,01 до 1 Гц. Выбранные частоты наиболее близко отражают реальные условия и режимы работы металлоконструкций экскаваторов.

При работе экскаваторов на угольных разрезах Кузбасса в зимний период температура воздуха колeблется от 3130 до  233К, поэтому для циклических испытаний был выбран этот диапазон температур. В результате установлено, что скорость роста трещины в сварных соединениях существенно зависит от температуры окружающей среды.  Для стали марки ВСт3 при циклическом нагружении со значениями размаха коэффициента интенсивности напряжений в пределах 20 ÷ 50 МПа  и температурах в указанных пределах скорость роста трещины увеличивается в 1,3 ÷ 1,4 раза

Для расчета конструкций экскаваторов, была разработана компьютерная методика пошагового определения кинетики  роста трещин, позволяющая  устанавливать ресурс конструкций экскаваторов.

Разработанная методика прогноза долговечности конструкций экскаваторов позволяет оценивать остаточный ресурс машин с учетом горно-технологических факторов, основным из которых является диаметр среднего куска взорванной горной массы. На рис.3 приведены зависимости времени роста трещины в сварных швах металлоконструкций от диаметра среднего куска породы.

 

Рисунок 3. Время роста трещины в сварном шве от зафиксированного размера до критического в зависимости от грансостава пород;

1 - поверхностная трещина в  ходовой тележке экскаватора ЭКГ-12,5/15 с начальным размером 0,03 м;

2 - сквозная трещина во фланцевом соединении ЭШ 13/50 с начальным размером 0,02 м

Из рис.3 видно, что для разных экскаваторов  и металлоконструкций с увеличением степени дробления пород время роста трещины увеличивается.

Проведенные расчеты для отдельных случаев трещинообразования в металлоконструкциях экскаваторов показали возможность продления, до нескольких месяцев, их работы без постановки на ремонт. На основе выполненных исследований установлено, что при заданных  грансоставе взорванных пород и размерах существующих трещин в металлоконструкциях можно оценивать остаточный ресурс конструкций и определять безопасный срок эксплуатации экскаваторов.

Список литературы

  1. Бирюков А.В. Статистические модели в процессах горного производства. - А.В. Бирюков, В.И. Кузнецов, А.С. Ташкинов. Кемерово: Кузбассвузиздат, 1996. - 228 с.
  2. Паначев И.А. Влияние агрессивных сред на хрупкую прочность и циклическую долговечность металлических конструкций. -И.А. Паначев, М.Ю. Насонов Сборн.научн.трудов Кузбасский государственный технический университет. Актуальные вопросы подземного и наземного строительства. Кемерово КузГТу. 1996. с.157-164.
  3. Броек Д. Основы механики разрушения. Пер. с анг. - М.; Высш. школа, 1980. - 368с.
  4. Панасюк В.В. Распределение напряжений около трещин в пластинах и оболочках. -В.В. Панасюк, М.П. Саврук, А.П. Дацишин. К., Наукова думка, 1976., 444 с.
  5. Воронецкий А.Е. Влияние низких температур на усталостный ресурс сварных соединений с исходными дефектами. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. кандидата техн. наук. М.: МИСИ им. Куйбышева. 1984. 22 с.


ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО ЖЕЛЕЗА ШЛИФОВАНИЕМ

ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО ЖЕЛЕЗА ШЛИФОВАНИЕМ Статья в формате PDF 208 KB...

04 08 2026 8:29:18

ИСТОЧНИК УФ ИЗЛУЧЕНИЯ С ЭНЕРГИЕЙ ФОТОНОВ 7-15 эВ

Статья в формате PDF 305 KB...

26 07 2026 14:45:30

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ДЕТАЛИ ВАЛ

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ДЕТАЛИ ВАЛ Статья в формате PDF 253 KB...

23 07 2026 13:18:45

АГАФОНОВ АЛЕКСАНДР ТИМОФЕЕВИЧ

АГАФОНОВ АЛЕКСАНДР ТИМОФЕЕВИЧ Статья в формате PDF 151 KB...

19 07 2026 22:51:50

ИГРА – ТЕРАПИЯ В АДАПТИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ

ИГРА – ТЕРАПИЯ В АДАПТИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ Статья в формате PDF 104 KB...

17 07 2026 12:16:12

Относительная изменчивость глубины сезонного оттаивания в антропогенных сукцессиях Центральной Якутии

Относительная изменчивость глубины сезонного оттаивания в антропогенных сукцессиях Центральной Якутии В статье рассматриваются две разновидности оттепели изменение глубины путем восстановления этапов нарушенных ландшафтов вечной мерзлоты, которые функционируют на суглинистых и песчаных отложениях высоких террас на правом и левом берегах реки Лены. Качественные изменения в динамике глубины сезонного оттаивания был обнаружен в определенные промежутки времени сукцессии этапов: трава, кустарники, березы, лиственницы (сосна) – березы и лиственницы (сосна). ...

15 07 2026 1:31:26

СИСТЕМЫ МАШИННОГО ПЕРЕВОДА

СИСТЕМЫ МАШИННОГО ПЕРЕВОДА Статья в формате PDF 266 KB...

14 07 2026 22:20:49

СТАТИСТИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОУСКОРЕНИЙ

СТАТИСТИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОУСКОРЕНИЙ Статья в формате PDF 137 KB...

12 07 2026 12:34:14

КЛИНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ ПО ДЕТСКОЙ ПСИХИАТРИИ

КЛИНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ ПО ДЕТСКОЙ ПСИХИАТРИИ Статья в формате PDF 230 KB...

10 07 2026 2:33:45

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ХИМИЧЕСКИХ НАУК

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ХИМИЧЕСКИХ НАУК Статья в формате PDF 173 KB...

06 07 2026 7:51:45

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫЯВЛЕНИЯ МОНОПОЛИСТА НА РЕГИОНАЛЬНОМ ТОВАРНОМ РЫНКЕ (НА ПРИМЕРЕ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫЯВЛЕНИЯ МОНОПОЛИСТА НА РЕГИОНАЛЬНОМ ТОВАРНОМ РЫНКЕ (НА ПРИМЕРЕ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ) Конкуренция является неотъемлемой частью рыночной экономики. В условиях стихийного развития рынка в России здоровая конкуренция явление нечастое. Большинство региональных товарных рынков в стране хаpaктеризуются крайне высоким уровнем монополизма, унаследованным от прежней планово-административной экономики. Борьба с проявлениями монополизма и содействие здоровой рыночной конкуренции актуальная задача сегодняшнего дня, решение которой возможно научно-обоснованными методами экономико-математического моделирования. ...

04 07 2026 21:43:53

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::