РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ЭКСКАВАТОРОВ

ПОДЕЛИСЬ ССЫЛКОЙ С ДРУЗЬЯМИ!

Расчетные нагрузки и допускаемые напряжения

При работе экскаватора на его металлоконструкции и узлы действуют внешние и внутренние нагрузки, определяющие уровень нагружения элементов машины.

Внешние нагрузки обусловливаются сопротивлением породы копанию; составляющими силы тяжести породы, находящейся в ковшах или на конвейерах; силой действия ветра и инерционными составляющими от сил тяжести подвижных конструкций машины.

Внутренние нагрузки зависят от сил тяжести металлоконструкций и механизмов экскаватора, предварительных напряжений или натяжений элементов (например, канатов, ферм и др.).

Нагрузки от действия сил тяжести являются: статическими постоянными, если конструкция находится в покое, а количество породы на ней (в ковшах или на лентах конвейеров) не меняется в значительной степени; статическими переменными, если они перемешаются, изменяют свое положение относительно машины; динамическими переменными при наличии в элементах машины ускорения.

Нагрузки от реакции при копании являются переменными и носят динамический характер.

Внешние и внутренние нагрузки влияют на положение равнодействующей всех сил относительно оси вращения поворотной платформы, что существенно изменяет общее соотношение сил в системе, а также напряжений в элементах машины.

Наиболее значимыми составляющими нагрузок, вызывающих смещение равнодействующей сил, являются сила тяжести рабочего оборудования с породой и реакция от сил сопротивления копанию на рабочем органе.

На основании сказанного выше все действующие нагрузки в общем случае принято разделять на три категории: основные, дополнительные и аварийные.

Основными нагрузками считают постоянно действующие (собственную силу тяжести, предварительное напряжение), а также переменные нагрузки номинального режима эксплуатации машины (сопротивление копанию, силы тяжести породы, перемещение центров тяжести элементов конструкции и др.), не вызывающие усталостного разрушения материала.

Дополнительными (или случайными) нагрузками являются нагрузки, возникающие нерегулярно, а при сочетании определенных факторов во время эксплуатации конструкции (например, неблагоприятные, сравнительно редко наблюдающееся сочетание двух или более отдельно действующих нагрузок на один и тот же узел, действие ветра и др.).

К аварийным нагрузкам относят критические, вероятность появления которых весьма мала.

У каждого типа экскаватора при расчете определенной металлоконструкции рассматривают конкретные комбинации нагрузок, по которым с учетом принятых материалов выбирают коэффициенты запаса прочности и допускаемые напряжения.

Значения коэффициентов запаса прочности и допускаемых напряжений могут быть различными в зависимости от вида расчетных нагрузок, материалов и других факторов, влияющих на надежность работы конструкций. Значения коэффициентов запаса прочности зависят от ряда факторов, трудно поддающихся учету, таких, как неоднородность металла и его механических свойств, несоответствие действительных сечений деталей расчетным, качество обработки деталей, неточное определение действующих нагрузок и принятых в расчете значений концентрации напряжений, влияние остаточных напряжений и т.д. Поэтому, рекомендуется использование только качественных деталей, например, с http://tehnomaster.net/.

Наиболее точно расчетная нагрузка может быть определена на основе статистических наблюдений при испытаниях машины, во время которых осуществляется длительная запись на осциллографическую или магнитную ленту исследуемых параметров нагружения.

Важнейшие расчетные комбинации нагрузок должны соответствовать типовым условиям работы экскаватора и в общем случае могут быть подразделены следующим образом:

1)    основные нагрузки рабочего состояния в обычных условиях эксплуатации. По ним проводится расчет на сопротивление усталости. При их переменных значениях расчет ведут по эквивалентным нагрузкам;

2)    максимальные нагрузки (основные и дополнительные) в наиболее тяжелых условиях эксплуатации. По этим нагрузкам осуществляют расчет на прочность и устойчивость;

3)    максимальные нагрузки нерабочего состояния, вызываемые силой тяжести экскаватора и ветровой нагрузкой нерабочего состояния (ураганом). По этим нагрузкам выполняют расчет на прочность и устойчивость (только мощных машин);

4)    аварийные нагрузки, по которым проводят расчет предохранительных устройств;

5)    транспортные и монтажные нагрузки, по которым ведут расчет на прочность и устойчивость.

При расчете металлоконструкций многоковшовых (в частности, роторных) экскаваторов рассматривают следующие комбинации нагрузок (нагрузки рабочего состояния — Р, нагрузки состояния покоя — П):

  • основные — собственную силу тяжести металлоконструкций и механизмов (Р, П); полезную нагрузку на конвейерах (Р); нагрузки, вызванные просыпанием и налипанием породы на металлоконструкции стрелы, ленты конвейеров и рабочий орган (Р, П); силу предварительного натяжения конвейерных лент (Р, П); составляющие от силы тяжести металлоконструкций, появляющиеся при некомпенсированном наклоне экскаватора (Р, П); номинальные касательные и боковые составляющие силы копания (Р);
  • дополнительные — ветровые нагрузки рабочего (Р) (скоростной напор ветра рк до 0,25 кПа) и нерабочего (П) состояний (рп = vB /16 Па при скорости ветра vB > 20 м/с); предельные величины касательной и боковой составляющих силы копания (Р), определяемых уровнем срабатывания муфт предельного момента с перегрузкой 1,7...2,0 Мн;
  • аварийные — от полного забивания перегрузочных течек конвейеров экскаватора (Р);
  • от опирания ротора на забой с ослаблением канатов подвески роторной стрелы; от непреднамеренного удара роторным колесом по боковому уступу при повороте стрелы на максимальной скорости подачи при резании, когда кинетическая энергия верхнего строения реализуется на пути торможения 30 см.


Прочностной расчет узлов экскаватора слагается из расчетов: на прочность при действии основных нагрузок; на действие предельных нагрузок при возможных вариантах их совмещения; на сопротивление усталости.

Расчет по методу допускаемых напряжений. В экскаваторостроении применяют дифференцированный метод определения допускаемых напряжений, основанный на установлении запаса прочности рассчитываемого элемента в зависимости от степени его ответственности и режима работы в конкретных условиях эксплуатации.

Основной зависимостью для расчета элементов машин на прочность по методу допускаемых напряжений является



Расчет по методу предельных состояний проводится по комбинациям неблагоприятных сочетаний нагрузок и имеет целью не допускать наступления предельных состояний при эксплуатации конструкции в течение всего срока ее службы. Предельным называют состояние, при котором конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям.

Для металлоконструкций экскаваторов должны удовлетворяться две группы предельных состояний: по потере несущей способности, которая может проявляться как вязкое, хрупкое или усталостное разрушение, потеря устойчивости формы, качественное изменение конфигурации; по непригодности к нормальной эксплуатации по общим деформациям или колебаниям.


Чтобы получить полную информацию, подпишись на нас Vk.com/enciklopediyatehniki
ПОДЕЛИСЬ ССЫЛКОЙ С ДРУЗЬЯМИ!





ГОРНЫЕ МАШИНЫ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ЭКСКАВАТОРОВ. ВЫЕМОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ (ЭКСКАВАТОРЫ)