УДК 622.28
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
РАМ КАРЬЕРНЫХ САМОСВАЛОВ НА
ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
ст. преподаватель кафедры ТиТМ
Рудненский индустриальный институт
Для горнодобывающей промышленности Казахстана характерен большой удельный вес (около 70%) добычи полезных ископаемых открытым способом. Он наиболее производительный, экономичный, безопасный и в ближайшей перспективе, по оценке экспертов, сохранит свое доминирующее положение. При этом способе важнейшим звеном технологического процесса является карьерный автотранспорт, широкое применение которого в горнодобывающих карьерах страны обусловлено его высокой маневренностью и мобильностью, автономностью и универсальностью, а также возможностью легко комбинировать взаимодействие с другими видами транспорта. В настоящее время на открытых горных разработках наблюдается интенсивный рост объемов перевозок с помощью большегрузного карьерного транспорта, удельный вес которого достиг уже 60%.
Рост грузоподъемности, усложнение конструкции карьерных автосамосвалов, усложнение горнотехнических и горно-геологических условий вызывают необходимость выработки конкретных рекомендаций по определению оптимальной степени загрузки автосамосвалов и соотношения вместимости кузова автосамосвала и ковша экскаватора, а также, необходимость определения возможности оперативного управления в соответствии с изменяющимися во времени горнотехническими, горно – геологическими и дорожными условиями.
Интенсификация эксплуатации карьерных автосамосвалов даже в условиях влияния множества эксплуатационных факторов позволяет при минимальных капитальных вложениях получить экономический эффект в виде повышения производительности автосамосвалов. Но многообразие условий эксплуатации, связанное с различной плотностью горных пород, глубиной карьеров, профилем и качеством дорожного покрытия, предъявляет повышенные требования и к надежности карьерных автосамосвалов. Наиболее трудоемким и дорогостоящим при ремонте является устранение отказов несущих систем автосамосвалов — балок мостов, рам, корпусов редукторов, кузовов и др. Следовательно, для повышения долговечности несущих конструкций необходимо проведение исследовательских работ по анализу их разрушения с учетом режима эксплуатации и разработки конструкторско-технологических рекомендаций. Для решения такой задачи необходим комплексный подход, характеризуемый выбором критериев, разработкой методик и определением оптимальной степени загрузки автосамосвалов. Такой путь решения должен рассматриваться во взаимосвязи с оптимальным соотношением вместимости кузова автосамосвала и ковша экскаватора при различных условиях эксплуатации. Основой для определения оптимальной степени загрузки являются динамические напряжения в несущей системе автосамосвалов, создаваемые при погрузке горной массы. Для увеличения производительности экскаваторно-автомобильных комплексов горные предприятия стремятся использовать экскаваторы с большой вместимостью ковша (8, 12.5, 16, 20 м3). Но внедрение таких экскаваторов рождает серьезную проблему - при падении с высоты отдельных глыб горной массы возникают большие динамические нагрузки на кузов, раму, шины, вследствие чего отдельные элементы этих конструкций могут разрушаться. Поэтому исследование динамики ударного колебательного процесса, возникающего при загрузке карьерного автосамосвала, представляется в настоящее время актуальной задачей. На рисунке 1 представлен анализ зон образования трещин.
Рис. 1. Анализ зон образования трещин элементов
конструкции карьерного автосамосвала
Больше всего - 78% занимает рама. Она наиболее подвержена разрушению и испытывает значительные нагрузки. В таблице 1 приведен перечень характерных дефектов рамы карьерного самосвала Caterpillar 785С.
Таблица 1-Характерные дефекты рамы карьерного самосвала Caterpillar 785С
Обозн. на рис. 2 | Место расположения дефекта | Описание дефекта |
А | Места сопряжения лонжеронов с передними стойками устройства защиты при опрокидывании. | Трещины по основному металлу и сварным швам. Повторные трещины по ремонтным сварным швам. |
Б | Места сопряжения лонжеронов с задними стойками устройства защиты при опрокидывании. | Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам. |
В | Задние стойки устройства защиты при опрокидывании. | Трещины по основному металлу. Повторные трещины по ремонтным сварным швам. |
Г | 3-я поперечина. Проушины крепления балки заднего моста. | Трещины по сварным швам. Повторные трещины по ремонтным сварным швам. |
Д | Лонжероны в местах крепления 4-й поперечины. | Опоясывающие трещины по сварным швам. Повторные трещины по ремонтным сварным швам. |
Е | 4-я поперечина. Проушины крепления реактивной штанги заднего моста. | Трещины по сварным швам крепления проушин, выходящие на основной металл поперечины. |
Ж | Кронштейны крепления балки цапф г/ц подъема платформы. | Трещины по основному металлу. |
З | Цапфы г/ц подъема платформы. | Трещины по сварным швам. |
И | Лонжероны, средняя часть в местах крепления заправочных емкостей. | Трещины по основному металлу. |
К | 2-я поперечина. | Трещины основного металла литой части сопряжения с лонжеронами. |
На рисунке 2 представлены зоны металлоконструкции рамы автосамосвала Caterpillar 785 с наиболее часто возникающими трещинами.
Рис. 2. Рама автосамосвала Caterpillar 785. Зоны металлоконструкции
с наиболее часто возникающими трещинами
На рисунке 3 представлен анализ объемов времени на ремонт элементов конструкций карьерного автосамосвала.
Рис. 3. Анализ объемов времени на ремонт элементов конструкций карьерного автосамосвала
Как видно на рисунке 3, больше всего времени затрачивается на ремонт рамы карьерного автосамосвала. Систематически возникающие случаи трещинообразования могут привести к разрушениям рам и имеют своим следствием значительные материальные потери как из-за снижения объемов транспортирования полезного ископаемого, так и из-за большой стоимости ремонта крупногабаритных узлов и конструкций. Для снижения объемов времени затрачиваемого на ремонт элементов рамы необходимо провести исследования возникающих усилий и напряжений. Данные исследования можно провести с помощью установленных датчиков (волоконные решетки Брэгга). Эти датчики располагаться на поверхности. Длина датчиков может быть задана согласно поставленной задаче по выполнению измерений. Они обладают хорошей линейностью и небольшим гистерезисом и они нечувствительны к электромагнитным возмущениям. Датчики, располагают на раме в зонах наиболее часто возникающих трещин (см. рис. 2). Длительное и одновременное фиксирование этих величин в процессе погрузки карьерных автосамосвалов даст обширный материал для построения компьютерной модели процесса образования трещин. На основе последующего компьютерного моделирования целесообразно создание каталога адаптированных программ под эксплуатационные характеристики разных марок карьерных автосамосвалов. А это в свою очередь повлечет за собой реальные сроки прогнозирования для выполнения технических воздействий, возможность планирования процесса ремонта и в итоге уменьшения себестоимости ремонтного производства. Вместе с тем анализ полученных материалов позволит установить некоторые закономерности совмещения нагрузок, выявить условие, при котором возникают наибольшие нагрузки и построить нагрузочные диаграммы зон подверженных возникновению трещин. Данные нагрузочные диаграммы можно использовать при проектировании элементов рамы карьерного самосвала. А оптимизация параметров процесса погрузки горной массы по критерию объема загрузки, будет достигаться за счет регламентации нагрузок на раму, что позволит определить надежность элементов рамы для конкретных условий эксплуатации. В свою очередь, это даст возможность опираться не на опыт погрузки в схожих условиях, а рекомендовать определенные параметры с учетом требований эксплуатации. А эффективность принятых рекомендаций необходимо оценивать через ресурс несущих систем автосамосвалов при загрузке и в целом по росту производительности автосамосвалов.
Список литературы
1. Диагностика обслуживания и ремонта. // М.: 1988.
2. Планирование эксперимента при оптимальных условиях // М.: Наука 1976.1. Николаев, применения различных видов транспортных средств на глубоких карьерах / // Тяжелое машиностроение, Москва, №8, 2003г., стр. 23
3. Мариев, автотранспорт: состояние и перспективы / , , . - СПб: Наука, 2004. - 429 с.
