Введение к работе
Актуальность темы . Увеличение объемов открытого способа разработки полезных ископаемых сопровождается ростом парка экска-вационного оборудования повышенной единичной мощности. Это является одной из основных тенденций развития горного машиностроения для открытых работ. Производство экскаваторов характеризуется мелкосерийностью и высокой наукоемкостью. Современные карьерные экскаваторы представляют собой высокопроизводительные крупногабаритные механические системы. Анализ эксплуатационной надежности показывает высокую долю отказов механического оборудования (50-70%) в структуре потока отказов машин. Разрушения крупногабаритных металлоконструкций (МК), происходящие чаще всего в результате распространения усталостных трещин в сварных соединениях, особенно в условиях низких температур, приводят к значительным материальным потерям как из-за снижения добычи полезного ископаемого, так и из-за большой стоимости, ремонта крупногабаритных узлов и деталей. Одним из путей предотвращения катастрофических разрушений элементов конструкций (ЭК1) является проектирование и изготовление МК с заданными несущей способностью и долговечностью, что представляет собой задачу ресурсного проектирования. Применяемыев настоящее время в области экскаваторостроения методы прочностных расчетов и оценки надежности не всегда удовлетворяют данным требованиям. В связи с этим актуальной задачей является разработка расчетно-экспериментальных методов оценки требуемого уровня надежности при эксплуатации по техническому состоянию в пределах назначенного ресурса.
Цель работы . Разработка и практическая реализация методов прогнозирования надежности и обоснования запасов прочности применительно к элементам сварных металлоконструкций карьерных экскаваторов с учетом технологической и эксплуатационной дефектности.
Для достижения этой цели сформулированы следующие задачи:
обоснование и исследование показателей эксплуатационной надежности узлов и МК карьерных экскаваторов ;
исследование причинно-следственного комплекса отказов и аварий экскаваторов ;
разработка алгоритма и программы расчета показателей на- > дежности элементов МК при проектировании экскаваторов ;
обоснование и разработка методики нормирования показателей прочности и ресурса металлоконструкций экскаваторов ;
получение оценок показателей надежности и рекомендуемых запасов прочности элементов МК экскаваторов.
Научная новизна работы . Впервые выполнено комплексное исследование надежности карьерных экскаваторов, включающее анализ показателей надежности совместно с причинно-следственным комплексом формирования отказов, анализом структуры конструкции и закономерностями формирования ее потока отказов. Разработана и реализована методика нормирования показателей прочности и ресурса металлоконструкций, получены рекомендуемые значения запасов прочности сварных соединен:^:. Разработаны алгоритм и программа статистического моделирования разрушения-, получены вероятностные оценки живучести сварных соединений металлоконструкций.
Практическая значимость . Результаты исследовании эксплуатационной надежности позволяют установить характерные предельные состояния , обосновать критерии разрушения, определить ЭК, лимитирующие надежность всей машины. Оценки надежности элементов МК позволяют оценить параметры надежности проектируемых конструкций. Методика обоснования запасов прочности дает возможность посредством выбора соответствующих коэффициентов запаса обеспечить циклическую прочность конструкции при эксплуатации в пределах назначенного ресурса с требуемым уровнем надежности.
Внедрение результатов . Разработанные методика, алгоритм, и программа использованы для расчета напряженно-деформированного состояния, надежности и обоснования запасов прочности элементов МК экскаваторов ЭКГ-15 и 3Kr-I6FK ПО "Крастяжмаш". Результаты работы послуж ли основой при составлении научно-технических отчетов для ПО "Крастяжмаш", проекта руководящего технического материала "Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета на трещиностойкость металлоконструкций карьерных экскаваторов при статическом и циклическом нагружении по коэффициентам запаса прочности", альбома научно-технической
документации "Расчет предельного состояния крупногабаритных деталей и элементов металлоконструкций экскаваторов".
Апробация работы . Основные результаты работы докладывались на Всесоюзном совещании "Прочность и надежность экскава-. торов для открытых горных работ" (Красноярск, 1988),Всесоюзном межотраслевом научно-практическом семинаре "Актуальные вопросы технического обслуживания и ремонта оборудования открытых горных работ" (Челябинск, 1989)', Всесоюзной научно-технической конференции "Живучесть и безопасность конструкций тех-нических систем" (Красноярск, 1991).
Публикации . По материалам диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем работы . диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (180 наименований), приложений и содержит 163 страницы машинописного текста, 25 рисунков, 23 таблицы.
