CC BY
1
Myakotin Alexander Viktorovich, doctor of technical sciences, professor, alexsandrmyako-tin@gmail.com, Russia, Saint-Petersburg, Military Academy of Communications,
Muravyev Alexander Ivanovich, lecturer, muravjev.a1 @yandex.ru, Russia, Saint-Petersburg, Military Academy of Communications,
Pitenko Valery Aleksandrovich, senior lecturer, valalpit@,yandex. ru, Russia, Saint-Petersburg, Military Academy of Communications,
Burlakov Andrey Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, burla-kov38@gmail.com, Russia, Saint-Petersburg, Military Academy of Communications
УДК 004.94:622
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-173-176
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОРОНОК ДРОБИЛЬНЫХ КОВШЕЙ КОМПЬЮТЕРНЫМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ
М.С. Григорьев
В работе проводится исследование влияния формы коронок дробильных ковшей специализированных горнодобывающих машин. Анализируется влияние формы коронок на их предельно допустимые выдерживаемые нагрузки. Приводится описание дробильных ковшей, а также их конструкций, возможных поломок и путей их решения. В работе приводятся основные виды подъемно-транспортных машин, используемых на различных видах промышленных предприятий и анализируются их конструктивные и иные особенности. Описываются результаты компьютерного моделирования нагружения коронок дробильных ковшей и приводятся полученные графики нагрузки. Исследование выполнено с помощью программных средств, которые в настоящее время получили широкое распространение и используются как для горнодобывающей промышленности, так и для решения задач горного-добывающего машиностроения. И активно используются для определения оптимальной формы оборудования, расчета производительности горных выработок и используются для решения других немало важных задач. И позволяют провести сравнительные анализы различных информационных моделей, созданных в подробных программах с определением максимальных и минимальных исследуемых значения, оптимумовразличных физических величин.
Ключевые слова: математическое моделирование, обработка информации, экскаватор, горная добыча, коронки, ковш экскаватора, исследование.
Автоматизация и механизация различных отраслей промышленности является важной задачей, которая необходима для получения максимальной производительности при наименьших затратах. Такая задача стоит, в том числе и в области горнодобывающей промышленности. Где частично проблема увеличения производительности решается горными машинами, например, экваторами, которые могут выполнять широкий круг работ [1-6].
Экскаваторы часто используются для выполнения объемной работы повышенной сложности. Они оснащаются дизельными двигателями, которые имеют большой запас мощности.
Экскаваторы применяются при ведении земляных или ландшафтных работ. Зачастую, современные модели оснащаются быстросъемным механизмом, благодаря которому можно менять навесные элементы экскаватора. В процессе работы спецтранспорт может быть оснащен ковшом, вилочным погрузчиком, захватом, гидромолотом и с другим оборудованием. Это расширяет сферу его использования и увеличивает его эффективность.
Спецтехника должна обладать высокими техническими качествами. Высококачественная ходовая часть увеличивает эффективность и мощность всего экскаватора. В зависимости от сферы применения экскаваторов выделяют несколько типов ходовой части:
колесные - такая техника может использоваться в городских условиях и на прочном грунте; чаще всего встречаются модели на 4 колесах, но есть и более крупные с 6 колесами;
гусеничные - это более тяжелый тип техники и применяется для работ в пересеченной местности или на неустойчивом грунте; в городских условиях такие модели не используются из-за вероятности повреждения асфальта;
шагающие - такой тип экскаваторов применяется для разработки карьеров и добычи руды; сложный механизм передвижения делает его узконаправленным и практически стационарным.
Отдельный вид экскаваторов используют рельсовый путь в качестве средства передвижения. Такая техника применяется для работ по ремонту или прокладке новой железной дороги.
Наличие поворотной части экскаватора позволяет захватывать большую часть рабочей зоны. При этом происходит экономия топлива и времени на выполнение работы. А повышенная мобильность позволяет ускорять процесс. Но такая техника имеет больший вес, что не всегда практично в условиях строительства. Экскаваторы без поворотной части менее мобильны, но благодаря малой массе и короткой колесной базе более быстрые в работе. Они маневренны и ими легко управлять.
Гусеничный экскаватор является техникой, которая обычно используется для землеройных работ. Он состоит из стрелы, ковша и кабины водителя, и др. Он широко используется на строительных площадках для переброски, изъятия и перевозки грунта, угля, песка, гравия и пород и т. д. Кабина для управления гусеничным экскаватором спроектирована таким образом, чтобы обеспечить высокий уровень безопасности, и чтобы улучшить условия труда водителя. Гидравлические экскаваторы спроектированы с наличием устройства защиты от падения объекта и защиты от бокового наклона кабины. Регулируемое сиденье водителя обеспечивает лучшие условия движения. Кроме того, устройство изоляции шума используется для эффективного снижения шума в кабине водителя.
Конструкция: Гусеничный экскаватор состоит из устройства питания, рабочих устройств, поворотных механизмов, приводных механизмов, и вспомогательного оборудования.
В основном расширение технологических возможностей машин решается за счет применения дополнительного навесного оборудования. Одним из оборудований, расширяющих возможности экскаваторных машин является дробильные ковши. Дробильные ковши относятся к навесному перерабатывающему оборудованию.
Однако применение дробильных ковшей связано с необходимостью в монтировании на них специальных коронок, которые могут быть разной формы (рис. 1) и соответственно выдерживать разную по величине нагрузку. Поэтому исследование возможностей применения разных по форме коронок для улучшения силы, которую они могут выдерживать, является важной задачей.
а б в
Рис. 1. Формы коронок: а - Тип 1(сплошная); б - Тип 2 (с двойным ребром жесткости);
в - Тип 3 (с одним ребром жесткости)
В данной работе анализируются несколько типов коронок и определяются нагрузки, которые они выдерживают при их приложении к кончику коронки, которым осуществляется дробильная операция. Данное исследование выполнено с помощью программных средств Ап-sys [7-10]. Проведено компьютерное моделирование нагружения коронок и получен соответствующий график (рис. 2).
Рис. 2. Нагрузка на одну коронку
В результате установлено, что коронка со сплошной формой выдерживает примерно на 10% нагрузки выше, чем коронки с ребрами жесткости. Это связано с тем, что площадь поперечных сечений отличается и при наличии ребер жесткости площадь ниже, поэтому выдерживаемая нагрузка ниже. Так же установлено, что с помощью компьютерных моделирований возможно проведение подобных аналитических исследований и определение предельных нагрузок на коробки ковшей экскаваторов.
Список литературы
1. Евневич А.В. Горные транспортные машины. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по угольной промышленности, 2016. 406 с.
2. Григорьев М.С., Ковалёва Т.Е. Виды специальной механизированной техники, используемой в строительстве и горном деле // Достижения науки и образования. 2020. №14 (68). С. 8-9.
3. Ковалёва Т.Е. Машины и агрегаты для горных работ: анализ и конструкция // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 8. С. 8789.
4. Ковалёва Т.Е., Кочеткова А.С. Технические средства горнодобывающего оборудования // Фундаментальная и прикладная наука: состояние и тенденции развития: сборник статей XIX Международной научно- практической конференции (21 апреля 2022 г.). Петрозаводск: МЦНП «Новая наука», 2022. С. 40-44.
5. Ляхомский А. Автоматизированный электропривод машин и установок горного производства. Часть 1. Автоматизированный электропривод механизмов циклического действия. М.: Горная книга, 2005. 780 с.
6. Дьяков В.А. Транспортные машины и комплексы открытых разработок, учебник. М. «Недра», 1986. 529 с.
7. Григорьев М.С. Анализ состояния зубьев ковша экскаватора при значительных нагрузках с помощью компьютерного моделирования // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 3. С. 310-312.
8. Кочеткова А.С. Применение математического моделирования при проектировании вил погрузчика нагрузки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 3. С. 254-257.
9. Ковалёва Т.Е. Сравнительный анализ вил погрузчика компьютерным моделированием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 3. С. 316-318.
10. Тутов С.С. Исследование воздействия нагрузок на зуб ковша экскаватора // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 11. С. 8890.
Григорьев Максим Сергеевич, студент, tutowserg@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYTICAL STUDY OF CRUSHING LADDER TOOLS BY COMPUTER SIMULATION
M.S. Grigoryev
The paper studies the influence of the shape of the crowns of crushing ladles of specialized mining machines. The influence of the shape of the crowns on their maximum allowable withstand loads is analyzed. The description of crushing ladles, and also their designs, possible breakages and ways of their decision is given. The paper presents the main types of hoisting and transport machines used in various types of industrial enterprises and analyzes their design and other features. The results of computer simulation of the loading of crushing bucket crowns are described and the obtained load curves are presented. The study was carried out using software tools that are currently widely used and are used both for the mining industry and for solving the problems of mining engineering. And they are actively used to determine the optimal form of equipment, calculate the productivity of mine workings and are used to solve many other important tasks. And they allow to carry out comparative analyzes of various information models created in detailed programs with the determination of the maximum and minimum values under study, the optimums of various physical quantities.
Key words: mathematical modeling, information processing, excavator, mining, drill bits, excavator bucket, research.
GrigoryevMaksim Sergeevich, student, tutowserg@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 539.3
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-176-188
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТКАНЕВЫХ
ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
С.Е. Богословский, М.И. Мартиросов
В работе проведен обзор мирового рынка производителей препрегов из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Рассматриваются тканевые ПКМ, изготавливаемые по автоклавной технологии. Проводится сравнение прочностных характеристик образцов из наиболее широко используемых ПКМ в машиностроении. Задача решается численно с помощью метода конечных элементов (МКЭ). Моделирование типовых образцов на растяжение/сжатие (для полосы с отверстием) осуществляется в пре-пост- процессоре MSC.Software Patran 2019. Расчеты проведены в MSC.Nastran 2019.0. Получены запасы прочности для рассматриваемых образцов различных компаний производителей.
Ключевые слова: полимерный композиционный материал, автоклавное формование, метод конечных элементов, численное моделирование.
В работе проведен обзор мирового рынка производителей препрегов из ПКМ. Рассматриваются материалы двух ведущих американских фирм по производству препрегов на тканевой основе: Hexcel Corporation (HexPly M21/40%/285T2/AS4C-6K), Solvay Composite Materials (Cycom 970-38%-3KT650-P-193-1520W-T6), и одной японской фирмы Toray Industries, inc (P3252S-25 / 33% resin epoxy 2592/ carbon fiber T700SC). Рассматриваются тканевые ПКМ, изготавливаемые по автоклавной технологии. Проводится сравнение прочностных характеристик образцов из наиболее широко используемых ПКМ в машиностроении. В табл. 1 представлены тканевые препреги различных производителей и указаны расчётные характеристики мо-нослоёв.
