CC BY
9
УДК 623.437; 622
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-217-220
АНАЛИЗ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
С.С. Тутов
Проводится компьютерное моделирование с целью исследовать звенья цепей гусеничного вида транспорта, на примере фронтальных погрузчиков. Компьютерное моделирование с последующей визуализацией данных проведено в программных комплексах. Оцениваются интенсивности напряжений, а также средние напряжения, которые распределены по звену. Выявляются слабые места конструкции и соответствующие им величины напряжений для таких областей. Приводятся трехмерные изображения распределения напряжений по изучаемому объекту. Делаются выводы по поставленной в работе задаче. В данной ставится вопрос о возможности применения различного оборудования и машин для проведения горнодобывающей и горно-перерабатывающей деятельности. Приводятся и изучаются конструкции нескольких типов фронтальных погрузчиков, которые активно применяется на самых разных производственных площадках. Анализируется их преимущества и технические характеристики для того, чтобы была возможность в правильном выборе того или иного оборудования для каждой конкретной задачи. Описываются конструктивные особенности нескольких видов погрузчиков, а также приводится их принцип действия и особенности.
Ключевые слова: оборудование, сравнение, анализ, данные, горнодобывающие машины, машины, моделирование.
Повсеместно для решения различных производственных задач применяются подъемные и транспортные машины и иное схожее по своим принципам оборудование [1-5]. Разновидность таких машин весьма широка и может решить почти любые поставленные задачи. Одним из таких видов машин можно назвать фронтальный погрузчик. При этом данные машины испытывают большие нагрузки.
Фронтальный погрузчик — это вид специальной техники, которая нужна для погрузки или разгрузки грузов различных весовых категорий. Этот вид техники выглядит компактно, но при этом погрузчик маневренный, мощный и универсальный в использовании.
Если рассматривать конструкцию фронтального погрузчика, то она очень удобна. Это небольшой, но мощный аппарат с глубоким массивным ковшом. Во время передвижения он нагребает в ковш сыпучие материалы или мелкие грузы, аккуратно перевозя их с исходного места на нужное. В процессе данному виду техники не нужно использовать силу толкания, как это делают бульдозеры. Эта способность играет важную роль в характеристике данного вида техники, этим она отличается от других.
Данный вид техники часто применяется в работах, связанных с добычей и переработкой полезных ископаемых, строительного характера, ремонтах покрытия на дорогах. Также популярны погрузчики на производствах, в работе, связанной со скоплением множества мелких грузов, в коммунальных и других видах хозяйства. Погрузчик помогает легко переместить любые сыпучие материалы: песок, гравий, щебень, глину, различные породы. На строительных площадках он может перемещать кирпичи, балки из металла, трубы. Также возможно участие, например, в снегоуборочном процессе.
Фронтальные погрузчики с ковшами могут быть на колесах и на гусеницах.
1. Фронтальных погрузчиков колёсного вида очень много. Погрузчики на колесах используют на землеройных и других площадках для того, чтобы переместить материалы типа песка, земли, гравия или щебня. Этот вид техники является удобным в применении, предельно маневренным и способным перемещаться в любых дорожных условиях на дальние расстояния. По весу эти машины небольшие, но высоко грузоподъемные.
2. Гусеничные погрузчики используются на более масштабных объектах. Применяются они в тех условиях, где есть вероятность прокола шины колеса. Перемещать такую технику приходится при помощи грузового тягача с платформой, который транспортирует его на место применения. Такой погрузчик плохо управляемый и очень медленный.
По грузоподъемности машины делятся на 4 группы:
миниатюры;
Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 8
малые;
средние;
крупные;
По количеству дополнительного оборудования: один ковш; много ковшей;
Также можно классифицировать погрузчики по их дополнительному оснащению. Дополнением могут быть либо вилы, либо ковш. Повышенная работоспособность и универсальность погрузчика достигается элементами, дополняющими его возможности. А именно ковш. Основная часть погрузчика, без которой невозможна работа. От его размеров зависит работа всей машины и её сила. Чем большего объёма ковш, тем больше грузов он может переместить за один рейс. Вилы. Для подъёма поддонов на складах. Ещё может использоваться, например, для перевозки мелких грузов в крупных магазинах. Крюки для подъёма грузов. Для тех товаров, которые удобно перемещать подобным способом. Приспособления для резки силоса. Используются при заготовке продукции в сфере сельского хозяйства. Приспособления для уборки снега. Необходимая вещь для зимних работ. Рулонные и прочие захваты. Для работы с рулонами сена, круглыми грузами или на заготовках леса. Отвалы, похожие на бульдозерные. Для перекатывания груза во время движения, не поднимая его от земли.
Машины с гусеничным приводом зачастую используются при значительных нагрузках и перегрузках, что возможно благодаря его приводу. Нагрузки выражены в осевом давлении на звенья гусениц. А так как такие звенья воспринимают значительные давления и силы, то в таком случае вопрос о том, какую нагрузку они выдержат, и как распределяются напряжения и деформации по звену являются важным, что необходимо для улучшения конструкции звеньев с целью их оптимизации под нагрузку и увеличения на них предельно допустимой нагрузки. Поэтому в данной работе оценивается звено цепи горнодобывающей машины, и выявляются напряжения и средние напряжения в звене (рис. 1).
а б
Рис. 1. Напряжения (а) и средние напряжения (б) в звене цепи
Такие расчеты можно получить теоретическим способом с использованием известного математического аппарата, однако наиболее удобным и быстрым методом определения напряженного состояния является все же компьютерное моделирование, которое также позволяет еще и оценить различные другие параметры и спрогнозировать процессы [6-11].
Верхняя и нижняя горизонтальные площадки звена соединены втулками, при этом практически вся нагрузка воспринимается ими. Наибольшие напряжения в этих зонах достигают величины в 500 МПа. При этом в таких областях в разных точках и с разной стороны присутствуют как растягивающие напряжения, так и сжимающие.
Таким образом, установлено, что стальные звенья цепей горнодобывающего транспортирующего оборудования испытывают большие нагрузки и каждая деталь такой машины должна быть рассчитана и сконструирована под соответствующие нужды, при этом должен иметься достаточный запас прочности на случай, если машина будет испытывать большие нагрузки, чем заложенные, например, в результате перекоса, перегруза, провала грунта и т.д.
Список литературы
1. Синельников А.Ф. Организация технического обслуживания и ремонта подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования в различных условиях эксплуатации. Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования. М.: Академия (Academia), 2018. 517 c.
2. Григорьев М.С. Применение сортировочных машин в горнодобывающей отрасли. Особенности конструкции и расчет // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 336-340.
3. Григорьев М.С., Ковалёва Т.Е., Тутов С.С. Анализ конструкции и особенности шагающего экскаватора, применяемого в горной промышленности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 251-254.
4. Григорьев В.Н., Дьяков В.А., Пухов Ю.С. Транспортные машины для подземных разработок: учебник для вузов. М.: Недра, 1984. 383 с.
5. Рудничный транспорт и механизация вспомогательных работ: каталог-справочник / под ред. В.М. Щадова. М.: Горная книга, 2010. 534 с.
6. Березовский Н.И., Нагорский А.В. Горные машины и оборудование: в 2-х ч; Белорусский национальный технический университет. Минск: БНТУ, 2012. Ч. 1: Проектный расчет эксплуатационных параметров бульдозера. 143 с.
7. Тутов С.С. Исследование напряжений в звене горной машины при повышенных нагрузках // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 10. С. 534-536.
8. Андреев С.М. Разработка и компьютерное моделирование элементов систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов: учебник. М.: Academia, 2017. 36 c.
9. Ковалёва Т.Е. Математическое моделирование поведения вил подъемника при повышенных нагрузках // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 2. С. 260-263.
10. Левин В.А., Калинин В.В., Зингерман К.М. Развитие дефектов при конечных деформациях. Компьютерное и физическое моделирование. М.: Физматлит, 2007. 392 с.
11. Григорьев М.С. Аналитическое исследование коронок экскаваторов математическим моделированием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 2. С. 249-252.
Тутов Сергей Сергеевич, студент, tutowserg@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS AND COMPUTER SIMULATION OF STRUCTURAL ELEMENTS OF LIFTING
AND TRANSPORT EQUIPMENT
S.S. Tutov
Computer simulation is being carried out in order to investigate the links of the chains of a caterpillar type of transport, using the example offront loaders. Computer modeling followed by data visualization was carried out in software packages. The stress intensities are estimated, as well as the average stresses that are distributed over the link. The weak points of the structure and the corresponding stress values for such areas are identified. Three-dimensional images of the stress distribution over the object under study are given. Conclusions are drawn on the task set in the work. This question is raised about the possibility of using various equipment and machines for mining and mining and processing activities. The designs of several types of front loaders, which are actively used at various production sites, are presented and studied. Their advantages and technical characteristics are analyzed in order to be able to choose the right equipment for each specific task. The design features of several types of loaders are described, as well as their principle of operation and features.
Key words: equipment, comparison, analysis, data, mining machines, machines, modeling.
Tutov Sergey Sergeevich, student, tutowserg@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
