CC BY
29
УДК 621.869
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ НАГРУЖЕНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ СКРЕПЕРНОГО ПОЕЗДА
В.А. Шевченко, доцент, к.т.н., С.Г. Ковалевский, ст. преподаватель, ХНАДУ
Аннотация. Изложено экспериментальное определение динамических нагрузок в тяговой раме скрепера, работающего в составе скреперного поезда.
Ключевые слова: скреперный поезд, сцепное устройство, тяговая рама, напряжения.
Введение
Анализ научно-исследовательской информации свидетельствует об отсутствии экспериментальных работ по определению нагру-женности тяговой рамы скрепера работающего в составе поезда. Вместе с тем, работа двух скреперов в условиях сцепки приводит к существенному изменению режимов нагру-жения рабочего оборудования и процессов наполнения ковша.
Цель и постановка задачи
Целью предлагаемого исследования являлось установление закономерностей рабочего процесса, определение динамических нагрузок, возникающих при различных схемах соединения машин, определение технической производительности скреперного поезда.
ч
0.2 --
Результаты испытаний
В качестве экспериментальных машин использовались пневмоколесные, полуприцепные скреперы объемом ковша 4,5 м3 дополнительно оснащенные сцепным устройством оригинальной конструкции [1], позволяющим обеспечивать беззазорное соединение скреперов. Измерительная аппаратура размещалась в кабине трактора, что позволяло вести запись сигналов в течение всего рабочего цикла без остановки машины и состояла из преобразователей, осциллографа, тензодат-чиков и обеспечивала возможность одновременной записи 12 сигналов.
Эксперименты показывают, что одним из наиболее нагруженных элементов является верхняя полка арки [2,3], гистограмма распределения напряжений, вид которой представлена на рис. 1.
0.15 __
0.1 __
0.05_
0 6 № 30 12 56 68 80
Рис. 1. Распределение напряжений в верхней полке арки
Таблица 1 Показатели нагруженности верхней полки арки
Условия работы Среднее напряжение, МПа Эквивалентное напряжение, МПа Коэффициент ассиметрии цикла Частота циклов нагружения, Гц
Одиночный скрепер Скреперный поезд 48,7 50,2 0,55 0,32
Традиционное сцепное устройство 46,6 57,4 0,6 0,23
Оригинальное сцепное устройство 44,5 56,1 0,6 0,23
Анализ экспериментальных данных показывает, что работа скреперов в составе поезда и приводит к увеличению средних нагрузок в верхней полке арки тяговой рамы на 20% при использовании традиционного сцепного устройства, и на 15% при использовании оригинальной сцепки, по сравнению с работой одиночного скрепера. Такое же соотношение сохраняется и для эквивалентных напряжений.
Результаты расчетов показателей нагружен-ности для верхней полки арки представлены в табл. 1.
В процессе, описывающем изменение нагрузок, имеются несколько составляющих с частотами колебаний от 0,2 Гц до 5 Гц. Наибольшая амплитуда колебаний соответствует низким частотам, которые рассматриваются в качестве основной частоты, определяющей долговечность конструкции. Значения коэффициента асимметрии цикла, вычисленные по ряду последовательных значений максимумов и минимумов низкочастотной составляющей близки по величине при всех условиях работы. Значение средней частоты цикла нагружения скреперного поезда уменьшаются на 28% по сравнению с одиночной машиной, что объясняется более равномерным протеканием процесса копания, с небольшим изменением скорости движения машины и толщины срезаемой стружки грунта.
Выводы
Работа скрепера в составе поезда сопровождается некоторым увеличением нагрузок в элементах металлоконструкции при одновременном увеличение его производительности, что необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации машин. Использование оригинального сцепного устройства позволяет снизить нагрузки на 5% и в результате повысить долговечность конструкции.
Литература
1. А.с.1281447, МКИ В60Д 3/00, E02F 3/64.
Сцепное устройство скреперного поезда Ермилов А.Б., Кириченко И.Г., Ковалевский С.Г. Опубл. Б.И. - 1987. - №1. -С. 20 - 21.
2. Борусевич А.А. Исследование напряжен-
ного состояния арки тяговой рамы скрепера с целью оптимизации параметров конструкции: Автореф. канд. техн. наук. - Омск, 1975. - с. 16.
3. Суровегин Ю.В. Исследование нагружен-
ности седельносцепного устройства и тяговой рамы автоскрепера / Сб. Исслед. и испыт. дор. и строит. маш. - Омск, 1980. - С. 45 - 49.
Рецензент: В.В. Ничке, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 22 июня 2007 г.
