Технические науки/2 Механика

Мехтиев А.Д. ,Югай В.В., Фалалеева О.В., Гаврилова М.А., Ашимова Р.Ж.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСТЕЙ ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРГРАММЫ ANSYS

Актуальность проблемы надежной эксплуатации механических частей шахтной подъемной машины на протяжении всего срока эксплуатации диктуется нормативными требованиями безопасности, так как эти элементы должны иметь высшую степень надежности. Важным элементом шахтной подъемной машины является тормозное устройство, ответственным узлом в его конструкции является тормозная балка, которая является объект исследования.

Цель и задачи данной работы диктуют необходимостью проведения комплекса научных исследований с использованием методов диагностики и имитационного моделирования напряжено-деформированного состояния тормозной балки шахтной подъемной машины (ШПМ) с учетом эксплуатационных нагрузок. Для решения данной задачи, разработан научно обоснованный автоматизированный анализ напряженно – деформированного состояния (НДС) конструкции тормозной балки с использованием современного программного комплекса «ANSYS», на основе метода конечных элементов, который позволяет разработать способ обеспечения необходимой прочности и надежности конструкции в период длительной эксплуатации. Конечной целью исследования НДС элементов тормозной системы ШПМ сводится к разработке рекомендаций по усилению «слабых мест» конструкции при помощи дополнительных элементов усиления, повышающих прочность, без изменения свойств материала и увеличения толщины стенок тормозной балки. Результатом использования элементов усиления, является снижение эквивалентных и максимальных напряжений, практически сводятся на нет зоны с концентраторами напряжений. Полученные данные по исследованию НДС тормозной балки обрабатываем и получаем математическую модель. Созданные математические модели при заданных граничных условиях позволят рассчитать численные значения НДС тормозной балки в зависимости от приложенной нагрузки. Для получения адекватной и надежной имитационной модели, необходимо выполнить натурные исследования НДС на действующих тормозных устройствах ШПМ, с использованием метода магнитной памяти металла (МПМ). Полученные результаты практических инструментальных измерений сравниваем с результатами моделирования и при необходимости выполняем доработку модели. Добившись надежной и адекватной имитационной модели элементов тормозного устройства, можно приступать к разработке комплекса мероприятий по усилению «слабых мест» конструкции.

Возможности программного продукта «ANSYS» используются нами для анализа НДС моделей тормозных балок шахтной подъемной машины (ШПМ) при их нагружении в диапазонах эксплуатационной нагрузки. Результаты нашей работы используются для разработки способов создания более совершенной конструкции, а так же применения разработанной методики для выполнения ремонтных работ на действующих установках. Разработан автоматизированный анализ НДС конструкции тормозной балки с использованием современного программного комплекса «ANSYS». Исследование НДС балки тормозной системы ШПМ позволяет установить расположение «Критических точек» или «Аварийно-опасных зоны», где возможно образование и развитие усталостных трещин. Результатом использования элементов усиления, является снижение эквивалентных и максимальных напряжений. Практически сводятся, на нет «Аварийно-опасные зоны» с концентраторами напряжений (рисунок 1). Полученные данные по исследованию НДС тормозной балки обрабатываем и получаем математическую модель протекания данных процессов формирования НДС при нагружении.

Рисунок 1. Модель тормозной балки подъемной машины

подъемной машины

Применение дополнительных элементов для усиления конструкции позволит уменьшить и перераспределить опасные напряжения в зонах разрушения конструкции из–за образования в них усталостных трещин. На практике методика применима для восстановления тормозной балки после проведенного ремонта или являться методикой профилактики образования трещин и продления срока дальнейшей эксплуатации конструкции.

Список использованных источников

1 Нургужин М.Р. Компьютерное моделирование систем. – Караганда: КарГТУ, 2006. – 200 с.

2 Мехтиев А.Д., Лихачев В.В., Булатбаев .Ф.Н. Методика повышения надежности работы тормозной балки подъемной машины: труды универ. / Сб. науч. тр. – Караганда, 2008.– С.72–74.