Аннотация
Рассмотрены вопросы прогнозирования показателей надежности рукояти карьерного экскаватора. В качестве основного показателя надежности принят показатель долговечности – средний ресурс. Целью исследования явилось обоснование расчетных зависимостей, позволяющих определить числовые характеристики ресурса рукояти экскаватора методами физической теории надежности. Разработаны расчетные формулы для определения среднего ресурса рукояти на основании измерений или расчетов действующих на нее нагрузок и, следовательно, возникающих в рукояти напряжений. Величина последних, отражая условия эксплуатации карьерных экскаваторов, является случайной величиной, что обусловило случайный характер и ресурса рукояти. В связи с этим возникла необходимость оценки возможного отклонения значения ресурса от среднего значения. Для оценки рассеяния ресурса рукояти карьерного экскаватора предложена методика расчета его дисперсии и среднего квадратического отклонения методом линеаризации функции случайных аргументов. В результате получена методика для расчета численных значений ресурса рукояти карьерного экскаватора с учетом случайной природы этого параметра и изменяющихся эксплуатационных условий. В качестве примера определен ресурс рукояти карьерного экскаватора ЭКГ-5А. Исходными данными для расчета послужили результаты тензометрических измерений напряжений в рукоятях карьерных экскаваторов в условиях горно-обогатительного производства Магнитогорского металлургического комбината. На основании аналогичных исходных данных организован и проведен численный машинный эксперимент по методу Монте-Карло. Числовые характеристики ресурса рукояти карьерного экскаватора, определенные методом линеаризации функции случайных аргументов и методом Монте-Карло, соответствуют статистическим данным о наработках рукоятей в условиях горно-обогатительного производства Магнитогорского металлургического комбината.
Ключевые слова
Надежность, долговечность, ресурс, экскаватор, рукоять, отказ, напряжения.
1. Моделирование и оптимизация режимов работы горных машин с использованием среды Matlab / В.С. Великанов, И.Г. Усов, А.А. Абдрахманов, И.И Усов // Горный журнал. 2017. №12. С.78–81.
2. Олизаренко В.В.Основы эксплуатации горных машин и оборудования. Магнитогорск: МГТУ им.Г.И.Носова, 2008. 188 с.
3. Оптимальное динамическое управление сроком эксплуатации горных машин. Ч.I. Модели с интервалом неограниченной продолжительности / С. Вуйич, В. Зайич, И. Милянович, А. Петровски // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2010. №4. С.66–74.
4. Модельные подходы к оценке жизненного цикла вспомогательных машин на примере угольного карьера в Сербии / Д.Я. Крунич, С. Вуйич, М. Танасиевич, Б. Димитриевич, Т. Шубаранович, С. Илич, С.Максимович // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018. №3. С.51–61.
5. Расчет ресурса деталей структурно-функциональных элементов горных машин / О.Р. Панфилова, В.С. Великанов, И.Г. Усов, Е.Ю. Мацко, И.М. Кутлубаев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018. № 2. С. 43–51.
6. Герике Б.Л., Герике П.Б., Козловский Г.И. Диагностика горных машин и оборудования. М.: ИПО «У Никитских ворот», 2012. 400 с.
7. Летова Т.И., Петинов С.В. Оценка усталостной долговечности крестообразных сварных соединений, передающих нагрузку // Инженерно-строительный журнал. 2013. №3 (38). С.51–58.
8. Petinov S.V., Guchinsky R.V. Fatigue assessment of ship super-structure at expansion joint // Transactions of the Royal Institution of Naval Architects Part A: International Journal of Maritime Engineering. 2013. Т. 155. №А4. С. А201-А209.
9. Guchinsky R.V., Petinov S.V. Fatigue design of expansion joint in ship superstructure // Proceedings of the International Summer school-conference «Advanced problems in mechanics 2013» 2013. С. 420–431.
10. Прогнозирование усталостной долговечности металлов с учетом неоднородности микроструктуры / Р.В. Гучинский, С.В. Петинов, Ш. Сиддик, М. Имран, Ф. Вальтер // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2015. № 4 (231). С. 134–143.
11. Petinov S.V., Guchinsky R.V., Sidorenko V.G. The damage identity in fatigue assessment of structures // Инженерно-строительный журнал. 2016. №1 (61). С.82–88.
12. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Брауни и др. М.: Машиностроение, 2003. 576 с.
13. Машиностроение. Энциклопедия. Т IV-3. Надежность машин / В.В. Клюев, В.В. Болотин, Ф.Р. Соснин и др. М.: Машиностроение, 2003. 592 с.
14. Халикова О.Р. Методология построения и ведения базы данных металлургического оборудования: дис. … канд. техн. наук. Магнитогорск, 2009. 128 с.
15. Шарипов Р.Х. Изучение влияния скорости подъема ковша на долговечность рукояти с зубчато-реечным напором (на примере ЭКГ-5А): дис. … канд. техн. наук. Екатеринбург, 2011. 131 с.
16. Ракицкий А.А. Исследование усталостной прочности деталей машин с термонапыленными порошковыми покрытиями в условиях циклического растяжения / сжатия // Вестник Барановичского государственного университета. Серия: Технические науки. 2016. №4. С. 62–67.
17. Ракицкий А.А. Прогнозирование эксплуатационного ресурса конструкций мобильных машин по результатам рандомизированных стендовых испытаний // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В: Промышленность. Технические науки. 2016. №3. С.38–43.
18. Velikanov V.S., Dyorina N.V., Panfilova O.R. Stability of a mine excavator with a variable cab position // MATEC WebConf., 224 (2018) 02010. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201822402010
19. Antsupov A.V., Antsupov A.V., Antsupov V.P., Designed assessment of machine element reliability due to efficiency criteria // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. №5 (45). С. 62–66.
20. Структурное представление многодвигательных машин для определения показателей надежности / И.М. Кутлубаев, А.Н. Макаров, И.Г. Усов, О.Р. Панфилова // Современные методы конструирования и технологии металлургического машиностроения: междунар. сб. науч. тр. / под ред. Н.Н. Огаркова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. С. 83–87.
21. Электронная база данных для организации технического обслуживания и ремонта металлургического оборудования / И.М. Кутлубаев, А.Н. Макаров, И.Г. Усов, О.Р. Халикова // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2008. №3. С.37–41.
22. Макаров А.Н., Халикова О.Р. Оценка ожидаемого ресурса подшипников с учетом случайной природы условий эксплуатации // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2008. №11. С.43–45.
23. Горные и строительные машины: [Электронный ресурс] / В.С. Великанов, И.Г. Усов, Е.Ю. Мацко, О.Р. Панфилова. Магнитогорск, 2018. Т. 2.
24. Макаров А.Н. Теоретические основы построения, методы расчета и конструирование манипуляционных устройств металлургического производства: дис. ... д-ра техн. наук. Магнитогорск, 1996. 350 с.
25. Макаров А.Н., Кутлубаев И.М., Усов И.Г.Основы механики многодвигательных машин. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2006. 194 с.
26. Макаров А.Н., Кутлубаев И.М. Синтез структур многодвигательных машин с кинематической развязкой движения основных исполнительных звеньев // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2006. №1 (13). С.37–42.
27. Машиностроение. Энциклопедия. Т.IV-1. Детали машин Конструкционная прочность. Трение, износ, смазка / гл. ред. Д.Н. Решетов. М.: Машиностроение, 1995. 864 с.
28. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 2002. 575 с.
29. Петинов С.В., Гучинский Р.В. О расчетах долговечности трубчатых конструкций (англ.) // Инженерно-строительный журнал. 2013. №1 (36). С.39–47.
30. Крамаренко Т.Г. Особливості вивчення методу Монте-Карло в теорії ймовірностей та математичній статистиці // Новые компьютерные технологии. 2016.Т 14. №1 (14). С. 28–29.