Расчеты на прочность и прогнозирование надежности элементов металлоконструкций карьерных экскаваторов тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

_П >'1 (}/]___:-

' ' ' На правах рукописи

ДОРОНИН Сергей Владимирович

РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ КАРЬЕРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

01. 02. 06 — динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск — 1993

Работа выполнена в отделе проблем машиностроения Вычислительного центра СО РАН (г. Красноярск)

Научный руководитель - канд. техн. наук., с.н.с.

В.В.Москвичев

Официальные оппоненты : доктор технических наук, проф.

- кандидат технических наук, доц. И.А.Зырянов

Ведущее предприятие - ГП "Крастяжмаш"

на заседании специализированного совета Д.064.54.02 в Красноярском государственном техническом университете по адресу: 660074, г.Красноярск, ул.Киренского,26,КГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного технического университета

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного

Л.В.Ендкиевский

Защита состоится 1994 г. в часов

совета, к.т.н., доц.

П.Н.Сильченко

Общая характеристика работы Актуальность темы . Увеличение объемов открытого способа разработки полезных ископаемых сопровождается ростом парка экска-вационного оборудования повышенной единичной модности. Это является одной из основных тенденций развития горного машиностроения для открытых работ. Производство экскаваторов характеризуется малкосерийностью и высокой наукоемкостью. Современные карьерные экскаваторы представляют собой высокопроизводительные крупногабаритные механические системы. Анализ эксплуатационной надежности показывает высокую долю отказов механического оборудования (50-70%) в структуре потока отказов машин. Разрушения крупногабаритных металлоконструкций (МК), происходящие чаще всего в результате распространения усталостных трещин в сварных соединениях, особенно в условиях низких температур, приводят к значительным материальным потерям как из-за снижения добычи полезного ископаемого, так и из-за большой стоимости. ремонта крупногабаритных узлов и деталей. Одним из путей предотвращения катастрофических разрушений элементов конструкций (ЭК1) является проектирование и изготовление МК с заданными несущей способностью и долговечностью, что представляет собой задачу ресурсного проектирования. Применяемые•в настоящее время в области экскаваторостроения методы прочностных расчетов и оценки надежности не всегда удовлетворяют данным требованиям. В связи с этим актуальной задачей является разработка расчетно-экспериментальных методов оценки требуемого уровня надежности при эксплуатации по техническому состоянию в пределах назначенного ресурса.

Цель работы . Разработка и практическая реализация методов прогнозирования надежности и обоснования запасов прочности применительно к элементам сварных металлоконструкций карьерных экскаваторов с учетом технологической и эксплуатационной дефектности.

Для достижения этой цели сформулированы следующие задачи:

- обоснование и исследование показателей эксплуатационной надежности узлов и МК карьерных экскаваторов ;

- исследование причинно-следственного комплекса отказов и аварий экскаваторов ;

- разработка алгоритма и программы расчета показателей на- > дезсности элементов МК при проектировании экскаваторов ;

- обоснование и разработка методики нормирования показателей прочности и ресурса металлоконструкций экскаваторов ;

- получение оценок показателей надежности и рекомендуемых запасов прочности элементов МК экскаваторов.

Научная новизна работы . Впервые выполнено комплексное исследование надежности карьерных экскаваторов, включающее анализ показателей надежности совместно с причинно-следственным комплексом формирования отказов, анализом структуры конструкции и закономерностями формирования ее потока отказов. Разработана и реализована методика нормирования показателей прочности и ресурса металлоконструкций, получены рекомендуемые значения запасов прочности сварных соединении. Разработаны алгоритм и программа статистического моделирования разрушения-, получены вероятностные оценки живучести сварных соединений металлоконструкций.

Практическая значимость . Результаты исследовании эксплуатационной надежности позволяют установить характерные предельные состояния , обосновать критерии разрушения, определить ЭК, лимитирующие надежность всей машины. Оценки надежности элементов МК позволяют оценить параметры надежности проектируемых конструкций. Методика обоснования запасов прочности дает возможность посредством выбора соответствующих коэффициентов запаса обеспечить циклическую прочность конструкции при эксплуатации в пределах назначенного ресурса с требуемым уровнем надежности.

Внедрение результатов . Разработанные методика, алгоритм, и программа использованы для расчета напряженно-деформированного состояния, надежности и обоснования запасов прочности элементов МК экскаваторов ЭКГ-15 и ЭКГ-16РК ПО "Крастяжмаш". Результаты работы послуж ли основой при составлении научно-технических отчетов для ПО "Крастяжмаш", проекта руководящего технического материала "Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета на трещиностойкость металлоконструкций карьерных экскаваторов при статическом и циклическом нагруженки по коэффициентам запаса прочности", альбома научно-технической

документации "Расчет предельного состояния крупногабаритных деталей и элементов металлоконструкций экскаваторов".

Апробация работы . Основные результаты работы докладывались на Всесоюзном совещании "Прочность и надежность экскава-. торов для открытых горных работ" (Красноярск, 1988),Всесоюзном межотраслевом научно-практическом семинаре "Актуальные вопросы технического обслуживания и ремонта оборудования открытых горных работ" (Челябинск, 1989)', Всесоюзной научно-технической конференции "Живучесть и безопасность конструкций тех-_ нических систем" (Красноярск, 1991).

Публикации . По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем работы . Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (180 наименований), приложений и содержит 163 страницы машинописного текста, 25 рисунков, 23 таблицы. На зациту выносятся :

1. Результаты оценки эксплуатационной надежности карьерных экскаваторов.

2. Алгоритм и программа оценки показателей надежности элементов МК с технологической дефектностью.

3. Результаты расчетной оценки надежности и ресурса типовых сварных соединений экскаваторов.

4. Методика нормирования показателей прочности и ресурса металлоконструкций экскаваторов.

5. Рекомендуемые запасы прочности типовых ЭК экскаваторов.

Основное содержание работы I. Методы расчета прочности, надежности и ресурса

металлоконструкций Проанализированы методы расчета прочности,надежности и ресурса МК, рассмотрены вероятностные аспекты теории надежности и механики разрушения. Вероятностные методы прочностных расчетов 'развиты в работах В.В.Болотина, А.Р.Ржаницына, С.В.Серен-сена, Н.С.Стрелецкого, Н.Ф.Хоциалова. Значительный вклад в использование методов механики разрушения в расчетной практике конструкций, в частности сварных соединений, сделан А.Б.Злочев-

ским, Г.П.Карзовым,-В.П.Дарионовым', В.Ф.Лукьяновым, Н.А.Махуто-вым, В.И.Труфяковым. Методы прочностных расчетов при проектировании экскаваторов развиты Г.X.Бойко, Д.П.Волковым, Н.Г.Домб-рЬвским, Е.Р.Петере. Вместе с тем в экскаваторостроении при проектировании выполняются детерминированные расчеты на прочность без учета наличия дефектности и возможности развития усталостного и хрупкого разрушения.

Проанализированы наиболее распространенные критерии разрушения и возможность их использования в расчетах прочности крупногабаритных МК экскаваторов.

.'Применительно к элементам МК экскаваторов выбран критерий линейной механики разрушения К1, поскольку удовлетворяет следующим основным требованиям : I) соответствие возможному характеру разрушения рассматриваемых ЭК ; 2) правомерность использования критерия в диапазоне условий эксплуатации ЭК ; 3) возможность- практического получения.необходимой информации для расчета текущего и критического значения критерия.

Рассмотрены инженерные приложения теории надежности и механики разрушения. Анализ информационной обеспеченности методов оценки надежности МК приводит к выводу, что использование моделей теории надежности и механики разрушения в расчетной практике встречает значительные трудности вследствие отсутствия необходимой информации. .

Численный анализ полей коэффициентов запаса показывает, что прочность и над жность определяются одним-двумя ЭК (запасы прочности остальных элементов гораздо больше единицы).Иными словами, функция надежности конструкции практически совпадает с соответствующей кривой одного из элементов. Данное обстоятельство позволило свести анализ надежности конструкции к анализу -надежности отдельного элемента.

Задача прогнозирования надежности в рамках ресурсного проектирования сформулирована как определение для ряда лимитирушщх надежность ЭК зависимости надежности от проектного уровня напряжений о (коэффициента запаса п) и заданного ресурса N

Я=Ла,Ю. (I).

2. Прочность и надежность металлоконструкций карьерных экскаваторов Выполнен анализ эксплуатационных параметров нагруженности и надежности карьерных экскаваторов. Исследованиям надежности экскаваторов в связи с условиями эксплуатации посвящены работы П.И.Коха, В.П.Ларионова, Д.Е.Махно, М.Д.Нсвопашна и др. Рассмотрены технические характеристики, конструктивные решения и нагру-женность экскаваторов. Характерным для карьерных экскаваторов является цикличность и многовариантность функционирования : возможны сочетания работы основных механизмов (напора, подъема и поворота), что определяет многообразие видов нагружения. Описаны усилия, преодолеваемые приводами главных механизмов экскаваторов при выполнении различных операций.

Рассмотрены используемые в конструкторской практике метода расчетов на прочность и ресурс Ж-экскаваторов, существенным недостатком которых является неучет дефектности МК, отсутствие поверочных расчетов на трещиностойкость.

Проанализирован причинно-следственный комплекс формирования отказов МК. Анализ данных об отказах конструкций экскаваторов позволил сделать вывод, что причины любой аварии лежат на трех

Таблица I

Структура аварий экскаваторов

Объект Количество аварий экскаваторов {%), обусловленных взаимодействием элементов

Человек-машина (личностный фактор) Машина (технический фактор) Машина-среда (технологический, организационный, климатический факторы)

Мехлопаты 73.8 ' 21.4 ... ....

Драглайны 38.9 II. I 50.0

Роторные 41.7

комплексы 25.0 33.3

Экскаваторный 39.6 18.8 41.6

парк в целом

Балка рукояти 39.9

мехлопдт 44.8 17.3

уровнях. Первый связан с непосредственными техническими факторами, часто создающими лишь предпосылки к аварии. Второй характеризует объект, с которым взаимодействует машина (горно-технические и климатические условия). Третий связан с факторами субъективного характера. Анализ фактически происшедших за семь лет аварий экскаваторов на разрезах ПО "Красноярскуголь", выполненный с точки зрения взаимодействия элементов системы человек-машина-среда, показывает, что, к примеру, для мехлопат почти три четвертй аварий обусловлены взаимодействием человека и машины, а чисто техническими факторами - примерно пятая часть аварий (табл. I). Среда технических факторов формирования отказов и аварий следует выделить низкую хладостойкость применяемых сталей, • наличие технологических и эксплуатационных дефектов. К другим 'отказообразующим факторам относятся горно-технологические и связанные с нарушением правил технической эксплуатации, особенностью которых является практически полная непрогнозируемость.

Анализ потока откайов экскаваторов позволил сделать выводы о статистических закономерностях формирования функции распределения наработки на отказ машин, возможности получения расчетных оценок надежности всей конструкции. Проведен спектральный анализ потоков отказов. Применительно к потоку отказов экскаваторов плотность спектра мощности интерпретируется как вклад отказов, происшедших в процессе эксплуатации машины, в общую дисперсию потока отказов. По результатам анализа потока отказов сделаны следующие выводы : I) простейший характер потока отказов системы дает возможность исследовать её надежность моделированием и прбстым суммированием потоков отказов общего вида элементов этой системы ; 2) достаточно хорошее приближение к-Фактическим параметрам надежности рис-темы дает сумма потоков отказов отдельных элементов. - слабых-звеньев ; учет сравнительно редко отказывающих элементов ведет к незначительному повышению точности оценок надежности, но резко увеличивает стоимость их получения ; 3) получение параметров потока отказов элементов возможно лишь исходя из представлений'о физико-механических процессах, приводящих.к отказу, что требует моделирования развития трещин и разрушения- ЭК.

Выполнен анализ показателей эксплуатационной надежности экскаваторов. Материалом дяя анализа послужили сведешя о фактичес-

ких отказах парка экскаваторов за 8 лет в условиях Бородинского угольного разреза, систематизированные и представленные в виде временных рядов (потоков отказов) и массивов распределения времени безотказной работы, ресурса машин, их узлов и деталей. Статистическая обработка заключалась в построении гистограмм и интегральных функций распределения, расчете характеристик вариационных рядов наработки на отказ, принятии и проверке гипотезы о - типе распределения, расчете параметров принятых распределений и показателей надежности. Наработка на отказ экскаваторов подчиняется экспоненциальному распределению с функцией надежности (рис. I)

11(1;)=ехр(-1;/1э). (2)

Для механического оборудования и МК принято логкормальное распределение наработки на отказ.

Выполненный во второй главе анализ состояния расчетов прочности и ресурса МК экскаваторов, а также показателей их эксп-. луатационной надежности-дает возможность свести надежность МК' к надежности системы сварных соединений, получению оценок надежности которых посвящена третья глава.

3. Моделирование разрушения и оценка надежности элементов конструкций экскаваторов Проанализировано напряженно-деформированное состояние (НДС) МК экскаваторов (как основной фактор, определяющий характер процесса разрушения, параметры ресурса и надежности ЭК), выполнена схематизация дефектности, получены оценки надежности типовых сварных соединений. Использован двухуровневой подход к расчету МК. На. первом этапе, выполняется анализ кинематики конструкции, аппроксимация ее стержневыми конечными элементами и оценка нрс при различных положениях элементов рабочего оборудования. Далее с использованием пластинчатых конечных элементов выполнен детальный расчет и анализ распределения напряжений в отдельных узлах и МК при максимальных нагрузках. В результате расчетов получены компоненты тензора напряжений и построены эпюры эквивалентных напряжений ряда сварных МК проектируемых или существенно модернизируемых экскаваторов ЭКГ-15 (МК рабочего оборудования, балка рукояти, конструкция крепления ковша, опорная рама поворотной платформы) и ЭКГ-16РК (Ж рабочего оборудования,

балансир коленно-рычажного механизма). Расчеты показали, что уровни действующих эквивалентных напряжений существенно ниже допускаемых и обеспечивают высокий запас прочности. Характерной особенностью конструкции рабочего оборудования экскаваторов является наличие шарнирно сочлененных трубчатых и балочных- элементов, в которых ввиду отсутствия изгибающих и скручивающих нагрузок реализуется линейное напряженное состояние".

Расчет и анализ НДС МК карьерйы-х экскаваторов позволяют рассматривать прочность и надежность сварных соединений с дефектами, подверженных растягивающим напряжениям, не превышающим предела текучести.

При расчетах на трещиностойкость & качестве исходных размеров дефектов приняты максимальные размеры, допускаемые соответствующими нормами дефектоскопического контроля. Учитывая стохастический характер дефектности, исходили из того, что начальный размер дефекта aQ с достаточно большой вероятностью не превышает максимально допустимого по нормам [aQ]. Показано, что размеры технологических дефектов сварных'соединейий распределены по закону Вей-булла с функцией распределения (по данным А.М.Лепихина, В.В.Мое-квичева)

Р(а)=1-ехрО(а/е)?}, (3)

при этом параметр характеризующий вариацию размера дефекта, колеблется в пределах 0.5...4.0. По этим данным получены пределы изменения коэффициента вариации (0.281...2.236). Задайаясь вероятностью Р(а0^Га0])=0.99 из условия

Р([а0])=1-ехр£-(а0/е)?} (4)

находим параметр масштаба е

e=[a0).{-Zn(1-P([a0])r1/£. (5) ,1

По данному уравнению для известных пределов рассеяния 5 .получены оценки крайних значений в. На рис. 2 для различных толщин соединений показана взаимосвязь параметров масштаба еСЛ формы Выполненная таким образом схематизация дефектности позволила учесть при расчетах стохастический характер начальных размеров дефектов, перейти от детерминированных норм дефектности к вероятностным.

Оценки надежности сварных соединений получены статистическим моделированием на ЭВМ. Схема алгоритма расчета показателей надежности ЭКсПоказана на рис. 3. Особенностью данного алгоритма явля-

ется то, что получаемые оценки надежности базируются на использовании параметров дефектности, регламентируемых требованиями дефектоскопического контроля, в частности, ультразвукового метода. В результате вычислений по указанному алгоритму получены кривые усталости, функции надежности и полные вероятностные диаграммы живучести сварных соединений.

• Для оценки достоверности полученных при моделировании результатов проведено их сравнение с экспериментальными данными усталостных испытаний сварных соединений. По литературным данным были сформированы выборки для сварных соединений без предварительно внесенной дефектности (103 точки) и для соединений с различными типами и размерами дефектов (III точек). Обработка результатов испытаний с использованием уравнения типа

гйн=с1ста1 ' (6)

позволила получить для

- обобщенной расчетной кривой .усталости стыковых и.тавровых сварных соединений (кривая 1 на рис. 4)

(¡.¡И 6.726 п^ =-0.22 ;

- обобщенной экспериментальной кривой усталости сварных соединений (кривая 2)

0^13.650 nt=-0.161 ;

- обобщенной экспериментальной кривой усталости сварных соединений с дефектами (кривая 3)

^=9.340 п^=-0.104. Из рисунка видно, что обобщенные расчетная и экспериментальная кривые усталости сварных соединений с исходной дефектностью расположены достаточно близко друг от друга,,а на участке средних уровней напряжений расчетная кривая находится в доверительной области экспериментальной кривой. Это позволяет сделать вывод о непротиворечивости результатов моделирования экспериментальным данным.

4. Нормирование запасов прочности элементов металлоконструкций экскаваторов Задача ресурсного проектирования сводится к установлению связи между вероятностными характеристиками долговечности и нагрукенности. Эта связь может быть установлена графически (по

. кривой усталости, полной вероятностной диаграмме живучести (рис. 5)) и аналитически. В последнем случае с использованием степенного уравнения кривой усталости типа (6) нормативное значение запаса прочности

1 /По

па =от • (с1 V (7)

а

Не исключено, что коэффициент запаса циклической прочности, окажется меньше, чем установленный практикой запас по статической прочности. В таком случае рекомендуется принимать большее из этих значений

пт=тах{п0,п0^}. (8)

Использование полной вероятностной диаграммы живучести (рис. 5) позволяет решить следующие задачи ресурсного проектирования, связанные с выбором коэффициентов запаса. I. Установление коэффициента запаса,обеспечивающего эксплуатацию ЗК с трещиной (дефектом) в течение заданного числа циклов с требуемым уровнем надежности. 2. Установление долговечности, которая будет обеспечена с требуемым уровнем вероятности при выбранном запасе прочности. 3. Оценка для заданного ресурса необходимого увеличения запаса прочности для обеспечения требуемого уровня надежности, а также отклонения от этого уровня при изменении запасов прочности. 4. Установление долговечности, обеспечиваемой с требуемой вероятностью при принятом коэффициенте запаса, а также вероятности того, что при выбранном запасе прочности будет достигнут требуемый уровень долговечности.

Предложены запасы прочности для типовых сварных соединений, рекомендуемые для обеспечения с вероятностью 0.95 безотказной работы в течение'10е циклов нагружения. В данном случае под циклом нагружения подразумевается цикл экскавации. Это примерно соответствует двум годам эксплуатации. После указанного периода целесообразно обследование сварных соединений МК и устранение возникших трещин.

В том случае, когда обеспечение циклической прочности в течение назначенного ресурса с заданной вероятностью требует

установления достаточно высокого коэффициента запаса, возни-. кает необходимость решения задачи совместного выбора допускаемых значений нагрукенности и дефектности- При циклическом нагрукении запас по размеру трещины определяется в зависимости от .запаса по напряжениям и заданного числа циклов нагру-жения ^

па =(к|с/(оУ)2тс) •]'{0.5К*(п-2)СУ(от/птг)п+а^2"п)/2}2/(2"п)сЖ*> (9)

где С, п-характеристики циклической трещиностойкости, используемые в качестве параметров уравнения Пэриса, У-К-тарировоч-ная функция.

Варьирование параметров распределения начального размера дефекта при моделировании позволяет построить диаграмму запас прочности-долговечность-размер дефекта, соответствующую 95%-ной вероятности безотказной работы (рис. 6) и позволяющую осуществить совместный выбор коэффициентов запаса по напряжению и размеру дефекта. На рис. 7 выполнено.сравнение нормативных методов расчета сварных соединений на выносливость с полученными результатами. Как следует из выполненного сравнительного анализа, ресурсное проектирование сварных соединений по кривым усталости и полным вероятностным диаграмма ктучести, полученным на осноре принципов механики разрушения, позволяет связать долговечность и запасы прочности с уровнем технологической дефектности, что дает возможность предотвратить хрупкие и усталостные разрушения, инициированные от начальных технологических дефектов.

Основные выводы

I. Выполнен комплексный анализ надежности■карьерных экскава-г торов. Установлено, что наработка на отказ экскаваторов распределена по экспоненциальному закону, узлов и элементов МК экскаваторов - по логнормальному закону. Получены оценки параметров распределений. Построены функции надежности экскаваторов и их узлов. Показано, -что элементами МК, лимитирующими их надежность, являются сварные соединения, содержащие технологические дефекты.

'2. Исследован причинно-следственный комплекс отказов экскаваторов. Показано, что в условиях низких температур хладостой-

кость сталей становится решающим фактором формирования отказов МК.' Среди причин отказов важную роль играют технологические и эксплуатационные дефекты. Влияние данных дефектов может быть устранено-или в значительной мере ослаблено путем соответствующих инженерных решений на разных стадиях жизненного цикла машины. Вместе с тем наблюдается влияние ряда факторов субъективного, организационного и горно-технологического характера, плохо поддающихся прогнозу, воздействия которых устранить не удается.

3. Статистический анализ потоков отказов экскаваторов, позво7 ляет заключить : I) возможно исследование надежности системы моделированием.и простым суммированием потоков отказов общего вида элементов этой системы ; 2} достаточно хорошее приближение к параметрам надежности системы дает суша потоков отказов отдельных,ЭК - слабых звеньев ; учет сравнительно редко отказывающих ЭК резко увеличивает стоимость оценок надежности и ведет к незначительному повышению их.точности. Таким образом, исследование надежности конструкций сведено к-исследованию надежности систему сварных соединений.

4. Результаты расчетов и анализ НДС ряда МК карьерных экскаваторов ЭКГ-15 и ЭКГ-16РК показали, что номинальные напряжения

в ЭК гораздо ниже допускаемых и не являются основной причиной отказов и аварий. Анализ нагруженности и- особенностей НДС МК •экскаваторов указывает на возможность использования при расчетах на трещиностойкость характеристик линейной механики разрушения.

5. На основе вероятностного описания начальных размеров тре-щиноподобных дефектов получены оценки параметров распределения, в соответствии с которым размер дефекта с вероятностью 0.99 не превышает предельно допускаемого по нормам ультразвукового контроля. Это позволило разработать методику нормирования технологической дефектности ЭК в зависимости от уровня вероятности безотказной работы.

6. Разработан алгоритм и программа расчета на циклическую трещиностойкость элементов конструкций с учетом технологической и эксплуатационной дефектности, на основе которых получены оценки параметров распределения ресурса типовых сварных

соединений МК- экскаваторов- Для типовых соединений построены расчетные кривые усталости, функции .надежности и полные вероятностные диаграммы живучести. Достоверность результатов подтверздается экспериментальными данными.

7. Разработана методика обосйования запасов прочности МК. Для типовых сварных соединений получены рекомендуемые коэффициенты запаса, обеспечивающие безотказную эксплуатацию в течение 106 циклов с вероятностью 0.95.

8. Установлена взаимосвязь мевду нормативными значениями прочности и дефектности. Построена диаграмма запас прочно-сти-долговечность-размер дефекта, позволяющая для назначенного ресурса выбрать рациональное сочетание нормативных значений прочности и дефектности.

Публикации по материалам диссертационной работы

1. Доронин C.B. Исследование эксплуатационной надежности карьерных'экскаваторов.-Красноярск, 1989.-19 с.-Деп. в ЦШШуголь 15.06.89, N 4910-уп.

2. Анализ отказов механического оборудования и металлоконструкций экскаваторов/Москвичев В.В., Доронин C.B., Утехин

С.А., Эбич В.Р.-Препринт M 7 ВЦ СО АН СССР.-Красноярск, 1989.-33 с.

3. Доронин C.B. Эксплуатационная надежность и причинно-следственный комплекс отказов экскаваторов в системе "чело-век-машина-среда"//Разработка расчетно-экспериментальных и . технологических методов повышения прочности и живучести элементов крупногабаритных конструкций. Шокин Ю.И., Москвичев В.В., Балашов Б.А. и др./Препринт ВЦ СО АН СССР M 2.-Красноярск, 1990.-С.' 12-15.

4. Доронин C.B. Структура ремонтного цикла экскаваторов для достижения заданного уровня надежности//Изв. вузов. Горный журнал.-1989.-W 5.-С. 87-90.

5. Доронин. C.B. Анализ потока отказов механического оборудования. карьерных-экскаваторов//Изв. вузов. Горный журнал.-I99I.-N 2.-С. 89-93. •

6. Лепихин A.M., Доронин. C.B. Оценка ресурса и вероятности безотказной работы сварных соединений металлоконструкций эк-

скаваторов//Изв. вузов- Горный «урнал.-1991.-М 8.-С. 60-65.

7. Москвичев В.В., Воронин C.B. Отказы, нагруженность и напряженное состояние металлоконструкций карьерных экскавато-ров//Исследования надежности строительных конструкций с учетом реальных условий их эксплуатации : Сб. науч. тр./ Росуралсибстрой. Красноярский Промстройниипроект.-Красноярск, 1992.-С. 24-41.

8. Ларионов В.П., Москвичев В.В., Доронин C.B. Расчет на трещиностойкость типовых сварных соединений металлоконструкций экскаваторов//Известия СО РАН. Сибирский физико-технический журнал.-1993.-N 2.-С. I04-II4.

9. Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета на ^трещиностойкость металлоконструкций карьерных экскаваторов при статическом и циклическом нагружении по коэффициентам • запаса прочности/Руководящий технический материал (проектЭ.Красноярск, 1992.-78 с.

функции надежности экскаваторов

е-

1-ЭКГ-4У, 2-ЗКГ-6,ЗУс, 3-ЭКГ-8И, 4-Ш-Ю/70А, 5-ЭНПРД-5000, 6-механическая система ЭКГ-6,ЗУс,(зима), 7-ыеханическая система ЭКГ-б,ЗУс (лето), 8-механическая система ЭКГ-8И (зима), 9-механическая система ЭКГ-8И (лето), Ю-ЭРП-2500, Н-ЭКГ-12,5, 12-ЭР-1250

Рис. I

Взаимосвязь параметров распределения дефектности

О / г з 4 Толщина : 1-до 30 мм, 2-30-60 мм, 34-80-100 Ш , . Рис. 2

1-80 мы,

Схема алгоритма

Г —

I начало I

описание исходит ¿анных

«ых /

11У

/'¿7

3

генерация мука иного значения начальной длины трещит а„ б сеотбет-ст#ии с ,оаслре-¿еАени&н ¿ейдуляя

Го -—-—

вычисление

"1

Я*

Задание шага

интегрирования

статистического моделирования разрушения и оценка надежности

I'О О а=аа

[

да

нет

I

Вычисление Х-тариробхи V

Т

-—

Вычисление МЗ

напряжений £ ¿ер-Шине трещина

Ч3*~-1-

Зыч^суение текущего ¿РШ

Г/-?-~-

Вычисление #0-/ииестба и,их-¿сб нагруя &шя

трещина растет на А &

Рис.3

а -а.* а<2.

статиетиуесеая оёрайотк-а ое-¿мь/плтоо г ис-

т/танай

Оценю нора. -метро» наоеленос/н!/ & распределений дыго^еенос/пи

С га-_

СО

Расчетные и экспериментальные кривые усталости

5 . 6

Обобщенные кривые усталости : *

1-стыковые и тавровые соединения (насчет),

2-соединения без дефектов (эксперимент)

3-соединения с дефектами (эксперимент)

4-9596-ная доверительная область

5-соединения без дефектов

6-соединения с дефектами

Рис. 4

Полная вероятностная диаграмма живучести

Ибо.

ff* const, jf tN'-M*, / 4. ¿ /0s i. ¿>.i £¡4 0.2 P* const ■4 If ft ' 1 • I I ! •

{iaa • catsi 2. tsf Л <2S s • / 2 3 4 s S ■■f •г ■j -4 .S .6

} /ф ■ Рис. 5

Диаграмма запас прочности-долговечность-размер дефекта

Рис. 6

Зависимости допускаемых напряжений от числа циклов в соответствии с нормативными и предложенной методиками (стыковое соединение стали ЮХСНД)

методикой ПО "Уралмашзавод", 3-в соответствии с РД 50551-85 (непровар 2...4 мм), 4-расчетная кривая (дефект 2 мм), 5-то же (дефект '4 мм), б-то же (дефект 8 мм), 7-то же (дефект 12 мы)

Рис. 7