Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Разработка методики расчета и создание рациональной конструкции канатного грейфера-рыхлителя для смерзшихся сыпучих материалов

Диссертация: Разработка методики расчета и создание рациональной конструкции канатного грейфера-рыхлителя для смерзшихся сыпучих материалов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработаны и изготовлены специальные стенды и экспериментальное оборудование, которые используются при проведении научных исследований и в учебном процессе на кафедре СДМ НГТУ. Методика расчета используется в 6 лекционных курсах «Принцип инженерного творчества» на каф. ПМ и ПТМ ВГАВТ и «Основы инженерных расчетов ПТМ» на каф. СДМ НГТУ. Объект исследований. В качестве объектов исследований… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Состояние вопроса и постановка задач исследований
    • 1. 1. Перегрузка смерзшихся сыпучих материалов в речных портах
    • 1. 2. Расчет зачерпывания материалов грейферными механизмами
    • 1. 3. Начальное заглубление челюстей грейфера в материал и анализ факторов, определяющих его величину
    • 1. 4. Методы интенсификации процесса разработки мерзлых и прочных материалов
  • 2. Аналитические исследования взаимодействия канатного грейфера-рыхлителя со смерзшимся сыпучим материалом и разработка методики его расчета
    • 2. 1. Сопротивление внедрению режущих элементов различной формы в смерзшийся сыпучий материал
    • 2. 2. Силы, действующие на грейфер-рыхлитель при начальном заглублении челюстей в смерзшийся сыпучий материал
    • 2. 3. Силы, действующие на грейфер-рыхлитель при разрушении смерзшейся корки материала в начале смыкания челюстей
    • 2. 4. Силы, действующие на грейфер-рыхлитель при зачерпывании разрыхленного материала
    • 2. 5. Инженерная методика силового расчета грейфера-рыхлителя и его элементов на прочность и выносливость
  • 3. Оборудование, методика и задачи экспериментальных исследований
    • 3. 1. Описание специального испытательного оборудования
    • 3. 2. Методика проведения экспериментальных исследований
  • 4. Исследование промерзания сыпучих материалов в штабеле
  • 5. Внедрение режущих элементов в смерзшийся сыпучий материал
  • 6. Физико-механические свойства смерзшихся сыпучих материалов
    • 6. 1. Сопротивление внедрению режущего элемента в смерзшийся сыпучий материал
    • 6. 2. Сопротивление одноосному сжатию смерзшихся материалов
    • 6. 3. Коэффициент трения по стали смерзшихся увлажненных материалов
    • 6. 4. Модуль уплотняемости сыпучих материалов
    • 6. 5. Коэффициент бокового давления сыпучих материалов
    • 6. 6. Оценка результатов определения физико-механических свойств смерзшихся сыпучих материалов
  • 7. Разработка конструкции двухчелюстного канатного грейфера-рыхлителя для смерзшихся сыпучих материалов
    • 7. 1. Натурные исследования работоспособности двухчелюстного канатного грейфера-рыхлителя
    • 7. 2. Описание конструкции промышленного образца двухчелюстного канатного грейфера-рыхлителя для разработки смерзшихся сыпучих материалов

Разработка методики расчета и создание рациональной конструкции канатного грейфера-рыхлителя для смерзшихся сыпучих материалов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Бурно развивающаяся строительная индустрия в стране требует постоянного увеличения поставки минерально-строительных материалов и твердого топлива. Одновременно с этим в речных портах РФ возрастают объемы перегрузки сыпучих материалов, как в навигационный, так и в межнавигационный периоды.

Актуальность работы. В большинстве регионов Российской Федерации межнавигационный период составляет 4.6 месяцев в году. Перегрузочные работы в этот период осложняются смерзанием сыпучих материалов под действием отрицательных температур воздуха при хранении в штабеле. Образование смерзшейся корки на поверхности штабеля сыпучего материала приводит к значительному снижению производительности и надежности перегрузочной техники и, как следствие этого, себестоимость перегрузочных работ возрастает в 4. .6 раз [2].

Основным перегрузочным средством на причалах речных портов при перегрузке смерзшихся сыпучих материалов (ССМ) являются грейферные краны. При перегрузке ССМ с применением серийных канатных грейферов их наработка до капитального ремонта сокращается в 10.20 раз. Поломки грейферов происходят через 5. 10 тыс. т перегрузки по сравнению с 1000 тыс. т для обычных условий работы.

Поэтому задача создания рациональной конструкции канатного грейфера-рыхлителя и технологии перегрузки ССМ с его применением исключительно важна для речных и морских портов страны.

Цель работы. Разработка инженерной методики расчета и создание рациональной конструкции канатного грейфера-рыхлителя для ССМ.

Задачи исследований: 1. Определить закономерности промерзания сыпучих материалов под действием отрицательных температур воздуха при хранении в штабеле и разработать модель изменения физико-механических параметров сыпучего материала под действием отрицательных температур воздуха.

2. Исследовать процесс внедрения в ССМ режущих элементов (РЭ) разной формы и с различными геометрическими параметрами, а также изучить процесс разрушения (рыхления) смерзшейся корки ССМ канатным грейфером-рыхлителем.

3. Определить физико-механические характеристики, описывающие поведение ССМ при перегрузке канатным грейфером-рыхлителем.

4. Разработать инженерную методику расчета канатного грейфера-рыхлителя, изготовить и испытать рациональную конструкцию двухчелюстного канатного грейфера-рыхлителя.

Объект исследований. В качестве объектов исследований выбраны канатные грейферы, работающие на перегрузке ССМ. При этом основное внимание уделялось челюстям, выдерживающим максимальные нагрузки, и РЭ на них, обеспечивающим начальное заглубление грейфера в ССМ, рыхление смерзшейся корки и зачерпывание челюстями разрыхленного ССМ.

Методы исследований. В работе использованы элементы системного подхода, известные аналитико-экспериментальные методы. Основой аналитических методов являются закономерности и приемы классической теоретической механики, физики деформируемого тела, элементы математического аппарата моделирования на ЭВМ. Основой экспериментальных исследований является теория физического моделирования. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались с использованием персонального компьютера, оснащенного аналого-цифровым преобразователем и электронным осциллографом фирмы L-card. Теоретические исследования проводились с помощью стандартных пакетов программ для ПК, таких как Visual С++7, Mathcad 2000, MATLAB, EXEL. Проектирование грейфера-рыхлителя и прочностной расчет осуществлялся в среде Solid Works, а также приложении Design Spase V6.

Научная новизна.

• Разработана математическая модель (ММ) процесса переработки ССМ канатным грейфером-рыхлителем.

• Разработана регрессионная модель влияния параметров клиновых РЭ на сопротивление внедрению в ССМ.

• Выявлены закономерности промерзания сыпучих материалов и сопротивления внедрению в них РЭ, даны рекомендации по их геометрии.

• Получены на специальных экспериментальных стендах физико-механические характеристики смерзшейся корки и сыпучего основания ССМ.

• Разработана методика расчета двухчелюстных канатных грейферов-рыхлителей для ССМ.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Математическая модель процесса переработки ССМ канатным грейфером, позволяющая определить объемно-напряженное состояние ССМ внутри грейфера-рыхлителя.

• Модель изменения физико-механических параметров сыпучего материала под действием отрицательных температур воздуха.

• Методика расчета двухчелюстных канатных грейферов-рыхлителей для ССМ.

Практическая ценность.

• Разработанная инженерная методика расчета позволяет создавать новые конструкции канатных грейферов-рыхлителей для ССМ.

• Разработанная конструкторская документация двухчелюстных канатных грейферов-рыхлителей и технология перегрузки ССМ грейфером-рыхлителем внедрены в эксплуатацию в речных портах Волжского объединенного речного пароходства (ВОРП) г. г. Н. Новгорода, Казани, Костромы, Ярославля.

Реализация результатов работы.

• Разработан руководящий технический материал «Грейферы двухчелюстные канатные общего назначения для портовых кранов. Методы расчета при проектировании» РТМ 212. 0133 — 85.

• Разработаны и изготовлены специальные стенды и экспериментальное оборудование, которые используются при проведении научных исследований и в учебном процессе на кафедре СДМ НГТУ. Методика расчета используется в 6 лекционных курсах «Принцип инженерного творчества» на каф. ПМ и ПТМ ВГАВТ и «Основы инженерных расчетов ПТМ» на каф. СДМ НГТУ.

• Разработаны и изготовлены экспериментальные и опытные образцы двухчелюстных канатных грейферов-рыхлителей для ССМ вместимостью 2,5 м и л.

3,2 м, которые внедрены в речных портах ВОРП г. г. Нижнего Новгорода, Костромы, Ярославля.

Апробация работы. Результаты проведенных исследований доложены на международной научно-практической конференции «Развитие транспортно-технологических систем в современных условиях», Нижний Новгород, 1997 гна всесоюзной конференции «Проблемы развития подъемно-транспортной техники и технологий», М., 1990 г. и 1991 г.- на VII межвузовской научно-методической конференции «Современные проблемы фундаментального образования», Йошкар-Ола, 2006 гна региональных конференциях молодых ученых и специалистов в 1983 г, 1984 гна НТС речных портов ВОРП-.на научно-технических семинарах каф. ПМ и ПТМ ВГАВТ и каф. СДМ НГТУ в 2004. .2006 г. г.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 18 опубликованных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, списка литературы, шести приложений. Содержит 135 страниц основного компьютерного текста, 69 рисунков, И таблиц, библиографии из 80 наименований и приложений на 52 страницах.

8. Результаты работы в виде экспериментальных и опытных образцов грейферов-рыхлителей, а также практических рекомендаций по совершенствованию технологии перегрузки ССМ внедрены в речных портах г. г. Н. Новгорода, Ярославля, Костромы, Казани, а методики расчетов используются в учебном процессе на каф. ПМ и ПТМ ВГАВТ, на каф. СДМ НГТУ и на каф. ТМ ДЛИ НГТУ.

Показать весь текст

Список литературы

  1. , С. В. Исследование и обеспечение условий перевозок грузов речным транспортом при отрицательных температурах: Дисс. канд. техн. наук: 05.22.19 — Защищена 06.05.84- Утв. 16.09.84- Горький, 1984. — 196 с. — Библиогр.: с. 188 -196.
  2. Повысить надежность канатного грейфера при перегрузке угля при отрицательных температурах воздуха: Отчет о НИР/ГИИВТ- Руководитель, А С. Слюсарев. № ГР 01.85.1 154- инв. № Г-85−16 — Горький, 1985. — 39 с. — Отв. исполн. В. А. Севастьянов.
  3. , В. В. Механика разрушения мерзлых грунтов. JL: Стройиздат, 1979 -127 с.
  4. , Б. А. Грейферные механизмы. М.: Машиностроение, 1967 — 424 с.
  5. Зенков, P. JL Методика расчета грейферов. Тр/ВНИИПТМАШ, 1966, вып. 872, с. 3 — 77.
  6. , JT. И. Влияние некоторых факторов на зачерпывающую способность грейфера / Вестник машиностроения 1957. — № 8. — с. 36 — 38. Библиогр.: с. 38.
  7. , И. П. Грейферы двухканатного типа. Тр/ВНИИПТМАШ, 1949, кн. 2- Машнгиз. — 88 с.
  8. , Д. К. Исследование влияния формы челюстей грейфера на его зачерпывающую способность: Автореф. дисс. канд. техн. наук: 05.05.05 -Защищена 17.04.74- Утв. 26.09.74- - Ворошиловград, 1974. — 22 с.
  9. , Г. Г. Методика расчета оптимальных параметров канатных грейферов. Тр/ГИИВТ, 1980, вып. 177, ч. 1, Горький, с. 3 99.
  10. , А. В. Исследование процесса зачерпывания двухканатным грейфером насыпных грузов: Автореф. дисс. канд. техн. наук: 05.05.05 — Защищена 02.02.71- Утв. 19.09.71 — Астрахань, 1971. — 21 с.
  11. , Б. Н. Исследование виброгрейферного способа выгрузки сыпучих грузов, их открытого подвижного состава: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.05 -Защищена 08.06.71- Утв. 27.02.72- - М., 1971.-204 е.: Библиогр.: с. 183−204.
  12. , А. М., Агеев, И. П. Метод определения сопротивлений от зачерпывания груза канатными грейферами на базе теории пассивного давления на наклонную стенку с учетом формы штабеля. Тр/ОИИМФ, 1968, Одесса, 22 с.
  13. , А. А. Портовые и судовые подъемно-транспортные машины. М.: Транспорт, 1975. 312 с.
  14. А. с. 457 660 СССР МКИ 3 В21 Якорное устройство./ Г. М. Лезгинцев, А. П. Матвеенков, М. М. Барановский, Ю. Г. Шевелев. (СССР) № 1 162 351/ -Заявл. 22.02. 73, Опубл. 21.01.74, в Б. И. № 3. -3 с.
  15. А. с. 376 315 СССР. МКИ 3 В. Грейферный бур./Л. А. Блюмкин. (СССР) № -Опубл. в Б. И. № 17, 1973.
  16. , А. Н., Баловнев, В. И., Керров, И. П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975. — 440 с.
  17. , В. И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия. М.: Машиностроение, 1981. — 222 с.
  18. , В. И., Хмара, Л. А. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве. М.: Транспорт, 1983. — 179 с.
  19. , Н. М. Борьба с затруднениями при поступлении на электростанции влажного или смерзшегося топлива. М.: — Л. Машиностроение: 1951. — 216 с.
  20. , А. П., Брайнина Е. Ю. Выгрузка и подогрев нерудных строительных материалов в зимних условиях. М.: Машиностроение, 1965. — 182 с.
  21. , С. Ф., Носков, Ю. А. Перевозки смерзающихся грузов. М.: Транспорт, 1964. — 132 с.
  22. , С. Ф. Борьба со смерзаемостью грузов при перевозке по железной дороге. М.: Транспорт, 1967. — 7−10 с. 29.3еленин, А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. М.: Машиностроение, 1968.-450 с.
  23. , М. А. Динамические характеристики мерзлого грунта при разрушении его виброударным забойным инструментом // Изв. АН СССР. Сер. Механика. 1963, № 3. — с. 45 — 48. — Библиогр.: с. 48 (12 наимен.).
  24. , Б. А., Гальперин, М. И. Разрушение мерзлого грунта отколом. -Строительство трубопроводов, 1962, № 9. с. 13−16.
  25. , Д. Анализ процессов статистическими методами. М.: Мир, 1973.-958 с.
  26. , В. Ф. Выбор алгоритма расчета и некоторые исследования железобетонных балок на упругом основании. Тр/ ЧПИ, Челябинск, 1973, № 113. «Исследования по строительной механике грунтов».
  27. . В. Г. Расчет прочности оснований сооружений. М.: Гостройиздат, 1960.-316 с.
  28. Горбунов-Посадов. М. И., Маликова, Т. А., Соломин, В. И. Расчет конструкций на упругом основании. 3-е издание, перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1984. — 679 с.
  29. Дж. Себер. Линейный регрессионный анализ. М.: Мир, 1980. — 456 с.
  30. Исследование операций. Математические основы и математические методы: Под. ред. Дж. Моудера, С. Элмаграби, перевод с английского. М.: Мир, 1981. 712 с. т.1.
  31. Исследование операций. Модели и применения: Под ред. Дж. Моудера, С. Элмаграби, перевод с английского. М.: Мир, 1981. 678 с.
  32. , В. И. Физическое моделирование резания грунтов. М.: Машиностроение, 1969. — 159 с.
  33. , С.С. Сопротивление хрупких материалов резанию. М.: Машиностроение, 1971. — 184 с.
  34. , А. Ф., Игнатов С. Н., Лазуткин А. Г., Янцен И. А.Механическое разрушение горных пород комбинированным способом. М.: «Недра», 1972. 256 с.
  35. Камке, 3. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. -Перевод с немецкого, изд. 5. М.: Наука, 1976. 576 с.
  36. , А. С. Теоретические основы расчета рабочих органов ПТМ, перерабатывающих сыпучие грузы. Тр/ ТПИ, 1985, Тула, 73−78 с.
  37. РТМ 212.0133−85. Грейферы двухчелюстные канатные общего назначения для портовых кранов. Методы расчета при проектировании. Введ. 01.06.85 -Горький, 1985. — 55 с.
  38. . Н. Г., Гальперин, М. И. Строительные машины: Учебник для студентов ВУЗов. М.: Высшая школа, 1985. — 244 с.
  39. , В. А. Методика комплексного исследования физико-механических и реологических свойств сыпучих грузов. Тр/ ТПИ, 1985, Тула, 103−105 с. 51 .Митропольский, А. К. Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971. -576 с.
  40. , П. Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1974.-238 с.
  41. , В. И., Тер-Мхитаров, М. С. Системные методы расчета грузоподъемных машин. Л.: Машиностроение, 1985. — 181 с.
  42. , В. П., Вощинин, А. П., Иванов, А. 3. Статистические методы в инженерных исследованиях. Лабораторный практикум: Учебн. пособие / и др.- Под ред. Г. К. Круга М.: Высшая школа, 1983. — 216 с.
  43. , Г. И., Филатов, Г. В. Планирование эксперимента. Минск: Изд. БГУ им. В. И. Ленина, 1982.-302 с.
  44. , В. А. Метод силового расчета грейферных механизмов, подвергающих сыпучий груз сжатию. Тезисы доклада научной конференции молодых ученых Горьковской области, 1984, Горький, с. 192−193.
  45. , А. С. Исследование процесса деформации снега в замкнутом объеме и расчет шнековых снегоуплотняющих механизмов: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.05 Защищена 09.10.83- Утв. 02.03.84 — Горький. — 187 е.: Библиогр.: с. 179- 187.
  46. , В. А. Некоторые результаты исследований физико-механических свойств сыпучих грузов, перегружаемых грейферами. Тр./ ГИИВТ, вып. 208, 1984, Горький, с. 39−45.
  47. , Н. А. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1983. — 288 с.
  48. , Д. П. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов. М.: Машиностроение, 1965. -462 с.
  49. , М. И. Теоретические и экспериментальные исследования процессов смерзания, разогрева и рыхления смерзшихся грузов. Тр./ Промтрансниипроект, Госстрой СССР, 1978, вып. 9, с. 3−96.
  50. , В. С., Головко, М. Д. Расчет глубины промерзания грунтов. М.: Трансжелдориздат, 1957. — 164 с.
  51. , Н. А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высшая школа, 1973. — 448 с.
  52. Нерсесова, 3. А. О таянии льда в грунтах при отрицательных температурах. / Докл. АН СССР, т.4, 1951, — № 3.-е. 56−57.
  53. , В. Н., Малыгин, А. Л. О результатах изменения толщины ледяного покрова водоемов Горьковской области. Тр/ ГПИ, 1980, Горький, 11−14 с.
  54. , И. К. Машины для вечномерзлых грунтов. М.: Машиностроение, 1986.-216 с.
  55. , Л. 3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971.- 192 с.
  56. У1−4-4. Унифицировать и разработать новые захватные устройства к кранам: Отчет о НИР/ ГИИВТ-№ ГР 75 049 953- Инв. № Г-75/6 Горький, 1975. — 104 с. -Отв. исполн. Ю. М. Журавлев.
  57. , Э. П., Разин, Г. М., Игнатова, Н. В. Определение основного параметра прочности смерзшихся насыпных грузов. Тр / Промтрансниипроект, Госстрой СССР, 1978, вып. 9, с. 97 — 137.
  58. , В. А. Влияние низких температур на физико-механические свойства сыпучих материалов / ГИИВТ, 1983.- 87 с. Деп. В ВИНИТИ, № 3 137.
  59. , М. П. Исследование абразивных свойств мерзлых грунтов применительно к расчету износа и расхода инструмента землерезных машин: Автореф. дисс. канд. техн. наук: Защищена 03.04.74- Утв. 20.09.74 Омск, 1974. -24 с.
  60. Госплан СССР. Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства СССР и положение о порядке планирования начислений и использования амортизационных отчислений в народном хозяйстве. М.: Экономика, 1975. 120 с.
  61. , Г. Г., Громаковский, В. Ю. Технология ремонта грейферов в речных портах: Отчет о НИР / ГИИВТ- Руководитель Г. Г. Каракулин. № ГР 75 049 953- Инв. № Г-75/3, — Горький, 1975. — 60 с. Отв. исполн. Громаковский В.Ю.
  62. Временная методика определения эффективности научно- исследовательских и опытно-конструкторских работ на речном транспорте. М.: 1978. 180 с.
  63. А. П. Технология и организация перегрузочных работ на речном транспорте. М.: Транспорт, 1984.-416 с.
  64. МРФ РСФСР. Отраслевая методика определения экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений на предприятиях речного транспорта. М.: Транспорт, 1978. 84 с.
  65. A.C. 1 364 596 СССР, МКИ3 В 66 С 3/16. Грейфер / В. А. Севастьянов, А. С. Слюсарев (СССР). № 3 908 466/27−11- Заявлено 11.06.85.- Опубл. 07.01.88, Бюл. № 1 // Открытия, Изобретения. — 1988. — № 1.
  66. , А.Г. Алгоритм расчета грейфера на ЭВМ // Науч. Труды/ Ленинградский политехи. ин-т.-1978.- № 362.- с. 93 103.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!