Pásová botka pro velké důlní rypadlo nese horní hmotnost a pracovní zatížení. Pásová bota je důležitou součástí pásového zařízení; jeho životnost je základním ukazatelem výkonu zařízení. V tomto článku dynamická simulace extrahuje spektrum zatížení typických pracovních podmínek v pracovním cyklu. Rozložení napětí konstrukce při působení jednotkové síly bylo určeno analýzou konečných prvků. Na základě analýzy konečných prvků, spektra zatížení a křivky SN materiálu se získá únavová životnost pásové botky, která poskytuje teoretický základ pro návrh výrobku a použití v terénu.
Pozadí
Těžební lopatová rypadla jsou vhodné pro skrývku a těžbu ve velkých povrchových uhelných dolech, železných rudách a dolech na neželezné kovy. Pásové zařízení je důležitou součástí důlního rypadla. Pásová bota je hlavní částí pásového zařízení. Životnost pásové botky neovlivňuje pouze celkový výkon pásového zařízení, ale má také velký význam pro řízení zásob těžařských zákazníků. Společnost Qiming Casting proto provedla analýzu únavové životnosti na pásových podložkách velkých důlních rypadel.
Přehled analýzy únavové životnosti
Tento článek používá ADAMS, NXNastran, NCode a další software k výpočtu únavové životnosti pásových bot mechanických důlních rypadel. Proces analýzy únavové životnosti je znázorněn na obrázku 1.
Pracovní proces rypadla zahrnuje podmínky chůze a hloubení. Sestavení spektra zatížení konstrukce trvá 3600 s, z toho 600 s je doba chůze a 3000 s je doba výkopu. Doba chůze a kopání jsou rozděleny do pěti stejných segmentů a jejich spektra zatížení jsou extrahována z výsledků dynamické analýzy.
Analýza materiálů
Pásové patky u mechanických důlních rypadel jsou vyrobeny z vysoce manganové oceli a jejich vlastnosti jsou uvedeny v tabulce 1. Křivka SN materiálu je znázorněna na obrázku 2.
Tabulka 1. Vlastnosti materiálu oceli s vysokým obsahem manganu | |||
Materiál | Modul pružnosti (GPa) | Poissonův poměr | Hustota (kg/m3) |
Manganová ocel | 206 | 0.288 | 7829 |
Analýza a výpočet zátěžového spektra
Obrázek 3 ukazuje simulační model stavu chůze rypadla. Hmotnost rypadla je 1200t, rychlost hnacího hřídele je 17.2245s a doba simulace je 150s. Spektrum zátěže se sestavuje rozdělením chůze na 5 úseků, každý o délce 120 sekund. To znamená, že rotující páry mezi 5 patkami dráhy jsou náhodně vybrány pro extrakci zatížení.
Jak je znázorněno na obrázku 4, simulační model provozního stavu ražby je podobný stavu s chůzí a prací, ve kterém je přenos ražební síly extrahován z reakční síly na otočné plošině během simulace ražby pracovního zařízení ; rychlost hnacího hřídele je 0; doba simulace je 18s. Při přípravě zatěžovacího spektra je ražba rozdělena na 5 úseků; každá sekce trvá 600 sekund, takže pro extrakci zatížení je náhodně vybráno 40 rotujících párů mezi patkami dráhy a pro každou sekci jsou zachyceny výsledky simulace 15 sekund.
V páru pásových bot je axiální směr čepu osa B, směr gravitace je osa Y (obrázek 5 ukazuje schematický směr pásových bot na horní straně; směr gravitace je vždy dolů) a horizontálním směrem je osa X.
Hodnoty sil a momentů ve směru Z jsou velmi malé ve srovnání s hodnotami v ostatních dvou směrech. Při sestavování zatěžovacího spektra se tedy neuvažuje síla ve směru Z; jsou uvažovány pouze síly ve směru X a Y. Pásové patky navíc nesou také hnací sílu aktivních hnacích kol a celkový tlak rypadla. Sestavené spektrum zatížení je znázorněno na obrázcích 6 až 9.
Analýza konečných prvků
Analýza konečných prvků se provádí pro určení rozložení napětí v konstrukci při jednotkové síle. V tomto případě jsou jednoduchá omezení aplikována na binaurální straně a jednotkové zatížení je aplikováno na monofonní straně. Rozložení napětí v desce kolejnice při jednotkovém zatížení je znázorněno na Obr. 10 až 13.
Analýza únavového života
Obr. 14 ukazuje proces únavové analýzy. Jsou uvedeny výsledky FEA a spektra zatížení a křivka SN materiálu je nastavena pro analýzu únavové životnosti. Výsledky analýzy jsou znázorněny na obr. 15, který ukazuje, že návrhová životnost desky kolejnice je 27240 XNUMX h.