X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Введение

Будет приведен анализ проблем возникающих при эксплуатации гироцилиндров. Они связаны как с конструктивными схемами его элементов, работой сварных соединений, так и с работой клапанных систем, когда нарушается возможность контролировать работу таких элементов, как гидрозамок , особенно при двойной телескопичности выдвижных элементов – штоков. Аварии такого рода приводят к тяжелым последствиям и нарушению режимов управления крепью боковыми породами. В КарГТУ Климовым Ю.И. и Айдархановым М. проводились исследования и методов идентификации работы гидростоек и анализ приводимый нами с целью систематизации уже имеющейся литературы и поднятых вопросов на заданную тему послужит развитию этой актуальной тематики. Кроме того, выяснив значение этих вопросов я попытаюсь предложить методы анализа на основе конечно-элементных технологий к проблемам сварочных соединений элементов гидростоек а также сошлюсь на соединение этих вопросов с проектированием силовых гидроцилиндров

Анализ особенностей конструкции гидростоек

Для наращивания объёмов добычи угля и роста производительности труда необходимо применение на шахтах современных высокотехнологичных механизированных комплексов очистного оборудования, которые были бы конкурентоспособными с лучшими зарубежными аналогами.

Анализ уровня очистной техники, применяемой на шахтах США и других основных угледобывающих стран [1-3], позволяет сформулировать основные направления работ по созданию новой очистной техники на ближайшее будущее, а именно:

•  
  Создание семейства современных механизированных крепей с шагом установки до 2,0 м, обеспечивающих скорость крепления до 15 м/мин, в любых условиях по устойчивости кровли и по тяжести проявления горного давления, со сроком службы не менее

1. 
   
   Создание семейства современных выемочных комбайнов на базе приводов резания с электродвигателями мощностью до

лет без капитального ремонта.

кВт, скоростью подачи до 15 м/мин, с системами управле-ния, включающими диагностику, ресурсом 10 тыс. т/кВт уста-новленной мощности двигателей приводов резания.

1.  
   Создание комплексов современного транспортного обору-дования, включая забойные конвейера для лав длиной до 250-350 м, перегружатели, дробилки и перегрузочные средства типа «Матильда», с производительностью до 1800 и 2500 т/час, с приводами мощностью до 500 кВт.

1.  
   Создание электрооборудования на напряжение 33ОО В.

1.  
   Разработка технологии и создание монтажно-доставочных средств для очистного оборудования.

Степень надежности и долговечности гидростоек зависит от способности противостоять вредному воздействию износа, корро-зионно-активных сред, циклических контактных нагрузок. Для ре-шения проблемы по увеличению срока службы предлагается рассмотреть существующие конструкции, ее слабые места т.д. Для решения проблемы по увеличению срока службы предлагается рассмотреть существующие конструкции, ее слабые места и т.д. Про-гнозирование остаточного ресурса по критериям механики трещин достаточно хорошо изучено. Между тем, процессы и механизмы структурных изменений за счет накопления поврежденности в условиях старения и усталости металла исследованы недостаточно. Это обусловлено тем, что существующие металлофизические методы, наиболее подходящие для оценки структурных изменений в металле, не адаптированы применительно к сталям для горного машиностроения. Актуальность работы подчеркивается и тем, что эффективные имитационные модели процессов деформационного старения и усталости металла в достаточной мере не разработаны. Надежность горной машины зависит от своевременного выявления повреждений в структуре металла или возможности их прогнозирования. Эта задача решается путем отслеживания физических параметров, контролирующих повреждения, методами неразрушающего контроля (НК) без вырезки образцов. Однако, системные исследования в этой области пока недостаточны, в связи с чем, существующие методы НК не адаптированы к оперативному контролю

структурных изменений в металле. Микроструктура стали, исследованная методом оптической микроскопии (ГОСТ 5639-82), ферритно – перлитная, крупнозернистая, величина зерна соответствует баллу №5-6. В структуре выявлены неметаллические включения в форме конгломератов, загрязненность включениями соответствует баллу № 3-4. Послойное исследование металла показало, что структура во внутренних объемах равномерная, без существенных изменений. Дефектов структуры в виде трещин, расслоений, не-сплошностей не обнаружено. Существенных отличий в исходной структуре и после эксплуатации не выявлено. Механическим испытаниям на растяжение (ГОСТ 1497-84) подвергнуто 50 образцов. Показатели испытаний отвечают требованиям норматива для дан-ной группы стали. При этом, служебные свойства металла зоны сварного шва снижены более существенно в сравнении с основным металлом, что, связано с термическим влиянием сварки с последу-ющим естественным старением. Временное сопротивление разрыву составляет 635 МПа, а ударная вязкость 141 Дж/см² при температу-ре +20 °С при твёрдости шва 167 НВ.

По увеличению анизотропии механических свойств в сравнении с исходным состоянием сделан вывод о влиянии напряжённо-деформированного состояния на процесс структурных изменений. Вместе с тем, результаты механических испытаний не позволяют прогнозировать изменение служебных свойств материала, оставляя открытым вопрос об определении остаточного ресурса.

Наступление предельного состояния определяется тремя группами разрушений и деформаций:

1 группа - это разрушения и деформации, возникающие под воздействием силовых факторов;

2 группа - деформации и различные виды дефектов, повреждений и брака, возникающих при низком качестве проектирования, изготовления (термообработки) и эксплуатации;

3 группа - деформации, возникающие вследствие появления недопустимых перемещений при взаимодействии элементов гидростоек между собой и коррозии.

Первая и третья группы разрушений и деформаций, несмотря на наличие уплотнений в гидростойках, способствуют

а) б)

Рис. 1. Повреждения цилиндров гидростоек 2ОКП70К: а) -риски;б) –коррозия

а) б)

Рис. 2. Повреждения гильз гидроцилиндров гидростоек 2ОКП70К: а) -задирпродольный; б) - задир поперечный

уменьшению жесткости ее элементов, появлению сдвигов в соединениях гидростоек, которые влекут за собой такие повреждения как задиры, риски, и как следствие коррозию цилиндров гидростоек механизированных крепей (рис. 1, 2) [4].

Вторая группа деформаций вызывает изгибы штоков, деформацию гильзы гидроцилиндра, развальцовку отверстий головок штоков гидростоек (рис. 3) и т.п.

Повреждения элементов гидростоек приводят к нарушению ее работоспособности, от которой в значительной степени зависит надежность управления кровлей. Перечисленные группы разрушений и деформаций способствуют снижению

Рис. 3. Деформации гидроцилиндра

несущей способности всей конструкции гидростойки и не позволяют полностью использовать рабочие сечения элементов [4].

Гидростойка представляет собой гидроцилиндр двойной гид-равлической раздвижности. Она предназначена для регулировки высоты секции крепи согласно вынимаемой мощности пласта в пределах обслуживаемого диапазона, путем создания предварительного распора крепи в кровлю, так же для передачи нагрузки со стороны кровли на почву пласта и обеспечения податливости крепи при превышении нагрузки со стороны кровли выше заданной величины. Гидростойка имеет две поршневые и две штоковые полости. Поршневые полости гидростойки образованы: первая – цилиндром штоком первой ступени; вторая - штоком первой ступени и што-ком второй ступени. Первая и вторая поршневые полости разделе-ны гидроклапаном обратным, с помощью которого обеспечивается одинаковая несущая способность гидростойки при работе обеих ступеней раздвижности.

Рассмотрим конструкцию сварных соединения (рис. 4). Главное свойство определяющее долговечность гидростойки это качество сварного шва и правильная конструкция двух деталей в области сварки.

Как видно на рис. 4 самые опасные места в конструкции являются места соединения трубы и дна. Данная разделка и конструк-ция как показала работа на шахтах является не долговечной, что приводит к частому выхода из строя. Основная проблема - это разрушение сварного шва из-за неправильного распределения нагрузки на дно и стенку цилиндра в области сварного шва (рис. 5).

Для устранения этих проблем были предложены варианты по замену разделки под сварку, что дало свои плюсы, данная кон-струкция позволяет использовать гидростойки до 20 тыс циклов.(рис. 6).

Рис. 4. Цилиндр и шток первой ступени

Рис. 5. Наиболее нагруженные места.(P - давление)

Рис. 6. U - образная разделка сварки

Рис. 7. Предлагаемые конструктивные изменения

Для увеличения количества циклов предлагается изменить конструкцию дна и изменить разделку сварного шва. Основное внимание при конструировании следует уделить на разгрузку сварного шва. Для решения данной задачи предлагается использовать новую конструкцию дна, что позволить разгрузить сварной шов на максимально возможную величину, путем переноса основного силы давления от сварного шва в тело дно (рис. 7). Как видно на рис. 4 нагрузка будет смещаться в сторону

дня, а не в сварочный шов. Это позволяет утверждать, что данная конструкция будет испытывать меньше усталостного напряжения в сварном шве.

Для подтверждения работоспособности предлагаемой конструкции был проведен статический расчет на прочность с применением метода конечных элементов. Расчет проводился в системе COSMOS-Works. Поскольку геометрическая форма изделия и граничные условия являются осесимметричными, производился расчет сектора гидроцилиндра, а не всей конструкции. Это позволило повысить плотность сетки конечных элементов и точность расчетов за счет сниже-ния размерности задачи.

Рис. 8. Распределение эквивалентных напряжений по критерию Мизеса в бласти соединения дна и корпуса гидроцилиндра (базовая конструкция)

При создании сетки использовались параболические конечные элементы в форме тетраэдров. Размер конечных элементов при создании сетки выбирался в соответствии с рекомендациями [5, 6]. Как следует из [6], при количестве конечных элементов по толщине стенки гидроцилиндра от 5-6, погрешность определения радиальных деформаций составляет менее 0,5%. Таким образом, при создании сетки размер конечных элементов подбирался таким образом, чтобы по толщине стенки гидроцилиндра располагалось не менее 5 элементов. Также дополнительно производилось уплотнение сетки в области сварного шва, чтобы более точно учесть влия-ние концентратора напряжений. Чтобы повысить достоверность сравнительного исследования, параметры создаваемой сетки были аналогичны для всех рассчитываемых конструкций. По данному расчёту можно определить наиболее «опасные» участки конструкции [7, 8].

Рис. 9. Распределение эквивалентных напряжений по критерию Мизеса в об-ласти сварного шва (базовая конструкция, увеличено)

Материал деталей – сталь 30ХГСА. Давление рабочей жидко-сти – 32 МПа. Материал сварного шва принимался равнопрочным материалу соединяемых деталей. Поскольку целью расчета явля-лось сравнительное исследование конструкций гидроцилиндров, а не определение абсолютных значений напряжений в материале сварного шва, такое упрощение можно считать допустимым.

Результаты расчетов для базовой конструкции гидроцилиндра приведены на рис. 8 9; для предлагаемой конструкции – на рис. 10, 11.

Проводилось сравнение эквивалентных напряжений по крите-рию Мизеса в области концентратора напряжений (часть сварного шва на стыке крышки и корпуса гидроцилиндра). Сравнивались

Рис. 10. Распределение эквивалентный напряжений по критерию Мизеса в об-ласти соединения дна и корпуса гидроцилиндра (предлагаемая конструкция)

максимальные напряжения в сварном шве и средние напряжения по нижней грани сварного шва.

Рис. 11. Распределение эквивалентный напряжений по критерию

Мизеса в области сварного шва (предлагаемая конструкция, увеличено)

По результатам расчета для базовой конструкции эквивалент-ные напряжения составили: средние напряжения на нижней грани сварного шва – 86,021 МПа; максимальные напряжения – 387,67 МПа; минимальные напряжения – 36,827 МПа. Напряжения в зоне концентратора – 158 МПа (1,8% от объема шва).

По результатам расчета для предлагаемой конструкции экви-валентные напряжения составили: средние напряжения на нижней грани сварного шва – 66,255 МПа; максимальные напряжения – 135,39 МПа; минимальные напряжения – 50,078 МПа. Напряжения в зоне концентратора – 76 МПа (1,8% от объема шва).

Таким образом, за счет изменения конструкции гидростойки удалось добиться снижения контактных напряжений в области сварного шва, что позволит повысить статическую и усталостную прочность. Проведенный анализ позволяет утверждать, что для обеспечения надежной работы механизированных крепей возникает необходимость повышения долговечности элементов механизированных крепей и пересмотра существующей конструкции основной части механизированной крепи — гидроци-линдра. Практическая значимость работы заключается в получении оценок прочности конструкций гидростоек с учетом эксплуатационных условий и анализе опасности эксплуатационных дефектов.

•  
  Диагностика работоспособности гидравлической

стойки двойной раздвижности

Рассмотрен способ повышения эксплуатационной надежности шахтных гидравлических механизированных крепей с помощью устройства диагностики работоспособности обратного клапана, а также конструкция и принцип работы устройства для его осуществления, основанные на разработанной физико-математической модели, позволяющей с помощью современных персональных компьютеров смоделировать процесс работы гидравлической стойки с неработоспособным клапаном второй ступени. Приведены результаты промышленных испытаний экспериментальной партии устройств диагностики состояния клапана второй ступени гидравлической стойки Сформулированы цели и направления дальнейших исследований и разработок в области повышения уровня безопасности очистных работ в комплексно-механизированных забоях.

Сегодня перед угольной отраслью очень остро стоит задача повышения добычи угля. Добыча угля является один из самых сложных и опасных технологических процессов в человеческой деятельности. Наиболее прогрессивный способ решения данной задачи это повышение производительности труда, интенсификация процесса добычи. Внедрение достижений передовой науки в угольной отрасли позволило создать на рубеже тысячелетий совершенно новое высокопроизводительное оборудование для добычи угля из очистных забоев. Таким оборудованием являются угледобывающие механизированные комплексы, которые в общем случае состоят из гидравлической механизированной крепи, очистного комбайна и забойного скребкового конвейера. Однако интенсификация работ в очистном забое ведет к увеличению вероятности роста травматизма. В связи с этим перед современной наукой и научно-техническим прогрессом стоит задача разрешить названное противоречие.

При эксплуатации механизированного комплекса, одним из основных факторов, определяющих безопасность ведения работ, является работоспособность механизированной гидравлической крепи, которая в процессе добычи угля является средством механизации, предназначенным, прежде всего для обеспечения безопасности работ в забое, путем поддержания кровли пласта и защиты рабочего пространства от проникновения пород в рабочую зону. Работоспособность механизированной крепи в основном определяют ее силовые параметры, зависящие от надежности и несущей способности, гидравлических стоек, на которые опирается верхнее перекрытие, взаимодействующее с кровлей пласта. Эксплуатация механизированной крепи с потерявшими работоспособность гидравлическими стойками негативным образом влияет на взаимодействие крепи с кровлей, что является одной из основных причин повышения травматизма, несчастных случаев и аварий, происходивших в комплексно-механизированных забоях в связи с обрушением кровли.

Согласно имеющимся данным за период с 1991 по 2000 годы при эксплуатации машин и механизмов произошло 10722 аварии, что составляет 46 % от общего числа аварий [1]. При этом удельный вес травматизма, связанного с эксплуатацией механизированных крепей, составляет 10 %.

Изменение смертельного травматизма за период 1990-2004 гг. по фактору «механизированные крепи» представлено на рисунке 1.

Рисунок 12 Динамика смертельного травматизма с механизированными комплексами в период 1990 – 2004 г.

Наиболее частыми отказами, возникающими в процессе эксплуатации механизированных крепей, являются полная или частичная потеря гидравлическими стойками несущей способности [2]. Продолжительная эксплуатация механизированных крепей с утратившими работоспособность гидравлическими стойками приводит к ухудшению состояния кровли пласта: нарушению оплошности, образованию заколов, обрушению пород кровли в рабочее пространство лавы, что снижает уровня безопасности ведения работ в очистном забое, приводит к необходимости выполнения дополнительных работ, направленных на устранение предаварийных ситуаций и т.п. В ряде случаев происходит зажатие секций крепи «на жестко», что влечет за собой простои лавы и необходимость демонтажа и капитального ремонта секций и в итоге ухудшение технико-экономических показателей работы очистных забоев.

К нарушению герметичности гидравлических стоек, а, следовательно, к перетокам, утечкам рабочей жидкости, как известно, приводит выход из строя какого-либо элемента гидравлической системы стойки (предохранительного клапана, обратного клапана, уплотнений и т.п.), возникающий в процессе ее эксплуатации. Немаловажным фактором, определяющим работоспособность телескопических гидравлических стоек двойной раздвижности, является степень герметичности обратного клапана ее второй ступени, так как в случае его отказа сопротивление гидростойки снижается в 2 – 2,5 раза от номинального значения. Такие неисправности характеризуются трудностью диагностирования, так как их внешние проявления зачастую отсутствуют.

Авторами проанализированы существующие технические решения, направленные на решение задачи выявления всех видов отказов гидравлических стоек [3] и установлено, что шахтные механизированные крепи как производства Украины, так и зарубежные не имеют диагностических устройств, дающих объективную информацию о герметичности обратного клапана второй ступени гидравлических стоек двойной раздвижности. В тоже время требования нормативно-правовых актов по охране труда и промышленной безопасности, действующие в Украине [4,5] предусматривают необходимость непрерывного контроля давления в каждой гидравлической стойке секции механизированной крепи.

Для выявления стоек, утративших несущую способность, из отечественной и зарубежной практики известны методы и средства контроля, основанные на применении переносной аппаратуры и индивидуальных измерительных приборов – индикаторов давления, которыми оснащается каждая стойка, или манометров. Современные механизированные крепи оснащаются индикаторами давления (типа ИД13, ИД3), позволяющими измерять давление в момент наблюдения (текущее) и максимальное давления за некоторый контрольный период времени. Применение индикаторов данного типа позволяет однозначно судить о герметичности поршневой полости только первой ступени и не может информировать о работоспособности обратного клапана второй ступени раздвижности, так как индикаторы соединены только с поршневой полостью первой ступени гидростойки. Поэтому гидростойки с разгерметизированным обратным клапаном могут продолжительное время эксплуатироваться и негативным образом влиять на взаимодействие крепи с кровлей.

Для решения задачи диагностирования герметичности второй ступени раздвижности гидравлической стойки авторами был предложен способ получения информации и разработано устройство диагностики [6], позволяющие улучшить качество контроля и оперативность адресной информации о возникновении отказов гидравлической стойки.

Устройство диагностики ДУ1 (фото 1) предназначено для работы в составе механизированных крепей КД90 и КД80 с целью выявления не герметичности донного клапана гидравлических стоек и представляет собой диск, который устанавливается на ее шток.

Рисунок 13 – Устройство диагностики ДУ1.

Диск фиксируется на штоке с помощью пружинных элементов и имеет возможность перемещаться по штоку под действием внешней силы. По периметру диска установлены упоры, выполненные с возможностью их контакта с торцевой поверхностью цилиндра. В диске имеются отверстия, в которых установлены стержни-индикаторы. Конструкция стержня предусматривает возможность контакта его нижней части с торцевой поверхностью плунжера и перемещения в отверстиях диска под действием внешней силы.

Принцип действия устройства основан на фиксировании взаимных перемещений выдвижных элементов стойки.

Диск устройства диагностики устанавливается на шток гидростойки и фиксируется на при помощи пружинных элементов на некотором расстоянии от торцевой поверхности плунжера. Стержни-индикаторы утапливаются (в направлении сверху вниз) в отверстиях диска. После чего устройство готово к контрольным функциям.

В штатном режиме работы крепи поршневая полость стойки после окончания распора замыкается клапанами стоечного блока. Складывание стойки при работе крепи происходит под действием внешних сил. При не работоспособном обратном клапане и выдвинутом плунжере складывание штока (зачастую визуально неопределимое) из-за разницы диаметров происходить раньше, чем плунжера. Диагностическое устройство, закрепленное на штоке, опускается вместе с ним до возникновения контакта нижней части стержней-индикаторов с торцевой поверхностью плунжера, после чего стержни начнут перемещаться в отверстиях диска и фиксироваться в поднятом положении, что будет доступно для визуального наблюдения. Производя визуальные наблюдения за положением стержней-индикаторов, оператор, обслуживающий крепь, может сделать однозначный вывод об исправности обратного клапана второй ступени гидравлической стойки.

После проведения предварительных испытаний в ноябре-декабре 2006г. в механических мастерских шахты им. Калинина, подтвердивших правильность конструкторских решений, МакНИИ и фирмой «НТТ, лтд» была разработана и изготовлена экспериментальная партия устройств диагностики ДУ1 в количестве 10 штук [6].

Испытания экспериментальной партии устройств проводились в период с 19.04.07г. по 28.04.07г. в условиях 2-й восточной лавы ЦПУ пласта h₁₀ добычного участка № 9 ОП «Шахта им. Калинина» ГП «ДУЭК». Лава оборудована механизированным комплексом 2МКД90 с крепью механизированной 2КД90, изготовленной ОАО «Дружковский машиностроительный завод». Комплекс 2МКД90 был смонтирован в монтажной камере 2-й восточной лавы ЦПУ пласта h₁₀ и запущен в работу в декабре в 2001г.

Основной целью проведения шахтных приемочных испытаний являлось получение объективной информации об эффективности работы устройства при выявлении негерметичности донного клапана гидравлических стоек двойной раздвижности в условиях эксплуатации.

В ходе испытаний диагностические устройства устанавливались на гидравлических стойках крепи в общей сложности 76 раз. Позитивный результат, т.е. наличие выдвинутых индикаторов спустя сутки эксплуатации получен в 61 случае. При этом установлено, что из 140 гидравлических стоек, находившихся под наблюдением в ходе испытаний, 39 (или около 28%) имели негерметичные донные клапаны плунжеров.

Выводы

Таким образом, результаты промышленных испытаний устройств диагностики ДУ1 подтвердили правильность выбора способа диагностики и конструктивных решений, на основе которых разработано устройство для диагностики, а также простоту метода диагностирования.

Применение устройств не требует изменения конструкции гидравлических стоек, находящихся в эксплуатации на шахтах, и выпускаемых машиностроительными заводами.

Для получения объективной информации о герметичности обратных клапанов гидравлических стоек двойной раздвижности в режиме реального времени, т.е. не позднее 1 суток после возникновения отказа, а также для обеспечения возможности систематического наблюдения за их состоянием диагностические устройства типа ДУ1 должны устанавливаться на всех стойках крепи.

Повышение качества работ по поддержанию работоспособности гидравлических стоек позволит сохранять номинальное сопротивление механизированных крепей в течение всего срока эксплуатации и положительно повлияет на повышение безопасности работ в очистных забоях и производительности.

Шахтные испытания способа диагностики и диагностического устройства контроля состояния обратного клапана второй ступени гидростойки двойной раздвижности равного сопротивления подтвердили необходимость его диагностики, а также необходимость последующей корректировки требований нормативных документов по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов.

•  
  Программный блок для разных материалов шва и трубы

Вышеприведенный анализ показал, что в работе гидростоек большое значение имеет конструкция цилиндра и сопрягаемых с ними сварных швов ниже раскрываются подробности создания таких конструкций из разных материалов, поскольку существенное отличие свойств свариваримых материалов необходимо учитывать и при возможности получаить от этого положительный эффект

/NOPR !

/PMETH,OFF,0

KEYW,PR_SET,1

KEYW,PR_STRUC,1

KEYW,PR_THERM,0

KEYW,PR_FLUID,0

KEYW,PR_ELMAG,0

KEYW,MAGNOD,0

KEYW,MAGEDG,0

KEYW,MAGHFE,0

KEYW,MAGELC,0

KEYW,PR_MULTI,0

KEYW,PR_CFD,0

/GO

/PREP7! вход в препроцессор

/units,si!

ET,1,SOLID92 ! задание типа конечного элемента

MPTEMP,,,,,,,, ! шов 2

MPTEMP,1,0

MPDATA,EX,2,,2e11!

MPDATA,PRXY,2,,0.3

MPDATA,DENS,2,,7000

MPTEMP,,,,,,,, !основной металл 1

MPTEMP,1,0

MPDATA,EX,1,,2e10!

MPDATA,PRXY,1,,0.3

MPDATA,DENS,1,,7000

CYL4,0,0,0.3,0 ,0.15,360 ,2.5, ! построениецилиндра

K,101,0,0.3, 1.35, ! задание координат для выреза сварного шва

K,102,0,0.3, 1.15,

K,103,0,0.27, 1.3,

K,104,0,0.27, 1.2,

a,101,102,104,103, ! задание области

k,111,0,0,0, !

k,112,0,0,2.5,

vrotat,7,,,,,,111,112,360, ! образование площади в объем вокруг двух точек

vsbv,1,2 ! вычитываем наложенный материал в зоне шва

vsbv,6,5

vsbv,1,3

vsbv,2,4

! вставляем материал шва созданием области и её вращением

a,101,102,104,103, ! задание области

k,111,0,0,0, !

k,112,0,0,2.5,

vrotat,3,,,,,,111,112,360, ! образование площади в объем вокруг двух точек

vglue, all! склеиваем шов

TYPE, 1

MAT, 2

MSHKEY, 0

VMESH, 6,7!построение сетки шва

VMESH, 8,9

TYPE, 1

MAT, 1

MSHKEY, 0

VMESH,1!построение сетки шва

FINISH! завершение процесса в построении

/SOLU ! вход в решатель

! текст программы для защемления и нагружения и решения из лог - файла

FINISH

/SOL

EQSLV,PCG,1E-8

! /REPLOT,RESIZE

FLST,2,1,5,ORDE,1

FITEM,2,1

!*

/GO

DA,P51X,ALL,

FLST,2,1,3,ORDE,1

FITEM,2,9

!*

/GO

FK,P51X,FY,1000

FLST,2,1,3,ORDE,1

FITEM,2,11

!*

/GO

FK,P51X,FY,-1000

! /STATUS,SOLU

SOLVE

графики напряжений сигма х и сигма у по верхнему и нижнему контуру шва при разном материале шва и трубы

PPATH,1,0,0,0.3,1,0,!Первая координата !точки,

PPATH,2,0,0,0.3,1.5,0,!Вторая !координата точки,

PPATH,1,0,0,0.27,1,0,!Первая координата !точки,

PPATH,2,0,0,0.27,1.5,0,!Вторая !координата точки,

4 Некоторые этапы проектирование модели в ANSYS

Создаем цилиндр, объединяя созданные точки в одну поверхность

Построение точек на поверхности цилиндра и соединение их линиями

Далее задаем область для создания круга вокруг цилиндра

Смотрим построение по линиям и точкам

Закрепляем основную центральную поверхность

Строим сетку на всей поверхности

Задаем момент по точкам 1000 тонн по осям X,Y,Z

Закрепляем основной торец

Deformedshape.Напряженно-деформированное состояние

Деформация напряжения по оси Z

Деформация напряженияпо оси Y

Деформация напряженияпо оси Х

Анализ полученного результата

Распределение напряжений по осям YZ

5. К значению учета особенностей констркции и сварных швов в проектирование гидроцилиндров в 3 d

В КарГТУ наработаны технологии авто проектирования гидроцилиндров

И получения их твердотельных моделей, в том числе и при внецентренном нагружении с эксцентрисистетом

При этом можно получить сетку практически с любой точностью,включая решение контактных задач соприкосновения поршня с цилинром в условиях внецентренной нагрузки, а затем в любом сечении графики напряжений. Это позволит эффективно анализировать самые разный условия работы гидростоек. Принимая и проверяя свои гипотезы о прочности и работоспособности изделий. Важной задачей успешности таких работ является возможность экспериментальной проверки теоретических данных

Заключение

На основе изучения литературных источников приведен анализ проблем возникающих при эксплуатации гироцилиндров. Они связаны как с конструктивными схемами его элементов, работой сварных соединений, так и с работой клапанных систем, когда нарушается возможность контролировать работу таких элементов, как гидрозамок , особенно при двойной телескопичности выдвижных элементов – штоков. Аварии такого рода приводят к тяжелым последствиям и нарушению режимов управления крепью боковыми породами. В КарГТУ Климовым Ю.И. и Айдархановым М. проводились исследования и методов идентификации работы гидростоек и анализ приводимый нами с целью систематизации уже имеющейся литературы и поднятых вопросов на заданную тему послужит развитию этой актуальной тематики. Кроме того, выяснив значение этих вопросов мы попытался предложить элементы методики на основе конечно-элементных технологий к проблемам сварочных соединений элементов гидростоек, а также попытался соединить эти вопросы с проектированием силовых гидроцилиндров

Литература

Климов Ю.И., Дрижд Н.А., Айдарханов А.М. Компьютерная диагностика гидроприводов механизированных угледобывающих комплексов //Матер. Восьмой Межд. конф. «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». 2009. Москва, Таллинн. С. 85-87.

Жетесова Г.С.,Жаркевич О.М., Куликов В.Ю. Способы восстановления гидростоек механизированных крепей // Материалы11 международной конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталеймашин ,механизмов,оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано-до макроуровня».–СпБ:Изд-во РУДН,2009.–С.425-429

Г.С. Жетесова, О.М.Жаркевич, Т.М.Бузауова, Е.А.Плешакова Повреждение гидростоек механизированных крепей и способы их устранения

Эренбург В.И., Эренбург А.В. Диагностика работоспособности гидравлической стойки двойной раздвижности. http://www.rusnauka.com/15_NPN_2009/Tecnic/46399.doc.htm

Бейсембаев К.М., Решетникова О.С., Телиман И.В., Артемова А.А. Особенности проектирования манипуляторов горных машин Известия вузов, Горный журнал, 2017, №7, с. 87 - 93

Код для цитирования: Скопировать