ГРЕЙФЕР ДЛЯ ДОБЫЧИ РУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ГЛУБИНЫ ДО 300 МЕТРОВ ПЛАВУЧИМИ КРАНАМИ

Е.И. Адамов, Н.П. Гладков, В.Е. Тяжелов

Анализ прочности каркаса плавучего крана КПЛ16-30 при малоцикловом нагружении

крана КПЛ 16-30 № 45, каркас которого выполнен из стали 10ХСНД. Повреждения металлоконструкции зафиксированы в этом случае через две навигации.

4. При увеличении высоты сечений балок каркаса (см. табл. 1, расчетный случай Y) повышается малоцикловая прочность при N = 2500.

5. Для повышения малоцикловой прочности каркаса, кроме мер конструктивного характера, существенное значение имеет снижение уровня экстремального нагруже-ния, достигаемое, в частности, путем дальнейшего улучшения работы гидромеханизма изменения вылета стрелы, особенно в режимах торможения стреловой системы.

Список литературы:

[1] Волков И.А., Коротких Ю.Г. Уравнения состояния вязкоупругопластических сред с повреждениями. - М: Физматлит, 2008, 424 с.

[2] Серенсен С.В. Несущая способность и расчёты деталей машин на прочность./ С.В. Серен-сен, В.П Когаев, Р.Ш. Шнейдерович/ - М.: Машностроение , 1975. - 488 с.

[3] Серенсен С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению, - М. : Атомиздат, 1975. - 192 с.

ANALYSIS OF STRENGTH FRAME FLOATING CRANE KPL 16-30

IN LOW-CYCLE LOADING

E.I. Adamov, N.P. Gladkov, V.E. Tyazhelov

Keywords: low cycle loading, macroscopic crack, multicycle loading, steel structure of the

This article reviews the results of the analysis of the strength of the carcass floating crane KPL 16-30 on the assumption that repeated (with the number of cycles 104) extreme application of cyclic stresses.

crane.

УДК 621.86.063

И.В. Никитаев, к.т.н., доцент ФГБОУВО «ВГУВТ»

A.С. Рукодельцев, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

Н.П. Гладков, заместитель генерального директора, начальник отдела экспертизы ПС и МП ООО «Экспертный центр»

B.Е. Тяжелов, главный инженер ООО «Экспертный центр» 603004, г. Нижний Новгород, пр. Ленина, 88

ГРЕЙФЕР ДЛЯ ДОБЫЧИ РУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ГЛУБИНЫ ДО 300 МЕТРОВ ПЛАВУЧИМИ КРАНАМИ

Ключевые слова: грейфер, гидроцилиндр, способ добычи, замыкающая лебедка, поддерживающая лебедка, гидростатическое давление.

В статье приводится обоснование грейфера для добычи рудных материалов под водой с глубины до 300 метров, в котором функцию замыкающей лебёдки выполняет гидроцилиндр со встроенным в него обратным клапаном, работающим от столба жидкости. Приводится описание работы грейфера с учетом действующих на него сил при зачерпывании грунта.

Вестник ВГАВТ, выпуск 45, 2015 г. Раздел V. Надежность и ресурс в транспортном машиностроении

В связи с истощением рудных сырьевых запасов на суше, вопросы связанные с освоением шельфовых зон в последнее время становятся особенно остро. В шельфо-вой зоне тихоокеанского побережья РФ на глубинах от 100 и до 300 метров в осадочных породах за счет деятельности микроорганизмов сформировались железно-никелево-марганцевые конкреции плотностью около 5 т/м3, равномерно рассеянные в слежавшемся песчаном грунте. Объёмная масса этого конгломерата составляет около 3.2 т/м3. Конкреции залегают в придонном слое максимальной глубиной 100...200 миллиметров. Существуют различные предложения по способам добычи указанного конгломерата, но наименее затратным в изготовлении с последующим использованием является специальное грузозахватное устройство для зачерпывания сыпучих грузов - грейфер, в котором функцию замыкающей лебёдки выполняет гидроцилиндр со встроенным в него обратным клапаном, работающим от столба жидкости. Управление работой грейфера под водой при добыче полезных ископаемых осуществляется пропускным клапаном, встроенным в гидроцилиндр.

Таким образом, оптимальным вариантом конструкции специального грейфера является подгребающий грейфер с приводом от гидроцилиндра, в котором в качестве рабочей жидкости используется морская вода, находящаяся под давлением, пропорциональным высоте столба жидкости. Из-за значительной глубины рабочий цикл добывающей машины будет составлять при скорости подъема-опускания поддерживающего каната 1 м/с от 150 до 300 с. Поэтому, чтобы увеличить производительность установки необходимо использовать грейфер с большой вместимостью. Кроме того, чтобы не перегружать поддерживающую лебедку, грейфер разгружается под водой гидротранспортной установкой.

Немецкой фирмой «Пайнер» производятся подгребающие грейферы от 5 и до 32 тонн, но с канатным приводом. Взяв за аналог подгребающий грейфер грузоподъемностью 32 т. вместимостью 5,94 м3 для груза плотностью 3,2 т/м3, производим доработку его конструкции под текущие условия.

Как видно из рис. 1 ориентировочно ход поршней должен составить 5700 -1600=4100 мм и при соотношении размеров 5700/1600=3,5625 должен быть 4 -х секционный.

Рис. 1. Общий вид грейфера

И.В. Никитаев, А.С. Рукодельцев, Н.П. Гладков, В.Е. Тяжелое

Грейфер для добычи рудных материалов с глубины до 300 метров плавучими кранами

Работа грейфера в осуществляется следующем образом.

При ударе о грунт раскрытого порожнего грейфера происходит начальное заглубление челюстей грейфера, ослабление поддерживающего каната и срабатывание инерционного клапана, который открывает отверстие для заполнения цилиндров водой, и происходит смыкание челюстей. Грейфер, в закрытом состоянии наполненный грузом, поднимается в верхнее положение до момента соприкосновения со стопорящими планками. Далее происходит его разгрузка под водой гидротранспортной установкой. Функцию упругого элемента, раскрывающего челюсти грейфера в подводном положении выполняет пневморесивер со сжатым воздухом, сообщённым посредством трубопроводов с подпоршневой полостью гидроцилиндра.

Для определения минимальной глубины опускания грейфера, при которой соответствующего гидростатического давления будет достаточно для смыкания челюстей грейфера, необходимо рассчитать силы сопротивления резанию грунта режущими поясами челюстей грейфера и силы, обусловленные приращением давления в сыпучем материале, при его уплотнении в грейфере.

Силы трения по боковым наружным стенкам незначительны (менее 0,5%) [2], следовательно, силы сопротивления по наружным поверхностям в расчете грейферов учитывать нет необходимости.

Процесс подводного резания грунта режущими поясами челюстей грейфера существенно отличается от аналогичного процесса на суше.

Процесс зачерпывания материала под водой начинается при внедрении челюстей грейфера в грунт и заканчивается смыканием челюстей. Во время движения челюстей происходит приращение массы зачерпываемого материала, и увеличение её плотности в грейфере от линии смыкания режущих шин вверх по радиусу закругления. При надвигании режущих поясов челюстей на массив грунта пласт грунта отрывается от массива и поднимается по ножу.

Определение сил сопротивления резанию осуществляется для конечной фазы зачерпывания, когда грейфер закрыт, что освобождает от необходимости определения кривых зачерпывания [1]. Статически неопределимая задача движения грейфера в материале раскрывается за счёт фиксации челюстей и определения направления движения материала внутри грейфера. С точки зрения определения мощностных затрат, эта фаза является определяющей, поскольку нагрузки на челюсти максимальны.

Список литературы:

[1] Никитаев И.В. Судовые энергетические гидрогрейферные установки для добычи рудных материалов на континентальном шельфе: Дисс.. .канд. техн. наук. - Н.Новгород., 2000. - 211 с.

[2] Слюсарев А.С. Разработка основ расчета и конструирования рабочих органов подхмно-транспортных машин, подвергающих сыпучий материал объемному сжатию: Дисс.докт. техн. наук. - М., 1991. - 391 с.

MINING FOR GRABS ORE MATERIALS FROM A DEPTH OF 300 METERS

I. V. Nikitaev, A.S. Rukodeltcev, N.P. Gladkov, V.E. Tyazhelov

Key words: grapple, hydraulic cylinder, the method of production, closing winch, winch maintenance, hydrostatic pressure.

The paper provides a rationale for grabs for mining ore materials under water from a depth of300 meters, which performs the function of closing the winch cylinder with a built-in check valve working on the column of liquid. The description of work grapple considering forces acting on it when scooping soil.