ГОРНЫЕ МАШИНЫ
Оригинальная статья
УДК 622.673.2 © Е.Г. Кассихина, Д.Ю. Сирота, 2024
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 04-2024 /1179/
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2024-4-92-97
Название
Оптимизация параметров сечения укосины для стальных укосных копров многофункционального назначения
Авторы
Кассихина Е.Г., канд. техн. наук, доцент кафедры физических процессов и строительной геотехнологии освоения недр Горного института ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: kalena-07@mail.ru
Сирота Д.Ю., канд. техн. наук, доцент кафедры физических процессов и строительной геотехнологии
освоения недр Горного института ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия
Аннотация
Существующие расчеты конструктивных элементов укосных стальных надшахтных копров включают в себя расчет укосины, который сводится к определению внутренних усилий с последующими проверками по предельным состояниям по аналогии с балками постоянного сечения. Так как изгибающие моменты обычно меняются по длине укосины неравномерно, подбирая ее сечение по наибольшему изгибающему моменту, получают излишний запас материала во всех сечениях укосины, которому соответствует максимальное значение момента. Такой подход не позволяет получить конструкцию минимальной материалоемкости, так как сечение постоянно по всей длине укосины и рассчитано на максимальные усилия, характерные лишь для небольшого участка. Для получения рационального сечения укосины нужно стремиться к тому, чтобы по возможности наибольший объем материала работал при напряжениях, равных допускаемым или близким к ним. В предложенной укосине переменного по высоте сечения эффективность достигается оптимизацией его размеров в соответствии с эпюрами внутренних усилий. Для расчета таких конструкций используется метод разбиения всего элемента на более мелкие стержневые элементы постоянной жесткости. Большинство программных комплексов по расчету конструкций не обладает возможностью автоматизированного ввода для таких сечений. Необходимо обосновать выбор различных вариантов проектных решений для формирования блока входных параметров для автоматизированного расчета для
укосин переменного сечения. Научное значение предложенного технического решения заключается в том, что сформировано пространство взаимно влияющих переменных проектирования применительно к задаче минимизации веса конструкции укосины копра многофункционального назначения. Получена формула для определения множества пар оптимальных значений независимых проектных переменных, применимая для формирования блока входных параметров для автоматизированного расчета укосин переменного сечения.
Практическая значимость заключается в реализации упрощенного поиска оптимальных параметров сечения укосины путем визуального анализа полученных графиков, позволяющих получить множество приемлемых альтернативных проектов в рамках установленных проектных критериев.
Ключевые слова
Стальные укосные копры, стальные укосные копры многофункционального назначения, сварные конструкции переменного сечения.
Список литературы
1. Kassikhina E.G., Pershin V.V., Glazkov J.F. New Technical Solution for Vertical Shaft Equipping Using Steel Headframe of Multifunction Purpose. E3S Web of Conferences, IInd International Innovative Mining Symposium, 1, Russian Federation Year of Environment, 2017. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20172101007.
2. Кассихина Е.Г. Новая конструктивная форма надшахтного копра многофункционального назначения // Горный журнал. 2017. № 8. С. 56-60. Kassikhina E.G. New structural form of a multi-purpose mine head
gear. Gornyj zhurnal. 2017;(8):56-60. (In Russ.).
3. Русских А.Г. Практические аспекты обследования надшахтных копров // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 9. Часть 4. С. 17-20. DOI: https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.51.103.
R usskikh A.G. Practical aspects of inspection mine headgear. Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. 2016;(9) Part 4:17-20. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.51.103.
4. Butler D.W., Schneyderberg A.C. Headframe selection – steel vs. concrete [J]. Mining Congress Journal. 1982;7:1,15.
5. Edwards F.A. Hoisting systems. SME Mining engineering handbook Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. 1992;(2).
6. Rojas-Sola J.I., Montalvo-Gil J.M., Castro-Garcia M. 3D modeling and functional analysis of a headframe for mineral extraction. Dyna. 2013;80(181):118-125.
7. Nechytailo A.Ye., Horokhov Ye.V., Kushchenko V.N. Analysis of the mode of deformation of the sub-pulley structures on shaft sloping headgear structures. 18th International Conference on the Application of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering 1, Weimar, 2009.
8. H artman H.L., Mutmansky J.M. Introductory Mining Engineering, John Wiley and Sons. 2002, 592 p.
9. H artman H.L., Britton S.G., Mutmansky J.M. SME Mining Engineering Handbook, Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, 1992.
10. R oss I. Goldcorp going electric with Chapleau gold mine. Northern Ontario Business, 2016. http://www.mining.com/web/goldcorpgoing-electric-with-chapleau-gold-mine.
11. R ojas-Sola J.I., Palomares-Mu?oz I. 3D modelling and static analysis of a Spanish articulated metal headframe for mineral extraction. Dyna. November 2015.
12. Kelly L. Historical end. Northern Ontario business. 34:3, 31. 2014. 13. Ernst-Ulrich Reuther. Einf?hrung in den Bergbau, 1, 34 Auflage, Verlag Gl?ckauf GmbH. Essen, 1992.
14. Ernst-Ulrich Reuther. Lehrbuch der Bergbaukunde. Erster Band, 12, 37 Auflage, VGE Verlag GmbH, Essen, 2010.
15. Ernst Richard. W?rterbuch der Industriellen Technik. Wiesbaden, OscarBrandstetter, 1989.
16. Кассихина Е.Г., Русакова Н.А. Определение рациональной формы укосины для стальных укосных копров многофункционального назначения // Уголь. 2022. № 10. С. 55-59 DOI: 10.18796/0041-5790-2022-10-55-59. Kassikhina E.G., Rusakova N.A. Rational jib form determining for the multi-purpose steel headframes. Ugol’. 2022;(10):55-59. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2022-10-55-59.
17. ПиндайкР., РабинфельдД. Микроэкономика. СПб.: Питер, 2011. 608 с.
18. Зорич В.А. Математический анализ. М.: МЦНМО, 2012. 720 с.
19. Пантелеев А.В., Летова Т.А. Методы оптимизации в примерах и задачах. М.: Высшая школа, 2005. 544 с.
20. Аттетков А.В., Зарубин В.С., Канатников А.Н. Введение в методы оптимизации. М.: Финансы и статистика, 2008. 270 с.
Для цитирования
Кассихина Е.Г., Сирота Д.Ю. Оптимизация параметров сечения укосины для стальных укосных копров многофункционального назначения // Уголь. 2024;(4):92-97. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-4-92-97.
Информация о статье
Поступила в редакцию: 22.11.2023
Поступила после рецензирования: 28.02.2024
Принята к публикации: 26.03.2024
