ДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

УДК 624.014:624.96.042:622

Кострицький Олександр Сергійович

ОБЛІК ДИНАМІЧНОГО ХАРАКТЕРУ

ОСОБЛИВИХ НАВАНТАЖЕНЬ НА КОНСТРУКЦІЇ

УКІСНИХ ШАХТНИХ КОПРІВ

05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого ступеня

кандидата технічних наук

Макіївка – 2003 р.

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донбаській державній академії будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: | кандидат технічних наук, доцент Кущенко Володимир Миколайович, Донбаська державна академія будівництва й архітектури, доцент кафедри “Металеві конструкції”

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор Левін

Віктор Матвійович, Донбаська державна академія будівництва і архітектури, завідувач кафедри вищої математики

кандидат технічних наук, доцент Нілов Олексій Олександрович професор кафедри металевих, дерев'яних і пластмасових конструкцій, Київський національний університет будівництва і архітектури, м. Київ

Провідна організація: | Придніпровська державна академія будівництва й архітектури Міністерства освіти і науки України, кафедра металевих, дерев'яних і пластмасових конструкцій, м. Дніпропетровськ

Захист дисертації відбудеться “22” січня 2004 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 12.085.01 у Донбаській державній академії будівництва і архітектури за адресою: 86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2, I корпус, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донбаської державної академії будівництва й архітектури за адресою: 86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2.

Автореферат розісланий “19” грудня 2003 р.

В.о. вченого секретаря

спеціалізованої вченої ради Висоцький Ю.Б.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В Україні до 2010р. у результаті реструктуризації вугільної промисловості планується збільшення видобутку вугілля на 18%. У зв'язку з цим очікується збільшення навантажень на конструкції шахтних копрів. В даний час на вугільних шахтах України в умовах тривалої експлуатації знаходиться більш 800 сталевих укісних копрів. Визначення можливості подальшої експлуатації цих споруджень вимагає більш точної методики перевірочного розрахунку. Основним недоліком сформованої інженерної методики розрахунку шахтних копрів є їхній розрахунок за статичною схемою, тоді як у дійсності всі навантаження від піднімальних установок – динамічні. У зв'язку з тим, що копри клітьових підйомів служать для транспортування людей, задача їхнього динамічного розрахунку має також аспект безпеки.

Таким чином, облік динамічного характеру особливих навантажень при розрахунку конструкцій шахтних копрів, спрямований на забезпечення безпеки їхнього використання в умовах реструктуризації вугільної промисловості, а так само на підвищення якості нового проектування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота

виконувалася відповідно до державної науково-дослідної програми “Удосконалювання конструктивних форм і уточнення методів розрахунку металевих конструкцій шахтних копрів” (№ держрегістрації 0101U004769).

Мета дослідження: теоретичне і експериментальне обґрунтування методики динамічного розрахунку будівельних конструкцій шахтних копрів на особливі навантаження від заклинювання кліті, що піднімається.

Для досягнення поставленої мети вирішені наступні задачі:

· виконано теоретичні дослідження імпульсивних навантажень, що діють на конструкції укісних шахтних копрів від віток піднімального каната при заклинюванні судини, що піднімається;

· проведено натурні експериментальні дослідження особливостей динамічного поводження і напруженого стану конструкцій шахтних копрів у процесі роботи шахтних піднімальних установок;

· виконано теоретичні дослідження з визначення екстремальних значень особливих навантажень шахтних копрів;

· розроблено методику динамічного розрахунку конструкцій шахтних копрів на особливі навантаження від заклинювання кліті, що піднімається.

Об'єкт досліджень. Сталеві конструкції укісних шахтних копрів клітьового підйому з піднімальними машинами барабанного типу.

Предмет досліджень. Динамічні навантаження при заклинюванні кліті, що піднімається і їхній вплив на несучу здатність конструкцій шахтних копрів.

Методи досліджень. Методи класичної механіки використовувалися для математичного моделювання імпульсивних навантажень від натягу віток піднімального каната. Методи гармонійного аналізу і математичної статистики застосовувалися при обробці даних натурних динамічних іспитів конструкцій шахтних копрів. Методи математичного моделювання з застосуванням методу кінцевих елементів використані для виявлення розрахункових значень особливих навантажень.

Наукова новизна отриманих результатів роботи полягає в наступному:

· уточнено залежності параметрів особливих навантажень конструкцій шахтних копрів від технологічних факторів і умов заклинювання кліті, що піднімається;

· уперше встановлені основні типи сполучень імпульсивних навантажень конструкцій шахтних копрів від віток піднімального каната при заклинюванні кліті, що піднімається;

· для сталевих укісних копрів виконане експериментальне обґрунтування розрахункової схеми динамічної взаємодії з механічною системою шахтної піднімальної установки, а так само визначені їх дисипативні властивості;

· розроблено уточнену методику динамічного розрахунку конструкцій шахтних копрів на особливі навантаження від заклинювання кліті, що враховує динамічну взаємодію спорудження з механічною системою шахтної піднімальної установки і умови виникнення аварії.

Практичне значення отриманих результатів:

· методика перевірочного розрахунку конструкцій шахтних копрів на особливі навантаження від заклинювання кліті, що піднімається використана для визначення технічного стану і розробки рекомендацій із забезпечення довговічності і безпеки будівельних конструкцій копрів шахти “13-біс” ДП “Макіївугілля”;

· економічний ефект від впровадження результатів дослідження склав 120 тис. грн.

Особистий внесок здобувача. Приведені в дисертаційній роботі результати досліджень отримані здобувачем самостійно. Особистий внесок автора полягає в наступному:

· побудова математичної моделі і проведення чисельних експериментів по дослідженню динамічних навантажень шахтних копрів від заклинювання кліті, що піднімається;

· особиста участь у проведенні натурних динамічних іспитів конструкцій шахтних копрів;

· обробка експериментальних даних;

· розробка методики і проведення чисельного експерименту по моделюванню динамічної взаємодії конструкцій шахтних копрів з механічною системою шахтної піднімальної установки;

· аналіз і систематизація отриманих результатів.

Апробація роботи. Основні положення дисертації доповідалися на IV-й Усеукраїнської науково-практичної конференції "Вплив вітру на будівлі і споруди" (м. Макіївка, 2001 р.), на міжнародній науково-технічній конференції "Сучасні проблеми удосконалювання і розвитку металевих, дерев'яних, пластмасових конструкцій у будівництві і на транспорті" (м. Самара, 2002 р.), на другій міжнародній науково-практичній конференції: "Баштові спорудження: матеріали, конструкції, технології" (м. Макіївка, 2003 р.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 6 друкованих праць, що відбивають її основний зміст.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури (178 найменувань), чотирьох додатків. Робота містить 134 сторінки основного тексту, 16 сторінок списку літератури, 8 повних сторінок з рисунками і таблицями, 18 сторінок додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета і задачі досліджень.

У першому розділі зроблений аналіз сучасних представлень про дійсну роботу і розрахунок конструкцій укісних шахтних копрів на особливі навантаження.

Основні принципи проектування конструкцій шахтних копрів викладені в роботах Я.В. Бровмана, М.М. Жербіна, А. П. Максимова, О.С. Поверського, Г.Л. Розенбліта й ін. авторів. Вивчення цих робіт дозволило зробити наступні основні висновки: визначальне значення при проектуванні конструкцій шахтних копрів мають особливі навантаження від заклинювання судини, що піднімається; відповідно до діючого нормами розрахунок конструкцій на особливі навантаження виробляється за статичною схемою, при цьому в одній з віток піднімального каната зусилля натягу приймається рівним його агрегатної міцності, а в суміжній вітки - подвійному робочому натягу.

Дослідженню дійсної роботи конструкцій шахтних копрів присвячені роботи І.М. Балкарея Є.В. Горохова, В.М. Кущенко, І.С. Найденко, О.О. Нілова, А.І. Татаринова, О.О. Ткача, та ін. авторів. У них відзначаються тяжкі умови експлуатації, а також динамічний характер особливих навантажень. У зв'язку з цим, у роботах І.М. Балкарея, В.М. Левіна, І.С. Найденко, О.С. Поверського, О.О. Ткача розглянуті різні аспекти проблеми динамічного розрахунку шахтних копрів на особливі навантаження. При цьому встановлені діаграми розриву основних типів піднімальних канатів, а так само констатоване значний вплив динамічного характеру особливих навантажень на розподіл внутрішніх зусиль у конструкціях шахтних копрів. Однак у зазначених роботах динамічна взаємодія конструкцій копрів і механічної системи шахтної піднімальної установки в достатній мері не досліджено.

Основні закономірності динамічного поводження механічних систем шахтних піднімальних установок при різних режимах експлуатації досліджені в роботах В.І. Дворнікова, А.Н. Динника, О.С. Локшина, Г.Н. Савіна, М.М. Федорова, Ф.В. Флоринського та ін. авторів. У зазначених роботах відзначається тенденція збільшення навантажень на піднімальні установки і у зв'язку з цим зростаюча роль динамічних явищ. Дослідження в цій області спрямовані на уточнення методів розрахунку шахтних піднімальних канатів, при цьому питання визначення особливих навантажень на конструкції шахтних копрів не розглядалися.

На основі огляду й аналізу літературних джерел по темі досліджень установлено, що існуюча інженерна методика розрахунку шахтних копрів на особливі навантаження від заклинювання кліті, що піднімається має умовний характер і в сучасних умовах вимагає уточнення.

У другому розділі на основі математичного моделювання динамічного поводження механічної системи шахтної піднімальної установки, виконане дослідження імпульсивних навантажень від натягу віток піднімального каната на конструкції шахтних копрів при заклинюванні кліті, що піднімається. Математична модель заснована на описі руху механічної системи шахтної піднімальної установки (див. рис.1) рівняннями Лагранжа другого роду, і реалізована у виді обчислювальної програми, блок – схема алгоритму якої приведена на рис. 2.

Рис.1. Розрахункова схема для визначення особливих навантажень при заклинюванні кліті, що піднімається, на стадії пружного опору перешкоди

Програма дозволяє робити обчислення динамічних зусиль у вітках піднімального каната на всіх основних етапах розвитку аварії. Математична модель враховує положення аварії в стволі, жорсткість і пластичний характер руйнування перешкоди, усі що рухаються і обертаються маси піднімальної установки, дисипацію енергії коливального руху, тяговий момент на роторі двигуна, спрацьовування запобіжної автоматики й аварійне гальмування піднімальної установки, спрацьовування шахтного парашута в завершальній стадії аварії.

Відповідно до зазначеної методики виконане математичне моделювання особливих навантажень конструкцій шахтних копрів від заклинювання кліті, що піднімається для піднімальних машин з діаметром барабана від 2.5 до 9м, при глибині шахтних стволів від 200 до 1500м. Як випадкову перешкоду, на якому відбувається заклинювання кліті, що піднімається, розглянуто армування шахтного ствола при різних схемах виходу піднімальної судини з напрямних.

Рис.2 Блок – схема алгоритму математичного моделювання особливих навантажень від заклинювання кліті, що піднімається

Чисельний експеримент дозволив установити основні залежності параметрів особливих навантажень при заклинюванні кліті, що піднімається від основних факторів аварії, а так само виявити чотири якісно відмінних типи сполучень імпульсивних навантажень від віток піднімального каната (див. рис.3).

Рис. 3. Основні типи сполучень імпульсивних навантажень від натягу віток піднімального каната при заклинюванні кліті, що піднімається (1- зусилля в затисненій вітки, 2-зусилля в суміжній вітки, 3- агрегатна міцність каната): а) сполучення трикутного імпульсу і повторних періодичних імпульсів; б) сполучення повторних і синусоїдальних імпульсів; в) сполучення двох синусоїдальних імпульсів з фазовим зсувом; г) сполучення повторно-імпульсивних навантажень

У третьому розділі приведені методика і результати натурних динамічних іспитів шахтних копрів. Динамічне поводження конструкцій шахтних копрів досліджувалося при експлуатаційних режимах піднімальної установки, а також при іспиті аварійного гальмування і системи шахтного парашута. У процесі експерименту вимірялися параметри вібрацій характерних точок конструкцій, а так само фундаментів спорудження. Крім цього в конструктивних елементах шахтних копрів вимірялися динамічні напруження. Реєстрація сигналів показань датчиків вироблялася в масштабі реального часу (див. рис. 4) інтерфейсом УСМК-1 (розробка ДонДАБА).

Рис. 4. Діаграма напруження у стійці станка при посадці кліті на кулаки (а) і діаграма віброшвидкостей підшкивної площадки при розгоні піднімальної машини (б)

Отримані експериментальні дані оброблялися статистичними методами і методом гармонійного аналізу. У результаті обробки експериментальних даних отримані спектри частот власних і вимушених коливань і амплітудно-частотні характеристики споруджень. Також визначені амплітуди, частоти і коефіцієнти асиметрії динамічних напружень у конструктивних елементах копрів. Значення експериментально визначених коефіцієнтів поглинання складають 0.5...0.6.

У результаті аналізу експериментальних даних установлене наступне:

· власні частоти конструкцій шахтних копрів і елементів шахтної піднімальної установки по формах можливого взаємного впливу значно відрізняються, що дозволяє розглядати їхню взаємодію за схемою динамічних реакцій;

· при приведенні мас направляючих шківів і конструкцій шахтного копра до центра мас підшківних конструкцій і до центра мас конструкцій у рівні связьового диску між вертикальними стійками і укосиною, розрахункові значення власних частот по першим восьми формах відповідають експериментальним даним, при цьому відмінність від точного рішення не перевищує 5%;

· динамічні впливи від шахтних піднімальних установок при діаметрі барабана піднімальної машини до 3.5м у режимі нормальної експлуатації можуть бути віднесені до першої категорії динамічності, а по частотності їхній можна віднести до першої групи як низькочастотні.

У четвертому розділі приведена методика динамічного розрахунку конструкцій шахтних копрів на особливі навантаження від заклинювання кліті, що піднімається. Методика розрахунку побудована на основі математичної моделі динамічної взаємодії конструкцій шахтного копра з механічною системою шахтної піднімальної установки за схемою динамічних реакцій. Блок-схема алгоритму зазначеної математичної моделі представлена на рис.6.

Рис.6. Блок – схема методики розрахунку конструкцій шахтних копрів на дію особливих навантажень при заклинюванні кліті, що піднімається

Рівнодіючі від натягу віток піднімальних канатів приводилися до головного вектора і до головних моментів, що прикладалися до динамічної розрахункової схеми копра. Математична модель дозволяє визначити перемінні в часі рівнодіючі від натягу віток піднімальних канатів, а так само відповідні ним перемінні в часі інерційні навантаження.

У різних точках по висоті шахтного ствола моделювалися особливі навантаження при заклинюванні кліті, що піднімається, і при варіюванні міцнісних характеристик перешкоди виявлялися екстремальні значення динамічних навантажень, що являють собою максимальні сумарні значення векторів рівнодіючих сил від натягу віток піднімального каната і сил інерції. У результаті розрахунків із заданим кроком по висоті ствола визначалася функції екстремальних значень динамічних навантажень по вертикальній і горизонтальної складової головного вектора (див. рис. 7).

Рис. 7. Залежності екстремальних значень динамічного навантаження Rx,max, Rz,max від положення координати заклинювання в стволі при різних міцністних характеристиках перешкоди: Rx- горизонтальна складова головного вектора динамічного навантаження в площині підйому; Rz- екстремальні значення особливого динамічного навантаження по вертикальній складові.

Значення отриманих функцій, що відповідають максимальним величинам горизонтальної і вертикальний складових головного вектора є розрахунковими значеннями динамічного навантаження, що використовуються для перевірочного розрахунку конструктивних елементів спорудження. Подальший розрахунок виробляється за просторовою схемою методом кінцевих елементів. У приведеній методиці для цієї частини розрахунків використаний ПОК “SCAD”.

Відповідно до викладеної методики виконані перевірочні розрахунки копрів клітьового підйому шахти “13-біс” на особливі навантаження від заклинювання кліті, що піднімається. При виконанні перевірочних розрахунків враховані наступні фактори дійсної роботи споруджень: корозійні втрати перерізів конструктивних елементів; уточнені динамічні характеристики конструкцій копрів і шахтних піднімальних установок; діаметр і глибина шахтного ствола; реальні тахограми підйому; можливі схеми заклинювання судини, що піднімається. Порівняння розрахункових значень особливого навантаження, визначених за уточненою методикою і по нормативній приведено в табл.1. Порівняння результатів перевірочних розрахунків рамного укісного копра по уточненій і нормативній методиках приведено в табл.2.

Таблиця 1

Порівняння розрахункових значень особливого навантаження, визначених

по уточненій і нормативній методиках

Складові головного вектора і головного моменту особливого навантаження | Розрахункові значення складових головного вектора і моментів особливого навантаження, визначені по різних методиках

уточнена методика, Rz-max | уточнена методика, Rx-max | нормативна методика

Rx, кН | 987 | 1147 | 865

Ry, кН | 30 | 33 | 23

Rz, кН | 2321 | 2157 | 2105

Головний момент горизонтальних сил Mг, кН*м | 720 | 714 | 898

Головний момент вертикальних сил Mв, кН*м | 1782 | 1904 | 2176

Таблиця 2

Порівняння результатів перевірочних розрахунків рамного укісного копра по уточненій і нормативній методиках |

Внутрішні зусилля, отримані за уточненою методикою (кН, кН*м) | Внутрішні зусилля, отримані за нормативною методикою (кН, кН*м)

N | Mу | Qz | Mк | N | Mу | Qz | Mк

1. Укосина:

1.1. Вітки | -1441

-1281 | 49

17 | 9

5 | - | -1183

-865 | 40

10 | 8

4 | -

1.2. Головна балка | 302

-82 | -75

-329 | -36

668 | 6

-13 | 248

-66 | -48

-264 | -25

531 | 6

-5

1.3. Розпірка | -11 | 252 | 77 | -15 | -8 | 301 | 91 | -21

2. Підшкивні конструкції:

2.1. Підшківна балка | -881

-1561 | 427

-600 | 332

-428 | 27

-36 | -432

-1323 | 278

-509 | 237

-370 | 22

-30

3 Вертикальна рама:

3.1. Стійки | -302

-425 | 31

18 | 4

2 | - | -330

-443 | 22

1 | 3

- | -

Моделювання особливих навантажень від заклинювання кліті, що піднімається для зазначених копрів, дозволило зробити наступні висновки:

· максимальні значення динамічних навантажень спостерігаються у верхній частині ствола наприкінці рівномірного руху кліті з номінальною швидкістю підйому, при найбільших можливих значеннях жорсткісті і несучої здатності перешкоди; максимальні значення динамічних навантажень при обліку реальних умов аварії для різних піднімальних установок з діаметром барабана від 3.5 до 9 м можуть перевищувати нормативно встановлені розрахункові значення на 5...25%, при цьому для піднімальних машин з діаметром барабана менш 3.5 м максимальні значення особливих навантажень менше нормативно встановлених розрахункових значень на 5...10%;

· внаслідок динамічних ефектів при взаємодії конструкцій копрів з механічною системою шахтної піднімальної установки відбувається істотний перерозподіл внутрішніх зусиль (у порівнянні з результатами розрахунків за нормативною методикою), при цьому спостерігаються відхилення, як у більшу, так і в меншу сторону на 10...25%;

· зниження міцнісних характеристик конструктивних елементів армування ствола при їхньому фізичному зносі приводить до зменшення розрахункових значень особливих навантажень, на 25...65%;

· при зменшенні номінальної швидкості підйому на 50 % відбувається зниження розрахункових значень особливих навантажень від заклинювання кліті, що піднімається, таким чином, при необхідності можуть бути отримані резерви несучої здатності конструкцій шахтних копрів до 20...40%.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Розроблено уточнену методику визначення динамічних навантажень конструкцій укісних шахтних копрів при заклинюванні кліті, що піднімається, яка враховує реальні міцнісні характеристики випадкової перешкоди, а так само вплив запобіжної автоматики й аварійного гальмування піднімальної машини. Визначено залежності параметрів особливих навантажень від основних технологічних факторів і умов заклинювання кліті, а так само встановлені основні типи сполучень імпульсивних навантажень від натягу віток піднімального каната.

2. Установлено, що при сполученні найбільш несприятливих умов заклинювання кліті для піднімальних машин з діаметром барабана від 3.5 до 9м сумарне амплітудне значення перемінних зусиль натягу віток піднімального каната може перевищувати дані нормативної методики на 5...25%; для піднімальних машин з діаметром барабана менш 3,5 м сумарне амплітудне значення перемінних зусиль натягу віток піднімального каната менше даних нормативної методики на 5...10%.

3. Експериментально встановлено, що динамічна взаємодія конструкцій шахтного копра з механічною системою шахтної піднімальної установки з погрішністю не більш 5% можна розглядати за схемою динамічних реакцій. Установлено першу категорію динамічності навантажень нормальної експлуатації від піднімальної машин з діаметром барабана до 3.5м, а також для характерних конструктивних систем шахтних копрів установлене значення коефіцієнта поглинання 0.5...0.6.

4. Розроблено уточнену методику перевірочного розрахунку конструкцій шахтних копрів на дію особливих навантажень при заклинюванні кліті, що піднімається, яка дозволяє врахувати динамічну взаємодію конструкцій шахтних копрів з механічною системою шахтних піднімальних установок, а так само можливі параметри міцнісних характеристик випадкової перешкоди.

5. Обґрунтовано можливість зниження величини особливих навантажень від заклинювання кліті, що піднімається за рахунок зменшення номінальної швидкості підйому, при цьому можливо виявлення додаткових резервів несучої здатності конструкцій шахтних копрів на 20...40%.

6. Розроблена методика перевірочного розрахунку конструкцій шахтних копрів на дію особливих навантажень від заклинювання кліті, що піднімається є основою для подальшого розвитку методики динамічного розрахунку при реконструкції і новому проектуванні, а так само для удосконалювання конструктивних форм цих споруджень. Практичне значення отриманих результатів полягає в можливості більш точних розрахунків конструкцій шахтних копрів і обґрунтування можливості їхнього подальшого використання в умовах реструктуризації вугільної промисловості України. Економічний ефект від впровадження результатів дослідження склав 120 тис. грн.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Кущенко В.Н., Дворников В.И., Щелухин К.Е., Кострицкий А.С. / Особенности расчета шахтных копров на нагрузки от разрыва подъемного каната. / Вестник ДонГАСА вып. 2000-1(21). – Макеевка. 2000. – с.52-58.

2. Горохов Е.В., Кущенко В.Н., Дворников В.И., Кострицкий А.С. / Особенности динамического поведения конструкций шахтных копров при воздействии аварийных нагрузок. / Вестник ДонГАСА вып. 2001-4(29), том 1. – Макеевка. 2001. – с.112-117.

3. Кущенко В.Н., Дворников В.И., Кострицкий А.С. / Влияния технологических факторов и условий аварийных ситуаций на параметры особых нагружений конструкций шахтных копров при заклинивании подъёмного сосуда. / Вестник ДонГАСА вып. 2001-4(29), том 2. – Макеевка. 2001. – с.39-43.

4. Кущенко В.Н., Кострицкий А.С., Некрасов Ю.П. / Методика и результаты динамических испытаний укосного шахтного копра. / Вестник ДонГАСА вып. 2003-2(39), том 1. – Макеевка. 2003. – с.116-125.

5. Кущенко В.Н., Щелухин К.Е., Кострицкий А.С. / Основные направления совершенствования методов расчета шахтных копров на особые нагрузки. / Вестник ДонГАСА вып. 2003-2(39), том 2. – Макеевка. 2003. – с.140-146.

6. Кущенко В.Н., Кострицкий А.С. / Экспериментальное исследование динамического поведения конструкций шахтных копров. / Вестник ДонГАСА вып. 2003-2(39), том 2. – Макеевка. 2003. – с.46-52.

У публікаціях зі співавторами здобувачем виконано:

аналіз залежності параметрів особливих навантажень шахтних копрів від технологічних факторів і умов аварійної ситуації, визначена розрахункова схема шахтної піднімальної установки для визначення імпульсивних навантажень від натягу віток піднімального каната 1,2,3; аналіз і узагальнення результатів експериментальних досліджень динамічного поводження конструкцій укісних шахтних копрів, а також аналіз параметрів динамічних напружень і оцінка ресурсу по утомним ушкодженнях металевих конструкцій копрів 4; аналіз існуючих інженерних методик динамічного розрахунку конструкцій шахтних копрів і формулювання принципів обліку динамічних характеристик особливих навантажень 5; розрахункова схема динамічної взаємодії конструкцій копрів з механічною системою шахтної піднімальної установки 6.

АНОТАЦІЯ

Кострицький О.С. Облік динамічного характеру особливих навантажень на конструкції укісних шахтних копрів. – Рукопис.

Дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – “Будівельні конструкції, будівлі та споруди”. - Донбаська державна академія будівництва й архітектури Міністерства освіти і науки України, Макіївка, 2003.

Дисертація присвячена дослідженню впливу динамічного характеру особливих навантажень на несучу здатність укісних шахтних копрів від заклинювання кліті, що піднімається, розробці методики визначення параметрів особливого навантаження з обліком основних технологічних факторів і параметрів аварійної ситуації. Виконано експериментальні дослідження динамічного поводження конструкцій укісних шахтних копрів характерних конструктивних систем при нормальній експлуатації й особливих навантаженнях. Аналіз результатів експериментальних досліджень дозволив уточнити розрахункові схеми шахтних копрів для динамічного розрахунку. Виконано чисельні дослідження динамічної реакції споруджень при різних варіантах особливих навантажень. На підставі проведених чисельних експериментів обґрунтований метод зниження величини особливих навантажень конструкцій шахтних копрів від заклинювання судини, що піднімається, за рахунок зміни тахограми підйому.

Ключові слова: укісні шахтні копри, особливі навантаження, шахтні піднімальні установки, математичне моделювання, динамічні навантаження, динамічні іспити, динамічний розрахунок.

Аннотация

Кострицкий А.С. Учет динамического характера особых нагрузок на конструкции укосных шахтных копров. – Рукопись.

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 – “Строительные конструкции, здания и сооружения”. - Донбасская государственная академия строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, Макеевка, 2003.

Диссертация посвящена исследованию влияния динамического характера особых нагрузок укосных шахтных копров от заклинивания поднимающейся клети, разработке методика определения параметров особой нагрузки с учетом основных технологических факторов и параметров аварийной ситуации.

Содержание диссертации. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, приведены основные результаты, полученные автором, показаны их научная новизна и практическое значение.

В первом разделе выполнен обзор научно-технической и нормативной литературы по трем направлениям исследований: основные принципы проектирования конструкций шахтных копров; исследование действительной работы конструкций; вопросы динамического поведения механических систем шахтных подъемных установок при различных режимах эксплуатации. На основании обзора литературных источников сформулированы цель и задачи исследований.

Во втором разделе выполнено математическое моделирование динамического поведения механической системы шахтной подъёмной установки при заклинивании поднимающейся клети. Математическое моделирование позволило установить основные зависимости параметров особых нагрузок при заклинивании поднимающейся клети от основных факторов аварии, а так же выявить четыре качественно отличных типа сочетаний импульсивных нагрузок от натяжения ветвей подъёмного каната.

В третьем разделе выполнены экспериментальные и теоретические исследования динамического поведения укосных шахтных копров в различных режимах эксплуатации. Экспериментально обоснована расчетная схема для динамического расчета конструкций укосных шахтных копров на особые нагрузки. Установлена категория динамичности воздействий от шахтных подъемных машин и группа частотности нагрузок. Экспериментально определены значения коэффициентов поглощения для характерных конструктивных систем.

В четвертом разделе разработана уточненная методика расчета конструкций шахтных копров на особые нагрузки от заклинивания поднимающейся клети. Методика построена на основе математического моделирования динамического взаимодействия конструкций шахтного копра с механической системой шахтной подъёмной установки. Разработана расчетная программа, состоящая из подпрограммы расчета внутренних усилий в ветвях подъемных канатов при заклинивании поднимающейся клети и подпрограммы расчета динамической реакции сооружения на полученное импульсивное воздействие. В соответствии с указанной методикой выполнены проверочные расчёты реальных сооружений на особые нагрузки от заклинивания поднимающейся клети. Произведено сопоставление полученных результатов с результатами расчёта по нормативной методике. Предложен способ снижения величины особых нагрузок от заклинивания поднимающейся клети за счёт уменьшения номинальной скорости подъёма.

Ключевые слова: укосные шахтные копры, особые нагрузки, шахтные подъёмные установки, математическое моделирование, динамические нагрузки, динамические испытания, динамический расчёт.

ABSTRACT

Kostritsky A.S. The count of dynamic nature of the special loads on a jib construction of headframes. - Manuscript.

The theses for the Candidate’s Degree Competition, Speciality 05.23.01 - “Engineering Structures, Building and Constructions”. – The Donbass State Academy of building and architecture of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Makeyevka, 2003.

The thesis is dedicated to exploration of influence of the dynamic nature of the special loads jib of headframes from jamming of raising cage. In the mining shuffle technique of definition parameters of the special load with allowance for of base technology factors and parameters of a crash. The experimental researches of dynamic behaviour of constructions jib of headframes of reference design systems are executed at different conditions of normal maintenance and special loads. The analysis of experimental data has allowed to specify the design schemes of headframes for dynamic calculation. The numerical explorations of parameters of the special jamming loads from a raising cage were made according to a crash conditions and the numerical calculations of parameters of the special load from jamming of raising cage were made, according to the crash condition and factor changing.

Keywords: jib headframes, special loads, winders it is drum type, mathematical modelling, dynamic loads, dynamic tests, dynamic calculation.