Details

Работа посвящена решению проблемы преждевременного выхода из строя балки рукояти карьерного экскаватора. Цель работы: Повышение усталостной долговечности рукояти путем оптимизации конструкции на основе анализа причин преждевременного разрушения. Проведен анализ устройства и принципов работы рукояти как основного элемента рабочего оборудования экскаватора. Выполнен анализ отказов балки рукояти в условиях эксплуатации. Установлено, что основной причиной выхода оборудования из строя является возникновение усталостных трещин, вызванное высокой концентрацией напряжений в зонах сварных швов. Существующий узел был рассчитан на усталостную прочность. Результаты расчета указали, что амплитуда действующих в узле напряжений выше предела выносливости материала. Таким образом, существующий коэффициент запаса является недостаточным, что подтверждает необходимость оптимизации конструкции. Разработаны конструктивные решения, направленные на снижение концентрации напряжений. В качестве основного метода оптимизации предложена интеграция деталей «фланец» и «основание» в единую отливку, что позволило избежать использования сварных швов в конструкции. Выполнен проверочный расчет разработанной литой детали. Оценка напряженно-деформированного состояния подтвердила эффективность перехода к литой конструкции.

This paper addresses the problem of premature failure of the stick beam of a quarry excavator. Objective: To increase the fatigue life of the stick by optimizing its design based on an analysis of the causes of premature failure. An analysis of the design and operating principles of the stick as the main element of the excavator working equipment was conducted. An analysis of stick beam failures under operating conditions was performed. It was established that the main cause of equipment failure is the occurrence of fatigue cracks caused by high stress concentrations in the weld zones. The existing unit was designed for fatigue strength. The calculation results indicated that the stress amplitude acting in the joint exceeded the materials fatigue limit. Therefore, the existing safety factor was insufficient, confirming the need for design optimization. Design solutions aimed at reducing stress concentration were developed. The proposed primary optimization method was the integration of the flange and base components into a single casting, eliminating the use of welds in the design. A verification analysis of the developed cast component was performed. The stress-strain state assessment confirmed the effectiveness of the transition to a cast design.