Введение
1. Существующие теоретические подходы к расчёту грейферов 19
1.1. Основные положения механики грунтов и сыпучей среды 19
1.2. Работы по теории резания грунтов и зачерпыванию навалочных грузов перегрузочными рабочими органами 25
1.3. Влияние скорости зачерпывания на сопротивление внедрению рабочих органов в насыпной груз и грунт 28
1 .4. Процесс внедрения в насыпной груз ковшовых органов 31
1.5. Процесс зачерпывания грейфером сыпучего груза 34
1.6. Современное состояние проблемы прочности грейферов 39
1.7. О системном подходе к анализу грейферов 49
1.8. Выводы по главе 46
2. Теоретические основы взаимодействия челюстей грейфера с сыпучей средой 48
2.1. Напряжённое состояние в сыпучей среде 48
2.1.1. Общие замечания 48
2.1.2. Критерий текучести 55
2.1.3. Дифференциальные уравнения равновесия идеально сыпучей среды 55
2.1.4. Примеры определения направлений сдвига 56
2.1.5. Исследование системы определяющих уравнений статики сыпучей среды 70
2.1.5.1. Сведение трёх уравнений к двум 70
2.1.5.2. Определение уравнений характеристик 69
2.1.5.3. Изменение гидростатического компонента напряжения s и угла в отклонения линии скольжения первого семейства от вертикали вдоль характеристик 74
2.1.5.4. Характеристические координаты 76
2.1.5.5. Приведение системы ДУЧП к каноническому виду 79
2.1.5.6. Приведение системы ДУЧП к каноническому и линейному виду 82
2.1.5.7. Случаи нулевого якобиана А 84
2.1.5.7.1. Случай прямых характеристик 1-го семейства 84
2.1.5.7.2. Случай прямых характеристик 2-го семейства 89
2.1.5.7.3. Случай прямых характеристик и 1-го, и 2-го семейств 93
2.1.6. Пластическое течение в сыпучей среде при вертикальном внедрении плоского индентора 95
2.1.7. Дальнейшее развитие задачи о внедрении индентора в сыпучую среду 100
2.2. Нагрузки и расчётные случаи нагружения 104
2.2.1. Общие замечания 104
2.2.2. Сопротивления при первоначальном внедрении грейфера в штабель сыпучего груза 104
2.2.3. Сопротивления зачерпыванию сыпучего груза в процессе смыкания челюстей 114
2.2.4. Результаты решения математической модели движения грейфера при смыкании челюстей 126
2.2.5. Физический смысл неопределённых множителей 130
2.2.6. Определение сопротивлений зачерпыванию по заданному усилию в замыкающем канате 131
2.2.7. Случаи нерегулярного нагружения 135
2.3. Выводы по главе 135
3. Движение грейфера при смыкании челюстей 137
3.1. Общие замечания 137
3.2. Анализ движения механизмов с использованием неопределённых множителей 137
3.3. Движение челюсти грейфера 142
3.4.. Прямолинейное движение верхней траверсы 148
3.5. Движение тяги 149
3.6. Прямолинейное движение нижней траверсы 151
3.7. Приведение масс и сил, действующих на замыкающую лебёдку, к её барабану 151
3.8. Анализ кинематики грейферного полиспаста 153
3.9. Математическая модель движения грейфера 154
3.10. Расчёт положения грейферного механизма 161
3.11. Определение скоростей 169
3.12. Алгоритм численного интегрирования уравнений движения 171
3.13. Имитационное моделирование движения грейфера 175
3.13.1. Об имитационном моделировании в ADAMS 175
3.13.2. Расчётная схема грейфера как механизма в ADAMS 179
3.13.3. Сравнение результатов 181
3.13.4. Выводы по главе 185
4. Моделирование напряжённого состояния несущих элементов грейферов 187
4.1. Особенности метода конечных элементов 187
4.2. Основания для выбора тетраэдра 188
4.3. Характеристики тетраэдрального элемента 190
4.3.1. Основные соотношения теории упругости 192
4.3.2. Тетраэдральные координаты 193
4.3.3. Линейное поле перемещений 195
4.3.4. Реализация метода Галёркина 196
4.4. Триангуляция 202
4.5. Перенумерация узлов 202
4.6. Ошибки метода конечных элементов 203
4.7. Ансамблирование 204
4.8. Решение системы линейных алгебраических уравнений 204
4.9. Расчёт челюсти на прочность 205
4.10. Расчёт нижней траверсы на прочность 211
4.11. Расчёт тяги на прочность 213
4.12. Расчёт верхней траверсы на прочность 216
4.13. Методика силового и прочностного расчёта двухчелюстных грейферов при зачерпывании сыпучего груза 218
4.14. Выводы по главе 221
5. Экспериментальное исследование напряжённого состояния челюсти грейфера 223
5.1. Общие замечания 223
5.2. Обзор методов электротензометрирования 224
5.3. Описание тензостанции 228
5.4. Описание работы измерительного комплекса 229
5.5. Рекомендации к проектированию и изготовлению аналогичных комплексов 232
5.6. Описание проведения эксперимента 233
5.7. Результаты измерений 234
5.8. Выводы по главе 238
Заключение 240
Литература 242
Приложения 251
