Вероятностное обоснование метода расчета механизированных крепей по предельным состояниям

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

•подтверждена многочисленными результатами оценки надежности отдельных элементов в частных случаях сочетаний нагружения и сопротивления, выполненными в том числе зарубежными исследователями;

• на основании разработанных соотношений найдена структура расчетного условия прочности и обосновано минимально необходимое количество частных коэффициентов надежностиопределена мера эквивалентности вероятностного и детерминированного условия прочности, позволившая не только обосновать численные значения частных коэффициентов надежности, но и найти меру рецептивности, определяющую влияние изменчивости отдельно В диссертационной работе дано новое решение актуальной задачи вероятностного обоснования метода расчета механизированных крепей по предельным состояниям, что позволило с большей гарантией подойти к выбору размеров поперечных сечений элементов крепей, определяющих в общем надежность металлоконструкции.

Основные научные и практические результаты проведенного исследования заключаются в следующем:

• сформулированы основные требования (в том числе и на основании обобщения выполненных исследований) к механической модели, позволяющей реализовать вероятностный подход к оценке параметров напряженно-деформированного состояния элементов крепи;

• выбрана форма представления стохастического процесса нагружения, позволяющая с достаточной степенью точности построить закон распределения максимальной нагрузки на крепь для оценки надежности элемента по первой группе предельных состояний;

• построены операторы перехода от размерности случайных параметров внешних воздействий к размерности уравнения предельного состояния;

• на базе теории надежности разработаны основные соотношения, позволяющие записать линейные и нелинейные уравнения предельного состояния и построить гиперповерхность предельного состояния для одного критерияпостроенные соотношения позволяют разделить пространство определяющих надежность опорных переменных на область отказа и безотказной работыадекватность модели подтверждена многочисленными результатами оценки надежности отдельных элементов в частных случаях сочетания нагружения и сопротивления, выполненными в том числе зарубежными исследователями;

• найдены численные значения частных коэффициентов надежности для основных несущих элементов крепей, адаптированные к определенным условиям эксплуатации, обусловленным принятой в отрасли классификацией.

1. Альтер И. М. и др. Оценка напряженного состояния основания крепи 20КП-70 //Механизация горных работ на угольных шахтах. -Тула, 1989. -С. 106−111.

2. Альтер И. М., Кузнецов Л. М. Определение напряженно-деформированного состояния перекрытия крепи поддерживающего типа //Изв. вузов. Горный журнал. -1989 -№ 9. -С.84−87.

3. Ануфриев В. И. Расчет и обоснование конструктивных параметров механизированных крепей из трехслойных панелей: Дис. канд. техн. наук. Тула: ТулПИ. -1983. -160 с.

4. Бакланова В. М., Грудев И. Д. Уточнение обеспеченности нормативных и расчетных сопротивлений строительных сталей //Разработка методов расчета и исследование действительной работы строительных металлоконструкций. -М.- 1983. -С. 104−111.

5. Баранов С. Г., Поляков С. В. Оценка работоспособности крепи механи-зированнЪго комплекса 2КМ138 //Управление деформациями горного массива. -Л., 1986. С. 42−47.

6. Баринов B.C., Макаров Н. Я. О нагрузках в шарнирных соединениях крепи стругового агрегата СА //Уголь. -1971. № 11. -С. 21−23.

7. Батков Б. И., Новожилов В. П. Прочность механизированных крепей поддерживающего типа //Горные машины и автоматика. -1973.-№ 6. С. 29−30.

8. Беленький Д. М. и др. О законе распределения механических характеристик //Вестник машиностроения. -1977. № 8. -С. 40−41.

9. Бендат Д. Н., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир. 1974. -463с.

10. Болотин В. В. Статистические методы в строительной механике. -М.: Госстройиздат, 1961. -202 с.

11. Болотин В. В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. -М.: Машиностроение, 1984. -312 с.

12. Болотин В. В. Ресурс машин и конструкций. -М.: Машиностроение, 1990. -448 с.

13. Бреннер В. А., Любощинский Д. М., Антонов П. Е. Некоторые проблемы повышения надежности механизированных крепей //Механизация и автоматизация горных работ. -Алма-Ата, 1975.-С.3−16.

14. Бреннер В. А. и др. Вероятностные методы в задачах выбора параметров механизированных крепей //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1975. № 4. -С.20−33.

15. Бушуев Н. П., Брусиловский Б. М. Исследование характера работы гидростоек механизированной крепи «Донбасс» //Горные машины и автоматика. -1970. № 7−8. -С. 18−19.

16. Вентцель Е. С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. -М.: Наука, 1988. -480 с.

17. Вероятностные характеристики прочности авиационных материалов и размеров сортамента.: Справочник / Под ред. С. О. Охапкина. -М.: Машиностроение, 1970. -575 с.

18. Волков Е. А. Методика расчета основных силовых параметров взаимодействия крепи с боковыми породами //Механизация горных работ на угольных шахтах. -Тула, 1977. -С.73−81.

19. Гольцов С. М. К вопросу выбора численных значений расчетных параметров металлических конструкций //Металлические конструкции и испытания сооружений. Д.- 1982. -С.118−122.

20. Горбунов-Посадов М. И. Балки и плиты на упругом основании. -М.: Машстройиздат, 1949. -238 с.

21. Горин А. Т., Демин H.H. Выбор расчетной схемы секции механизированной крепи //Вопросы горного давления. -Новосибирск, 1983. -С.58−62.

22. Горин А. Т. и др. Анализ защитной функции гидр^стойки секции крепи ОКП-70 //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1984. -№ 6. -С.104−105.

23. Грицаюк Б. И. Выбор рационального типа и основных параметров крепи для сложных горно-геологических условий //Совершенствование техники и технологии разработки угольных пластов Подмосковного бассейна. -Новомосковск, 1986. -С. 12−16.

24. Грицаюк Б. И. Исследование давления обрушенных пород на крепь и в отработанном пространстве //Совершенствование технологии и технических средств ведения очистных работ в Подмосковном бассейне. -Тула, 1983. -С.10−15.

25. Грицаюк Б. И. Методы выбора оптимальной надежности очистных комплексов //Горные машины и автоматика. -1967. № 1. -С. 10−12.

26. Гусев A.C. О расчете долговечности при схематизации процессов на-гружения по методу полных циклов с применением теории случайных функций //Статистические методы расчетов прочности. -Свердловск, 1972. -С.72−83.

27. Докукин A.B., Коровкин Ю. А., Яковлев Н. И. Механизированные крепи и их развитие. -М.: Недра, 1984. -288 с.

28. Долинский A.M. Расчет механизированной крепи с учетом вероятности изменения уровня и распределения горного давления //Механизация горных работ. -Тула, 1988. -С.131−137.

29. Екимов B.B. Вероятностные методы в строительной механике корабля. -JL: Судостроение, 1966. -326 с.

30. Жемочкин Б. Н., Синицын А. П. Практические методы расчета фундаментных балок на упругом основании без гипотезы Винклера.-М.: Гостехиздат, 1962.-239 с.

31. Знаменский Е. М., Сухов Ю. Д. О расчете конструкций с заданным уровнем надежности //Строительная механика и расчет сооружений. -1987. -№ 2. -С.7−9.

32. Золотарская Г. А., Бернацкий В. А., Мышляев Б. К. Универсальная методика расчета механизированных крепей с помощью ЭВМ //Управление горным давлением в комплексно-механизированных забоях. -Новосибирск, 1989. -С. 17−20.

33. Казак С. А. Феноменологическая оценка живучести деталей крупных машин периодического действия при случайном нагружении //Известия ТулГУ. Сер.: Подъемно-транспортные машины и оборудование. -Тула, 1999. -С.219−224.

34. Казимиров A.A. Рациональное использование прочностных свойств стали как резерв снижения металлоемкости сварных стальных конструкций //Надежность и долговечность машин и сооружений. Вып. 3. -Киев, 1983.-С. 13−22.

35. Казьмин В. М. Вероятностный метод анализа контактного взаимодействия забойных крепей с боковыми породами. -М.: Наука, 1974. -119 с- «'.

36. Казьмин В. М., Гольденгершель Э. И., Вардишвили T.JI. К вероятностному расчету распределения сопротивления механизированной крепи по ширине призабойного пространства //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1973.-№ 6. -С 3−11.

37. Капырин В. И. Исследование параметров установки рычагов в секциях крепи //Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. -Тула, 1985. -С.91−94.

38. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. -М.: Мир, 1980. -604 с.

39. Каретникова Т. Б., Клейменова Э. А. Оценка несущей способности механизированных крепей по предельным нагружениям //Механизация горных работ на угольных шахтах. -Тула, 1986.-С. 33−35.

40. Каретников В. Н., Клейменова Э. А. Методические рекомендации по расчету механизированных крепей на прочность и устойчивость с помощью ЭВМ //Исследование и совершенствование очистных комплексов и агрегатов. -Тула, 1973. -С.37−42.

41. Каталог типовых условий эксплуатации механизированных комплексов на пологонаклонных (до 35°) пластах. Часть 1. -Л., 1985.-190 с.

42. Кордонский Х. Б., Дышлер И. Е., Громов Г. В. Вероятностное обоснование норм прочности //Прочность материалов и конструкций. -Киев: Наукова думка, 1975. -С.208−222.

43. Коряков А. Е. Результаты исследований режимов нагружения секций механизированных крепей //Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. -Тула, 1992. -С.58−61.

44. Крепи механизированные оградительно-поддерживающего типа. Расчет нагружения секции. Методика и программа. Фонд ГПКТИ ПТМ. -Новомосковск, 1981. -103 с.

45. Крепи механизированные. Перекрытия и основания. Расчет на прочность. Методика. РТМ 240.007.01. -М.: ГИПРОУГЛЕМАШ, 1976.-59 с.

46. Леонтьев Н. И. Основы строительной механики стержневых систем. -М.: Стройиздат, 1996. 514 с.

47. Лосицкая К. С. Определение коэффициента сочетания нагрузок статистическим методом //Строительная механика и расчет сооружений. -1984.-№ 1.-С. 8−13.

48. Малиник H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. -М.: Наука, 1975. -399 с.

49. Марголин И. И. Основы теории надежности горных транспортных машин. -Л., 1980. -242 с.

50. Методика определения обобщенных количественных показателей и характеристик взаимодействия механизированны^ крепей с боковыми породами по классам условий полого-наклонных (до 35°) пластов. -Л., 1982. -40 с.

51. Механизированные забойные крепи // Глюкауф (русский перевод). -1984. -№ 3. -С.3−35.

52. Микляев Е. И., Лебедовский A.A. Механизированные крепи капиталистических стран. Обзор. -М.: ЦНИЭИуголь, 1973. -78 с.

53. Мышляев Б. К. Основные направления развития механизированных крепей для полого-наклонных пластов //Управление горным давлением в комплексно-механизированных забоях. -Новосибирск, 1989. -С.3−9.

54. ОСТ 24.090.72 83. Нормы расчета стальных конструкций мостовых и козловых кранов. -М., 1982. -92 с.

55. ОСТ 12.44.245−83. Крепи механизированные. Стойки и домкраты. Расчет на прочность. Методика. М., 1983. -75 с.

56. ОСТ 12.44.255−84. Изделия угольного машиностроения. Гидроцилиндры. Расчеты на устойчивость и прочность. Методика. -Новосибирск, 1984. -96 с.

57. Переверзев Е. С., Фалько Л. В. Экстремальные законы распределения в модели отказов нагрузка-прочность //Динамические задачи механики сложных систем. -Киев., 1984. -С. 107−109.

58. Полежаев В. П., Петровский Б. И., Волков Б. А. Силовые параметры взаимодействия механизированных крепей с породами кровли на маломощных калийных пластах //Известия вузов. Горный журнал. -1989. -№ 10. -С. 15−19.

59. Попов В. Л. Горное давление и шахтные крепи. -М.: Недра, 1976. -121 с.

60. Попов В. Л. Исследование конструктивных особенностей механизированных крепей и проявление горного давления при их взаимодействии с боковыми породами //Исследование и совершенствование очистных комплексов и агрегатов. -Тула, 1973. -С. 180−243.

61. Попов В. Л. Технические требования на механизированные передвижные крепи для выемочных агрегатов и очистных комплексов применительно к условиям Подмосковного бассейна. Сб. научн. Тр. ПНИУИ.Вып.13. -М.: Недра, 1970. -С.27−36.

62. Попов В. Л., Степанов В. М. Надежность механизированных крепей при действии статических нагрузок //Известия вузов. Горный журнал. -1986. -№ 7. -С.41−45.

63. РаспредЬление нагрузок в шарнирных соединениях оградительно-поддерживающих крепей /Макаров Н.Я., Федоров Л. И., Баринов В. С. и др. //Горные машины и автоматика. -1982. -№ 6. -С.35−37.

64. Расчет элементов секций механизированных крепей //Харитонов Н.И., Сальников В. Г. и др. //Горные машины и автоматика. -1968.-№ 5. -С.76−80.

65. Ржаницын А. Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. -М.: Стройиздат, 1978. -239 с.

66. Сальников В. Г. Расчет на прочность секций крепей для условий Подмосковного бассейна //Материалы конференции молодых ученых, посвященной 50-ти летию ВЛКСМ. -М., 1968. -С.24−25.

67. Сальников В. Г. Некоторые исследования взаимодействия механизированных крепей поддерживающе-оградительного типа с боковыми породами //Подъемно-транспортные машины и горные комплексы. -Тула, 1971. -С.240−244.

68. Сальников В. Г. О структуре разрешающего уравнения метода расчета механизированных крепей по предельным состояниям // Известия ТулГУ. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5. -Тула, 1999. С. .

69. Сальников В. Г. Теоретическое обоснование метода расчета механизированных крепей по предельным состояниям //Управление горнымдавлением в комплексно-механизированных забоях. -Новосибирск, 1989. -С.138−141.

70. Сальников В. Г., Ватулин Я. С. Расчет на прочность гидроцилиндров телескопирования матричным методом продолжения //Актуальные проблемы фундаментальных наук. /Сборник докладов, т.8. М.: МГТУ, 1991. -С. 127−129.

71. Сальников В. Г., Ватулин Я. С., Филиппов A.B. О выборе размеров поперечного сечения силовых гидро и пневмоцилиндров, соответствующих требуемому уровню надежности /ТулГУ. -Тула. -1995.-25 с. -Деп. в ВИНИТИ. 29.05.95. № 1503-В95.

72. Сальников В. Г., Собина Л. Г. Аналитическое решение вероятностной задачи контактного взаимодействия перекрытия с кровлей пласта //Подъемно-транспортные машины и оборудование. Вып. 1. -Тула, 1997.-С.130−136.

73. Сальников В. Г., Собина Л. Г. Выбор размеров поперечных сечений перекрытий шахтных крепей по заданному уровню надежности /ТулГУ. -Тула. -1997. -22 с. -Деп. в ВИНИТИ. 13.06.97. № 1955;В97.

74. Свешников A.A. Прикладные методы теории случайных функций. -М.: Наука, 1968. -464 с.

75. Сергеев И. В. Оптимизация параметров механизированных крепей с целью снижения их металлоемкости: Дис. канд. техн. наук. Тула: ТулПИ. -1986. 147 с.

76. Смирнов В. И. Курс высшей математики. Том 1. -М.: Наука, 1974. -336 с.

77. Смирнов Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1969.-511 с.

78. Соломатин Л. И., Данилова М. В. Крепь очистных забоев калийных месторождений с закладкой выработанного пространства //Механизация горных работ на угольных шахтах. -Тула, 1986. -С.45−49.

79. Степанов В. М. Влияние проявлений горного давления на надежность механизированных крепей //Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. -Тула, 1985. -С.104−107.

80. Степнов М. Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. -М.: Машиностроение, 1972. -232 с.

81. Стрелецкий Н. С. К вопросу развития методики расчета по предельным состояниям //Развитие методики расчета по предельным состояниям. -М.: Стройиздат, 1971. -С.5−37.

82. Строительные нормы и правила. II-6−74. Нагрузки и воздействия. Основные положения проектирования. -М.: Стройиздат, 1976.-60 с.

83. Строительные нормы и правила. II-B. 3−62. Стальные конструкции. Нормы проектирования. -М.: Стройиздат, 1964. -62 с.

84. Строительные нормы и правила. П-23−81. Нормы проектирования. Стальные конструкции. -М.: Стройиздат, 1982. -93 с.

85. CT СЭВ 384−76. Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования. -М.: Стройиздат, 1978. -5 с.

86. Субботин В. А., Солодовников А. Д. Методика исследования напряженно-деформированного состояния элементов механизированных крепей //Механизация горных работ на угольных шахтах.-Тула, 1977.-С.111−121.

87. Федоров Д. И., Бондаревич Б. А., Перепонов В. И. Надежность металлоконструкций землеройных машин. -М.: Машиностроение, 1971. -213 с.

88. Федоров Е. И., Лосицкая К. С. О выборе коэффициента сочетания нагрузок //Строительная механика и расчет сооружений. -1980.-№ 1. -С.18−21.

89. Хазов Б. Ф., Дидусев Б. А. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. -М.: Машиностроение, 1986.-224 с.

90. Харитойов Н. И. Особенности расчета механизированных крепей, работающих на слабых почвах //Автоматизация и современные технологии. -1995. -№ 8. -С.3−5.

91. Харитонов Н. И. Определение ресурса основания секции ОКП при работе на слабых почвах /ТулГУ. -Тула. -1995. -8с. -Деп. в ВИНИТИ 03.04.95. № 223-В95. ,.

92. Цапко В. К. Оценка вероятности безотказной работы деталей при заданных законах распределения несущей способности и нагрузки //Надежность и долговечность машин и сооружений. Вып.5. -Киев, 1983. -С.109−112.

93. Цитович И. С., Митин Б. Е., Дзюнь В. А. Надежность трансмиссий автомобилей и тракторов. -Минск: Наука и техника, 1985. -143 с.

94. Шахмейстер Л. Г., Дмитриев В. Г. Вероятностные методы расчета транспортирующих машин. -М.: Машиностроение, 1983. -256 с.

95. Шпитальный Г. Л. и др. Методика определения силовой характеристики секции одностоечной крепи оградительно-поддерживающего типа //Механизация горных работ.Вып.38. -Кемерово, 1971. -С.39−43.

96. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. -М.: Мир, 1982. -235 с.

97. Эксплуатация механизированных крепей и пути их совершенствования /Кузнецов С.Т., Крылов В. Д., Глушихин Ф. П. -М.: Недра, 1976. -188 с.

98. Ягодкин Г. И., Казьмин В. М. Вероятностная оценка контактного взаимодействия механизированных крепей с кровлей. -М., 1970.-34 с.

99. Baker, А. Tragberechnung von Stahlung Spannbetontragwerken. Bauplanung Bantechnik, 1975, 11, S.475−480, 521−525.181.

100. Basler, E. Untersuchungen uber den Sicherheitsbegriff von Bauwerken. Schweirer Archiv, 1961,4. S. 133−160.

101. Budirsky S. Analyza funkce stitove mechanizovane vyztuze pro mocne sloje. //Uhli, 1981, 29, № 2. C. 65−72.

102. Herzog, M. Die praktische Berechnung des Sicherheitskoeffizienten fur Baukonstruktionen Schweizerische Bauzeitung, 1965, 12. S. 185−187.

103. International Standards Organization. Snow Load on Roof, ТС 98/SEC 3/WG 1, ISO, 1974. p.24.

104. International Standards Organization (ISO). General principles for the Verification of the Safety of Structures. ISO 2394. 1973. p.31.

105. Mendera Zbigniew. Metody tworzenia kombinayi obuazen w zastos-owanin do norm projektowania. Stud. Zakr. Inz. 1987. № 25. S.59−84.

106. Spaethe, G. Sicherheitsfaktoren in Berechnungsvorschriften auf zuverlas-sigkeitstheoretisher Grundlage. Berlin. Bauinformation, Schriftenreihe. Bauforschung-Baupraxis. 1983. -114 s.

107. TGL 38 792 (ST RGW 384−76). Baukonstruktionen und Grundungen Grundsatze fur die Berechnung. 1981, Mai.

108. Zamfir V. и др. Stabilizea portanfeli maxime si a fortelor de legatura aferente la sustinerile mecanizate indigene. Mine, pe|rol si gaze. 1987, 38, № 12. С. 549−560.