Stress Distribution Investigation on a Dragline Bucket Using Finite Element Analysis

Öz

Dragline productivity is closely related to effective bucket.formation interaction. During this interaction substantial stresses and deformations may occur on the bucket and its components due to the external forces and heavy loads. Monitoring the distribution of these stresses and deformations and determining critical components of bucket are important for achieving optimized bucket.formation interaction and for minimizing maintenance costs and maximizing dragline productivity. Main objectives of the study presented in this paper are to investigate the stress distribution on the dragline bucket, to monitor the changes in the stress distribution for different formation characteristics, and to determine the critical points where the highest stresses occur. The research methodology followed entails: (i) developing 3D solid model of the dragline bucket, (ii) developing bucket.formation interaction model, (iii) investigating stress and deformations distributions on the dragline bucket, (iv) performing sensitivity analysis to determine the most influencing formation property on the stress distribution, and (v) assessing the results. The results showed that the dragline overloading conditions occurred on bottom edge of the bucket teeth and drag hitch parts. Moreover, sensitivity analysis showed that stress values on the bucket elements were the most sensitive to the changes in internal friction angle and the least sensitive to the changes in density.

Anahtar Kelimeler

• Dragline Bucket, Rigging Mechanism, Stress Simulation, Computer Aided Design (CAD), Finite Element Analysis (FEA)

SONLU ELEMANLAR ANALİZİ İLE ÇEKME KEPÇELİ YERKAZARIN KEPÇESİ ÜZERİNDEKİ GERİLMELERİN İNCELENMESİ

Öz

Çekme kepçeli yerkazarların üretkenlikleri kepçenin kaya birimiyle etkileşimi ile doğrudan ilintilidir. Bu etkileşim sırasında kaya biriminin gösterdiği dirence bağlı olarak kepçede yüksek gerilmeler oluşmaktadır. Bu gerilmelerin kayaç özelliklerine göre değişimini gözlemlemek ve gerilmelerin yoğun olduğu kepçe bileşenlerini tespit etmek, kepçenin daha etkin bir şekilde yer ile etkileşiminin sağlanması ve bakım.onarım maliyetlerinin azaltılması için oldukça önemlidir. Bu çalışmanın amacı çekme kepçeli yerkazarın kepçesinde oluşan gerilme dağılımının incelenmesi, bu gerilmelerin farklı kaya birimi özellikleri için gösterdiği değişimin gözlenmesi ve kepçe üzerinde gerilmelerin en yoğun olduğu noktaların tespit edilmesidir. Bu çalışmada hedeflere ulaşmak için izlenen yol sırasıyla: (i) çekme kepçeli yerkazar kepçesinin üç boyutlu katı modelinin oluşturulması, (ii) kepçe.kaya birimi etkileşim ve kuvvet modelinin geliştirilmesi, (iii) sonlu elemanlar analizi kullanarak kepçe üzerinde oluşan gerilmelerin ve şekil değişikliklerinin incelenmesi, (iv) gerilme ve kaya birimi özellikleri arasında hassasiyet analizi ve (v) sonuçların değerlendirilmesidir. Çalışma sonuçları en yoğun gerilmelerin çekme halatının kepçe ile birleştiği bağlantı noktaları ve kepçenin dişlerinde oluştuğunu ve zeminin sıkılığı arttıkça şekil değişikliklerinin arttığını göstermiştir. Ayrıca hassasiyet analizi, kepçe üzerindeki gerilmelerin en fazla hassasiyet gösterdiği kaya birimi özelliğinin içsel sürtünme açısı olduğunu ve en az hassasiyet gösterdiği kaya birimi özelliğinin de yoğunluk olduğunu göstermiştir

Anahtar Kelimeler

• Çekme Kepçeli Yerkazar Kepçesi, Halat.Zincir Mekanizması, Gerilme Benzetimi, Bilgisayar Destekli Çizim, Sonlu Elemanlar Analizi