CC BY
107
раметров температур и возможность достаточно просто, без внесения каких- либо изменений в существующую сеть проводить её расширение. Все это позволяет проводить внедрение высокоэффек-
тивной и высоконадежной системы контроля за работой узлов и агрегатов экскаватора, в итоге добиться снижения аварийности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Применение 1-W ire .[Электронный ресурс]. - режим доступа: http://d.17-71.com/2007/10/16/primenenie-1 -wire/, свободный.
2. Основы построения сетей МюгоЬАК[Электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.chipinfo.ru/literature/chipnews/200006/14.html, свободный.
3. ML20# Назначение и принципы построения .[Электронный ресурс].-режим доступа: http://www.ibutton.ru/pdf/Elin/1-Wire/mI20 .pdf, свободный.
4. Цифровые термометры.[Электронный ресурс]. - режим доступа http://www.elin.ru/1-Wire/?topic=components2#DS1820, свободный.
5. Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам. - М.: Энергоатомиздат, 1988г.
6. Алексеев А.Г. Применение микропроцессорной техники в устройствах контроля параметров электрических машин. /Материалы международного форума производителей оборудования для топливно-энергетического комплекса и энергетики / ЗАО «Электромаш». - Преднестровье, г. Тирасполь 2006г.
□ Авторы статьи:
Богомолов Игорь Дмитриевич
- докт.техн. наук, проф.каф. горных машин и комплексовКузГТУ Тел.583301
Дрыгин Михаил Юрьевич
- аспирант. каф. горных машин и комплексов КузГТУ Email: [email protected].. тел.
/8-913-296-1642.
УДК 622.273
А.И. Корякин, В.Ф. Воронков, А.В. Стрельников
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСКАВАЦИОННОГО ЦИКЛА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ИХ РАБОТЫ
Экспериментальные исследования проводились на следующих разрезах УК «Кузбассразрезуголь», где применяются гидравлические экскаваторы обратная лопата зарубежных фирм (R - 9350, Cat - 5130, RH - 260, R - 994, R - 984 с).
Общей особенностью работы экскаваторов является несущественное влияние типа экскавато-
ров на длительность операций экскавационного цикла при одних и тех же режимах их работу и качества взрывного дробления (пород опускания ковша в забой, поворот экскаватора с груженым ковшом к месту разгрузки, подъем груженного и опускание в забой порожнего ковша, черпание с наполнением ковша).
Рис. 1. Установка автосамосвала под погрузку при Рис. 2. Разгрузка ковша экскаватора в кузов авто-пттй загрузке ковша экскаватора с подъемом т самосвала при нижней погрузке
высоту погрузки (разрез «Краснобродский») (разрез «Караканский»)
Рис. 4. Выемка пологопадающего угольного пласта (разрез «Талдинский»)
За работой гидравлических экскаваторов проводились хронометражные наблюдения с фиксированием времени на выполнение операций экска-вационного цикла и вспомогательные работы (подготовка, трассы, зачистка призабойного пространства для подъезда и разворота автосамосвалов как при нижней погрузке, так и на уровне
стояния экскаватора, разворот и установка автосамосвалов под погрузку).
Работа экскаваторов фиксировалась с помощью цифровой кинокамеры и цифрового фотоаппарата при различных технологических режимах их работы (рис. 1-4), что позволяло в режиме реального времени отслеживать продолжительность
Таблица 1. Математическое ожидание операций экскавационного цикла
Наименование операций Ед. из-мер. Показатели М
Продолжительность наполнения ковша при черпании с 11,5
Продолжительность разгрузки ковша в автосамосвал с 4,03
Продолжительность опускания порожнего ковша в забой с 3,47
Продолжительность подъема груженого ковша с 5,2
Продолжительность поворота груженого ковша к автосамосвалу с 6,92
Продолжительность поворота порожнего ковша от автосамосвала к забою с 4,8/43° 3,45/37°
Продолжительность совмещенного подъема и поворота груженого ковша с 10,16
Продолжительность совмещенного поворота и опускания в забой (к нижней бровке забоя) порожнего ковша с 7,2
Таблица 2. Скоростные параметры операций экскавационного цикла
№ п/п Наименование скорости Ед. изм. Показатели
1 Скорость опускания порожнего ковша в забой м/с 1,44
2 Скорость подъема груженого ковша из забоя м/с 0,96
3 Скорость поворота груженого ковша град/с 5,78
4 Скорость поворота порожнего ковша град/с 8,9
отдельных операций цикла.
При обработке экспериментальных данных принималось предположение, что показания по продолжительности отдельных операций экскавационного цикла носят вероятностный характер в виду невозможности повторения условий экскавации. Для этого строились гистограммы распределения с определением вероятности и нахождением математических ожиданий, которые и принимались для синтеза экскавационного цикла.
Полученные значения математических ожиданий « М » приведены в табл. 1.
На основании полученных значений математических ожиданий продолжительности операций экскавационнго цикла определены скоростные параметры составляющих цикла (табл. 2).
На основании полученных результатов хро-нометражных наблюдений за продолжительностью операций экскавационного цикла произведена оценка влияния схем работы и режима черпания гидравлических экскаваторов на продолжительность экскавационного цикла. Исследовались следующие схемы работы экскаватора: с нижним черпанием и погрузкой в автосамосвал, расположенный на уровне стояния экскаватора; с нижним черпанием и погрузкой ниже уровня стояния экскаватора; с верхним черпанием и погрузкой на уровне стояния экскаватора.
При работе экскаватора с нижним черпанием и погрузкой в автосамосвал на уровне стояния экскаватора продолжительность цикла для различных схем черпания
а)
в)
б)
г)
Жл.
Рис. 5. Схемы режимов черпания гидравлического экскаватора обратная лопата: а - черпание от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхней его части и верхней погрузкой; б - черпание горизонтальными и наклонными слоями сверху-вниз верхней погрузкой; в - черпание от нижней бровки откоса забоя с нижней погрузкой; г - черпание горизонтальными и наклонными слоями сверху-вниз с нижней погрузкой; д - верхнее черпание от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхних слоев и
погрузкой на уровне стояния экскаватора
V — г3 + г + гг + гг + г + гп (1) ^пк - время подъема груженого ковша из за-
ц 1ок т 1нк^ 1пк^ 1пов т 1 р т ‘пов 4 / _
боя, с;
где еок - время опускания порожнего коша в за- ^ - время поворота груженого ковша к мес-
бой, с;
ту разгрузки, с;
Інк - время наполнения ковша, с;
Таблица 3.Продолжительность цикла в зависимости от типа применяемого автосамосвала _____________________________(его погрузочной высоты), с___________________________
Марка автосамосвала (породовоза) Погру- зочная высота, м Тип экскаватора
Я-9350 Саг-5130 ИИ-200 Я-994 Я-9840
БелАЗ-7548 А (Ек = 21м3) 4,25 37,4/ 31,23 37,4/ 31,2 37,4/ 33,2 37,4/ 31,2 37,4/ 29,2
БелАЗ-7555 В (Ек = 25м3) 4,61 38/ 31,6 38/ 31,6 38/ 33,6 38/ 31,6 38/ 29,6
БелАЗ-7512 (Ек = 47м3) 5,58 39,7/ 32,7 39,7/ 32,7 39,7/ 34,7 39,7/ 32,7 39,7/ 30,7
БелАЗ-75131 (Ек = 47м3) 5,72 40/ 32,8 40/ 32,8 40/ 34,8 40/ 32,8 40/ 30,8
БелАЗ-75215 (Ек = 85м3) 5,7 40/ 32,8 40/ 32,8 40/ 34,8 40/ 32,8 40/ 30,8
БелАЗ-75303 (Ек = 80м3) 6,52 41,37/ 33,7 41,37/ 33,7 41,37/ 35,7 41,37/ 33,7 41,37/ 31,7
БелАЗ-75306 (Ек = 88м3) 6,52 41,37/ 33,7 41,37/ 33,7 41,37/ 35,7 41,37/ 33,7 41,37/ 31,7
БелАЗ-75501 (Ек = 110м3) 6,6 41,5/ 33,9 41,5/ 33,9 41,5/ 35,9 41,5/ 33,9 41,5/ 31,9
Таблица 4. Продолжительность экскавационного цикла в режиме черпания горизонтальными и наклонными слоями сверху вниз при нижнем черпании и нижней погрузке, с.
Марка автосамосвала (породовоза) Погру- зочная высота, м Тип экскаватора
Я-9350 Саг-5130 ИИ-200 Я-994 Я-9840
БелАЗ-7548 4,25 35,3/30,3 35,5/30,3 35,5/32,3 35,5/30,3 35,5/28,3
БелАЗ-7555 В 4,61 35,9/30,5 35,9/30,5 35,9/32,5 35,9/30,5 35,9/28,5
БелАЗ-7512 5,58 36,9/31,2 36,9/31,2 36,9/33,2 36,9/31,2 36,9/29,2
БелАЗ-75131 5,72 37,05/31,3 37,05/31,3 37,05/33,3 37,05/31,3 37,05/29,3
БелАЗ-75215 5,7 37,03/31,3 37,03/31,3 37,03/33,3 37,03/31,3 37,03/29,3
БелАЗ-75303 6,52 37,9/31,8 37,9/31,8 37,9/33,8 37,9/31,8 37,9/29,8
БелАЗ-75306 6,52 37,9/31,8 37,9/31,8 37,9/33,8 37,9/31,8 37,9/29,8
БелАЗ-75501 6,6 38/31,9 38/31,9 38/33,9 38/31,9 38/29,9
Таблица 5. Зависимость продолжительности экскавационного цикла экскаваторов от типа автосамосвала при верхнем черпании и погрузкой на уровне стояния экскаватора
Марка автосамосвала (породовоза) Ем- кость кузова, м3 Погрузочная высота, м Тип экскаватора
Я-9350 Саг-5130 ИИ-200 Я-994 Я-9840
БелАЗ-7548 21 4,25 36,5/30,7 36,5/30,7 40,5/32,7 36,5/30,7 36,5/28,7
БелАЗ-7555 В 25 4,61 37,1/31 37,1/31 39,1/33 37,1/31 37,1/29
БелАЗ-7512 47 5,58 38,8/32,06 38,8/32,06 40,8/34,06 38,8/32,06 38,8/30,06
БелАЗ-75131 47 5,72 39,1/32,2 39,1/32,2 41,1/34,2 39,1/32,2 39,1/30,2
БелАЗ-75215 85 5,7 39/32 39/32 41/34 39/32 39/30
БелАЗ-75303 80 6,52 40,4/33,1 40,4/33,1 42,4/35,1 40,4/33,1 40,4/31,1
БелАЗ-75306 88 6,52 40,4/33,1 40,4/33,1 42,4/35,1 40,4/33,1 40,4/31,1
БелАЗ-75501 110 6,6 40,56/33,2 40,56/33,2 42,56/35,2 40,56/33,2 40,56/31,2
- время разгрузки ковша, с;
fmв - время поворота порожнего ковша к забою, с.
При этом исследовалась работа экскаватора при следующих режимах черпания: черпание от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхней его части; черпание горизонтальными слоями сверху вниз; черпание наклонными слоями сверху вниз с раздельным и совмещенным выполнением операций поворота опусканием порожнего ковша в забой и подъема с поворотом груженого ковша к месту разгрузки. Схемы работы экскаватора и его режимы черпания приведены на рис. 5.
В общем виде выражение (1) для режима черпания от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхней его части имеет вид:
іц
и о
' + {нк +
(2)
+ Нз + Н а + с - 1н • 5ІП р + у + у + (
Тг ттг ттп Р
ип
ии
^ пов ^ пов
где Нз - высота забоя, м; На - высота автосамосвала, На = 4,5 м; с - зазор между кузовом автосамосвала и ковшом при разгрузке, с = 1м; ипок -скорость опускания порожнего ковша в забой, иок = 1,44 м/с; ґнк - время наполнения ковша при черпании, Н = 11,5 с - длина траектории движения ковша при черпании, 1н = 2м; р - угол откоса забоя, р = 50°; ипк - скорость подъема груженого ковша, ипк = 0,96м/с; щ - угол поворота груженого и порожнего ковша, град; ипов - скорость по-
ворота ковша, 5,78град/с; иппов - скорость поворота порожнего ковша, и пов = 8,9град/с; Ґр - время разгрузки ковша, с.
Формула (2) для исследования с учетом принятых исходных данных
Нз + На +1 Нз + На +1 - 2 • 0,76
■ 3 а - +11,5 +—3
1,44
0,96
,1 1 1 Н3 + 5,5
+ 45|--------+ — 1 + 4,03 =—3--------- +11,5 +
, 5,78 8,9) 1,44
(3)
Нз + 5,5 -1,52
0,96
- +1,28 + 4,03 =
Нз + 5,5 Нз + 3,98
■ + 28,4.
1,44 0,96
При схеме работы экскаватора с нижним черпанием и верхней погрузкой с режимом черпания горизонтальными и наклонными слоями сверху вниз формула для исследования продолжительности экскавационного цикла имеет вид:
¿вс" =(0,5 • Н3 + На + с)
1
и
Ч пк
1
ип
(
+ У 1
и
Ч пов
и
+ ір =(0,5 • Ну + 5,5) >
пов у
(4)
+ — I +11,5 + 45| — + — I + 4,03 = 1,44 0,96 У Ч 5,78 8,9 У
= (0,5 • Н3 + 5,5) • 1,73 +12,8 +15,53 =
= (0,5 • Ну + 5,5)• 1,73 + 28,33 Графическое изображение полученных зави-
і
ц
+
+
+ інк +
1
1
+
Vе
Рис. 6. Зависимость продолжительности экскава-ционного цикла от режима черпания: 1 - черпание от нижней бровки откоса забоя при раздельных операциях подъема и опускания ковша с его поворотом; 2 - совмещение операций подъема и опускания ковша с его поворотом; 3, 4 - черпание горизонтальными и наклонными слоями сверху-вниз с раздельными и совмещенными операциями подъема, опускания и поворота ковша, соответственно
і 1
і
3
2
1
м * - 4
„ 15 " л
„ - *
4 4.4 4,8 5.2 5,6 6 <.4 4* Я,, М
Рис. 7. Зависимость продолжительности экскава-ционного цикла от режима работы экскаватора и погрузочной высоты автосамосвала (На) при нижней погрузке: 1, 2 - черпание от нижней бровки откоса уступа при раздельных операциях опускания и подъема ковша с его поворотом и с их совмещением, соответственно; 3, 4 - черпание горизонтальными и наклонными слоями сверху-вниз с раздельными и совмещенными операциями подъема, опускания и поворота ковша, соответственно
симостей приведено на рис. 6.
При работе экскаватора по схеме с нижним черпанием и нижней погрузкой в режиме черпания от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхней его части продолжительность экскаваци-онного цикла определяется по формуле
На + с
На + с
(
и О
+ I р ((а + с)
^ нк + ( ) 1 иг пк 1
) ип V ок иг пк
+ У
1
1
и
V пов
+ 11,5 +
ип
+ 45|--------+
,5,78 8,9
— I + 4,03 = (На + 1) • 1,73 + 11,5 + ;,9 )
+ (7,78 + 5,05) + 4,03 = (На + 1) • 1,73 + 28,36
(5)
Из формулы (5) видно, что продолжительность цикла зависит в основном от высоты загрузки автосамосвала и приведена в табл. 3.
При схеме работы экскаватора с нижним черпанием и нижней погрузкой при режимах черпания горизонтальными и наклонными слоями вы-
вационного цикла от погрузочной высоты автосамосвала (На) при верхнем черпании и погрузкой на уровне стояния экскаватора; 1 - черпание от нижней бровки откоса забоя при раздельных операциях опускания, подъема и поворота ковша; 2 -тоже с совмещением операций подъема и опускания ковша с его поворотом
ражения для определения Ц имеет вид
0,5 • Н
и
з Н а + с — + —а---------+ у
ок
0,5 • Нз
1
1
и
(На +1)
(6)
+12,83 +11,5 + 4,03 -
ии
ок пк
- 0,34 • Нз + 1,04(На +1) + 28,36
Результаты расчетов приведены в табл. 4.
Графически эти зависимости показаны на рис.7.
При работе экскаватора с верхним черпанием и погрузкой на уровне стояния продолжительность экскавационного цикла определяется выражением
/ = 7 ^ ^г + ^г + ^ ^п
1ц 1ок^ 1нк^ 1пк^ 1пов ^1 р ^ 1пов
Продолжительность цикла при работе экскаватора в режиме черпания с выемкой породы от нижней части откоса забоя с обрушением вышележащего слоя определяются по выражению:
-и4 , Н а +с í 1 1 '
Н а + с-
и
- + у
ок
и
и
и
На +1
0,96
На - 0,54 На +1
На - 0,54
+1 п =--------------------+
р 1,44
- +12,83 +11,5 + 4,03 =
1,44
0,96
+ 28,46.
(6)
Продолжительность экскавационного цикла при верхнем черпании и погрузке в автосамосвалы разных марок на уровне стояния экскаватора представлены в табл. 5 при Нз = 5м.
На рис.8 дано графическое изображение данных зависимостей
Результаты экспериментальных исследований в промышленных условиях разрезов Кузбасса позволили выявить закономерности изменения продолжительности экскавационного цикла в различных технологических режимах работы гидравлических экскаваторов обратная лопата.
Эти результаты могут быть использованы при обосновании оптимальных параметров технологических схем выемочно-погрузочных работ с применением гидравлических экскаваторов и расчете их производительности при открытой разработке угольных месторождений.
+
+
+
□Авторы статьи:
Корякин Анатолий Иванович -докт.техн.наук, проф.каф.открытых горных работ КузГТУ Тел 8-384-2 39-63-68
Воронков Владимир Федоровия -канд.техн.наук, доц. каф.открытых горных работ КузГТУ Тел 8-384-2 39-63-68
Стрельников Андрей Владимирович
- нач. управления по планированию горного производства ОАО «Кузбассразрезуголь». Тел. 8-384-2-44-00-48
