CC BY
17
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ; OPERATION BIGGER VEHICLE
УДК:622.233 (571.52)
ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ КАРЬЕРНОГО ДРАГЛАЙНА
Куулар О.О.
Тувинскийгосударственныйуниверситет, Кызыл
JUSTIFICATION OF THE CHOICE OF PARAMETERS OF THE WORKING EQUIPMENT QUARRY DRAGLINE
Kuular O.O.
Tuvanstateuniversity, Kyzyl
В статье приведены результаты изучения эффективности работы карьерных драглайнов на примере ЭШ 10/70. Выбраны и обоснованы оптимальные параметры рабочего оборудования карьерного драглайна в зависимости от физико-механических свойств горных пород, кинематических, конструктивных, инерциальных и технологических параметров эксплуатации драглайна. Предлагается новая конструкция рабочего оборудования карьерного драглайна.
Ключевые слова: карьерное оборудование, обоснование и выбор, оптимальные параметры, рабочий орган.
In the article the results of studying the effectiveness of career draglines for example, ESH 10/70. Selected and justified the optimal parameters of the working equipment quarry dragline depending on the physico-mechanical properties of rocks, kinematic, structural, inertial and technological parameters of operation of the dragline. We propose a new design of work equipment quarry dragline.
Key words: mining equipment, justification and selection of optimal parameters, the working
body.
Горнодобывающая промышленность России характеризуется интенсивным развитием открытого способа разработки полезных ископаемых. Преобладающее значение открытые разработки приобрели уже при добыче руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья, драгоценных металлов и минералов.
Сегодня парк горных машин требует качественных изменений: за счет увеличения единичной мощности машин; создания более безопасного, надежного в эксплуатации и ремонтопригодного оборудования, обладающего повышенной комфортностью для экипажа, удобством в управлении и превосходящего по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и зарубежные образцы.
В общей технологии открытых горных работ при разработке месторождений, сложенных мягкими породами, одними из основных производственных процессов являются вскрышные и перевалочные работы с применением драглайна [1].
Считается, что при отработке уступа забойная производительность драглайна зависит от многих взаимосвязанных между собой факторов, например, прочности породы в течениеее черпания и продолжительности поворота драглайна на выгрузку ковша и
возврат его в забой. Длительность поворота обусловлена, в основном, величиной угла поворота драглайна в конкретном забое. Известно, что поворот драглайна с гружёным ковшом и возврат в забой занимает до 70% длительности всего рабочего цикла. Следовательно, продолжительность цикла поворота верхнего строения драглайна в конкретном забое на угол фз в конечном счёте определяет его производительность, которая характеризуется коэффициентом забоя.Зависимость коэффициента забоя от относительного угла поворота драглайна приведена на (рис.1). Так при повороте драглайна на паспортный угол фп равного 135 градусам, коэффициент забоя равен единице, а при повороте драглайна на 180 гр. он составляет величину 0,831 [2].
Рис.1.Обработка уступа драглайна
е _ 3,1
Угол поворота драглайна в забое:
е ^ _
1 + 2,1
Коэффициент забоя:
<рх _ 135°
Фг
(1) (2)
о
Рис.2. Расположение механизмов на поворотной платформе драглайна ЭШ 10/70 ОАО «УРАЛМАШЗАВОД»:где, 1-тяговая лебедка; 2-подъемная лебедка;3-привод механизма шагания; 4-механизм поворота;5-кабина машиниста;6- преобразовательный агрегат пневматическая сиситема;7 - смазочная система;8-4-х машинный
Для реализации рабочего цикла современные карьерные драглайны имеют механизм поворота с индивидуальным приводом, состоящим из двух самостоятельных механизмов, работающих на один зубчатый венец.
На поворотной платформе (рис. 2) по диаметру зубчатого венца установлены два трехступенчатых цилиндрических редуктора вертикального исполнения механизма поворота драглайна, ЭШ 10/70 (производства ОАО «УРАЛМАШЗАВОД») кинематическая схема которого, приведена (рис. 3).
Рис. 3. Кинематическая схема привода механизм поворота: 1-электродвигатель постоянного тока; 2-редуктор привода; 3-бегунковые шестерни; 4- зубчатый венец
При работе двух электродвигателей постоянного тока на один вал, за счет не одинаковости номинальных скольжений и S2) каждого из них образуется деформационный момент М = М1 - М2, что приводит к не одинаковым амплитудам и фазам колебаний моментов во времени, т.е. к значительному по величине коэффициенту динамичности (рис. 4). И, в конечном счёте, к снижению долговечности зубчатого венца и элементов трансмиссии привода механизма поворота.
Рис. 4. Характеристики двух двигательного привода механизма поворота драглайна ЭШ 10/70 конструкции ОАО «УРАЛМАШЗАВОД»
Скольжения ко электродвигателя:
; щ -щ 5 = кБ 2
; к = 1,02® 1,08
щ
щ /щ = сопб1 75
Момент i-го электродвигателя:
л , kS2
Мх =—2
V
М 2 = S2 V
(4)
Vi - коэффициент крутизны статической характеристики 1-го электродвигателя постоянного тока
Рассмотрим подробно поворотное движение драглайна. В начале поворота драглайна на выгрузку с груженым ковшом машинист осуществляет синхронизацию поворотного и траекторного движения ковша во взаимно перпендикулярных плоскостях. В конце черпания радиус инерции маховых масс поворотной части драглайна равен наименьшему радиусу выгрузки, определяемому суммой радиусов вращения хвостовой части подкрановых балок и оси пят стрелы. В момент разгрузки ковша радиус инерции равен наибольшему радиусу черпания или радиусу выгрузки ковша драглайна.
Радиус инерции маховых масс драглайна принимает максимальное значение одновременно с достижением величины угла поворота - фх, после которого радиус инерции не зависит от конечного угла поворота драглайна фз. В диапазоне от 0 до фх радиус инерции равен. В диапазоне от фх до фз составляет величину R черпания (рис.5).
Средневзвешенная мощность двигателей механизма поворота затрачивается только на преодоление сил инерции при разгоне платформы драглайна и на преодоление запасённой кинетической энергией его вращающихся частей при торможении. При расчёте следует учитывать суммарный момент инерции поворотной платформы драглайна и коэффициент динамичности.
Рис. 5. Зависимость радиуса инерции -R(9) от угла поворота драглайна - ф при синхронизации поворотного и траекторного движений
Радиус инерции верхнего строения драглайна:
R - r при 0 <j<jx R(j) = r + -j, м (5)
jR = R4,м при j <j£j
Угол после достижения которого радиус инерции зависит от конечного угла поворота драглайна: 30rnR (6)
jx =-т—"-\-, Рад
Jm cosarctg(Hl - H2)/R4
Расчётные зависимости момента инерции поворотной платформы и мощности привода механизма поворота драглайна:
с груженым ковшом с порожним ковшом
1г = кг (тк + тп )Я2, кгм2 1п = кп тк ЯЧ, кгм2
суммарный
¡г + 1п =рЕЯ1 [кг (1 + кк)+ кпкк ],кгм2 (7)
Средневзвешенная мощность двигателей механизма поворота: Nп = кд ^г *1п »Вт
(8) Nп = кдрЕЯ2ч [кг (1 + кк) + кп кк № С, Вт
Зависимость удельной объёмной производительности от относительного угла поворота и коэффициента динамичности привода поворота драглайна приведена для тяжёлых, средних и легких пород на (рис. 6). Анализ этих зависимостей свидетельствует, что удельная объемная производительность драглайна существенно зависит от коэффициента динамичности.
тяжелые породы средние породы легкие породы
Рис.6.Удельная объемная производительность драглайна
Для уменьшения коэффициента динамичности и синхронизации амплитуд и фаз колебаний нагрузки в трансмиссии двухдвигательного привода поворота нами предлагается инновационная схема двух двигательного привода механизма поворота драглайна (рис.7), отличающаяся от конструкции УРАЛМАШЗАВОДа тем, что валы электродвигателей связаны с входными валами редукторов посредством трёхзвенных дифференциалов 2К-Н, водила которых полувалами замкнуты друг на друга через гидромашину с вращающимся корпусом [6].
I ____,1 1Ш_[_.'¡I |__Ш1
||||и | Ч\Ч\ЧЧ\\\Ч\\\\\\Ч\\\
Рис. 7. Кинематическая схема двух двигательного привода механизма поворота драглайна инновационной конструкции: 1-электродвигатель постоянного тока; 2-дифференциал 2К-Н; 3-редуктор базовой конструкции привода; 4-гидромашина; 5-гидроколектор
Гидравлическая схема подключения этой гидромашины представлена на (рис.8) Схема включает гидравлический коллектор 3, и гидроаппаратуру управления. Это позволит исключить деформационный момент в двухветвевой трансмиссии привода [4, 7].
Что касается суммарной жесткости гидромеханической трансмиссии привода механизма поворота драглайна инновационной конструкции - К£, то здесь следует отметить, что суммарная жёсткость гидромеханической трансмиссии зависит в основном от объема рабочей жидкости в линии высокого давления гидромашины, находящегося под давлением - W0.
Применение привода механизма поворота верхнего строения, выполненного по предложенной инновационной схеме, позволяет повысить долговечность его работы за счет возможности каждого электродвигателя постоянного тока, работать на своей статической механической характеристике с одним номинальным моментом в двух ветвевой трансмиссии. Это приведёт к снижению амплитуды и синхронизации фаз колебаний момента во времени.
Рис.8.Гидравлическая схема подключения гидромашины: 1-гидромашина; 2-ротор; 3-гидравлический коллектор; 4-полувал; 5-6-магистраль;
7-гидроаккумулятор; 8-предохранительный клапан
Такое конструктивное решение двух двигательного привода поворота драглайна позволит снизить динамическую нагруженность (уменьшить коэффициент динамичности на 20-30%) и даст возможность увеличить скорость поворота драглайна с гружёным ковшом и возврат его в забой (засчёт реализации допустимого углового ускорения вращающихся частей экскаватора - до 0,025 1/с2), т.е. уменьшить его цикл поворота на 510% (рис.9).
Рис.9.Характеристики двух двигательного привода механизма поворота драглайна инновационной конструкции: а) статическая механическая; б) динамическая
Библиографический список
1. Кантович, Л.И., Подэрни, Р.Ю., Алексей Васильевич Топчиев - Страница истории горного машиностроения и системы инженерного образования: Горное оборудование и электромеханика, 2009, №1, с.3-5.
2. Ефимов, В.Н., Цветков, В.Н., Садовников, Е.М. Карьерные экскаваторы: Справочник рабочего. - М.: Недра, 1994. - 381 с.: ил.
3. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах. М.: «Недра», 1982. 405 с.
4. Экскаваторы для открытых горных работ. Каталог - справочник. М.:«НИИИНФОРМТЯЖМАШ», 1972. 159 с.
5. Бочаров, Р.А., Сандалов, В.Ф. Кинематические и силовые параметры системы «ковш-упряж» выемочно-погрузочного драглайна. Материалы международной научно-технической конференции. « Современные техника и технологии горно-металлургической отрасли и пути их развития». Навои (Республика Узбекистан), 2010, С-168-169.
6. Перелыгин, В.В. Обоснование конструктивно- компоновочной схемы и параметров устройства прицельной погрузки для создания универсальных выемочно - погрузочных машин на базе драглайнов. Автореферат канд.дисс., М.: ИГД им. А .А. Скочинского - 2001, 20 с.
Bibliograficheskijspisok
1. Kantovich, L.I., Poderni, R.Yu. AleksejVasil'evichTopchiev -Straniczaistoriigornogomashinostroeniyaisistemyinzhenernogoobrazovaniya: Gornoeoborudovanieielektromexanika, 2009, №1, s.3-5.
2. Efimov, V.N., Czvetkov, V.N., Sadovnikov, E.M. Kar'ernyeekskavatory: Spravochnikrabochego. - M.: Nedra, 1994. - 381
s.: il.
3. Tipovyetexnologicheskiesxemyvedeniyagornyxrabotnaugol'nyxrazrezax.M.: «Nedra», 1982. 405 s.
4. Ekskavatory dlya otkrytyx gornyx rabot. Katalog - spravochnik. M.:«NIIINFORMTYaZhMASh», 1972. 159 s.
5. Bocharov, R.A., Sandalov, V.F. Kinematicheskie i silovye parametry sistemy «kovsh-upryazh» vyemochno-pogruzochnogo draglajna. Materialy mezhdunarodnoj nauchno-texnicheskoj konferenczii. « Sovremennye texnika i texnologii gorno-metallurgicheskoj otrasli i puti ix razvitiya». Navoi (Respublika Uzbekistan), 2010, S-168-169.
6. Perelygin, V.V. Obosnovanie konstruktivno- komponovochnoj sxemy i parametrov ustrojstva priczel'noj pogruzki dlya sozdaniya universal'nyx vyemochno - pogruzochnyx mashin na baze draglajnov. Avtoreferat kand.diss., M.: IGD im. A.A. Skochinskogo - 2001, 20 s.
Куулар Олча Орлановна - преподаватель кафедры «Горное дело», Тувинский государственный университет, E-mail: [email protected]
Kuular Olcha - teacher of the Department of Mining of the Tuvan state University, E-mail: [email protected]
УДК 69.002.5:330.44
АНАЛИЗ ЭКОНОМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПАРКА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Репин С.В., 2Монгуш С.Ч. Санкт-Петербургский государственныйархитектурно-строительный
университет 2Тувинскийгосударственныйуниверситет, Кызыл
ECONOMIC ANALYSIS METHODS OF FORMING THE PARK CONSTRUCTION
MACHINERY
1Repin S., 2Mongush S.Ch. 1Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering 2Tuvanstateuniversity, Kyzyl
В статье рассмотрены проблемы формирования и эффективной эксплуатации парка строительных машин и перечислены основные требования к парку машин строительной техники. В
