CC BY
64
УДК 622.676-82 В. С. Вагин
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОХОДЧЕСКОГО ПОДЪЕМА
Для совершенствования проходческого подъема рассмотрено использования в приводе передвижных подъемных машин компактного безредукторного гидропривода обеспечивающего снижение динамических нагрузок подъемного комплекса.
Ключевые слова: передвижная проходческая подъемная установка; тяговый орган; стальная лента; безредукторный гидравлический привод; дифференциальные уравнения.
ш ж ри разработке месторождений
И залегающих на больших глубинах, сооружение вертикальных стволов шахт является наиболее трудоемким и сложным процессом, составляющим до 40 % объема горных работ и до 30 % стоимости строительства шахты.
Решение важной задачи сокращения сроков строительства шахт, требует существенного повышения технического уровня и эффективности горной техники в мобильном исполнении, в том числе и передвижных проходческих подъемных установок.
Анализ конструкций применяемых стационарных и передвижных проходческих подъемных машин типа МПП показывает, что технические показатели и конструктивная компоновка в большой мере определяется типом и параметрами приводов подъемных установок. Широко применяемый на подъемных установках электромеханический привод переменного и постоянного тока не подвергался существенным изменениям в течение многих лет, и сегодня нет достаточно радикальных технических предложений для снижения динамичности, массивности и габаритов приводов передвижных проходческих подъемных установок.
Мировой опыт показывает, что одним из основных направлений научнотехнического прогресса в машиностроении и его многочисленных отраслях, является переход на гидравлический привод. Увеличение энергетической насыщенности современных машин при уменьшении удельной металлоемкости невозможно без гидравлического привода.
Исследования показывают, что для привода проходческих подъемных установок, особенно мобильного исполнения, весьма целесообразно применение безредукторного привода на основе объемных гидропередач при использовании высокомоментных гидромоторов.
В этой связи возникает необходимость совершенствовать устаревшие конструкции подъемных машин уже не пригодных для решения новых задач проходки глубоких стволов строящихся шахт. Упомянутые конструктивные изменения приводов, на основе высоко-моментных безредукторных приводов подъемных машин, связанные, к тому же, с увеличением скорости движения подъемных сосудов по стволу, вызывают необходимость переоценки сложившихся понятий в области кинематики и динамики подъема работающего на
проходке стволов. Кроме того, передвижные подъемные установки с бо-бинной навивкой стальной ленты вместо канатов [1], при значительном снижении диаметров органов навивки, характеризуются малыми массами вращающихся частей и, вместе с тем, имеют большие концевые нагрузки, а при большой глубине стволов и высокое значение упругости тяговых органов. Все это требует полного пересмотра установившегося взгляда на динамику машин.
При этом следует иметь ввиду, важные свойства и положительные качества гидропривода могут быть реализованы в полной мере только при условии уяснении всех явлений, происходящих в гидромеханической системе проходческого подъема, выявлении механизма формирования силовых нагрузок с учетом динамических особенностей взаимодействующих систем.
Динамика проходческой подъемной установки с гидравлическим приводом, в соответствие с теорией электрогидро-механических систем, описывается дифференциальными уравнениями механической системы и уравнениями гидравлического привода. Механическая система двухконцевого подъема представляется системой неоднородных уравнений второго порядка с переменными коэффициентами. Уравнения движения безредукторного высо-комоментного гидропривода представляются системой нелинейных уравнений, обусловленных наличием обратных клапанов в линии подпитки и сливной гидролинии. Совокупная система уравнений достаточно подробно описана и представлена в развернутом виде [2]
Полученная система дифференциальных уравнений описывает движение гидромеханической системы, устанав-
ливает связь между механическими, гидравлическими и электрическими параметрами передвижной проходческой подъемной установки с безредукторным гидравлическим приводом и позволяет выявить динамические свойства системы подъема, определить, в конечном итоге, её работоспособность.
Решение системы уравнений движения проходческого подъема с безредук-торным гидравлическим приводом возможно только с помощью ЭВМ. Для оценки динамических качеств подъемной установки система уравнений, состоящая из одиннадцати уравнений второго порядка [2], была подвергнута с помощью ЭВМ численному интегрированию методом Рунге - Кутта.
Динамические процессы рассмотрены применительно к подъемной установке 2Ц 1,2*0,8 с бобинной намоткой стальной ленты оснащенной бадьёй емкостью 1 м3 и безредукторным гидравлическим приводом, включающим два высокомоментных гидромотора типа ДП 510И и два насоса типа НП 120 с асинхронными электродвигателями АО 2-714.
Характер изменения основных параметров подъемной установки в процессе разгона системы при подъеме груза с веса показан на рисунке.
Результаты расчета максимальных нагрузок приведены в таблице.
Анализ результатов аналитических расчетов свидетельствует о том, что динамичность основных параметров характеризующих работу подъемной установки с объемным безредукторным гидравлическим приводом снижается в значительной степени. При этом коэффициенты динамичности для тяговых органов понижаются и не превышают значений 1,2.
Характер изменения динамических параметров проходческой подъемной установки при подъеме расчетного груза в процессе разгона системы: 1 - перепад давления в гидросистеме
Р — Р,; 2 - натяжение в грузовой ветви 5^ ; 3 - натяжение в порожняковой ветви 5^ ; 4 - скорость
□
поднимающейся бадьи VП ; 5 - угловая скорость гидромотора (рз ; 6 - момент электродвигателя насоса Мщ ; 7 - момент на валу гидромотора Мш ; 8 - разность натяжений ветвей 51 — $2
Максимальные значения параметров и коэффициенты динамичности для периода разгона гидромеханической системы при подъеме груза
Основные параметры Значение в статике Значение в динамике Коэффициент динамичности
Натяжение в грузовой ветви тягового органа $1, кН 24,6 26,8 1,09
Натяжение в порожняковой ветви тягового органа 52 , кН 8,3 8,4 1,01
Разность натяжений ветвей тягового органа $1 — $2 , кН 16,1 19,1 1,19
Момент на валу гидромотора безредук-торного привода Мш , кНм 9,2 13,0 1,41
Электромагнитный момент электродвигателя насоса, МЭд , Нм 280
Перепад давления на гидромоторе Р1 — Р2 , МПа 8,56 11,70 1,366
Это свидетельствует о высоких демпфирующих свойствах гидравлического привода.
Следовательно, не изменяя параметров тяговых органов можно в значительной степени увеличить загрузку подъемных сосудов, что позволит уве-
личить производительность проходческого подъема.
Указанное позволяет сделать вывод о том, что одним из способов совершенствования передвижных проходческих подъемных установок является применение безредукторного гидравлического привода обладающего высокими ком-
пенсационно-демпфирующими свойствами, малыми габаритами и незначительной массой вращающихся частей привода.
Таким образом, создание современных малогабаритных передвижных проходческих подъемных машин рекомендуется на основе компактного безредук-
1. Борохович А.И. и др. Грузоподъемные установки с ленточным тяговым органом.- Б83 М.: Машиностроение, 1980, - 191 с.
2. Борохович А.И., Вагин B.C. Уравнения динамики передвижных проходческих подъ-
торного объемного высокомоментного гидравлического привода, который решает задачу повышения производительности подъема за счет увеличения загрузки подъемных сосудов в сравнении с подъемными установками, имеющими электромеханический асинхронный привод.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
емных установок с безредукторным гидроэлектроприводом. // Изв. вузов. Горный журнал. - 1989. - № 4. - С. 92-96. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ --------------------------------------------------------
Вагин Владимир Сергеевич - профессор, кандидат технических наук, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, mgtu@magtu.ru
------------------------------------------------------------ РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «.ГОРНАЯ КНИГА»
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ РАСЧЕТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПОТРЕБЛЕНИЯЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ БУРОВОЙ УСТАНОВКОЙ И МОЩНОСТИ ЭНЕРГОИСТОЧНИКА (826/05-11 от 01.03.11) 16 с.
Лимитовский A.M., Бадулин О.В., Косьянов В.А., wadim78@mail.ru,
Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе
На основании проведенного анализа изменения режимов работы бурового оборудования по мере увеличения глубины скважины и регулярного чередования процесса бурения и спускоподъемных операций разработаны рекомендации по определению значений средней и расчетной нагрузок на энергоисточник.
Ключевые слова: буровые установки, потребление электроэнергии, коэффициент использования, расчетная нагрузка.
Limitovskiy A.M., Badulin O.D., Kosynov V.A. THEORETICAL RESEARCHES ON A SUBSTANTIATION OF SETTLEMENT VALUES OF CURRENT CONSUMPTION THE DRILLING UNIT AND CAPACITIES OF A POWER SOURCE
On the basis of the spent analysis of change of operating modes of the chisel equipment in process of increase in depth of a chink and regular alternation of process of drilling and spusko-elevating operations recommendations about definition of values of average and settlement loadings on a power source are developed.
Key words: drilling units, current consumption, operating ratio, settlement loading.
