CC BY
33
Morozov Alexander Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, moroz19558@yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marsha la Soviet Union S.M. Budyonny,
Samokhvalov Alexander Arkadevich, postgraduate, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marsha la Soviet Union S.M. Budyonny,
Ustinov Alexander Alexandrovich, chief expert, ustinov35 [email protected], Russia, Moscow Main Directorate of Communications of the Ministry of Defense of the Russian Federation
УДК 621.879.48
АНАЛИЗ И ПУТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНЫХ
ЭКСКАВАТОРОВ
С. С. Тутов
Работа посвящена анализу и описанию работы роторного экскаватора. Также уделено внимание анализу методов повышения производительности и энергоэффективности данного типа машин.
Ключевые слова: роторный экскаватор, энергоэффективность, расчет, производительность, конструкция.
Роторные экскаваторы предназначены для проведения карьерных, горнодобывающих и строительных работ. Такой вид оборудования встречается практически на всех открытых карьерах, и имеет повышенную нагрузку, связанную с большим объемом работ, постоянной динамической нагрузкой. В связи с чем повышение надежности и производительности и энергоэффективности несет огромное значение и является важной не только научной, но и практической задачей.
Основным рабочим элементом роторных экскаваторов является ротор, вдоль внешней окружности которого расположены ковши с зубьями. Современные модели мощных роторных экскаваторов оборудуются преимущественно двойными тормозами. Работа подобных механизмов не представляет собой следующее: поочередно замыкаются электрический и двойной колодочный тормоза [1].
В некоторых случаях дополнительно устанавливается второй механический тормоз, включение которого осуществляется реле или кнопкой после задействования первого тормоза. Посредством каждой состоящей из барабанов пары приводится в движение одна половина полиспастов. Что касается скорости перемещения каната, то она составляет примерно 3 м/с.
Роторные экскаваторы большой мощности позволяют существенно повысить производительность карьера. Подобная спецтехника функционирует гораздо эффективнее и производительнее, чем крупногабаритные одноковшовые экскаваторы.
Современные роторные экскаваторы способны вынимать даже твердые горные породы. Подобного рода машины к тому же весят значительно меньше, чем одноковшовые и цепные многоковшовые экскаваторы.
Для строительства магистральных трубопроводных систем обычно задействуют мощные машины, которые имеют производительность на уровне 1200 кубометров породы в час. Такая техника позволяет рыть траншеи даже в промерзлом грунте, что позволяет использовать ее в регионах с вечной мерзлотой [1-3].
Системный анализ, управление и обработка информации
Вместе с роторными экскаваторами широко используют земснаряды, болотоходы и траншеезасыпатели. Поскольку агрегаты большой мощности невозможно разместить на платформе, создают специальные сварочные базы. Очень часто используют также очистные и разного рода изоляционные машины, равно как и особые материалы для работ, где применяются изолированные трубы.
Учитывая технико-экономические показатели, характеризующие применение роторных экскаваторов на тех или иных карьерных разработках, в некоторых случаях требуется ускорить проектирование и последующее производство подобного рода техники с обязательным увеличением силы резания.
В конструктивном плане современный роторный экскаватор включает в себя следующие основные составляющие:
1) несущее оборудование;
2) транспортирующие машины;
3) передаточные механизмы;
4) силовое оборудование — приводит в действие механизмы экскаватора;
5) ходовая часть — включает в себя нижнюю раму и двигатель;
6) платформа — имеет специальную надстройку, предназначенную для размещения рабочего и силового оборудования.
К основным параметрам роторного экскаватора можно отнести его производительность, т.к. чем она выше, тем выше энергоэффективность и тем меньше трудовые затраты и финансовые потери.
В общем виде теоретическая производительность роторных экскаваторов составляет [3]:
С)п = 60-Е-Пп,
где Е - расчетная вместимость ковша, м3; пп - конструктивно-расчетное число разгрузок ковша, шт/мин.
При расчете производительности экскаваторов непрерывного действия пп принимают по технической характеристике или находят расчетным путем [3]:
пп = г-пр,
где Ъ - число ковшей; пр - частота вращения ротора, 1/мин.
Техническая производительность От (м3/ч) для многоковшовых экскаваторов определятся по следующей формуле [3]:
(?д КгК2
к3 '
где Кл - коэффициент забоя; К2 - коэффициент наполнения ковша; Кз - коэффициент разрыхления породы в ковше. Все эти коэффициенты определяются по справочной литературе.
В общем случае повышение производительности роторного экскаватора можно достичь путем увеличения количества ковшей, однако это не совсем так. Чем ближе друг к другу находятся ковши, чем меньше их практическая вместимость, что обуславливается изменением угла внедрения зубьев ковша в почву. К тому же увеличение числа ковшей приводит к увеличению габаритных размеров ротора. Иным путем повышения производительности является увеличение размеров ковша, однако такой метод характеризуется еще и увеличением нагрузки на силовую конструкцию и привод роторного экскаватора, из-за увеличенной массы самого ковша и зачерпываемой породы. Другим методом является увеличение скорости движений ковшей, однако стоит учитывать, что это приведет к значительному повышению нагрузки, возможному отсутствию времени на зачерпывание, а также к дополнительному рассыпанию в ходе транспортировки [4-5].
Можно сделать вывод, что роторные экскаваторы — это мощная и современная техника, без которой невозможно вести карьерные, горнодобывающие и строительные работы. И для повышения его энергоэффективности и производительности необходим выбор оптимального соотношения числа ковшей, скорости их движения. Помимо этого,
на производительность влияет еще и форма ковша, зубья которого должны внедряться в породу. Оптимизация его формы позволит при большем числе ковшей скорректировать угол внедрения.
Список литературы
1. Бурый Г.Г., Потеряев И.К., Скобелев С.Б., Ковалевский В.Ф. Повышение производительности одно ковшового гидравлического экскаватора за счет ковша новой конструкции // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 12-19.
2. Григорьев М.С., Ковалёва Т.Е., Тутов С.С. Анализ конструкции и особенности шагающего экскаватора, применяемого в горной промышленности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 251254.
3. Замышляев В.Ф., Русихин В.И., Шешко Е.Е. Эксплуатация и ремонт карьерного оборудования: учебное пособие для горнотехнол. спец. вузов. М.: Недра, 1991. 284 с.
4. Шпрехер Д.М., Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Математическое моделирование электропривода очистного комбайна с встроенной системой перемещения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 3. С. 645-651.
5. Шавыраа Ч.Д., Куулар О.О. Применение экскаватора экг-5и в горнодобывающей промышленности Республики Тува // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 12-19.
Тутов Сергей Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS AND WAYS TO INCREASE THE PERFORMANCE OF ROTARY EXCAVATORS
S.S. Tutov
The work is devoted to the analysis and description of the work of a bucket wheel excavator. Attention is also paid to the analysis of methods for increasing the productivity and energy efficiency of this type of machine.
Key words: bucket wheel excavator, energy efficiency, calculation, productivity, design.
Tutov Sergey Sergeevich, student, tutowserg@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
