CC BY
39
А.А. Губенко
ДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИВОДА РОТОРНОГО КОВШОВОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА КАРЬЕРНОГО КОМБАЙНА
Машины для проточной выемки относительно крепких пород при земляных работах впервые созданы в США в 50-х годах ХХ века. Вначале они представляли собой отвальный плуг, потом - многоковшовый экскаватор. На основе опыта проектирования и эксплуатации шахтных добычных и проходческих комбайнов, а также оборудования для дорожного и аэродромного строительства был разработан ряд образцов комбайнов непрерывного действия для открытой разработки месторождений методом послойного фрезерования (такие комбайны получили название «Continuous Surface miner», или сокращенно CSM).
Первые комбайны CSM появились на рынке в начале 80-х годов прошлого столетия. Несколько позже были созданы добычные комбайны с роторным рабочим органом ковшового типа - серия «Satterwhite wheel». Сегодня накоплен значительный опыт практического применения различных моделей добычных комбайнов на карьерах строительных материалов, угольных разрезов, фосфоритовых, бокситовых, гипсовых карьерах при разработке вскрышных пород в США, Австралии, Канаде, Бразилии, ЮАР, Франции, Испании, Италии.
Тенденция развития оборудования для поточной выемки крепких пород характеризуется ростом мощности приводов, скоростей рабочих процессов, увеличением ускорений в механизмах [1], что в большей мере способствует проявлению динамического характера нагружения этих машин.
Сегодня при исследовании динамики карьерных комбайнов наибольшее внимание уделяется процессам, происходящим в упругой системе комбайна и в элементах главных приводов (включая их электромагнитные связи) при их взаимодействии с забоем.
Оптимизация динамических свойств карьерных комбайнов нового поколения на стадии их проектирования является актуальной научно-технической задачей. Решение этой задачи позволит увеличить надежность и производительность этих машин. В свою очередь задача установления динамических характеристик тяжело нагруженного привода ковшового рабочего органа при следующих основных допущениях: влияние изгибных колебаний стрелы комбайна на движение системы не учитывается; считается, что крутильные и их влияние на поперечные колебания стрелы не рассматриваются; внешняя нагрузка приложена к ковшам ротора перпендикулярно радиусу черпанья на высоте слоя породы может быть решена на основе уравнения Лагранжа второго рода (уравнений движения хвостовика редукторов привода на упругодемпфирующей подвеске) [2]:
d
dt
дТЛ
дТ дП
+ — = Q (t), (1)
дд} дд}
где Т - полная кинетическая энергия колебательной системы «хвостовик редукторов привода
- упругодемпфирующая подвеска» - Т = 0.5^/ + т ■ R2 ^, Н ■ м (рис. 1); П - полная
потенциальная энергия колебательной системы «хвостовик редукторов привода -упругодемпфирующая подвеска» - П= С ■ Я 2 ■ р 2, Н ■ м ; q - обобщенная координата, в качестве которой принят угол поворота редукторов привода - ф, рад.; Q(t) - обобщенная реактивная сила, действующая на упругодемпфирующую подвеску, Н; I - динамический момент
инерции упругодемпфирующей подвески, кг ■ м2; т - масса редукторов, кг ; R - радиус приложения обобщенной силы, м; С - жесткость упругодемпфирующей подвески, Н/м .
После соответствующих преобразований уравнение (1) принимает вид:
(1/Я + т • Я) + С • Я ■? = Q(t). (2)
СИ
При Q(t) = 0 редукторы привода совершают свободные колебания на демпфирующей подвеске с собственной частотой:
( 2 • С V’5
Р = ~ТТй2------- ’ Рад / С . (3)
ч 1/Я + т )
При Q(t) = Q0 • sin —— • t, Н (здесь Q0 - амплитудное значение возмущающей силы, Н; dt
—— = б, рад / с - частота вынужденных колебаний системы) коэффициент динамичности —t
системы определится выражением:
kd = V (l - ®2/p2). (4)
Эквивалентная модель колебательного контура «хвостовик редукторов привода - упругодемпфирующая подвеска»
Таким образом, установка упругодемпфирующей подвески редукторов привода ротора карьерного комбайна позволит целенаправленно формировать динамические характеристики электромеханической системы, уменьшающие уровень динамического нагружения трансмиссии привода, что позволит в конечном счете увеличить межремонтный ресурс комбайна в целом.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Замышляев В.Ф., Грабский А.А., Кузиев Д.А., Абдуазизов Н.А. Сравнительный анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований момента сопротивления вращению шнеко-фрезерного рабочего органа карьерного комбайна.-Горный информационно-аналитический бюллетень.-Вып. 10.- М.: Изд-во МГГУ, 2007. -17-23 с.
2. Сандалов В.Ф. Исследование гидромеханического защитного устройства привода исполнительного органа роторного экскаватора - М.: канд. дисс. МГИ, 1977. - 143 с. ЕШ
— Коротко об авторе
Губенко А.А. - аспирант каф. ГМО.
Научный руководитель: Грабский А.А., к.т.н., доц. Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
