Двухдвигательный инновационный привод механизма поворота экскаватора драглайна Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© Р.Ю. Подэрни, Р.А. Бочаров, М.С. Холиков, 2010

УДК 622.015.002.5

Р.Ю. Подэрни, Р.А. Бочаров, М. С. Холиков

ДВУХДВИГА ТЕЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ПРИВОД МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА ЭКСКАВАТОРА -ДРАГЛАЙНА

Выполнен анализ конструкции многодвигательных приводов поворота мощных карьерных драглайнов. Предложена инновационная кинематическая схема двух - двигательного привода поворота, позволяющая снизить динамическую нагруженность и уменьшить его цикл черпания на 5-10%.

Ключевые слова: карьерный драглайн, двух - двигательный привод поворота.

Семинар № 22

Горнодобывающая промышленность России характеризуется интенсивным развитием открытого способа разработки полезных ископаемых. Преобладающее значение открытые разработки приобрели уже при добыче руд черных и цветных металлов, горнохимического сырья, драгоценных минералов и строительных материалов.

Сегодня парк горных машин требует качественных изменений: за счет увеличения их единичной мощности, создания более безопасного, надежного в эксплуатации оборудования, обладающего повышенной комфортностью для экипажа и удобством в управлении, превосходящего по своим техникоэкономическим показателям лучшие отечественные и зарубежные образцы техники.

В общей технологии открытых горных работ при разработке месторождений, сложенных мягкими породами, одними из основных производственных процессов является вскрыш-ные и перевалочные работы с применением драглайна.

Экскаватор-драглайн (см. рис. 1) это полноповоротная выемочная горная машина, предназначенная для работы на

карьерах и разрезах по бестранспортной системе разработки, при работе на отвалах и при пере экскавации горной массы.

Известно, что поворот драглайна с гружёным ковшом и возврат в забой занимает до 70% длительности рабочего цикла. Поэтому, благодаря сокращению продолжительности поворота представляется возможным повысить производительность драглайна.

Для реализации рабочего цикла современные карьерные драглайны имеют механизм поворота с индивидуальным приводом, состоящим из двух или более самостоятельных механизмов, работающих на один зубчатый венец.

Поворотная платформа (см. рис. 2.) является основанием для установки механизмов и в комплексе с рабочим оборудованием составляет поворотную часть драглайна. Так, на поворотной платформе по диаметру роликового круга установлены два трехступенчатых цилиндрических редуктора вертикального исполнения механизма поворота драглайна, ЭШ 10/70 (производства АО «Новокраматорский машиностроительный завод») кинематическая схема которого, приведена на рис. 3.

Рис. 1. Мощный экскаватор-драглайн

Рис. 2. Расположение механизмов на поворотной платформе драглайна ЭШ10/70: 1 - тяговая лебедка; 2 - подъёмная лебедка; 3 - привод механизма шагания; 4 - механизм поворота; 5 - кабина машиниста; 6 - пневматическая система; 7 - смазочная система; 8 -четырех машинный преобразовательный агрегат

N4444444

Гп

N4444444

ТГ

гЛ г

З/ІР4-------^|рч

{ — г

Ч?

а[

5

/р/|р\-------/<ф\---------1

—^ф\-

Рис. 3. Кинематическая схема двух двигательного привода механизма поворота драглайна ЭШ10/70 АО «НКМЗ»: 1 - электродвигатель постоянного тока; 2 - редуктор базовой конструкции привода; 3 - бегунковые шестерни; 4 - зубчатый венец

При работе двух двигателей поворотного механизма драглайна на один вал, за счет не одинаковости номинальных скольжений каждого из них образуется относительно деформационный момент А М = М1/М0 - М2/М0, что приводит к не одинаковым амплитудам и фазам колебаний моментов во времени. Статическая механическая - рис. 4 а и динамическая - рис. 4 б характеристики двух - двигательного привода механизма поворота драглайна ЭШ 10/70 конструкции АО «НКМЗ» приведены на рис. 4.

Для устранения этого недостатка нами предлагается инновационная схема двух - двигательного привода механизма поворота драглайна. Она отличается от базовой тем, что валы электродвигателей редукторов драглайна ЭШ 10/70 конструкции АО «НКМЗ» связаны с входными валами редукторов посредст-

вом трёхзвенных дифференциалов 2К-Н, водила которых замкнуты друг на друга через гидромашину приведены на рис. 5

Гидравлическая схема подключения этой гидромашины приведены на рис. 6. Схема включает гидравлический коллектор - 3 и гидроаппаратуру управления. Это позволит исключить деформационный момент в двухветвеевой трансмиссии привода.

Поворотный узел связывает корпус гидромашины - 1с магистралями высокого и низкого давлений - 5,6 соответственно, которые соединены между собой через предохранительный клапан -8. В магистрали высокого давления - 5 перед предохранительным клапаном - 8 установлен гидроаккумулятор - 7. В процессе работы драглайна крутящие моменты от двигателей через редукционные ступени редукторов передаются на

ведомые шестерни которые, обкаты- ваясь

со /

по

го привода механизма поворота драглайна ЭШ10/70 конструкции АО «НКМЗ»

неподвижному венцу, приводят во вра- пана - 8 в магистраль высокого давле-

щение поворотную платформу. Благода- ния - 5, ротор - 2 не может вращаться

ря установке предохранительного кла- относительно корпуса. Таким образом,

водило планетарной передачи редуктора в рабочем

Рис. 5. Кинематическая схема двухдвигательного привода механизма поворота драглайна инновационной конструкции: 1 - электродвигатель постоянного тока; 2 - трёхзвенный дифференциал 2К-Н; 3 - редуктор базовой конструкции привода; 4 - гидромашина; 5 - гидроколлектор

Рис. 6. Гидравлическая схема подключения гидромашины: 1 - гидромашина; 2 - ротор; 3 - гидроколлектор; 4 - полувал; 5 - 6 - магистраль; 7 - гидроаккумулятор; 8 - предохранительный клапан

Рис. 7. Статическая механическая - а и динамическая - б характеристики двухдвигательного привода механизма поворота драглайна инновационной конструкции

режиме через коническую передачу полувал - 4 и гидромашину -1 заторможено моментом, передаваемым через аналогичную кинематическую цепь от водила планетарной передачи редуктора. При увеличении давления в магистрали вследствие увеличения нагрузки гидроаккумулятор - 7 включается в работу.

В стопорном режиме при увеличении момента на роторе - 2 гидромашины -1 происходит увеличение давления выше установленного предела, срабатывает предохранительный клапан - 8 и ротор -2 начинает вращаться относительно корпуса, водила освобождаются, и кинематические цепи редукторов размыкаются.

Применение привода механизма поворота верхнего строения, выполненного по предложенной инновации-

1. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров: Учебник для вузов. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство Московского государственного горного университета,

онной схеме, позволяет повысить надежность и долговечность раб' вода поворота за счет снижени динамических нагрузок в его элементах.

Это также дает возможность работать каждому электродвигателю постоянного тока на своей статической механической (рис. 7, я) и динамической (рис. 7, б) характеристике с одним номинальным моментом в двухветвеевой трансмиссии, что приведёт к снижению амплитуды колебания момента во времени.

Такое конструктивное решение двух - двигательного привода поворота драглайна позволит снизить динамическую нагруженность и даст возможность увеличить скорость поворота драглайна с гружёным ковшом и возврат его в забой, т.е. уменьшить его цикл черпания на 510%.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2007. - 680 с.: ил. (ГОРНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ).

2. Оборудование для механизации производственных процессов на карьерах. Под ред. В. С. Виноградова, М., Недра, 1974. 376 с. Н5ГД=1

— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------

Подэрни Р.Ю. - доктор технических наук, профессор, действительный член РАЕН, Бочаров Р.А. - горный инженер, аспирант кафедры ГМО,

ХоликовМ.С. - инженер-механик, аспирант кафедры ГМО,

Московский государственный горный университет,

Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru