Научная статья на тему 'Экспериментальные исследования экскавационного цикла гидравлических экскаваторов в различных режимах работы'

Экспериментальные исследования экскавационного цикла гидравлических экскаваторов в различных режимах работы Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
454
111
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СХEМА ЧЕРПАНИЯ / ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЭКСКАВАТОР / DIAGRAM OF DIPPING / THE HYDRAULIC EXCAVATOR

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Корякин Анатолий Иванович, Воронков Владимир Федоровия, Стрельников Андрей Владимирович

В настоящее время на угольные разрезы продолжают поступать обратные гидравлические лопаты, но научных рекомендаций для эффективного использования таких экскаваторов недостаточно. В статье дана оценка влияния различных схем выемки породы из забоя на продолжительность экскавационного цикла. Рассмотрены схемы черпания: от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхней части; горизонтальными слоями сверху вниз; наклонными слоями.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Корякин Анатолий Иванович, Воронков Владимир Федоровия, Стрельников Андрей Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Experimental studies of excavatory cycle of hydraulic excavators in different operating modes

Reverse hydraulic shovels at coal opencasts had no scientific recommendations for the effective use at present. In the article evaluation of the effect of different diagrams of the groove of species from the face on the duration of excavatory cycle is given. The diagrams of dipping are examined: from the lower edge of the slope of face with caving of upper part; by horizontal layers from top to bottom; by inclined layers.

Текст научной работы на тему «Экспериментальные исследования экскавационного цикла гидравлических экскаваторов в различных режимах работы»

раметров температур и возможность достаточно просто, без внесения каких- либо изменений в существующую сеть проводить её расширение. Все это позволяет проводить внедрение высокоэффек-

тивной и высоконадежной системы контроля за работой узлов и агрегатов экскаватора, в итоге добиться снижения аварийности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Применение 1-W ire .[Электронный ресурс]. - режим доступа: http://d.17-71.com/2007/10/16/primenenie-1 -wire/, свободный.

2. Основы построения сетей МюгоЬАК[Электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.chipinfo.ru/literature/chipnews/200006/14.html, свободный.

3. ML20# Назначение и принципы построения .[Электронный ресурс].-режим доступа: http://www.ibutton.ru/pdf/Elin/1-Wire/mI20 .pdf, свободный.

4. Цифровые термометры.[Электронный ресурс]. - режим доступа http://www.elin.ru/1-Wire/?topic=components2#DS1820, свободный.

5. Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам. - М.: Энергоатомиздат, 1988г.

6. Алексеев А.Г. Применение микропроцессорной техники в устройствах контроля параметров электрических машин. /Материалы международного форума производителей оборудования для топливно-энергетического комплекса и энергетики / ЗАО «Электромаш». - Преднестровье, г. Тирасполь 2006г.

□ Авторы статьи:

Богомолов Игорь Дмитриевич

- докт.техн. наук, проф.каф. горных машин и комплексовКузГТУ Тел.583301

Дрыгин Михаил Юрьевич

- аспирант. каф. горных машин и комплексов КузГТУ Email: mike.drvgin@gmail.com.. тел.

/8-913-296-1642.

УДК 622.273

А.И. Корякин, В.Ф. Воронков, А.В. Стрельников

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСКАВАЦИОННОГО ЦИКЛА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ИХ РАБОТЫ

Экспериментальные исследования проводились на следующих разрезах УК «Кузбассразрезуголь», где применяются гидравлические экскаваторы обратная лопата зарубежных фирм (R - 9350, Cat - 5130, RH - 260, R - 994, R - 984 с).

Общей особенностью работы экскаваторов является несущественное влияние типа экскавато-

ров на длительность операций экскавационного цикла при одних и тех же режимах их работу и качества взрывного дробления (пород опускания ковша в забой, поворот экскаватора с груженым ковшом к месту разгрузки, подъем груженного и опускание в забой порожнего ковша, черпание с наполнением ковша).

Рис. 1. Установка автосамосвала под погрузку при Рис. 2. Разгрузка ковша экскаватора в кузов авто-пттй загрузке ковша экскаватора с подъемом т самосвала при нижней погрузке

высоту погрузки (разрез «Краснобродский») (разрез «Караканский»)

Рис. 4. Выемка пологопадающего угольного пласта (разрез «Талдинский»)

За работой гидравлических экскаваторов проводились хронометражные наблюдения с фиксированием времени на выполнение операций экска-вационного цикла и вспомогательные работы (подготовка, трассы, зачистка призабойного пространства для подъезда и разворота автосамосвалов как при нижней погрузке, так и на уровне

стояния экскаватора, разворот и установка автосамосвалов под погрузку).

Работа экскаваторов фиксировалась с помощью цифровой кинокамеры и цифрового фотоаппарата при различных технологических режимах их работы (рис. 1-4), что позволяло в режиме реального времени отслеживать продолжительность

Таблица 1. Математическое ожидание операций экскавационного цикла

Наименование операций Ед. из-мер. Показатели М

Продолжительность наполнения ковша при черпании с 11,5

Продолжительность разгрузки ковша в автосамосвал с 4,03

Продолжительность опускания порожнего ковша в забой с 3,47

Продолжительность подъема груженого ковша с 5,2

Продолжительность поворота груженого ковша к автосамосвалу с 6,92

Продолжительность поворота порожнего ковша от автосамосвала к забою с 4,8/43° 3,45/37°

Продолжительность совмещенного подъема и поворота груженого ковша с 10,16

Продолжительность совмещенного поворота и опускания в забой (к нижней бровке забоя) порожнего ковша с 7,2

Таблица 2. Скоростные параметры операций экскавационного цикла

№ п/п Наименование скорости Ед. изм. Показатели

1 Скорость опускания порожнего ковша в забой м/с 1,44

2 Скорость подъема груженого ковша из забоя м/с 0,96

3 Скорость поворота груженого ковша град/с 5,78

4 Скорость поворота порожнего ковша град/с 8,9

отдельных операций цикла.

При обработке экспериментальных данных принималось предположение, что показания по продолжительности отдельных операций экскавационного цикла носят вероятностный характер в виду невозможности повторения условий экскавации. Для этого строились гистограммы распределения с определением вероятности и нахождением математических ожиданий, которые и принимались для синтеза экскавационного цикла.

Полученные значения математических ожиданий « М » приведены в табл. 1.

На основании полученных значений математических ожиданий продолжительности операций экскавационнго цикла определены скоростные параметры составляющих цикла (табл. 2).

На основании полученных результатов хро-нометражных наблюдений за продолжительностью операций экскавационного цикла произведена оценка влияния схем работы и режима черпания гидравлических экскаваторов на продолжительность экскавационного цикла. Исследовались следующие схемы работы экскаватора: с нижним черпанием и погрузкой в автосамосвал, расположенный на уровне стояния экскаватора; с нижним черпанием и погрузкой ниже уровня стояния экскаватора; с верхним черпанием и погрузкой на уровне стояния экскаватора.

При работе экскаватора с нижним черпанием и погрузкой в автосамосвал на уровне стояния экскаватора продолжительность цикла для различных схем черпания

а)

в)

б)

г)

Жл.

Рис. 5. Схемы режимов черпания гидравлического экскаватора обратная лопата: а - черпание от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхней его части и верхней погрузкой; б - черпание горизонтальными и наклонными слоями сверху-вниз верхней погрузкой; в - черпание от нижней бровки откоса забоя с нижней погрузкой; г - черпание горизонтальными и наклонными слоями сверху-вниз с нижней погрузкой; д - верхнее черпание от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхних слоев и

погрузкой на уровне стояния экскаватора

V — г3 + г + гг + гг + г + гп (1) ^пк - время подъема груженого ковша из за-

ц 1ок т 1нк^ 1пк^ 1пов т 1 р т ‘пов 4 / _

боя, с;

где еок - время опускания порожнего коша в за- ^ - время поворота груженого ковша к мес-

бой, с;

ту разгрузки, с;

Інк - время наполнения ковша, с;

Таблица 3.Продолжительность цикла в зависимости от типа применяемого автосамосвала _____________________________(его погрузочной высоты), с___________________________

Марка автосамосвала (породовоза) Погру- зочная высота, м Тип экскаватора

Я-9350 Саг-5130 ИИ-200 Я-994 Я-9840

БелАЗ-7548 А (Ек = 21м3) 4,25 37,4/ 31,23 37,4/ 31,2 37,4/ 33,2 37,4/ 31,2 37,4/ 29,2

БелАЗ-7555 В (Ек = 25м3) 4,61 38/ 31,6 38/ 31,6 38/ 33,6 38/ 31,6 38/ 29,6

БелАЗ-7512 (Ек = 47м3) 5,58 39,7/ 32,7 39,7/ 32,7 39,7/ 34,7 39,7/ 32,7 39,7/ 30,7

БелАЗ-75131 (Ек = 47м3) 5,72 40/ 32,8 40/ 32,8 40/ 34,8 40/ 32,8 40/ 30,8

БелАЗ-75215 (Ек = 85м3) 5,7 40/ 32,8 40/ 32,8 40/ 34,8 40/ 32,8 40/ 30,8

БелАЗ-75303 (Ек = 80м3) 6,52 41,37/ 33,7 41,37/ 33,7 41,37/ 35,7 41,37/ 33,7 41,37/ 31,7

БелАЗ-75306 (Ек = 88м3) 6,52 41,37/ 33,7 41,37/ 33,7 41,37/ 35,7 41,37/ 33,7 41,37/ 31,7

БелАЗ-75501 (Ек = 110м3) 6,6 41,5/ 33,9 41,5/ 33,9 41,5/ 35,9 41,5/ 33,9 41,5/ 31,9

Таблица 4. Продолжительность экскавационного цикла в режиме черпания горизонтальными и наклонными слоями сверху вниз при нижнем черпании и нижней погрузке, с.

Марка автосамосвала (породовоза) Погру- зочная высота, м Тип экскаватора

Я-9350 Саг-5130 ИИ-200 Я-994 Я-9840

БелАЗ-7548 4,25 35,3/30,3 35,5/30,3 35,5/32,3 35,5/30,3 35,5/28,3

БелАЗ-7555 В 4,61 35,9/30,5 35,9/30,5 35,9/32,5 35,9/30,5 35,9/28,5

БелАЗ-7512 5,58 36,9/31,2 36,9/31,2 36,9/33,2 36,9/31,2 36,9/29,2

БелАЗ-75131 5,72 37,05/31,3 37,05/31,3 37,05/33,3 37,05/31,3 37,05/29,3

БелАЗ-75215 5,7 37,03/31,3 37,03/31,3 37,03/33,3 37,03/31,3 37,03/29,3

БелАЗ-75303 6,52 37,9/31,8 37,9/31,8 37,9/33,8 37,9/31,8 37,9/29,8

БелАЗ-75306 6,52 37,9/31,8 37,9/31,8 37,9/33,8 37,9/31,8 37,9/29,8

БелАЗ-75501 6,6 38/31,9 38/31,9 38/33,9 38/31,9 38/29,9

Таблица 5. Зависимость продолжительности экскавационного цикла экскаваторов от типа автосамосвала при верхнем черпании и погрузкой на уровне стояния экскаватора

Марка автосамосвала (породовоза) Ем- кость кузова, м3 Погрузочная высота, м Тип экскаватора

Я-9350 Саг-5130 ИИ-200 Я-994 Я-9840

БелАЗ-7548 21 4,25 36,5/30,7 36,5/30,7 40,5/32,7 36,5/30,7 36,5/28,7

БелАЗ-7555 В 25 4,61 37,1/31 37,1/31 39,1/33 37,1/31 37,1/29

БелАЗ-7512 47 5,58 38,8/32,06 38,8/32,06 40,8/34,06 38,8/32,06 38,8/30,06

БелАЗ-75131 47 5,72 39,1/32,2 39,1/32,2 41,1/34,2 39,1/32,2 39,1/30,2

БелАЗ-75215 85 5,7 39/32 39/32 41/34 39/32 39/30

БелАЗ-75303 80 6,52 40,4/33,1 40,4/33,1 42,4/35,1 40,4/33,1 40,4/31,1

БелАЗ-75306 88 6,52 40,4/33,1 40,4/33,1 42,4/35,1 40,4/33,1 40,4/31,1

БелАЗ-75501 110 6,6 40,56/33,2 40,56/33,2 42,56/35,2 40,56/33,2 40,56/31,2

- время разгрузки ковша, с;

fmв - время поворота порожнего ковша к забою, с.

При этом исследовалась работа экскаватора при следующих режимах черпания: черпание от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхней его части; черпание горизонтальными слоями сверху вниз; черпание наклонными слоями сверху вниз с раздельным и совмещенным выполнением операций поворота опусканием порожнего ковша в забой и подъема с поворотом груженого ковша к месту разгрузки. Схемы работы экскаватора и его режимы черпания приведены на рис. 5.

В общем виде выражение (1) для режима черпания от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхней его части имеет вид:

іц

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

и о

' + {нк +

(2)

+ Нз + Н а + с - 1н • 5ІП р + у + у + (

Тг ттг ттп Р

ип

ии

^ пов ^ пов

где Нз - высота забоя, м; На - высота автосамосвала, На = 4,5 м; с - зазор между кузовом автосамосвала и ковшом при разгрузке, с = 1м; ипок -скорость опускания порожнего ковша в забой, иок = 1,44 м/с; ґнк - время наполнения ковша при черпании, Н = 11,5 с - длина траектории движения ковша при черпании, 1н = 2м; р - угол откоса забоя, р = 50°; ипк - скорость подъема груженого ковша, ипк = 0,96м/с; щ - угол поворота груженого и порожнего ковша, град; ипов - скорость по-

ворота ковша, 5,78град/с; иппов - скорость поворота порожнего ковша, и пов = 8,9град/с; Ґр - время разгрузки ковша, с.

Формула (2) для исследования с учетом принятых исходных данных

Нз + На +1 Нз + На +1 - 2 • 0,76

■ 3 а - +11,5 +—3

1,44

0,96

,1 1 1 Н3 + 5,5

+ 45|--------+ — 1 + 4,03 =—3--------- +11,5 +

, 5,78 8,9) 1,44

(3)

Нз + 5,5 -1,52

0,96

- +1,28 + 4,03 =

Нз + 5,5 Нз + 3,98

■ + 28,4.

1,44 0,96

При схеме работы экскаватора с нижним черпанием и верхней погрузкой с режимом черпания горизонтальными и наклонными слоями сверху вниз формула для исследования продолжительности экскавационного цикла имеет вид:

¿вс" =(0,5 • Н3 + На + с)

1

и

Ч пк

1

ип

(

+ У 1

и

Ч пов

и

+ ір =(0,5 • Ну + 5,5) >

пов у

(4)

+ — I +11,5 + 45| — + — I + 4,03 = 1,44 0,96 У Ч 5,78 8,9 У

= (0,5 • Н3 + 5,5) • 1,73 +12,8 +15,53 =

= (0,5 • Ну + 5,5)• 1,73 + 28,33 Графическое изображение полученных зави-

і

ц

+

+

+ інк +

1

1

+

Рис. 6. Зависимость продолжительности экскава-ционного цикла от режима черпания: 1 - черпание от нижней бровки откоса забоя при раздельных операциях подъема и опускания ковша с его поворотом; 2 - совмещение операций подъема и опускания ковша с его поворотом; 3, 4 - черпание горизонтальными и наклонными слоями сверху-вниз с раздельными и совмещенными операциями подъема, опускания и поворота ковша, соответственно

і 1

і

3

2

1

м * - 4

„ 15 " л

„ - *

4 4.4 4,8 5.2 5,6 6 <.4 4* Я,, М

Рис. 7. Зависимость продолжительности экскава-ционного цикла от режима работы экскаватора и погрузочной высоты автосамосвала (На) при нижней погрузке: 1, 2 - черпание от нижней бровки откоса уступа при раздельных операциях опускания и подъема ковша с его поворотом и с их совмещением, соответственно; 3, 4 - черпание горизонтальными и наклонными слоями сверху-вниз с раздельными и совмещенными операциями подъема, опускания и поворота ковша, соответственно

симостей приведено на рис. 6.

При работе экскаватора по схеме с нижним черпанием и нижней погрузкой в режиме черпания от нижней бровки откоса забоя с обрушением верхней его части продолжительность экскаваци-онного цикла определяется по формуле

На + с

На + с

(

и О

+ I р ((а + с)

^ нк + ( ) 1 иг пк 1

) ип V ок иг пк

+ У

1

1

и

V пов

+ 11,5 +

ип

+ 45|--------+

,5,78 8,9

— I + 4,03 = (На + 1) • 1,73 + 11,5 + ;,9 )

+ (7,78 + 5,05) + 4,03 = (На + 1) • 1,73 + 28,36

(5)

Из формулы (5) видно, что продолжительность цикла зависит в основном от высоты загрузки автосамосвала и приведена в табл. 3.

При схеме работы экскаватора с нижним черпанием и нижней погрузкой при режимах черпания горизонтальными и наклонными слоями вы-

вационного цикла от погрузочной высоты автосамосвала (На) при верхнем черпании и погрузкой на уровне стояния экскаватора; 1 - черпание от нижней бровки откоса забоя при раздельных операциях опускания, подъема и поворота ковша; 2 -тоже с совмещением операций подъема и опускания ковша с его поворотом

ражения для определения Ц имеет вид

0,5 • Н

и

з Н а + с — + —а---------+ у

ок

0,5 • Нз

1

1

и

(На +1)

(6)

+12,83 +11,5 + 4,03 -

ии

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ок пк

- 0,34 • Нз + 1,04(На +1) + 28,36

Результаты расчетов приведены в табл. 4.

Графически эти зависимости показаны на рис.7.

При работе экскаватора с верхним черпанием и погрузкой на уровне стояния продолжительность экскавационного цикла определяется выражением

/ = 7 ^ ^г + ^г + ^ ^п

1ц 1ок^ 1нк^ 1пк^ 1пов ^1 р ^ 1пов

Продолжительность цикла при работе экскаватора в режиме черпания с выемкой породы от нижней части откоса забоя с обрушением вышележащего слоя определяются по выражению:

-и4 , Н а +с í 1 1 '

Н а + с-

и

- + у

ок

и

и

и

На +1

0,96

На - 0,54 На +1

На - 0,54

+1 п =--------------------+

р 1,44

- +12,83 +11,5 + 4,03 =

1,44

0,96

+ 28,46.

(6)

Продолжительность экскавационного цикла при верхнем черпании и погрузке в автосамосвалы разных марок на уровне стояния экскаватора представлены в табл. 5 при Нз = 5м.

На рис.8 дано графическое изображение данных зависимостей

Результаты экспериментальных исследований в промышленных условиях разрезов Кузбасса позволили выявить закономерности изменения продолжительности экскавационного цикла в различных технологических режимах работы гидравлических экскаваторов обратная лопата.

Эти результаты могут быть использованы при обосновании оптимальных параметров технологических схем выемочно-погрузочных работ с применением гидравлических экскаваторов и расчете их производительности при открытой разработке угольных месторождений.

+

+

+

□Авторы статьи:

Корякин Анатолий Иванович -докт.техн.наук, проф.каф.открытых горных работ КузГТУ Тел 8-384-2 39-63-68

Воронков Владимир Федоровия -канд.техн.наук, доц. каф.открытых горных работ КузГТУ Тел 8-384-2 39-63-68

Стрельников Андрей Владимирович

- нач. управления по планированию горного производства ОАО «Кузбассразрезуголь». Тел. 8-384-2-44-00-48

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.