Имитационное моделирование процесса функционирования предохранительных устройств в приводе шахтной дробилки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

21

НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 2 ГГУ.я31яянваряя-я4яфевраляя2000я-одая

»А^М1

В.П. Кондрахин, В.А. Тарасенко, 2000

УЛК 621.926.32

В.П. Конлрахин, В.А. Тарасенко

ИМИТАЦИОННОЕ МОАЕАИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРЕЛОХРАНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ В ПРИВОЛЕ ШАХТНОЙ ЛРОБИЛКИ

Одним из наиболее трудоемких и энергоемких технологических процессов при разработке угольных пластов является проведение подготовительных выработок и выдача отбитой породы на поверхность. Решением этой проблемы является снижение выдачи горной породы на поверхность за счет использования ее для частичной или полной закладки выработанного пространства. Одним из основных элементов используемого при этом механизированного закладочного комплекса является дробильная установка. В качестве дробильной установки в современном закладочном комплексе может быть использована одновалковая гирационная шахтная дробилка типа ДВ [1], разработанная институтом Донгипроугле-маш совместно с ДонГТУ.

При эксплуатации шахтных дробилок нередки случаи попадания в горную массу различных металлических предметов. Как правило, это приводит к заклиниванию исполнительного органа и опрокидыванию приводного электродвигателя. При этом запасенная движущимся приводом кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию закрученного валопровода, что сопровождается формированием значительных динамических нагрузок. Для снижения экстренных нагрузок в приводе дробилки ДВ установлены два пальцевых предохранительных устройства (ПУ).

время, в течение которого происходит рост нагрузки в приводе дробилки, причем после полного разрыва кинематической цепи при некоторых условиях рост нагрузки в трансмиссии может продолжаться до уровня, превышающего расчетное значение, полученное по общепринятым методикам.

Проводить исследования

ческих процессов в приводе дробилки, осуществлять оптимизационные вычислительные эксперименты и лучать исходные данные для прочностных расчетов трансмиссии в характерных режимах работы дробилки: запуск пустой дробилки, холостой ход, работа под технологической грузкой, стопорение дробилки недробимым препятствием, а также запуск дробилки под завалом и запуск застопоренной дробилки, позволяет математическая дель динамики одновалковой дроки [2], которая является составной стью комплексной математической дели

ния одновалковой дробилки ДВ [3].

Расчетная ческая схема шахтной одновалковой ки ДВ представлена на рис. 1.

На рисунке изображены:

ными массами редуктора, І2, Із -ветственно, ведущей и ведомой по-лумуфт нелинейной упругой вой муфты, І4 - ведомой полумуфты предохранительного устройства со срезным элементом, І5 - рабочего валка дробилки с присоединенными массами выходного вала редуктора, валка и зубчатой муфты, Іб - ведущей полумуфты второго

ного устройства, І7 - маховика, ложенного на валу исполнительного органа с соответствующими углами поворота Ц2...Ц7;

• коэффициенты жесткости с2, с4, с5 и сопротивления в2, в2, в4, в5 характеризующие упругие и диссипативные свойства привода;

• 82, 82, 83 - зазоры, соответственно, в редукторе дробилки, зубчатой муфте выходного вала редуктора, между исполнительным органом дробилки и маховиком;

• коэффициенты жесткости СР и сопротивления вР при, характеризующие изгибные деформации вала и валка дробилки, радиальные деформации их опор - подшипниковых узлов;

Рис. 1. Расчетная динамическая схема одновалковой дробилки ДВ

Однако от момента стопорения • моменты инерции:

валка до полного разрушения срезных ротора элек-

элементов ПУ проходит некоторое теля І2 с

• упругий момент М23у передаваемый нелинейной пальцевой муфтой, моменты М34 и М67, передаваемые первым ПУ1 и вторым ПУ2 пальцевыми предохранительными устройствами, РХ, ¥у - горизонтальная и вертикальная составляющие силы рр, действующей на валок при дроблении породы, момент сопротивления на валке Мр, электромагнитный момент двигателя Мд..

На основании комплексной математической модели разработан пакет прикладных программ на алгоритмическом языке программирования Вотктй Разеаї, при

Рис. 2. Максимальные моменты при запуске дробилки в зависимости от момента инерции установленного маховика

Рис. 3. Режимы работы ПУ в зависимости от момента инерции установленного маховика

Рис. 4. Зависимость момента времени выхода ПУ в зону II от момента инерции установленного маховика

Рис. 5. Графики максимальных моментов в зависимости от момента инерции установленного маховика

ствления при этом нормального пуска электродвигателя.

На рис. 3 показаны три зоны работы ПУ при запуске двигателя в зависимости от момента инерции установленного маховика при диаметрах срезных элементов З34 = 0,018 м и ^7 = 0,015 м. Зона I - срезные пальцы функционируют в номинальном режиме, зона II - при запуске привода происходят пластические деформации срезного элемента без его разрушения и зона III - полное разрушение срезных элементов при запуске. Так, при увеличении момента инерции свыше 24 кг^м2 ПУ1, расположенное на участке 3-4 (см. рис. 1), выходит из зоны номинальной работы I в зону П. При Імах > 40 кг^м2 и ПУ2, расположенное на участке 6-7, работает в режиме II.

На рис. 4 изображена зависимость момента времени выхода срезных пальцев предохранительных устройств в зону II от Імах. Из рисунка видно, что при запуске первоначально выходит из номинального режима ПУ1, установленное в редукторе дробилки, а затем ПУ2 на маховике. При дальнейшем увеличении момента инерции последовательность меняется. Проведенные исследования режима запуска позволяют правильно выбирать параметры ПУ и маховика с тем, чтобы исключить срабатывание ПУ при запуске.

Вторым значимым с точки зрения выбора оптимальных параметров является режим стопорения исполнительного органа дробилки недроби-мым препятствием. На рис. 5 представлены графики зависимости максимальных моментов при попадании недробимого предмета от момента инерции установленного маховика. Из рис. 5 видно, что максимальный момент М2 в редукторе дробилки изменяется незначительно, и при увеличении маховика его величина постепенно понижается. Падение максималь-

помощи которого можно проводить вычислительные исследования привода дробилки и осуществлять оптимизационные вычислительные эксперименты. Как показали предвари-

тельные исследования [4], номинальное функционирование привода дробилки должно обеспечиваться работой ПУ в наиболее значимых режимах - при запуске дробилки и стопоре-нии исполнительного органа недроби-мым предметом. Рассмотрим закономерности формирования максимальных нагрузок при запуске дробилки в зависимости от величины установленного в приводе момента инерции маховика 1м (см. рис. 2 - 4).

Из рис. 2. видно, что с увеличением момента инерции маховика увеличиваются максимальные «пусковые» моменты в редукторе - Мь между валком и маховиком - М5. Тем не менее максимальный момент электродвигателя остается неизменным. Это свидетельствует о возможности увеличения момента инерции маховика до значений 1мах < 200 кг^м2 и осуще-

ных моментов Мр и Мд на участке 100 ... 120 кг^м2 объясняется изменением последовательности срабатывания ПУ1 и ПУ2.

Таким образом, как показали вычислительные эксперименты, окончательные рекомендации относительно рациональной структуры привода могут быть сформулированы в результа-

те проведения структурно-

параметрической оптимизации динамических свойств привода дробилки. При этом необходимо последовательно рассматривать следующие режимы работы дробилки:

1. Запуск дробилки - срезные элементы ПУ не должны выходить из зоны упругих деформаций при формирова-

нии экстренных нагрузок в этом режиме;

2. Стопорение исполнительного органа недробимым предметом - формирующиеся максимальные нагрузки должны ограничиваться своевременным срабатыванием ПУ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кондрахин В.П., Мизин В.А., Малородов В.Г., Ольховский О.В. Шахтная валковая дробилка для крепких пород // Уголь Украины. - 1994. - № 9. - С. 15-16.

2. Кондрахин В.П., Тарасенко В.А. Математическая модель динамики одновалковой дробилки // Труды Донецкого государственного технического университета. Выпуск 7, серия горноэлектромеханическая. - Донецк: ДонГТУ, - 1999. - С. 124-129.

3. Кондрахин В.П., Тарасенко В.А. Комплексная имитационная модель функционирования одновалковой гирационной дробилки // Сб. научн. трудов Национальной горной академии Украины. -Днепропетровск. - 1998. - № 3, том 6. - С. 67-71.

4. Кондрахин В.П., Тарасенко В.А. Моделирование нагрузок в приводе одновалковой дробилки с предохранительным устройством // Сб. научн. трудов Национальной горной академии Украины. - Днепропетровск. - 1999. - № 4.

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . ^ Кондрахин В.П. профессор, доктор технических наук, кафедра «Горные машины», Донецкий I осударственный технический университет, Украина.

Тарасенко В.А. ассистент кафедры «Горные машины», Донецкий юсударокснный технический университет, Украина.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

КОНДРА~1

в:\С диска по работе в универе\01ЛВ_20\01ЛВ4_00\ВСЕ С:\и8еге\Таня\ЛррБа1а\Коат^\Мюго80й\ШаблоныШогта1Ло1т СЕМИНАР 21

Гитис Л.Х.

19.04.2000 16:45:00 7

04.12.2008 15:47:00 Таня

37 мин.

04.12.2008 16:35:00 3

1 301 (прибл.)

7 420 (прибл.)