CC BY
27
21
НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 2 ГГУ.я31яянваряя-я4яфевраляя2000я-одая
»А^МІ
^ А.П. Комиссаров, 2000
УЛК 622.232
А.П. Комиссаров
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИНЦИПА СИЛОВОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНСТРУКЦИЯХ ГОРНЫХ МАШИН (НА ПРИМЕРЕ КАРЬЕРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ)
Горные машины традиционного исполнения характеризуются относительно большими значениями материалоемкости конструкций и энергоемкости рабочих процессов. Так, например, для одноковшовых карьерных экскаваторов типа ЭКГ фактическая энергоемкость рабочего процесса при экскавации скальных пород составляет по данным экспериментальных исследований а=0,6...1,2 кВт-ч/м3. При этом расчетная энергоемкость (в соответствии с нормативными значениями удельного сопротивления черпанию К1=0,40...0,85 МПа) составляет порядка а=0,18...0,36 кВт-ч/м3.
Существенная разница между расчетными и фактическими значениями энергоемкости обусловливается действием факторов, зависящих от конструктивной схемы машины, характера взаимодействия рабочих механизмов и др. Так, в конструкциях ЭКГ внешние нагрузки, действующие на ковш, передаются через рабочее оборудование (РО) на металлоконструкцию поворотной платформы экскаватора и далее на гусеничное ходовое оборудование. В конечном счете, возрастает нагруженность и масса узлов и деталей, увеличиваются энергозатраты на разгон и торможение движущихся масс рабочего оборудования и приводов. Рост энергоемкости происходит также вследствие малоэффективного характера взаимодействия рабочих механизмов экскаватора. Так, при черпании горной массы одновременно происходит транспортирование (подъем) груженого ковша. При этом доля "полезных" нагрузок (усилий на режущей кромке ковша) в общей величине внешних нагрузок, действую-
щих на ковш, относительно мала. Например, для экскаватора ЭКГ-8И расчетная (по условию устойчивости экскаватора) величина усилия на ковше составляет Р01=200 кН при весе груженого ковша 0к+г=280 кН, т.е. доля "полезной" нагрузки составляет около 40 %. Кроме того, для мехлопат характерно наличие "противодействия" между подъемным и напорным механизмами, что приводит к снижению КПД механизма РО.
В результате выполненного анализа технико-экономических показателей ЭКГ установлено, что с ростом единичной мощности машин показатели материалоемкости и энергоемкости существенно возрастают. Таким образом, вопросы совершенствования конструкций карьерных экскаваторов приобретают существенное значение.
Современный этап открытой разработки месторождений полезных ископаемых характеризуется широким внедрением гидравлических карьерных экскаваторов (ЭГ).
Ввиду возможности получения горизонтальных (наиболее рациональных с точки зрения энергозатрат) траекторий движения режущей кромки рабочего органа достигается существенный рост удельной (по отношению к массе машины) мощности, реализуемой на ковше, и, соответственно, существенно (в 2-3 раза) увеличиваются вместимость ковша и производительность экскаватора при равных массах мехлопаты и гидравлического экскаватора.
Однако, как показывает опыт эксплуатации ЭГ в нашей стране и за рубежом, эффективность использования
данного оборудования в ряде случаев (при наклонных траекториях движения режущей кромки в случае селективной выемки, при черпании в плохо подготовленных забоях и при разборке забоя) является низкой. Это обусловливается как возрастанием опрокидывающего момента, действующего на машину, так и относительно малой высотой черпания экскаватора и увеличением размеров "козырька" в верхней части забоя. Кроме того, в процессе внедрения при совместной работе гидроцилиндров ввиду кинематических связей между элементами РО и обратимости гидромашин часть гидроцилиндров работает в режиме насоса, что приводит к росту энергозатрат.
В целом, традиционные конструкции горных машин характеризуются большими материалоемкостью и энерговооруженностью, а использование машин не позволяет получить существенной экономии материальных и энергетических затрат.
Кардинальное решение проблемы повышения технического уровня горных машин может быть достигнуто за счет изменения силовой схемы машины. Как известно, силовая схема является рациональной, если внешние нагрузки замыкаются на минимально коротком участке элементами, работающими предпочтительно на растяжение или сжатие.
В ряде конструкций горных машин частично реализуется принцип внутреннего силового замыкания -гидравлические экскаваторы с поворотным ковшом ("выламывание"
крупных кусков), грейферы и комбайны бурового действия с двумя планшайбами.
В настоящее время разработан ряд принципиально новых технических предложений по конструкциям карьерных гидравлических экскаваторов и рыхлителей, в которых реализуется внутреннее силовое замыкание. В схемах РО гидравлического экскаватора внутреннее силовое замыкание осуществляется за счет применения механизма замыкания при использовании составной конструкции рабочего органа. Процесс черпания сводится в данном случае к "замыканию" рабочего органа, т.е. стыковке его составных частей. Ввиду замыкания внешних нагрузок в пределах рабочего органа и снижения опрокидывающего момента могут быть значительно увеличены вместимость ковша и макси-
мальный радиус черпания при постоянстве массы экскаватора. За счет интенсивного уплотнения породы в рабочем органе достигается повышение коэффициента экскавации и, соответственно, производительности экскаватора. Ввиду последовательного выполнения рабочих операций (а не совместного действия рабочих механизмов) повышается КПД РО и снижаются энергозатраты.
Таким образом, требуется совместное использование новых конструктивного (силовое замыкание нагрузок) и технологического (независимость рабочих операций) принципов.
Применение этих принципов в конструкциях ЭГ, с одной стороны, технически просто осуществимо ввиду их высокой кинематической подвижности и, с другой стороны, может
быть весьма результативным для обеспечения роста рабочих нагрузок при одновременном снижении нагру-женности РО и энергозатрат.
Реализация указанных принципов в компоновочных схемах РО позволит сформировать новую концепцию развития конструкций ЭГ.
Комиссаров, А. П. кандидаї технических наук, Уральская іосударсівенная іорно-
г еологическая академия.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
КОМИСС~1
в:\С диска по работе в универе\GIAB_20\GIAB4_00\ВСЕ C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИНЦИПА СИЛОВОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНСТ-
РУКЦИЯХ ГОРНЫХ МАШИН Содержание:
Автор:
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки:
Дата печати:
При последней печати страниц: слов:
Гитис Л.Х.
18.04.2000 14:09:00 4
04.12.2008 15:47:00 Таня
0 мин.
04.12.2008 16:35:00 2
знаков:
906 (прибл.)
5 167 (прибл.)
