Исследование жесткостных параметров привода тягового механизма драглайна ЭШ-10/70 Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.879.323-8 © С.В. Соловьев, Д.А. Кузиев, 2017

Исследование жесткостных параметров привода тягового механизма драглайна ЭШ-10/70

СОЛОВЬЕВ Сергей Валентинович

Канд. техн. наук, ассистент кафедры ГОТиМ НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: aka_black@list.ru

КУЗИЕВ Дильшад Алишерович

Канд. техн. наук, доцент кафедры ГОТиМ НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: aka_black@list.ru

Проведено исследование жесткостных параметров привода тягового механизма драглайна ЭШ-10/70 и предложена схема запасовки тяговых канатов.

Ключевые слова: драглайн, жесткость, механизм тяги, запасовка канатов.

Известно, что жесткость элементов трансмиссии приводов карьерных машин влияет на динамические характеристики процесса экскавации. Выполненное исследование направлено на снижение динамической нагруженности привода тягового механизма драглайна за счет снижения жесткости запасовки канатов тяговой лебедки и применения упруго-демпфирующего устройства.

Схема запасовки канатов двухбарабанной тяговой лебедки драглайна ЭШ-10/70 производства ПАО «Уралмаш-завод» и ЗАО «НКМЗ» приведена на рис. 1, а. Схема определения жесткости запасовки канатов тяговой лебедки - Ск приведена на рис. 1, б.

Жесткость тяговых канатов - Ст^ определяется по следующей зависимости:

С . = 2С = 2SE /I, Н/м,

т j=1 к к к к' '

(1)

Рис. 1. Схема запасовки канатов двухбарабанной тяговой лебедки драглайна ЭШ-10/70 (а) и схема определения жесткости запасовки канатов тяговой лебедки (б): 1 - обобщенный электродвигатель; 2 - трансмиссия тяговой лебедки; 3 - барабан тяговой лебедки правый, 4 - барабан тяговой лебедки левый; 5 - блоки направляющие; 6 - блоки наводки; 7 - тяговые канаты; 8 - ковш

где: Sk - сечение тягового каната, м2; Ек - модуль упругости канатов, Н/м2, определяемый:

Е = 0,6Е , Н/м2, (2)

кан ' ст'

где /к - активная длина одного каната тяговой лебедки, м, определяемая в соответствии со схемой (рис. 1):

l = l. + l. + l cosa / cosa - l , (3)

к 1 2 ст 0 нап у

где: l1 + l2 - постоянная часть активной длины канатов (см. рис. 1), м; 1ст - длина стрелы, м; a, a0 - угол естественного откоса забоя и угол наклона стрелы, соответственно рад; 1нш. - путь наполнения ковша при экскавации породы /'-ой категории, м.

В соответствии с ранее выполненными исследованиями после некоторых алгебраических преобразований уравнение (3) принимает вид:

IK = {(li + ^)cosa + lCTCOsao - RJ1 - г (^J^/cosa, (4) где r (lHan) - относительный наименьший радиус инерции ковша драглайна (его значения для драглайна ЭШ-10/70 приведены в таблице [1]).

Относительный наименьший радиус инерции ковша драглайна ЭШ-10/70

Параметр Породы по трудности экскавации

1,11 - III - IV -легкие средние тяжелые

Относительный наименьший радиус инерции ковша дра- 0,751 0,463 0,352 глайна ^нап, )

Обозначив постоянную часть длины канатов через ln = (l1 + l2)cosa + lcTcosa0, уравнение (3) окончательно определится как:

l = {l - R [1 - r(l )]}/cosa. (5)

к п 4L 4 нап/-1 >

В свою очередь уравнение (1) с учетом выражения (5) принимает вид:

С ., = 1,2SE cosa / {l - R [1 - r(l )]}, Н/м. (6)

т j=1 ' к ст v п hl v нап; J 7

Схема запасовки канатов однобарабанной тяговой лебедки драглайна ЭШ-10/70 предлагаемой конструкции приведена на рис. 2. Схема отличается от конструкции ПАО «Уралмашзавод» тем, что она имеет только один тяговый канат 6, с одной стороны навитый на барабан 3, а с другой стороны через уравнительный блок 7 жестко или посредством упруго-демпфирующего устройства (УДУ) 9 [2] замкнут на металлоконструкцию драглайна [3].

Схема определения жесткостей запасовки канатов Ст6 Ст однобарабанной тяговой лебедки без УДУ, и с ним приведена соответственно на рис. 3, а, б.

Что касается жесткости запасовки тяговых канатов С

тб j=2

однобарабанной тяговой лебедки, то здесь следует отметить, что в схеме без УДУ (см. рис. 3, а) ее величина будет определяться с учетом ранее приведенной зависимости (6), а с УДУ (см. рис. 3, б) жесткость канатов однобарабанной

Рис. 2. Схема запасовки канатов однобарабанной тяговой лебедки драглайна ЭШ-10/70 предлагаемой конструкции: 1-6 - то же, что на рис. 1; 7 - уравнительный блок; 8 - ковш; 9 - упруго-демпфирующее устройство

а

Л-

с.

Уравнительный блок

С,

б с, г,

] A/W АМг

Уравнительный блок

/ IА

h

С,

Рис. 3. Схема определения жесткостей запасовки канатов однобарабанной тяговой лебедки драглайна ЭШ-10/70 предлагаемой конструкции: а - без упруго-демпфирующего устройства; б - с упруго-демпфирующим устройством

тяговой лебедки определяется из условия суммы подат-ливостей ветви каната с УДУ:

С

1 1 1 1 /и

- = — + — +—, м/Н,

т j = 2

ССС

(7)

где Са - линейная жесткость упруго-демпфирующего устройства, Н/м.

Откуда: Ст

С С

а к

Н/м.

(8)

Т 7" 2Са + Ск

Поделив числитель и знаменатель выражения (8) на С

имеем:

С

С

т j= 2

Н/м.

(9)

2 + Ск / С.

Далее поделив выражение (1) на (9) после соответствующих алгебраических преобразований получим кратность снижения суммарных жесткостей запасовки канатов - kc ПАО «Уралмашзавод» и предлагаемой нами с УДУ:

k =-

С

С

т 1=' =21 2 + ^

(10)

^т 1=2 V ^а У

Анализ уравнения (9) свидетельствует, что в диапазоне

С

1 > — > 10 отношения жесткости запасовки канатов тяго-

Сa

вой лебедки ОАО «Уралмашзавод» к предлагаемой нами с УДУ находится в диапазоне: 6 > kc > 24. (11)

Далее уравнение (9) с учетом выражений (6) и (11) после соответствующих алгебраических преобразований принимает вид:

1,2S Е„ cos a

С

т j = 2

kc{ln - R [1 -Г(1нап , )]}'

Н/м.

(12)

Анализ уравнения (12) показывает, что жесткость запа-совки канатов однобарабанной тяговой лебедки нелинейно убывает с увеличением длины тяговых канатов и уменьшением жесткости УДУ. Снижение жесткости тяговых канатов приведет к снижению динамических нагрузок в тяговом механизме драглайна в течение черпания породы, что позволит увеличить долговечность тяговых канатов и элементов трансмиссии привода тяги.

Список литературы

1. Соловьев С.В. Особенности статики и динамики приводов тяги и поворота мощных карьерных драглайнов. Современные технологии на горнодобывающих предприятиях / Материалы международной научно-практической конференции // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. Отдельный выпуск № 7. С. 319-333.

2. Кузиев Д.А., Губенко А.А., Клементьева И.Н. Конструкция, принцип действия и конструктивные параметры пневмо-гидра влического уп руго-демпфирующего устройства // Научный вестник МГГУ. № 4 (25). 2012. C. 24-29. URL: http://vestnik.msmu.ru/ (дата обращения: 08.12.2016).

3. Соловьев С.В., Кузиев Д.А. Зависимость динамики рабочего процесса карьерного драглайна от упруго-демпфирующих параметров привода его тягового механизма // Уголь. 2014. № 2. С. 60-62. URL: http://www.ugolinfo. ru/Free/022014.pdf (дата обращения: 08.12.2016).

coal mining equipment

UDC 621.879.323-8 © S.V. Soloviev, DA Kuziev, 2017

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • gol' - Russian Coal Journal,

2017, № 1, pp. 37-38

Title

DRAGLINE ESH-10/70 linkage stiffness parameters study Authors

Soloviev S.V.1, Kuziev DA1

1 National University of Science and Technology "MISIS" (NUST "MISIS"), Moscow, 119049, Russian Federation

Authors' Information

Soloviev S.V., PhD (Engineering), Mining Equipment, Transport and Machinery Department Assistant Professor, e-mail: aka_black@list.ru Kuziev DA., PhD (Engineering), Mining Equipment, Transport and Machinery Department Associate Professor, e-mail: aka_black@list.ru

Abstract

Dragline ESh-10/70 linkage stiffness parameters were studied, and drag cables reeving pattern was proposed.

Keywords

Dragline, Stiffness, Linkage, Cables reeving. References

1. Soloviev S.V. Osobennosti statiki i dinamiki privodov tyagi i povorota mosh-chnyh kar'ernyh draglaynov. Sovremennye tekhnologii na gornodobyvay-ushchih predpriyatiyah. Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Special characteristics of high power open pit dragline drag and turn statics and dynamics. International scientific - practical conference materials]. Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten - Mining Information-Analytical Bulletin, 2012. Separate issue no. 7, pp. 319-333.

2. Kuziev DA, Gubenko А.А. & Klementieva I.N. Konstruktsiya, printsip deystviya i konstruktivnye parametry pnevmo-gidravlicheskogo uprugo-dempfiruyushchego ustroystva [Pneumatic - hydraulic elastic damping structure design, concept and structural parameters]. Nauchnyy vestnik MGGU - Scientific Newsletter of MSMU, no. 4 (25), 2012, pp. 24-29. Available at: http://vestnik.msmu.ru/ (accessed 08.12.16).

3. Soloviev S.V. & Kuziev DA Zavisimost' dinamiki rabochego protsessa kar'ernogo draglayna ot uprugo-dempfiruyushchih parametrov privoda ego tyagovogo mekhanizma [Open-pit dragline operation dynamics as a function of its linkage elastic damping parameters]. Ugol'- Russian Coal Journal, 2014, no. 2, pp. 60-62. Available at: http://www.ugolinfo.ru/ Free/022014.pdf (accessed 08.12.16).