К обоснованию рабочей и эксплуатационной характеристик карьерного экскаватора Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© А.П. Комиссаров, В. С. Шестаков, А.А. Жиганов, 2006

УДК 621.819

А. П. Комиссаров, В. С. Шестаков, А.А. Жиганов

К ОБОСНОВАНИЮ РАБОЧЕЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИК КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА

Семинар № 20

дной из существенных особенностей горных машин, обусловливающих сложность определения и расчета показателей рабочих процессов, является нелинейность и нестационарность их характеристик и параметров.

В общем случае привод горных машин можно рассматривать как функциональный преобразователь, который для каждой совокупности входных характеристик и параметров (свойства горных пород, траектория движения исполнительного органа, вид конструктивной схемы рабочего оборудования и др.) устанавливает соответствующую совокупность выходных параметров (производительность машины, энергозатраты и т.д.).

Так для гидравлического экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата (рис. 1, 2) функциональный преобразователь имеет вид:

. V ас • АЕ • sin (pc -а-а

К

V/p -

{а • [AB •sin (Pp - а) + AE0 • cos(Pp - a)] + ap • FB sin (Pp - p - p2))

{a •[ BE • sin (-в) + BFq • cos (-р)] + ак • CD • sin (pK-y-yc

))/.

А/ >

Ак

V/к _

*[( -Ук)(cosy-A^siny) + (XA -Xк)(cny-A^cosy) + F/со]

X[C - Ук) (cosy - Я • sin у) + (a - X в) • (sin у - Я • cosy) + F/p0 ]

х[(с - Ук )(^sy-l^ siny) +(X К - Xc )(Cny-A^ cosy) + F^ ]

F/со = [0,5Gc (Xb - Xa) + 0, бGp (Xb + Xc - 2Xa) + G, (Xк - Xa) +

+0,5G/C ( + X7 - 2Xa ) + 0,5G/p (XR + Xb - 2Xa) + 0,5G^ ( + Xd - 2Xa

Рис. 1. Схема к определению кинематических параметров

Рог

Рис. 2. Схема к определению усилий

Рис. 3. Траектории вершины зуба ковша и реализуемые усилия при копании (кН)

F

. [0,5Gp (Xc - Xв ) + 0,5GK (XK - XB) + 0,5Сцр (XR - XB) + 0,5СЦК (X, + XD - 2XB) ]

цро

_ _ [6К (Xк -Xс) + 0,5СЦК (Х0 -Хс)]/

_ Лен

/Рцс _ ^цс * /Дцс ; /Рцс _ ^цс * /Дцс ; /Рцс _ ^цс * ^цс ,

где /^цс, /^р, /^цк - передаточные функции скоростей штоков гидроцилиндров стрелы, рукояти и ковша; юс, юр, ак - угловые скорости стрелы, рукояти и ковша; /Дцс, /дф, /рцк - передаточные функции сил на штоках гидроцилиндров;

/рцс, /рцр, /рцк - передаточные функции мощностей на штоках гидроцилиндров;

V к, Ден - скорость точки К ковша и составляющая сил сопротивления внедрению ковша.

На рис. 3 показана диаграмма изменения усилия на зубьях ковша (при расчетном значении усилия на штоке цилиндра рукояти) в зависимости от положения ковша в пределах рабочей зоны экскаватора ЭГО-150.

Данная диаграмма позволяет оценить величину отделяемого слоя породы в конкретной точке рабочей зоны и, в конечном счете, степень заполнения ковша для всей рабочей зоны.

В целом, на основании диаграмм изменения усилий скорости копания, мощности сил сопротивления копанию можно получить полную информацию о показателях рабочего процесса (потребляемой мощности, мгновенном и цикловом КПД, производительности экскаватора и др.), т. е. рабочую характеристику экскаватора.

При отработке конкретного забоя эксплуатационная характеристика будет представлять фрагмент рабочей характеристики.

Выводы:

1. В конкретных условиях эксплуатации значения ряда технических показателей карьерных экскаваторов (продолжительность цикла, производительность и др.) изменяются в широких пределах, что затрудняет получение достоверной информации о качестве оборудования.

2. Технические возможности карьерного экскаватора в полной мере определяются рабочей характеристикой, а эксплуатационная характеристика является характеристикой системы «экскаватор - забой».

------------------------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Общая методика определения уровня 4. Савченко А.Я. Совершенствование ме-

качества горно-шахтного и обогатительного обо- тодологии оценки качества высокопроизводи-рудования. - М.: СЭВ, 1971. тельного экскавационного оборудования большой

2. Солод Г.И. Основы квалиметрии. - М.: единичной мощности на этапе эксплуатации. -

МГИ, 1991. - 84 с. Горные машины и автоматика, 2001. - № 1. - С. 43. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудо- 6.

вание карьеров. - М.: Изд. МГГУ, 2003. - 6-6 с.

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

Комиссаров А.П., ШестаковВ.С., ЖигановА.А. - Уральский государственный горный университет.