CC BY
33
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Боярских Г. А.. Хазин М. Л. Надежность технических систем. Екатеринбург, 2002.
2. Козьяков И. А.. Коржик В. Н. Стойкость аморфизированных газопламенных покрытий, I С использованием порошковых проволок системы Ре-В в условиях абразивного изнашивания // А|
екая сварка. 19%. № П.
3. Певзнер Л. Д. Надежность горного электрооборудования и технических средств шахтной ки. М.: Недра. 1983.
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИЗЕЛЬ-МОЛОТОВ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ НЕГАБАРИТОВ НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАЗРАБОТКАХ
ФЕДОТОВ М Е. Уральская государственная горно-геологическая академия
В связи с ростом масштабов и концентрацией горных работ при добыче железных крытым способом, а также при разработке все более глубоко залегающих горизонтов, где рабочих площадок ограничена, все большую значимость приобретает такая вспомогател
рация, как разрушение не та. Выход негабарита на железнорудных карьерах обогатительных комбинатов ла и Сибири составляет %, а средневзвешенное их ние на отдельных карьерах гает 0,5 млн т/год.
Разрушение нега* настоящее время на карьерах расли ведется в основном с пользованием взрывчатых шесте (в. в.), разме1 шпурах или нспосредс негабарите. При шпуровом
Рис. I. Дроблен и»- негабарите* гндрлмллтлм
т.
«
де расход бурения равен 0,2-1 м/м , а расход в.в. - 0,1-0,3 кг/м\
В случае размещения зарядов в. в. непосредственно на негабарите расход в. в. составляет 2,5-3,0 кг/м\
Однако применение в. в. сопряжено с такими осложнениям, как:
- необходимость прекращения погрузочных работ в забое и удаления людей и оборудования -на период заряжания и взрывания зарядов, что вызываег простои оборудования и рабочих;
- возможность повреждения применяемого в карьере оборудования и энергетических коммуникаций разлетающимися ками породы;
- высокая стоимость взрывных работ.
Таким образом, при разработке железорудных месторождений применение в. в. для шения негабаритов нежелательно.
Рис. 2. Дробление негабаритов дизель-молотом (вариант навески)
В последние годы широкое применение при разрушении негабаритов получили устройства рваного действия, использующие в качестве энергоносителя жидкость или сжатый воздух, назы-Ьечые соответственно гидроударниками и пневмоударниками (рис. I, 2). Особенно широкое Ь^менснис находят гидроударники, монтируемые на экскаваторах.
При использовании указанных устройств для дробления негабаритов обеспечиваются сле-Ьшхцие преимущества по сравнению с применением в. в.:
- исключается необходимость обращения с в. в. и как следствие уменьшается риск возникновения несчастного случая:
-устраняется образование ядовитых газов и загрязнение окружающей атмосферы;
- нет необходимости в задалживании бурового оборудования для бурения шпуров в негаба-
- исключается повреждение кабелей и оборудования кусками породы, разлетающимися при [рсфушении негабаритов с использованием в. в.;
- не прерываются работы по погрузке и транспортированию горной массы;
- при первичном взрывании массива горных пород расстояние между скважинами можно ' увеличить при той же величине заряда;
- первичную дробилку подбирают по производительности, а не по размеру приеуного ог-
Таким образом, при применении ударных машин для разрушения негабаритов не только ис-рсючаются негативные последствия для работы горных предприятий, вызванные приыенснисм к но и повышается эффективность горных работ.
Теория разрушения нс1 абаритов ударом
Во всех способах бурения с использованием удара важное значение для передачи энергии на разрушение имеют волновые процессы.
При ударном бурении бесконечной массы мы имеем дело со скалыванием материала, нахо-пшаегося в приграничном слое; колебания, уходя в глубь массива, быстро угасают, не нанося по-Крсде ощутимого вреда. Но при дроблении негабаритов наблюдается иная картина: вслед за тем. ■■к ударная сжимающая волна доходит до границы негабарита, она отражается от нее, превращаясь при этом в волну растяжения. Напряжение в волне растяжения обычно несколько меньше, чем раолне сжатия, однако ввиду того, что сопротивление всех горных пород сжазию больше сопротивления растяжению, волна разрежения имеет значительное влияние на процесс разрушения не-[Пбарита наряду с волной сжатия.
Скорость распространения трещин зависит не только от упругих характеристик горной по-«иы, но и от анизотропии, пористости и трещиноватости горных пород.
Трещиноватость, различного рода нарушения, слоистость и свободные поверхности значительно изменяют не только упруго-пластические свойства пород, но и общий механизм их разрушения. Наличие трещин обусловливает резкое перераспределение действующих в среде напряже-шй и вызываемых ими деформаций. Концентрация напряжений сжатия по поверхности трещины способствует ее развитию и нарушению сплошности среды. Вследствие этого порода из напряженного состояния сжатия переходит в напряженное состояние растяжения и по плоскости данной ■икротрещины происходит ее отрыв. При этом образование начальных микротрещин даже в случае действия лишь усилий сжатия является следствием тангенциальных напряжений. Поэтому трещины всегда перпендикулярны нормальным напряжениям. На разрушение влияют также скорость и глубина прорастания трещин, зависящие от величины начальной упругой энергии, накопленной средой, и от условий образования новых поверхностей, а также кинетической энергии »ижения.
При ударе бойком одинакового со штангой сечения импульс имеет прямоугольную форму. Фактически боек всегда имеет сечение, большее сечения штанги, и сложную двух- и многоступенчатую форму, вследствие чего форма импульсов усложняется. Как правило, импульсы имеют наибольшую амплитуду в головной части и растянуты по времени. Картина передачи импульса в породу усложняется еще и тем, что передний конец инструмента неплоский, чаще всего является составным (на штангу надевается, как правило, коронка). В этом случае импульс преломляется и егтражастся от всех поверхностей, и его форма на лезвии инструмента еще не изучена в достаточ-ой степени. При постоянной форме головки (коронки) инструмента путем регистрирования параметров импульса в штанге и эффекта разрушения можно установить связь этих величин.
Л. .мл« 4
3
Дж/см'
750
500
50
Экспериментально установлено, что зависимость энергоемкости разрушения от у энергии удара (на единицу длины лезвия) имеет гиперболический характер (рис. 3). При нии удельной энергии удара ниже определенного значения А*,, энергоемкость разрушения возрастает. Это связано с тем, что докритическая величина удельной энергии нсдоста-
развигия в породе необратимых дефор. поэтому энергия расходуется в основном на гие деформации породы и инструмента с мальным разрушением породы. Отсюда вывод, что удельное значение энергии удара дроблении негабарита должно быть больше ческой величины. Закономерно, что с увел* крепости породы величина критической у энергии удара возрастает.
После того, как удельная энергия удара новится выше критической, энергоемкость ияется примерно на том же уровне, а вел лубления за один удар и объем породы, ной одним ударом, возрастают. В связи с лесообразно увеличивать энергию удара, ко это позволяют прочность инструмента его службы.
При неизменной энергии удара цел
, "7 3/ ✓ Г 2
V ^ /
7*
0 5/0 /5 20 25 Л, Дмс/см
Рис. 3. Зависимость углубления за уцар (А) и энергоемкости разрушения (Рур\ от
удельной энергии удара (Л,)\ I и Г - соответственно углубление и энергоемкость разрушения для породы с/= 16-18:2 и2'-тоже для породы с /- 14-16; 3 и 3' - то же для породы с/"- 8-12
но увеличивать частоту ударов в единицу времени, что приведет к пропорциональному нию разрушенного объема, однако частота ударов ограничивается конструктивными стями дробильной машины. С другой стороны, с увеличением частоты ударов возрастают шума и частота вибрации. Шум и вибрация вредны для здоровья рабочих и не должны п установленных санитарных норм.
Результаты испытаний подтвердили целесообразность создания гидроударчика с единичного удара свыше 15 кДж. Повышение энергии удара с 15 до 28 кДж приводит к фективности дробления в 1,8-2 раза, так как с повышением энергии удара повышается дробления негабаритов.
Однако создание гидромолота такой мощности сопряжено с увеличением их стой увеличением стоимости ремонта и технического обслуживания. Кроме того, достижение энергии единичного удара сопряжено с гидравлическими ударами большой силы, которые место в гидросистеме привода гидромолота, а как следствие этого и увеличение вибрации во экскаваторе, на котором смонтирован г идромолот. Причиной этому служит то, что импульс, даваемый от инструмента поверхности негабарита, распространяется также и обратно в тему. Создается ситуация, когда плотное прижатие инструмента гидромолота к поверхности барита, столь необходимое для более эффективного дробления, нежелательно из-за возни гидроударов.
Плотное, фиксированное прижатие инструмента к поверхности негабарита с уменьшению нежелательных касательных напряжений и лучшему трещинообразоэанию в г негабарита.
Исходя из всего вышесказанного, можно предложить вместо гидромолота использовать зель-молот:
Дизель-молот УР2-500 в процессе своей работы способен развивать энергию един удара 15 кДж, а УР2-1250 - 30 кДж. В данном случае существенным преимуществом д молота перед гидромолотом является то, что дизель-молот в процессе работы механически зан с несущим экскаватором. Если возникающие контактные напряжения в точке контакта румента с поверхностью негабарита и отражающийся импульс неблагоприятны для гидрос гидромолота, то для дизель-молота это является необходимым условием устойчивой работы, доватсльно, если гидромолог разрушает негабарит постепенным скалыванием небольших от негабарита (полное разрушение примерно за 100 ударов при частоте 10 Гц), то дизел разрушает негабарит, формируя в его массиве сеть усталостных трещин, при этом он разр сразу, распадаясь на несколько примерно равных кусков (5-12 ударов при частоте I Гц).
и.
Как сказано выше, крепление гидромолота и дизель-молота на стреле экскаватора рагчично, чная жесткость системы, в связи с этим различен принцип разрушения негабаритов. Также различна структурная схема подвода энергии к рабочему органу гидромолота и ди-олота, вследствие чего различно влияние рабочею процесса дробления на сам инструмент молот или дизель-молот), а также несоизмерима потери энергии при последовательном ее
вании, а как результат - различные к. п. д. устройств. Стоимость дизель-молота на порядок ниже стоимости гидромолота, то же касается и техни-го обслуживания агрегатов.
Сложности использования дизель-молста при дроблении негабаритов:
- необходимость поддержания устойчивой работы, т. е. плотность прижатия шабота с инст-м к поверхности негабарита: степень сжатия (влияет на высоту подпрыгивания поршня-
ика, устойчивость работы дизеля) зависит от вены нормальной реакции, имеющей место при шабота о негабарит - отсюда необходимость го прижатия шабота с инструментом к поверх-негабарита;
- необходимость повторного пуска дизель-после каждого последующего разрушения не-
ита в связи с потерей степени сжатия;
- влияние температуры окружающей среды на к дизель-молота;
- влажность воздуха влияет на качество приго-емой рабочей смеси;
- молот при работе должен находиться в верти-м положении (допускается отклонение от вер-
ьной оси на 5\ так как принцип действия молота и на работе энергии падающей массы, а также в и с необходимостью жесткой фиксации дизель-на стреле экскаватора существенно умсньша-радиус действия всей установки; Перспективы при разработке параметров дизель-
У\,
XI
V
ЯК.
X
и.
Рис. 4. Принципиальная схема и условия стабильной работы дизель-молота
- регулирование энергии единичного удара;
- обеспечение устойчивой работы дизель-молота;
- расчет оптимальных параметров ударного инструмента;
- расчет оптимальных параметров конструкции дизель-молот - стрела экскаватора;
- проецирование конструкции дизель-молота, обеспечивающей надежный его пуск. Принцип и условия стабильной работы дизель-молота приведены на рис. 4.
1) масса /Л/ падает с высоты И (см. рис. 4, а):
ари этом время падения
скорость в конце падения
1 2 О*/*/.,
хяг*«
2) та же масса на участке подъема (см. рис. 4, б):
. 1 , 0<;/<;/я,
3) действует ударный импульс 5, в результате которого скорость {//, приобретенная /п/, должна быть равна У/ «так как масса должна вернуться в исходное положение:
тхих -(-пцУО =5=>
4) под действием этого импульса т2 приобретает скорость 1/2:
т2и2 -<? = £=>
т2
Кинетическая энергия этой массы, приобретенная в результате действия ударного им
T = -m2ll\ =-•
IS2., т] --— 4gh
2. ffl *> /Я-,
АЛГОРИТМ ВЗВЕШИВАНИЯ ГРУНТА В КОВШЕ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА
ХУСАИНОВ В. Г.
Уральская государственная горно-геологическая академия ЛОДУСОВ к. в.
«ОМЗ - Горное оборудование и технологии»
Современный этап совершенствования экскаваторного оборудования характеризуется более широким применением на борту микропроцессорных комплексов. Наличие бортовой числительной системы дает возможность более эффективно решать задачи, связанные с Д! стикой работы мощных одноковшовых экскаваторов. К подобным задачам относится взвеши груженого ковша. В мировой практике тяжелого машиностроения наблюдается тенденция? местного применения локальных адаптивных систем диагностики и контроля горного обору ния.
Взвешивание грунта позволяет определить объем выполненных работ (массу) за смену, га н изо ват ь объективный учет работы экипажей, вместе с информацией о расходе эле за смену позволяет оценить удельный расход этектроэнергии на тонну грунта, способствуя кам рациональных приемов работы. Общий ибьем iирной массы, опруженний зкекавашрим. жет использоваться для расчета ресурса основных элементов оборудования в гибких ада системах ремонта.
Работы по созданию системь взвешивания грунта в ковше карьерного экскаватора ЭКГ проводились УГГГА и НИИтяжмашем. В качестве исходных величин использовались то:: параметры, но необходимость применения процессорной техники тормозила внедрение таких тем на экскаваторе. Возможность установки процессора на экскаваторах ЭКГ-12 и ЭКГ-20 щает проектирование систем диагностики (определение веса груженого ковша, система з? стрелы от ударов рукояти и др.), связанных с необходимостью постоянного вычисления коор ковша относительно оси экскаватора.
При анализе осциллограммы рабочих циклов экскаватора ЭКГ-5А было выявлено, что чиной, характеризующей вес грунта в ковше, является усилие в подъемных канатах или дву стойке, поэтому от токовых параметров привода подъема было решено отказаться.
Алгоритм взвешивания груженого ковша, который реализован на языке Visual представлен на рис. I.
