5.1 Рассчитываем и строим нагрузочные диаграммы и тахограммы механизма подъёма ковша экскаватора экг-12.5
5.1.1 Расчет режима груженого ковша при подъёме
Определим момент инерции двигателя и редуктора:
Определим приведенный момент инерции груженого ковша:
Определим максимальный момент двигателя подъёма ковша:
Определим момент сил сопротивления груженого ковша:
На основании формул приведения определим угловую скорость вала двигателя для приводов подъёма:
где: Vн – линейная скорость ковша,м/с; Rб – радиус барабана (кремальеной шестерни), м.
Определим длительность разгона груженого ковша:
Определим длительность торможения груженого ковша:
Определим расчетный путь подъёма ковша:
Определим путь пройденный груженым ковшом за время разгона:
Определим путь груженого ковша за время торможения:
Определим путь проходимый груженым ковшом с установившейся скоростью:
Определим время движения груженого ковша с установившейся скоростью:
Определяем общее время подъёма груженого ковша:
Строим нагрузочные диаграммы и тахограммы режима подъёма
5.1.2 Расчет режима спуска ковша
Определяем приведенный момент инерции порожнего ковша, который принимаем в размере 1/3 от веса груженого ковша:
Определим момент, обусловленный статичным сопротивлением при спуске порожнего ковша:
Далее
выполняем расчет разгона порожнего
ковша аналогично расчету подъёма
груженого ковша:
Определим длительность торможения порожнего ковша:
Определим путь порожнего ковша за время торможения:
Определим путь ковша за время разгона:
где:
– номинальная скорость подъёма ковша,
м/с.
Определим путь проходимый ковшом с установившейся скоростью:
Определим время спуска ковша с установившейся скоростью:
Определяем общее время спуска ковша:
Строим диаграмму и тахограмму по результатам
Заключение
В настоящей квалификационной научной работе дано новое решение актуальной научной задачи заключающейся в установлении зависимостей формирования рациональных динамических параметров трансмиссии однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора, при его эксплуатации в различных горнотехнических условиях, в зависимости от жесткостных и диссипативных характеристик электромеханической системы привода ходовой тележки.
Установлено, что основным недостатком ходового механизма карьерных экскаваторов с приводом от одного электродвигателя (постоянного тока) двух бортовых передач является сложность и прерывистость управления потоками мощности при его маневрах в забое. Это объясняется тем, что активацию зубчатых муфт управления потока мощности от однодвигательного привода к бортовым передачам можно осуществить только при неработающем электродвигателе.
Разработан и систематизирован массив принципиальных конкурентных схем трансмиссии ходового механизма экскаватора с приводом от одного электродвигателя с имплантированными в их структуру трехзвенными дифференциалами.
Разработана принципиальная конструкция инновационной трансмиссии однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора, позволяющая осуществлять:
- перемещение и поворот ходовой тележки в забое активацией тормозов эпициклов дифференциалов;
- эффективную коррекцию динамических параметров электромеханической системы привода ходового механизма упругодемпфирующими элементами (УДЭ), воспринимающими статические и динамические нагрузки от крутильных колебаний движущего момента привода.
Разработана
многопараметрическая
математическая модель определения
уровня технической производительности
карьерного экскаватора в функции
коэффициента динамичности привода его
ходовой тележки, позволяющая установить
уровень забойной производительности
экскаватора от коэффициента динамичности
электромеханической системы привода
его ходовой тележки, с учетом неравномерности
вращения ведущего колеса гусеничного
движителя.
Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы: Исследовать ресурс упругодемпфирующих элементов в двухветвевой трансмиссии однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора.
Введение
Горнодобывающая промышленность России на современном этапе характеризуется дальнейшим развитием открытого способа разработки полезных ископаемых. Преобладающее значение открытые разработки уже приобрели при добыче руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья и строительных материалов.
Парк горных и транспортных машин, занятых в сфере горного производства открытым способом, требует качественных изменений за счет увеличения единичной мощности машин и грузоподъемности работающих с ними в технологической цепочке средств транспорта; создания более безопасного, надежного в эксплуатации и ремонтопригодного оборудования, обладающего комфортностью для экипажа и удобством в управлении, превосходящего по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и зарубежные образцы техники.
Россия была первой из европейских стран, где начали применять экскаваторы. Уже в 1845 – 1851 гг. на строительстве железной дороги «Москва – Санкт-Петербург» работали 4 экскаватора. В 1903 г. на Путиловском заводе были созданы первые отечественные конструкции механических лопат на железнодорожном ходу. Но настоящее развитие отечественное экскаваторостроение получило лишь при советской власти, и особенно после Великой Отечественной войны. В годы довоенных пятилеток было изготовлено несколько тысяч одноковшовых экскаваторов. Строятся машиностроительные заводы: Ковровский, Костромской, Воронежский, Уральский по выпуску горной техники.
В настоящее время производство одноковшовых экскаваторов в странах СНГ в основном сосредоточено на следующих предприятиях: Новокраматорском (НКМЗ) и Донецком (ДМЗ) машиностроительных заводах (Украина); ГП «Крастяжмаш», а также ОАО «УЗТМ» и ОАО «Ижорские заводы», которые известны как открытое акционерное общество «Объединенные машиностроительные заводы» (группа «УРАЛМАШ-ИЖОРА) (Россия).
Производительность горных машин, в значительной степени зависит от надежности работы приводов исполнительных механизмов, подвергающихся в процессе эксплуатации воздействию знакопеременных нагрузок. В результате этого ускоряется износ деталей привода, в ряде случаев возникают усталостные разрушения. Следовательно, снижение динамичности работы механизмов машины можно рассматривать как один из способов повышения их долговечности и надежности.
В свою очередь основным недостатком однодвигательного привода механизма хода экскаватора является сложность и прерывистость управления потоками мощности при маневрах в забое, причем динамические нагрузки значительно превышают их расчетные значения, что приводит к повышенному числу отказов элементов трансмиссии и гусеничных движителей. Поэтому разработка комплекса научно-технических мероприятий для обоснования и выбора динамических параметров однодвигательного привода ходового механизма карьерных экскаваторов, находящихся в эксплуатации в различных горнотехнических условиях в зависимости от их конструктивных, кинематических и силовых характеристик является актуальной научной задачей для машиностроительного комплекса РФ, решение которой позволит создать карьерный экскаватор, соответствующий современному уровню технико-экономических показателей.
В результате выполненных ими исследований были предложены различные пути снижения динамических нагрузок в металлоконструкциях и приводах машин для открытых горных работ. Однако сегодня в технической литературе, практически не нашли отражения вопросы связанные как с установлением влияния динамических параметров привода ходового механизма на уровень технической производительности экскаватора, так и вопросы снижения динамических нагрузок в трансмиссии привода ходового механизма.
В
связи с этим исследования направленные
на обоснование и выбор динамических
параметров однодвигательного привода
ходового механизма экскаватора сегодня
остаются по-прежнему актуальными.
Целью работы является установление зависимостей формирования рациональных динамических параметров – жесткости и демпфирования электромеханической системы однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора.
Задачи исследования. Цель достигается решением следующих основных задач:
• разработкой многопараметрической математической модели уровня технической производительности карьерного экскаватора, с учетом его технологических, конструктивных, эксплуатационных и динамических параметров.
• установлением рациональных динамических параметров (жёсткости и демпфирования) упруго – демпфирующего устройства;
• установлением вида критерия характеризующего влияние жесткостных и демпфирующих параметров на уровень колебаний нагрузки в приводе ходового механизма;
• разработкой комплекса научно-технических мероприятий для обеспечения рациональных динамических параметров однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора.
Научное значение работы заключается в установлении зависимостей:
• энерговооруженности, теоретической энергоемкости и удельной материалоемкости конструкций карьерных экскаваторов от их веса;
• коэффициента динамичности электромеханической системы привода ходовой тележки экскаватора от отношения вынужденных и собственных частот колебаний при её перемещении по подошве уступа и повороте;
• забойной производительности карьерного экскаватора от его конструктивных и динамических параметров привода ходового механизма в различных горнотехнических условиях эксплуатации.
Список используемой литературы
1. Носырев М.Б., Карякин А.Л. «Расчеты и моделирование САУ главных электроприводов одноковшовых экскаваторов». 1987
2.
Ключев В.И., Теория электропривода. 2001
3. Н.Г. Домбровский и др. Оборудование для открытых горных разработок за рубежом // Под общ. ред. проф. Н.Г.
4. Домбровского, изд-во «Машиностроение», Москва,1961, 199 с.
5. Д. И. Федоров, Б. А. Бондарович, В.И.Перепонов Надежность металлоконструкций землеройных машин. Методы оценки и расчета. Москва, «Машиностроение», 1971, 216 с.
6. В.В. Ржевский, Ю.И. Анистратов, С.А. Ильин Открытые горные работы в сложных условиях. Москва.: Изд-во «Недра», Москва – 1964, 194с.
7.Ю.Я. Вуль и др. Одноковшовые экскаваторы НКМЗ, Москва, Из-во «Недра», Москва -1978, 189 с.
8. В.И. Супрун и др. Перспективная техника и технология для производства открытых горных работ: Учебн. Пособие // под общ. ред. проф. Л.А.Пучкова и В.Фотта Москва.: Изд. «МГГУ», 1996. 222 с.
9. Н.Г. Домбровский, Ю.Л. Картвелишвили, М.И. Гальперин Строительные машины. Учебник для вузов. В двух частях. Ч. 1-я, М.: «Машиностроение», 1976, 392 с.
10. Л.Б. Гейлер Основы электропривода. Мн., «Высшая школа», 1972, 608 с.