Динамические нагрузки роторно-фрезерных экскаваторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат технических наук Густов, Дмитрий Юрьевич

• Густов, Дмитрий Юрьевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Густов, Дмитрий Юрьевич

Оглавление

Введение

1. Состояние вопроса , постановка цели и задач исследования

1.1. Анализ взаимодействия рабочего органа роторных поворотных экскаваторов с грунтом.

1.2. Анализ работы рабочего оборудования ро-торно-фрезерных экскаваторов для селективной разработки полезных ископаемых

1.3. Анализ работ по исследованию колебаний конструкций роторных экскаваторов

1.4. Постановка цели и задач исследования

2. Моделирование динамики рабочего процесса роторно-фрезерных экскаваторов

2.1. Представление роторно-фрезерных экскаваторов типа МРФ-1000 как упругих динамических систем

2.1.0. Общая расчётная схема машин типа МРФ

2.1.1. Расчётные схемы для анализа колебаний в вертикальной плоскости

2.1.2. Расчётные схемы для анализа колебаний в плоскости поворота

2.1.3. Динамическая система при расчёте рабочего оборудования на крутильные колебания

2.1.4. Расчётная схема динамической системы привода вращения ротора

2.1.5. Расчётная схема динамической системы для анализа совместных колебаний рабочего органа в вертикальной плоскости и крутильных колебаний роторной стрелы

2.1.6. Расчётная схема динамической системы для анализа совместных крутильных колебаний роторной стрелы с ротором и крутильных колебаний привода ротора

2.1.7. Расчётная схема динамической системы для анализа совместных колебаний рабочего органа в плоскости поворота и крутильных колебаний привода ротора

2.2. Динамические нагрузки в рабочем оборудовании роторно-фрезерных экскаваторов

2.2.1. Расчётная схема действия внешних нагрузок на роторе при копании

2.2.2. Учёт затухания колебаний в динамической системе

2.2.3. Динамические нагрузки при резонансных колебаниях 86 3. Анализ динамических параметров рабочего процесса МРФ

3.1. Параметры собственных колебаний рабочего органа в вертикальной плоскости

3.2. Расчёт частот собственных колебаний рабочего органа в плоскости поворота

3.3. Расчёт частот собственных крутильных колебаний рабочего оборудования

3.4. Расчёт частот собственных крутильных колебаний механизма привода вращения ротора

3.5. Расчёт частот совместных колебаний рабочего органа в вертикальной плоскости и крутильных колебаний роторной стрелы

3.6. Расчёт совместных крутильных колебаний роторной стрелы с ротором и крутильных колебаний привода ротора

3.7. Расчёт совместных колебаний рабочего органа в плоскости поворота и крутильных колебаний привода ротора

3.8. Расчёт внешней нагрузки на рабочем органе

3.9. Анализ частот собственных колебаний конструкции и частот изменения внешней нагрузки

3.10. Расчёт внешней нагрузки в близких к резонансу режимах

3.11. Анализ влияния гидропривода на внешнюю нагрузку в режимах близких к резонансу

4. Рекомендации по выбору режимов работы роторно-фрезерных экскаваторов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамические нагрузки роторно-фрезерных экскаваторов»

Одной из основных задач , решаемых в настоящее время при добыче строительных материалов и других полезных ископаемых , является возможность уменьшения потерь добываемых полезных ископаемых при отработке сложноструктурных месторождений. Имеющие место в настоящее время потери при отработке сложных пластов с помощью существующих технологий , основанных на использовании обычных роторных и одноковшовых экскаваторов, буровзрывного и рыхлительно-бульдозерного оборудования и характеризующихся нерациональным применением машин большой единичной мощности , цикличностью и много-операционностью , наносят народному хозяйству большой экономический ущерб и негативно влияют на окружающую среду.

Карьерные комбайны послойного фрезерования зарубежных фирм "Крупп Фердер-техник", "Виртген" (Германия), "Рангхо" (США) и другие, имеющие нижнее расположение рабочего органа (перед или под базой машины), могут использоваться для горизонтальных и пологих пластов, но требуют значительного опережения вскрышных работ (подготовки рабочей зоны), и , следовательно, значительных дополнительных капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Учитывая разнообразие слож-ноструктурности и углов падения пластов (от 2 до 15 прослойков породы, горизонтальные, пологие, наклонные пласты, геологические нарушения), очевидно , комбайны послойного фрезерования получат ограниченное применение.

К тому же опыт использования в России в 1989-1995 годах карьерных комбайнов "Виртген" (2100СМ, 2600СМ, ЗОООСМ) для безвзрывной выемки гипса, известняка, магнезита, доломита из горизонтальных и пологих (до 7-8 градусов) пластов показал их относительно невысокий уровень забойной производительности ( 115-470 т./час ) и то , что процесс адаптации фирмой дорожно-строительных конструкций этих машин к условиям горного производства пока еще не завершен. Конструкции комбайнов КСМ " Крупп Фердер-техник как показывает зарубежный опыт применения их отдельных образцов, требуют серьезной доработки. В частности, на подготавливаемом к использованию впервые в России образце КСМ-4000 с участием АО " Ижорские заводы " была существенно изменена конструкция рабочего органа.

Решение указанной задачи представляется целесообразным за счёт освоения и производства машин послойного фрезерования в России [ 21 ], так как выемочно-погрузочные машины зарубежных производителей в условиях существующих месторождений полезных ископаемых могут найти лишь ограниченное применение.

Поэтому на основании Постановления Совета Министров РФ №1265 от 06.12.93. , направленного на создание ресурсосберегающих технологий и комплексов экскавационной техники , оснащённой рабочими органами фрезерного типа , была разработана программа создания роторно-фрезерных экскаваторов МРФ-1000 и ЭРФ-1000. Основными исполнителями работ по созданию этих машин являются МГСУ , НПК "Стройкарьермаш" , Челябинский НИИОГР и АО "Уралмаш".

В процессе выполнения работ по созданию этих машин автором был проведен ряд исследований по динамическим нагрузкам роторно-фрезерных экскаваторов на примере МРФ-1000. При этом оценивалось влияние на рабочий процесс и динамические нагрузки динамического взаимодействия рабочего органа с грунтом , динамики гидравлического привода и конструктивных параметров рабочего оборудования. Выявлялись режимы работы машины , позволяющие избежать возникновение опасных резонансных явлений , которые могут приводить к чрезмерным перегрузкам элементов конструкции. Эти исследования и легли в основу диссертации.

На защиту автором выносится следующее :

1. Математическая модель роторно-фрезерного экскаватора типа МРФ-1000 как упругой динамической системы .

2. Зависимости для расчёта внешних нагрузок на рабочем органе для роторно-фрезерных экскаваторов типа МРФ-1 ООО.

3. Результаты анализа влияния динамики рабочего оборудования МРФ-1000 на внешнюю нагрузку .

4. Результаты анализа влияния динамики гидропривода рабочего оборудования на внешнюю нагрузку.

5. Результаты анализа внешних нагрузок на рабочем органе МРФ-1000.

6. Рекомендации по выбору режимов работы роторно-фрезерных экскаваторов для снижения динамических нагрузок.