Исследование рациональных режимов работы эскаваторов-драглайнов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Игнатьев, Сергей Анатольевич

• Игнатьев, Сергей Анатольевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Игнатьев, Сергей Анатольевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Тенденции совершенствования добычи фосфоритовой руды

в Ленинградской области

1.1 Анализ работы рудника

1.2 Анализ эффективности горных работ на руднике

АООТ "Фосфорит"

1.3 Конструкция экскаватора ЭШ 15/90 и анализ его поломок

1.4 Обзор теоретических исследований

1.5 Цель и задачи исследования

2. Имитационное моделирование

2.1 Усилия, возникающие в тяговом и подъемном канатах при выполнении операций основного цикла

2.1.1 Потери мощности в лебёдках

2.1.2 Потери мощности на изгиб каната и на трение в блоках

2.1.3 Потери мощности на барабане тяговой и подъёмной лебёдок

2.1.4 Потери мощности в зубчатой передаче тяговой и подъемной лебёдок

2.1.5 Потери мощности в редукторе тяговой и подъёмной лебёдок

2.2 Нагрузочный и скоростной режим работы главных электроприводов экскаватора-драглайна

2.3 Работа, выполняемая механизмами экскаватора-драглайна

2.4 Алгоритм имитационной модели

3. Математическая модель электромеханической системы

экскаватора-драглайна

3.1 Математическая модель механической части главных механизмов экскаватора-драглайна

3.2 Математическая модель электрической части главных механизмов экскаватора-драглайна

3.3 Структурная схема динамической модели

3.4 Исходные данные для расчета

3.5 Результаты моделирования

3.6 Выводы по результатам моделирования

4. Экспериментальные исследования режимных параметров экскаватора ЭШ 15/90

4.1 Методика проведения экспериментальных исследований

4.2 Место проведения экспериментальных исследований, приборы и оборудование

4.3 Результаты экспериментальных исследований

4.3.1 Хронометражные исследования основного цикла экскавации горной массы

4.3.2 Исследование электрических показателей основных приводов ЭШ 15/90

4.4 Выводы по результатам экспериментальных исследований

5. Методика оптимизации режимов работы экскаватора-

драглайна типа ЭШ 15/90

5.1 Выбор исходных данных

5.2 Имитационное моделирование

5.3 Результаты пошагового моделирования процесса

экскавации горной породы экскаватором- драглайном

5.4 Выбор рационального варианта

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование рациональных режимов работы эскаваторов-драглайнов»

ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование технологии и повышение производительности АООТ "Фосфорит", производящего минеральные удобрения, является важной, общегосударственной задачей.

Технология ведения горных работ на руднике АООТ "Фосфорит" предполагает использование в качестве вскрышных машин экскаваторы-драглайны.

Шагающие экскаваторы-драглайны нашли основное применение при бестранспортной системе разработки месторождений открытым способом. Обладая технологическими и экономическими преимуществами по сравнению с другими видами экскаваторов, они, в свою очередь, являются более металлоёмкими и технологически сложными машинами, и как следствие, дорогостоящими. Срок службы драглайнов составляет 18-25 лет. За это время происходит не только физический износ основного оборудования, но и его моральное старение. В настоящее время горнодобычные предприятия находятся в тяжелых экономических условиях и не в состоянии своевременно обновлять парк машин. Они вынуждены эксплуатировать машины, отработавшие свой срок службы.

В свою очередь, эксплуатация экскаваторов-драглайнов без учета их технического состояния приводит к авариям, что влечёт за собой остановку всей технологической цепочки и приводит к значительным материальным потерям.

Известные теоретические исследования, направленные на повышение эффективности эксплуатации экскаваторов-драглайнов, в большей своей части посвящены автоматизации электрических систем и не учитывают взаимного влияния основных механизмов экскаватора. Как показал анализ, известные методы определения ресурса узлов горного оборудования нельзя в чистом виде применить к экскаваторам-драглайнам.

Поэтому выбор рациональных режимов работы экскаваторов-драглайнов с учетом их технического состояния и горно-геологических условий, прогнозирования ресурса основных узлов экскаватора после ремонта являются актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является повышение ресурса узлов и деталей за счет выбора рациональных режимных параметров экскаватора-драглайна и оптимизации процессов цикла экскавации горной массы.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Разработана математическая модель, описывающая работу электромеханической системы экскаватора-драглайна;

2. Разработана и исследована динамическая модель электромеханической системы драглайна на ЭВМ;

3. Разработан алгоритм имитационной модели процесса экскавации горной массы экскаватором-драглайном;

4. Разработана методика выбора рациональных эксплуатационных параметров экскаватора при его модернизации.

При проведении исследований были использованы анализ и обобщение известных научных работ по экскавации горной массы драглайнами, технологии отработки пород средней крепости и моделирование процессов работы экскаватора-драглайна, численное интегрирование, моделирование процессов на РС ЭВМ, а также экспериментальные исследования режимов работы экскаватора-драглайна в производственных условиях. Научная новизна результатов работы заключается в: -разработке математической модели электромеханического оборудования экскаватора-драглайна, позволяющей определять предельные значения токов двигателей подъёмной и тяговой лебедок в зависимости от качества взорванной массы, вида скоростной диаграммы, коэффициента жесткости канатов, что дает возможность корректно определять входные параметры при оптимизации производительности и определении ресурса

основных узлов драглайна и разработке алгоритма имитационной модели процесса экскавации горной массы экскаватором-драглайном.

Достоверность научных положений, выводов и предложений подтверждается адекватностью расчетной динамической модели электромеханической системы драглайна реальному объекту исследования и представительным объемом экспериментальных данных с применением апробированного математического аппарата для его обработки.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований предложены:

- математическая модель взаимодействия ковша с породой, тяговым, подъёмным канатами и электромеханическими лебёдками;

- имитационная модель выбора рациональных режимных параметров для заданных горно-геологических условий;

пакет компьютерных программ, позволяющих реализовать имитационную и математическую модель.

Результаты диссертационной работы приняты к внедрению в АООТ "Фосфорит".

1. ТЕНДЕНЦИИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ДОБЫЧИ ФОСФОРИТОВОЙ

РУДЫ В ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

1.1. АНАЛИЗ РАБОТЫ РУДНИКА АООТ "ФОСФОРИТ"

Фосфоритовая руда является основой для производства необходимого для сельского хозяйства и промышленности продукции, которая позволяет повысить эффективность сельского хозяйства в Ленинградской области.

Объединение "Фосфорит" является уникальным производством, обеспечивающим важнейшей продукцией Северо-запад региона и в первую очередь Ленинградскую область и Санкт-Петербург.

АООТ "Фосфорит" включает в себя кроме химического также и горнообогатительный комплекс, состоящий из рудника, автотранспортного цеха и обогатительной фабрики, при этом руда добывается на южном участке рудника.

Рудник на Южном участке АООТ "Фосфорит" введен в эксплуатацию в 1975 году для восполнения выбывающих мощностей Северного рудника.

Карьеры рудника на Южном участке были построены и введены в эксплуатацию в соответствии с проектом ВНИИТА. Проектная мощность рудника составляет 8400 тыс. тонн руды в год.

Разработка месторождения производится открытым способом с применением бестранспортной схемы вскрытия, с размещением вскрышных пород во внутренних отвалах (рис.1). Разработка месторождения осуществляется двумя уступами - вскрышным и добычным. Для усреднения качества руды предусмотрен буферно-усреднительный склад.

Горно-геологические условия карьеров рудника АООТ "Фосфорит" за время работы изменились незначительно, и по прогнозам специалистов изменений не ожидается. Характеристика горно-геологических условий дана

Рис. 1.1 Расположение экскаватора ЭШ 15/90 в забое при существующей на руднике АООТ "Фосфорит" технологии

отработки месторождения фосфоритов

в табл. 1.1 из которой видно, что экскаватор при верхнем и нижнем черпании работает в совершенно разных режимах, при последующих циклах изменяются 1, и, Ь, так как разрабатываются породы разной крепости, уступы формируются под разными углами. Большое влияние на режим работы экскаватора-драглайна оказывает качество взрывания скальной вскрыши и наличие негабарита. Всё это показывает, что экскаватор работает со значительными динамическими нагрузками, которые отрицательно сказываются на надёжности машины.

Таблица 1.1

Горно-геологические характеристики месторождения

№ Наименование Фосфоритовая Породы вскрыши

п.п параметра РУДа скальная мягкая

1 Средняя мощность, м 2,2 10 11

2 Плотность, т/м3 1,92 2,6 1,75

3 Естественная влажность, % 8 - 15

4 Плотность с учетом естественной влажности, т/м3 2,1 2,6 2,1

5 Коэффициент разрыхления 1,36 1,46 1,2

6 Коэффициент крепости по шкале проф. Протодьяконова 2-8 6-8 0,6-1,0

7 Угол откоса рабочих уступов, град 35 60-80 35

В табл. 1.2 и на рис.2 представлена производительность рудника, по руде и по вскрыше, за период 1980 - 1997 года. Постепенный рост объёмов вскрыши и добычи объясняется введением в строй новых карьеров. В период 1988 - 1990 года наблюдается выход рудника на проектную мощность и далее, как следствие изменения ситуации в стране, её снижение и резкое падение в 1992 году. До 1997 года работы на руднике проводились в

Рис. 1.2 Развитие горных работ на руднике АООТ Фосфорит

небольшом объёме. В настоящее время положение дел в АООТ "Фосфорит" стабилизировалось, разработан новый план развития горных работ,

Таблица 1.2

Производительность рудника, по руде и по вскрыше, за период 1980 - 1997

год РУДа наносы известняк вскрыша

тыс. т тыс. мЗ тыс. мЗ тыс. мЗ

1980 4638 6209,3 10288,6 16497,9

1981 5003,5 6618 10649,9 17167,4

1982 5278,1 5936,4 11300,7 17237,1

1983 6022,6 6820,3 11945,5 18765,8

1984 6307,4 7084,5 12684,7 19769,2

1985 6586,6 7956,6 12655,2 20611,8

1986 6253,4 8562,8 12723,9 21286,7

1987 6374,7 9912,6 13660,7 23573,3

1988 6840,3 9247,8 14180,4 23428,2

1989 6656,9 10024,2 14089,4 24113,6

1990 5452,1 9326,1 13028,4 22354,5

1991 5063,6 8198,8 12099,8 20298,6

1992 2340,8 4105 5182 9287

1993 820,8 1177,7 1316,5 2494,2

1994 779,8 1211,5 1584,9 2796,4

1995 1909,6 2926 4441 7367

1996 1030,1 1164,4 1782,6 2947

1997 1006,8 1460,5 1990,8 3451,3

представленный в табл. 1.3, на период 1999 - 2005 года, предусматривающий

Л

объём вскрыши в размере 12700 тыс. м в год и объём добычи руды 3700 тыс. тонн в год, что соответствует 60-70% от максимально развиваемой мощности карьеров за все года существования АООТ "Фосфорит".

Таким образом, существует необходимость интенсивного использования механического оборудования, в том числе драглайнов, как минимум до 2005 года.

Совершенствование же режимов работы экскаваторов, особенно при модернизации их конструкции или замены узлов, в том случае, когда

существуют трудности покупки новых экскаваторов, приобретают особенно важное значение.

Таблица 1.3

План развития горных работ на период 1999-2005 гг.

карьер Вскрыша/^ Мягкая ^^ ^/'скальная Год

№ тыс.м3/тыс.т тыс.м /тыс.м 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

2 22400/3828 12100/10300 3200 666 3200 617 3200 572 3200 528 3200 492 3200 485 3200 468

3 17500/3255 8800/8700 2500 445 2500 492 2500 483 2500 471 2500 463 2500 459 2500 442

4 12600/3468 6200/6400 1800 519 1800 559 1800 523 1800 519 1800 458 1800 451 1800 439

5 5200/2072 2000/3200 2600 1043 2600 1029 - - - - -

6 5200/2055 800/4400 2600 1033 2600 1022 - - - - -

5 + 6 26000/9096 6100/19900 - - 5200 1893 5200 1905 5200 1783 5200 1778 5200 1740

рудник 88900/23777 36000/52900 - - - - - - -

К.В 3,7 3.4 3.4 3.6 3.7 4.0 4.0 4.1

1.2. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГОРНЫХ РАБОТ НА РУДНИКЕ АООТ

"ФОСФОРИТ"

Кингисеппское месторождение фосфоритов залегает в виде пластовой залежи. Величина наклона пласта не превышает 1 и составляет в среднем 22,5 метра на 1 километр по падению. Глубина залегания увеличивается с севера на юг от 7 до 45 метров, в пределах проектных карьеров - 35 метров.

Мощность рыхлой вскрыши изменяется от 2 до 25 метров, скальной вскрыши от 6,9 до 15,3 метров.

Для отработки месторождений с подобными геологическими характеристиками могут применяться технологии представленные в табл. 1.4. Использование для вскрышных работ вариантов 1 и 2 предусматривает применение для отвалообразования только одноковшовых экскаваторов, остальные схемы вскрытия месторождения предусматривают использование целого комплекса горных машин. В варианте 3 и 4 отвалообразование производится с помощью консольного отвалообра-зователя либо транспортно-отвального моста. В схемах 5-10 наряду с ранее указанными горными машинами предусматривается применение автомобильного транспорта для перевозки породы во внешние отвалы.

На карьерах АООТ Фосфорит применяется бестранспортная технология, вариант 1 табл. 1.4, вскрышных работ с перевалкой вскрышных пород, в выработанное пространство одноковшовыми экскаваторами. Для производства работ по этой технологии применяются экскаваторы -драглайны типа ЭШ 10/70; ЭШ 15/90; ЭШ 20/90.

Отработка месторождения производится двумя уступами: вскрышным и добычным. В свою очередь вскрышной уступ разделен на два подъуступа: наносы и скальная вскрыша. Драглайны располагаются на промежуточном горизонте, обеспечивая отработку наносов верхним черпанием и отработку взорванной скалы нижним черпанием (рис.1). Принятое положение вскрышных экскаваторов позволяет производить формирование отвалов в выработанное пространство без переэкскавации пород и применения дополнительной техники.

Применение других технологий, представленных в табл. 1.4, для горногеологических условий Кингисеппского месторождения фосфоритов нецелесообразно, ввиду увеличения применяемой для вскрытия месторождения техники, соответственно увеличения энергозатрат.

Таблица 1.4

Варианты технологии разработки месторождений открытым способом

вариант технологии

схема

Технология вскрышных работ с перевалкой вскрыши в выработанное пространство одноковшовыми экскаваторами

Технология вскрышных работ с кратной перевалкой породы во внутренние отвалы одноковшовыми экскаваторами

Технология вскрышных работ с перемещением породы в выработанное пространство консольным отвалообразователем

Технология вскрышных работ с перемещением породы в выработанное пространство транспортно -отвальным мостом

Технология вскрышных работ с перевалкой породы в выработанное пространство одноковшовыми экскаваторами и перемещением вскрыши консольным отвалообразоваателем

Технология вскрышных работ с перевозкой пород во внутренние отвалы

Технология вскрышных работ с перемещением породы в выработанное пространство отвалообразователем и перевозкой автомобильным транспортом

Технология вскрышных работ с перевозкой породы во внешние отвалы

Технология вскрышных работ с перевозкой породы во внутренние и внешние отвалы

Технология вскрышных работ с перевалкой породы во внутренний отвал и перевозкой во внешние отвалы

ч\\\\ч\\\\\\\

л\ч\\ч\\\\\\

1.3 КОНСТРУКЦИЯ ЭКСКАВАТОРА ЭШ 15/90 И АНАЛИЗ ЕГО

ПОЛОМОК

Объектом исследования является экскаватор - драглайн, как наиболее сложная машина технологической цепочки добычи фосфоритовой руды в условиях рудника АООТ Фосфорит.

Основанием экскаватора служит опорная рама, которая представляет собой круглую плиту, диаметром 14 метров и высотой 1,1 метра, собранную из отдельно сваренных 13 секций. Опорная рама принимает на себя и передает на грунт вес всего экскаватора. В центральную секцию опорной рамы вмонтирована центральная цапфа, вокруг которой вращается поворотная платформа экскаватора. Поворотная платформа воспринимает все нагрузки от механизмов при работе и передвижении экскаватора и через роликовый круг передает их на опорную раму. Платформа и установленное на ней оборудование накрыты металлическим кузовом. Внутри кузова размещены все основные механизмы экскаватора.

Каждый рабочий механизм экскаватора имеет индивидуальный электропривод. Для охлаждения машин преобразовательного агрегата принята система принудительной вентиляции.

В правом и левом передних углах кузова на высоте 8 метров над уровнем стоянки расположены кабины управления экскаватором.

Надстройка представляет собой пространственную стержневую систему, назначение которой состоит в поддерживании стрелы, верхних и нижних направляющих блоков рабочих канатов, а также в восприятии нагрузок, возникающих при экскавации и при шагании. Стрела оригинальной вантовой конструкции отличается большой прочностью и жесткостью при минимальном весе. Она состоит из центрального стержня трубчатого сечения и трех вантовых ферм.

Ковш ёмкостью 15 м сварнолитой конструкции рассчитан на работу в тяжёлых условиях. Для повышения стойкости ковша абразивному износу предусмотрена наплавка поверхностей твердым сплавом.

Экскаватор - драглайн оборудован также механизмом шагания, который обеспечивает высокую плавность передвижения. Питание электрооборудования экскаватора осуществляется от сети напряжением 6000 В с помощью гибкого кабеля. Надёжная работа электрооборудования, простота и легкость управления обеспечивается соответствующей аппаратурой, в том числе применением двух каскадной системы управления с магнитными усилителями. В табл. 1.5 приведены технические характеристики экскаватора ЭШ 15/90.

В процессе работы экскаваторы - драглайны испытывают высокие динамические нагрузки имеющие знакопеременный колебательный характер.

В механизмах тяговой лебёдки, рабочем оборудовании и других элементах экскаватора максимальные динамические нагрузки возникают в результате остановки ковша при экскавации скальной вскрыши с негабаритом крупного размера.

В подъёмной лебёдке на промежуточном валу наибольшие крутящие моменты возникают в момент отрыва ковша от забоя. В этот период цикла нагрузки в подъёмных канатах достигают максимальной величины, а электродвигатель, разгоняясь, вызывает увеличение амплитуды момента.

В наиболее тяжелом режиме работает поворотный механизм, за время цикла в его редукторах трижды происходит выбор зазора, сопровождающийся ударными нагрузками, при этом он работает с коэффициентом перегруза более 40% времени [63, 76].

По мере эксплуатации шагающих экскаваторов динамические нагрузки возрастают из-за ослабления болтовых и заклёпочных соединений секций опорной базы, поворотной платформы, центральной цапфы и секторов зубчатых венцов.

Таблица 1.5

Технические характеристики экскаватора ЭШ 15/90

Тип машины драглайн

Емкость ковша 15м3

Длина стрелы 90м

Угол наклона стрелы 30°

Рабочий вес экскаватора 1620т

В том числе вес противовеса 15т

Диаметр опорной рамы 14м

Среднее удельное давление на грунт при работе 1 кг/см2

Среднее удельное давление на грунт при передвижении 2,1 кг/см2

Ход шагающий

Длина шага 2м

Скорость передвижения экскаватора бОм/ч

Наибольший уклон или подъём, преодолеваемый экскаватором 7°

Наибольший вес груженого ковша 47т

Мощность сетевого синхронного двигателя 1900кВт

Напряжение питающего тока 6000В

Частота питающего тока 50Гц

Управление рабочим движением электрическое

Управление шаганием электрогидравл

Расчетная продолжительность цикла при повороте на 120° и концевом проходе, при глубине копания до 25 метров в грунтах 1 категории 63 сек

На величину нагрузки, в механизмах экскаватора, влияют не только конструктивные параметры экскаватора, но и сочетание различных факторов: объёмного веса грунта, коэффициента наполнения ковша, квалификации машиниста, вида забоя и другие.

В табл. 1.6 представлены наиболее характерные причины отказа оборудования экскаватора - драглайна. Наибольшее число отказов происходит в результате износа поверхностей, их деформации и трещин. Также большое влияние оказывают вибрации, возникающие в механизмах экскаватора, которые приводят к ослаблению болтовых и заклёпочных соединений. Но наиболее тяжёлые последствия имеют превышения нагрузок на рабочем органе - выход из строя редукторов, электродвигателей, обрыв канатов.

Таблица 1.6

Отказ оборудования и его причины

Наименование детали, сборочной единицы, узла Причины отказа

База опорная Деформация, трещины и разрывы нижнего листа, продольных и радиальных ребер жесткости, листов уширения секций, недостаточная жесткость заклепанных стыков . Деформация пояса подхвата.

Опорно-поворотное устройство: цапфа центральная круг рельсовый нижний венец зубчатый круг роликовый платформа поворотная Износ втулки и задиры отливки центральной цапфы Пластическая деформация головки рельса, смятие и неравномерный её износ Износ зубьев секторов, вибрация зубчатого венца, обрывы призонных болтов, выдавливание секторов Износ роликов, появление трещин и разрывов сепараторов Усталостные трещины на продольных балках средней секции, разрушение сварных соединений стакана центральной цапфы

Надстройка: колонна и рама поперечная блоки наводки Трещины в верхней части колонны, в вертикальных листах рамы поперечной и в сварных швах раскосов и оттяжек колонны Износ втулки верхней опоры и беговых дорожек подшипников, трещины кожуха, прогиб и вмятины боковых блоков, абразивный износ ручьев блока и секторов

Лебедки подъемная, тяговая: редуктор муфта кулачковая электродвигатель Износ зубьев зубчатых колес, износ беговых дорожек подшипников, проварачивание на валу внутренних и поломка наружных обойм подшипников Усталостное изнашивание посадочных поверхностей и шпоночных пазов у валов и кулачковых полумуфт, рассоединение крепежных элементов кулачковых муфт Износ у вала посадочных поверхностей подшипников, пробой на корпус обмоток

Механизм поворота: редуктор узел ведомого вала Недостаточно надежное крепление узла ведущей шестерни на валу электродвигателя. Повышенная вибрация редуктора, износ зубьев зубчатых колес и посадочных поверхностей, износ беговых дорожек и сепараторов у подшипников, ослабление крепления опорных фланцев Трещины во впадинах зубьев или износ зубьев вала шестерни, излом шейки вала по галтелям перехода кольцевой канавки. Ослабление узла крепления гайкой ведомого вала

Стрела: блоки следящие ковш 15 м3 с упряжью и подвеской Износ беговых дорожек и трещины обойм подшипников, износ посадочных поверхностей цапф, заклинивание траверсы следящих блоков, абразивный износ блоков Деформации и трещины боковых, задней стенок и днища ковша, износ челюсти, козырька, пластин днища и подошвы корпуса ковша. Износ и трещины передней и боковой проушины, проушин трубы арки ковша. Абразивное и усталостное изнашивание соединительных серег, колец и колец прицепного устройства, коромысла и блока разгрузочного и т.д.

Электрооборудование: четырехмашинный преобразовательный агрегат электродвигатели главных приводов Вибрация, износ боговых дорожек или излом наружной обоймы подшипников синхронного двигателя. Перегрев, межвитковое замыкание, пробой на корпус обмотки статора или ротора. Вибрация, износ посадочных поверхностей у вала ротора. Межвитковое замыкание обмотки статора генератора. Износ посадочных поверхностей и шпоночного паза под установку полумуфты моторной. Межвитковое замыкание и пробой на корпус обмотки статора или ротора

Вспомогательное оборудов.: компрессорная установка Износ поршней, гильз цилиндров, маслосъемных и компрессионных поршневых колец и вкладышей шатуна, трещины пластинчатых пружин и клапанов у компрессора

Канаты подъемные и тяговые Износ, обрывы отдельных проволочек. Разрыв каната

Из табл. 1.6. видно, что интенсивная эксплуатация экскаваторов для обеспечения максимальной производительности при работе по достаточно сложной технологии ведения горных работ, принятой на руднике АООТ "Фосфорит", приводит к износным и поломочным отказам. Поэтому оптимизация режимов эксплуатации, своевременная замена узлов должны способствовать повышению надёжности работы экскаватора.

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Игнатьев, Сергей Анатольевич

128 ВЫВОДЫ

Основные научные и практические выводы, полученные в результате проведённых исследований, заключаются в следующем:

1. Принятый на руднике АООТ Фосфорит порядок ведения горных работ, отработка с одного места стоянки драглайна двух уступов, приводит к повышенным динамическим нагрузкам в узлах экскаватора.

2. Установлено, что повышение срока службы узлов экскаватора возможно за счет оптимизации режимных параметров электромеханической системы.

3. Идеализированная математическая модель экскаватора-драглайна может быть представлена трехмассовой системой в виде взаимосвязанных Систем дифферинциальных уравнений, где заполнение ковша происходит по линейному закону, а усилия в канатах выражаются через коэффициент жесткости и перемещения.

4. Установлено, что прямоугольная тахограмма вызывает более чем полуторократное превышение пусковых токов электродвигателей основных механизмов, оптимальной скоростной диаграммой драглайна является трапециидальная тахограмма с продолжительностью цикла в пределах 60с.

5. Периодические колебания токов и моментов в электромеханической системе ЭШ 15/90, возникают при изменение жесткости канатов более чем в 20 раз.

6. Установлено, что мгновенное увеличение усилий в тяговых канатах, по амплитуде не превышающие максимальных значений при работе в номинальном режиме возникают при наличие негабаритов во взорванной массе.

7. Изменение приведенных моментов инерции вращающихся масс в 2.15 раза и более, для ЭШ 15/90, влечет за собой возникновение высокочастотных колебаний, приводящих к неустойчивой работе электроприводов основных механизмов.

8. Результаты расчетов по имитационной модели представленные в виде нагрузочных диаграмм позволяют анализировать загруженность электродвигателей по операциям цикла с учетом величин пусковых токов, полученных при математическом моделировании.

9. Рекомендуется определять ресурс модернизированных узлов драглайна или основных его узлов при изменении горно-геологических условий с учетом ресурса базового варианта и соотношения выполненных работ при базовом и новом варианте. Ресурс канатов может быть повышен на 10% за счет применения облегченных конструкций ковша, упрощения схем запасовки, использования футеровок шкивов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Игнатьев, Сергей Анатольевич, 1998 год

Список литературы:

1. Астафьев Ю.П. Компьютеры и системы управления в горном деле за рубежом. М., Недра 1989. 264 с.

2. Ачеркан Н.С. Детали машин, расчет и конструирование. М. 1969. 300 с.

3. Белый В.Д. Лесин К.К. Самарский Л.Ф. Выбор, навеска, эксплуатация и контроль состояния шахтных канатов. М. 1967. 225 с.

4. Бендат Дж., Пирсон А. Измерение и анализ случайных процессов. М., Мир, 1974. 150 с.

5. Бисенов Ж.С. Исследование и оценка надежности одноковшовых карьерных экскаваторов в условиях эксплуатации. М.: Недра, 1971. 250 с.

6. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М., Машиностроение, 1984. 230 с.

7. БриндлиК. Измерительные преобразователи. М. 1991. 190 с.

8. Брякотник В.П. Инженерная методика определения максимальных динамических нагрузок в подъемном механизме карьерного экскаватора при переходных режимах Свердловск, 1972.120 с.

9. Бубновский Б.И. Ефимов В.Н. Морозов В. И. Ремонт шагающих экскаваторов. М. 1991. 347 с.

10. Вайнсон АЛ. Подъемно-транспортные машины. М. 1975. 430 с.

11. Волков Д.П. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов. М.: Машиностроение, 1965. 463 с.

12. Волков Д.П., Каминская Д.А. Динамика электромеханических систем экскаваторов. М., Машиностроение 1971. 383 с.

13. Вуль Ю.Я., Ключев В.И., Седаков Л.В. Наладка электроприводов экскаваторов. М.: Недра, 1975, 309 с.

14. Гайдукевич В.И., Титов B.C. Случайные нагрузки силовых электроприводов. М., Энергомашиздат 1983.Л 60 с.

15. Демин A.A., Кочетов E.B. Надежность шагающих драглайнов Горное оборудование (НИИинформтяжмаш) 1977, №32, 40 с.

16. Демин A.A. Новые виды рабочего оборудования экскаваторов драглайнов / / Строительные и дорожные машины. -1993 . -N 5. -с. 13-15.

17. Демин A.A., Кочетов Е.В., Игнатьев A.A. Пути повышения надежности мощных экскаваторов. Горное оборудование (ЦНИИТЭИтяжмаш) 1979, №34, 46 с.

18. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения М., Мир, 1971.236 с.

19. Докукин A.B., Красников Ю.Д., Хургин З.Я. Статистическая динамика горных машин. М., "Машиностроение", 1978. 165 с.

20. Дружинин A.B. и др. Развитые алгоритмы и функции контроля и управления мощным экскаватором - драглайном / / Известия ВУЗов. Сер. Горный журнал. -1993. -N 12. -с. 97-106. - ISSN 0536-1028.

21. Егоров В.Н., Шестаков В.М. Динамика систем электропривода. - Л.: Энер-шиздат, 1983. 216 с.

22. Елисеев В.А. Шинянский A.B. Справочник по автоматизированному электроприводу. М. 1983.

23. Жердева Т.В. Прогнозирование ресурса гидрооборудования механизированной крепи на стадии проектирования. Автореферат, М.: МГГИ 1995. 16 с.

24. Зудин В. И. Драглайновый мост / / Горный информационно - аналитический бюллетень . - 1993. -N 4. -с. 27-28.

25. Ивашев-Мусатов О.С. Теория вероятностей и математическая статистика. М. 1979. 255 с.

26. Игнатьев С.А. Алгоритм определения энергетических затрат при выполнении цикла экскаватором-драглайном. //Ежегодная научная конференция

молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение". Тезисы докладов. СПб, 1998, с. 113.

27. Игнатьев С.А. Метод оценки эффективности эксплуатации экскаваторов-драглайнов. //Ежегодная научная конференция молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение". Тезисы докладов. СПб, 1997, с.45.

28. Игнатьев С.А. Метод оценки эффективности эксплуатации экскаваторов-драглайнов. //5Международный форум. Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ. Тезисы докладов Симпозиума "Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология". СПб, 1997, с.27.

29. Игнатьев С.А. Методы оценки эффективности эксплуатации и контроля качества приводов экскаваторов ЭШ 15/90 .//Ежегодная научная конференция студентов и молодых ученых Горно-электромеханического факультета. Тезисы докладов. СПб, 1995, с.18.

30 Игнатьев С.А. Повышение эффективности эксплуатации экскаваторов-драглайнов. //Ежегодная научная конференция молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение". Тезисы докладов. СПб, 1996, с.45.

31. Казменко В.Д. Стальной канат. Прочность и ресурс. Л. 1983

32. Канаты стальные / / Основное горношахтное оборудование для угольной промышленности. - М. - 1992. -с. 23-24.

33. Картверишвили Ю. Л. Сменное оборудование драглайна к одноковшовому гидравлическому экскаватору / / Строительные и дорожные машины. -1993.-N6.-с. 5-6.

34. Клюев В.В. Технические средства диагностирования. М. 1989. 325с.

35. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электроприводов. М., Энергия 1971. 160с.

36. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени. М., "Машиностроение", 1977. 135 с.

37. Коллакот P.A. Диагностирование механического оборудования. JI., Судостроение, 1980. 80 с.

38. Коломийцов М.Д. Эксплуатация горных машин и автоматизированных комплексов. Л., изд ЛГИ, 1986. 95 с.

39. Колчин Н.И Механика машин. Л. 1971.470 с.

40. Кох П.И. Надёжность механического оборудования карьеров. М., "Недра", 1978. 145 с.

41. Красников Ю.Д., Солод C.B., Хазанов Х.И. Повышение надёжности горных выемочных машин. М.: Недра, 1989. 215 с.

42. Кривошеев В.П., Алексеев В.А. Оборудование объединения Новокраматорский машиностроительный завод " / / Горный журнал . - 1993 . №7. -с. 41-46.

43. Курков C.B. Метод конечных элементов в задачах динамики механизмов и приводов. Санкт-Петербург 1992. 255 с.

44. Линник Ю.Н. Оценка надёжности разрушающих систем горных машин при помощи энергоресурса. Новые технологии добычи полезных ископаемых. Тезисы докладов. Международный симпозиум по проблемам прикладной геологии, горной науки и производства. Санкт-Петербург 1993. -с. 56-57.

45. Макеев А. Ю., Комиссаров А.П. Конструктивные и технологические особенности драглайна с точной разгрузкой ковша / / Горный журнал . -1993.-N1,-с. 31-33.

46. Мартынов A.M. Система защиты стрелы от аварийных режимов. / / Горный журнал . -1992,-N 10. - с. 110-113.

47. Мартынов М.В. Переслегин Н.Г. Автоматизированный электропривод в горной промышленности. М. 1969. 195 с.

48. Махно Д.Е., Шадрин А.И. Надёжность карьерных экскаваторов и станков шарошечного бурения в условиях Севера. М., "Недра", 1976. 125 с.

49. Миренский И.Г. Исследование влияния усталостных свойств канатной проволоки различной прочностной характеристики и технологии изготовления на наработку стальных канатов. Днепропетровск 1978. 145 с.

50 Мительман М.В., Мирошкин П.П. Совершенствование электроприводов экскаваторов. М.: Недра, 1987. 150 с.

51.Носырев М.Б., Карякин А.Л. Расчёты и моделирование САУ главных электроприводов одноковшовых экскаваторов. Свердловск 1987. 85 с.

52. О применении драглайнов для подъема горной массы на глубоких карьерах / / Металлургическая и горнорудная промышленность . - 1992. -Ы 1. - с. 47- 49.

53. Ограничитель натяжения канатов ОНК - 20РВ / / Основное горношахтное оборудование для угольной промышленности. - М. - 1992. -с. 16.

54. Ольховиков Б.В. Березин В.В. Состояние и перспективы развития систем управления электроприводами и автоматизации экскаваторов Уралмаш завода. / / Горный журнал . -1992,- N 10. - с. 102-106.

55. Орлов В.П. Прочность и работоспособность стальных канатов. Харьков 1972. 185 с.

56. Остриров В.Н. Перипачиенко Е.К. Результаты испытаний системы интерактивного автоматизированного управления транспортированием ковша экскаватора-драглайна. / / Горный журнал . -1992,- N 10. - с. 97-102.

57 Певзнер Л.Д, Кравцов В.А. Управление движением ковша экскаватора-мехлопаты. / / Горный журнал . -1992,- N 10. - с. 91-94.

58. Певзнер Л.Д. Надёжность горного электрооборудования и технических средств шахтной автоматизации. М. 1983. 130 с.

59. Перепичаенко Е.К. Остриров В.Н. Опыт разработки и внедрения координатной системы защиты стрелы и блоков экскаватора. / / Горный журнал . -1992,-N10.-с. 94-97.

60. Погудин Ю.М. и др. Результаты шахтных испытаний устройства удержания тягового каната в мульдовых частях выработок / / Экономика угольной промышленности. - 1995. -N 1. - С. 16-17.

61. Подборский JI.E. Землеройные машины непрерывного действия. М. 1965. 360 с.

62. Подгорный М.С. Применение драглайнов при ведении горных работ на месторождениях Горловского бассейна / / Уголь. - 1995. - N 7. - с.11-12.-ISSN 0041 - 5790.

63. Подэрни Горные машины и автоматизированные комплексы для открытых работ. М.: Недра, 1979. 455 с.

64. Рудаков В.В. Динамика электроприводов с обратными связями. Ленинградский горный институт Л., 1980. 30 с.

65. Светличный П.Л. Электропривод и электроснабжение горных машин. М. 1968. 270 с.

66. Свешников A.A. Прикладные методы теории случайных функций. М., Наука, 1968

67. Седаков Опыт диагностирования оборудования карьерных экскаваторов СССР и за рубежом. М. 1988. 56 с.

68. Сергеев С.Т. Стальные канаты. Киев 1974. 265 с.

69. Соловьев A.C. Динамика электромеханических систем электроприводов карьерных экскаваторов. Ленинград 1989. 30 с.

70. Соловьев A.C., Соловьев B.C. Электропривод одноковшовых экскаваторов. Ленинградский горный институт Л., 1978. 30 с.

71. Солод C.B. Типовая модель режима нагружения горных машин. / / Горный журнал . -1985,- N 3. - с. 60-63.

72. Солод C.B., Шахова К.И. Повышение долговечности горных машин. М., Машиностроение, 1979. 210 с.

73. Стальные канаты. Киев 1964. 235 с.

74. Степанов А. Г., Кошкин А.П. Экспериментальное определение вязкоупру-гих свойств подъемного каната / / Тезисы докладов 28 научно - технической конференции ПГТУ по результатам научно - исследовательских работ 1991 - 1994 гг... - Пермь . - 1995. -с. 93 - 94.

75. Тарасов Ю.Д. Грузоподъёмные машины и механизмы. СПб.: СПбГГИ, 1995, 86 с.

76. Технологические параметры мехлопат и драглайнов / / Томаков П.И., Наумов И. К. Технология, механизация и организация открытых работ. -1992. -ГЛ.3.3. -с. 106-114.

77. Титиевский Е.М., Щербань И.Е. Ремонт карьерных экскаваторов. М.: Недра, 1992. 356 с.

78. Толстой М.Н. Прогнозирование входной нагрузки на рабочем оборудовании экскавационных машин. М. 1986. 96 с.

79. Трейнер В.Н. Теория долговечности и надёжности машин. Минск, Наука и техника, 1969. 180 с.

80. Трифанов Г.Д. и др. Опыт эксплуатации скиповых подъемных канатов калийных рудников / / Тезисы докладов 28 научно - технической конференции ПГТУ по результатам научно - исследовательских работ 1991 -1994 гг. - Пермь .-1995. - с. 88 - 89.

81. Трушин Е.И., Хазанов Х.И. Прогноз долговечности деталей трансмиссий очистных комбайнов по результатам ускоренных ресурсных испытаний. Горные машины и автоматика, 1981, №5, №8 - 10.

82. Федоров Д.И. Рабочие органы землеройных машин. М. 1990. 375 с.

83. Филимонов С.Г. Ограничение нагрузок электромеханических систем экскаваторов по критерию ресурсоемкости функционирования. М. 1989. 175 с.

84. Фремке A.B. ДушинаЕ.М. Электрические измерения. Л. 1980. 120 с.

85.Червоный А.А., Лукьяненко В.И., Китин Л.В. Надёжность сложных систем. М., "Машиностроение", 1976. 140 с.

86. Черный В.Ф. Динамические нагрузки в подьемых канатах и стрелах драглайнов. Свердловск 1961. 86 с.

87. Чулков Расчет приводов карьерных машин. М.: Недра, 1987. 165 с.

88 Шимаев С.В. Расчет и создание ковша активного действия. Новосибирск ИГД 1989. 90 с.

89. Щадов М.И. Справочник механика открытых работ. М., 1987. 290 с.

90. Derby George Safer procedures for removing dragline wire rope terminations. U.S. 1. 1984.-c. 54 - 60.

91. Hind E.C. Wire rope transmission losses. London 1964. 300 c.