ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы 3
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 5
Рациональные значения конструктивных параметров рабочего обору­дования экскаватора определяются анализом напряженно-деформированного состояния 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 19
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

Купить

Актуальность темы исследований. При добыче полезных ископаемых от­крытым способом большую долю в себестоимости составляют затраты на экска­вацию горной массы. Резерв повышения эффективности горного производства за­ключается в модернизации технологического оборудования и совершенствовании технологических процессов. Учитывая большое число используемых в промыш­ленности экскаваторов, даже при незначительном повышении их производитель­ности, снижении стоимости, позволит получить существенный экономический эффект.
Выпускаемые в нашей стране карьерные экскаваторы имеют рабочее обо­рудование двух типов:
• с однобалочной стрелой и двухбалочной рукоятью;
• с двухбалочной стрелой и однобалочной круглой рукоятью.
Экскаваторы первого типа предназначены для тяжелых условий эксплуата­ции, стрела и рукоять подвержены сжимающим усилиям, нагружены крутящими и изгибающими моментами. Это приводит к тому, что элементы стрелы и рукояти имеют большие сечения по сравнению с рабочим оборудованием второго типа, у которых исключены крутящие и уменьшены изгибающие моменты.
Карьерные канатные экскаваторы имеют подъемный механизм в виде ле­бедки и напорный механизм двух типов - зубчато-реечный и канатный. Барабаны лебедок и приводные двигатели обладают большими моментами инерции, при разгоне они запасают кинетическую энергию. При стопорении ковша кинетиче­ская энергия тратится на увеличение усилий в канатах выше стопорных расчет­ных значений. Стрела и рукоять экскаватора, элементы напорных и подъемных механизмов рассчитывают на эти увеличенные усилия, что сопровождается по­вышением их массы. Кроме того, масса и стоимость лебедок занимают сущест­венную долю в массе и стоимости всего экскаватора.
В диссертационной работе проведены исследования по совершенствованию конструкции рабочего оборудования карьерных экскаваторов и предложено но­вое конструктивное решение использования канатно-гидравлического привода с коленчато-рычажным напорным механизмом, что обеспечит снижение металло­емкости экскаватора и повышение производительности.
Объект исследования: карьерные одноковшовые экскаваторы.
Предмет исследования: рабочее оборудование экскаваторов.
Цель работы - повышение эффективности карьерных одноковшовых экс­каваторов за счет совершенствования рабочего оборудования и внедрения систем управления, основанных на алгоритме, улучшающем технологические показатели экскавации.
Идея работы. Снижение массы и повышение производительности экскава­тора достигается за счет применения канатно-гидравлического привода и рацио­нальных параметров элементов рабочего оборудования. Алгоритм для системы управления процессом копания обеспечивает движение ковша по эквидистантным траекториям, что обуславливает равномерность загрузки основных приводов, снижение числа стопорений при копании, а после передвижки экскаватора про­должение работы на подготовленном забое.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо рассмотреть и решить следующие задачи:
• разработать рациональную схему рабочего оборудования и конструкции механизмов подъема и напора для снижения металлоемкости экскаватора;
• разработать математическую модель для кинематического и силового анализа рабочего оборудования;
• разработать алгоритм системы управления, которая позволит обеспечи­вать эквидистантные траектории;
• разработать методику оптимизации параметров рабочего оборудования.
Методы научных исследований: теоретические исследования; математи­ческое моделирование; моделирование силового и напряженно- деформированного состояния рабочего оборудования с использованием модуля АРМ WinStructure3D среды инженерного анализа АРМ WinМachine, который предназначен для комплексного анализа трехмерных конструкций и основан на методе конечных элементов (МКЭ).
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Снижение металлоемкости и повышение производительности карьерного экскаватора обеспечивается за счет применения канатно-гидравлического привода с коленчато-рычажной схемой рабочего оборудования.
2. Математическое моделирование рабочего процесса экскаватора позволяет решать задачи кинематического и силового анализа рабочего оборудования.
3. Рациональные значения конструктивных параметров рабочего оборудова­ния экскаватора определяются анализом напряженно-деформированного состоя­ния.
Научная новизна результатов исследований заключается:
• в разработке новой модели рабочего оборудования с канатно­гидравлическим приводом;
• в составлении математической модели рабочего процесса экскавации, обеспечивающей расчет кинематических и силовых параметров при экскавации;
• в разработке методики оптимизации параметров рабочего оборудования, основанной на использовании модуля расчета напряженно-деформированного со­стояния.
Достоверность научных положений, выводов и результатов исследова­ния подтверждается: корректным использованием методов математического мо­делирования, сертифицированных программных модулей расчета напряженно- деформированного состояния конструкций.
Практическая значимость работы состоит:
• в разработке конструкции рабочего оборудования экскаватора;
• в разработке методики определения усилий для расчета напряженно- деформированного состояния рабочего оборудования экскаватора;
• в разработке инженерной методики определения рациональных парамет­ров рабочего оборудования карьерного одноковшового экскаватора.
Личный вклад автора заключается:
в разработке конструкции рабочего оборудования экскаватора;
в разработке математической модели рабочего процесса экскаватора;
в разработке методики оптимизации параметров рабочего оборудования экскаватора.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «Г орные машины и комплексы» ФГБОУ ВПО «Уральский государственный гор­ный университет» и переданы для внедрения в ОАО «Уралмашзавод».
Получен патент на полезную модель «Рабочее оборудование карьерного экскаватора» № 122670 U1 МПК E02F 3/42; заявл. 07.08.12; опубл, 10.12.2012. Бюл. № з4 3 с.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докла­дывались и обсуждались на международных научно-технических и практических конференциях: «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой про­мышленности. Чтения памяти В.Р. Кубачека» (г. Екатеринбург, 2011-2014 гг., «Уральская горная школа» (г. Екатеринбург, 2010, 2012 гг.), «Неделя горняка - 2010-2014 гг.» (г. Москва)).
Публикации: По материалам диссертационной работы опубликовано 8 ра­бот, в том числе 4 из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изда­ний.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, за­ключения, библиографического списка из 100 наименований, 3-х приложений. Работа изложена на 155 страницах, в том числе содержит 25 таблиц, 65 рисунков и 3 приложения на 32 страницах...
Купить