автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Исследование и создание высокопроизводительных передвижных забойных скребковых конвейеров повышенной эффективности для угольных шахт

Министерств топлива и энергетики Российской Федерации Российская академия наук Институт горного дела им. А.А.Скочинскоп)

РГБ ОД

На правах рукописи

Кандидат технических наук Анатолий Васильевич Л ЕУ СЕН КО

УДК 622.647.12(04.1.3)

ИССЛЕДОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ПЕРЕДВИЖНЫХ ЗАБОЙНЫХ СКРЕБКОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ ПОВЫШЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЛЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Диссертация

на соискание ученой степени доктора технических наук а виде научного доклада

(<Ж

ГаГчнд iii.iiюлисна в Харьковском ордена Ленина машиностроительном заноде "Свет шахтера".

Официальные оппоненты:

проф., докг.техн.наук Н.Г.КартавмА, и|хи^., докт.техн.наук Б.К.Мышляев, проф., докт.техн.наук А.Я.Рогов.

Ведущее предприятие - СкошшскнЛ^мшшостроитсльный завод.

Диссертация разослана " 'X / ^_ 1994 г.

рЗащмм диссертации состоится - 9 //У/ _1994 г.

п " час________на заседании специализированного совета

Д. 135.0Т.02 при ИГД имГА.А.С'кочинского по адресу: 140004, г. Люберцы Московской оГм.

С диссертацией можно отакомиться в секретариате ученого совета института.

От .тыим в двух экземплярах просим направлять по адресу: 140004, г. Лы^срцм Московской обл., ИГД им. А.Л.Ско'Шнского.

Ученый сек(ютарь специя л иап|)<>па много совета п|*н}| , докг.техн.наук

Н.Ф. Кусов

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблем». Создание экономичных и высокоэффективных забойных скребковых конвейеров обусловливает усовершенствование их конструкций без увеличения габаритов я массы при минимальных энергетических затратах на транспортирование угля. В связи с этим является актуальной проблема исследований взаимодействия тягового органа с грузом в рештачном ставе и привода, создания на их основе высокопроизводительных и надежных базовых передвижных скребковых конвейеров для механизированных комплексов и разработки направлений развития перспективных конструкций. Создание базовых передвижных конвейеров и их привода происходило в два этапа.

В 1975-1980 гг. производительность механизированных комплексов составляла 350 т/ч, а ресурс - 140-300 тыс.т угля. Необходимо было повысить производительность конвейеров до уровня производительности новых комбайнов (10 т/мин). Поэтому первым этапом работ стало создание конвейеров и привода, позволяющих в течение короткого времени (до 5 лет) повысить производительность и ресурс з 2 раза при условии сохранения прежних габаритов рега-тачного става и привода. Второй этап заключается в создании конвейеров нового поколения с ресурсом I млн. 200 тыс.т "горнойПиас-сы яри коронной перестройка технологии изготовления и переоборудовании заводоз-изготовитолзй новых конструкций приводов, тяговых органов и рештачпого става.' В настоящее время эта задача успешно решается внедрением ноеых марок сталей (35ГСРА и др.) для днищ рештаков, спецпрофилай, тягового органа, созданием роботизированных комплексов по порезке, термообработке, сварке.

Длительные наблюдения за эксплуатацией забойных конвейеров показали, что их технический уровень зависит от научного обоснования параметров собственно конвейера и его привода. Для создания высокопроизводительных забойных конвейеров было необходимо разработать научно-обоснованные технические решения, базирующиеся на полученных закономерностях формирования нагрузок и энерго-

затрат б приводе при его взаимодействии через тяговый орган с транспортируемой в реитачном ставо горной массой.

На основе проведенных каш исследований и разработанных технических решений в 1972-1932 гг. созданы конвейеры с гидродинамическими приводами производительностью 7,2-12 т/мин, с ресурсом 750-В80 тас.т угля и разрушающей нагрузкой одной цепи тягового органа 430-750 кН.

На втором этапе создаются конвейеры с гидродинамическими приводами на негорючих жидкостях и другими (электромеханический, гипрообъймшщ, тиристорным). В настоящее время пропита опытно-промышленную проверку и готовятся к серийному производству коп-вейпр!! с ресурсом 1200 тыс.т угля, с разрушающей нагрузкой одной цени тягового органа 1000-1060 кН,с малогабаритными и регулиру-ги:шми приводами.

Цель работы. Целью работы являются исследования и разработка научно-обоснованных технических решений для создания высопоэф-фоктишшх передвижных забойных конвейеров механизированных комплексов нп основе установления закономерностей Формирования нагрузок в установившемся и переходных режимах работа.

Научные положения, выносимые на'защиту, их новизна сводятся к следующему:

1. Установлено, что в установившемся режиме работы существенное влияние на возникающие нагрузки имеет процесс разрушения транспортируемой горной массы в зазорах между тяговым органом и регатачннм ставом с нагтравлягхцигта, как в единой системе "электрогидромеханический привод - тяговый орган - насыпной груз - ' рещ-тачный став о направляющими", в которой возникают автоколебания, я нагрузки носят случайный характер.

2. Разработан метод расчета энергозатрат забойных скребковых конвойеров, учитывающий колебательный характер нагрузки и ее среднее ожидаемое значение.

3. Установлено, что разработанные математические модели одно- и многоприводннх систем забойного скребкового конвейера в переходных режимах работы отражают зависимости для определения максимальных действующих нагрузок, ах характера, учитывают автоколебательную природу физического явления при резком стопорепки тягового органа и дают возможность определить условия затухания этих колебаний путем расчета формы динамической и статической характеристик привода.

4. Разработан метод расчета элементов проточной частя гидромуфты, позволяющий на стадиях про о ктировашш и стендовых испытаний улучшить тяговые свойства, увеличить КПД, снизить динамические нагрузки и устранить автоколебательные процессы н ре.тлмо резкого стопорения тягового органа. На основе этого метода создана муфта оригинальной конструкции, работающая на негорючих жидкостях.

Достоверность научных положений, обоснованность выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием теорий вынужденных колебаш1Й и случайных функций, теорий асинхронного электропривода и гидродинамических передач, прикладного математического анализа, оценок сходимости результатов теоретических выкладок и экспериментальных исследований (расхождение но более 10-15%), представительным объемом экспериментальных исследований на действующие конвейерах, апробацией предложенных методов расчетов в институтах и на заводах, а таете эксплуатацией забойных конвейеров СП87ПМ, СПВа, СП202М, СП291, СП202В1М, СП301.Ч, СПЦ261, СПЦ62, СПЦ271 в течение 2-5 лот.

Практическая ценность, значение к реализация роботы. Проведенные научные исследования позволили получить параметры новых высокопроизводительных конвейеров, работающих в механизированных комплексах очистных забоев, а также в подготовительных выработках. На основе теоретических и инженерно-конструкторских разработок созданы забойные передвижные скребковые конвейры СП202М, СП87ПГЛ, СПЗОЬМТ СПЦ261, СПЦ262," СПЦ271 и др. о высокими эксплуатационными характеристиками. На основании разработок установлены перспективы создания новых конструкций забойного транспорта.

Разработаны созместно с Гипроуглемагаем и заводами-изготовителями технические условия на конвейеры шахтные скребковые ТУ 12.0173840.100.0(3-90 (введены впервые 01.07.90 без ограничения) .

Разработаны и утверждены технические требования и технические задания на конвейеры СП291, СПЦ261, СПЦ62, СПЦ271, СПЦ273. СР72, СКП1У, ПТК-800, ПТК-ЮОО. .

Освоено серийное производство конвейеров СП202М,_СП2023Ш,

СП87ПМ, СПЗОП^ СПШ1, СПЦ261, СПЦ262< СПЦ27Г, СПЦ273, СП2Э1;'" создана установочная серия конвейеров ПТК-600, ПТК-ЮОО, СР72.

Новый конвейер ОШГУ с центральным тяговым органом и складывающимися скребками, имеющий пониженную высоту погрузки, запатентован в ФРГ и Англии, прошел заводские испытания и находится

в стадиш опытной эксплуатации на шахте "Краснолучская" ПО "Дон-бассантрацит". Проводятся экспериментальные работы по созданию новых тяговых органов конвейеров 01120211, СП87ПМ, СР72.

Разработаны и оспаиваются новыо приводы забойных конвейеров: планетарный гидродинамический в конвейерах типа СП202В1М, с системой защиты привода АЗПК, тиристорный, с электромагнитной муфтой, гидрообъемниЯ.

Ап1-о^1и.пя работц. Основные материалы диссертационной работы доплачивались и получили положительную оценку на научных семинарах отделения горной механики ИГД им, А.А.Скочинского (1982, 1й36, 1У!)3), в СКБ завода "Свет шахтера", в отделе транспорта очистных забое» Гипроуглемаша,' в отделе безопасности горных машин "акП'.Г.;, на расширенных заседаниях кафедр: подъемно-транспортных и го;,них машин соответственно Харькогского и Донецкого политехнических институтов, на совещаниях в Госуглепроме Украины, Мкиуглспромо СССР (1982-1988). Разработки экспонировались на ВДНХ СССР (1&3в). Теоретические положения легли в основу создания конвейеров повышенного технического уровня и разработки направлений создания перспективных конструкций.

Публикация. По результатам проведенных исследований опубликовано более и0 работ, в том числа 2 монографии, получен патент (ФРГ, Англии) и 25 авторских свидетельств на изобретения,

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Выполненные автором исследования содержат теоретические, экспериментальные, конструкторские работы по созданию новых высокопроизводительных и надежных забойных конвейеров и их привода.

В угольной промышленности СНГ в настоящее время находится п эксплуатации приморио 26 тысяч скребковых конвейров, из них около 5 тысяч передвижных. Многолетние наблюдения за эксплуатацией забойных скребковых конвейеров дали информацию о необходимости дтльипйюего совершенствования конвейеров и их привода. Затраты энергии на потери при транспортировании груза волочением состамяют 75 и более процентов расходуемой энергии. Вопроо уменьшения вредных потерь по этой причине остается актуальным и требует глубоких теоретических и экспериментальшгх исследований.

Рошвнио проблем" создания забойных передвижных скребковых конвейеров посвяионы работы А.О.Спиваковского, А.И. Берона, И.Ф.Гончаревича, А.В.Докукина, Б.Л.Давыдова, А.В.Евневича, Р.Л.Зенкоэа, А.Д.Игнатьева, С.Х.Клорикьяна, П.И. Кондрахина,

" 4"' ■

Ю.Д.Красникова, Ю.М.Михайлова, Н,С.Полякова, Г.С.Рахутина, Г.И.Солода, Н.Д.Самойлюка.П.В.Семенчи, Б.А.Скородумова, Б.А.Стре-качинокого, В.А.Тимошкина, Н.В.Тихонова, В.Н.Хорина, А.И.Чугре-ева, Л.Г.Шахмейстера, И.Г.Штокмана, В.Г.Яцких, Х.Гудера и др. Теоретические основы расчетов и конструирования гидропередач привода забойных конвейеров созданы А.Я.Кудрявцевым, Г.Ф.Проску-рой, А.И.Вощиншшм, В,П.Прокофьевым, И.Ф.Семичастным, Б.А.Гавриле нко, В.М.Берманом, А.Я.Роговым, А.В.Крутиком и др.

Внедрению передвижных забойных скребковых конвейеров на угольных, сланцевых и калийных шахтах и рудниках способствовали теоретические, экспериментальные-и конструкторские работы, которые на протяжении многих лет выполнялись в 11ГД им. А.А.Склчин-ского, ИГТМ АН УССР, ДонУГИ, ПНИУИ, КНИУИ, КузШУИ, Гипроугле-маше, ВЮШТуглемаше, Донгапроуглемашо и др., на заводах горного машиностроения: Харьковском "Свет шахтера", Скопинском, Актерском и др., а также в высших учебных заведениях: МГИ, ДГЛ, ДЛИ, КПИ, КузПИ, КПЛИ, ХПИ, УЗПИ и др.

Способ передвижения груза, используемый в забойных скребковых конвейерах, определяет процессы, происходящие с самим транспортируемым грузом, тяговым органом, приводом конвейера. Волочение груза, его попаданио в зазоры и дробление существенно влияют на энергозатраты, усилия во всей кинематической цепи конвейера и его износ. Аварии конвейеров вызывают простои добычных лав. Расход металла на изготовление запасных частей конвейера увеличивает его стоимость. Поэтому разработка научных основ создания высокоэффективных забойных скребковых конвейеров на базе исследований закономерностей форшрования сопротивления в тяговом органе с грузом и приводе как едином агрегате, позволяющих определить параметра болев совершенных забойных конвейеров и направления 'развития перспективных их конструкций, является важной народно-хозяйственной задачей. Актуальность этой проблемы, недостаточный объем и глубина предшествующих исследований механизма формирования см сопротивления при перемещении груза в реитачном става с направляющими, возможности уменьшения затрат энергия на вродные процессы дробления горной массы в зазорах между направляющими, дяпщем рештаков и тяговым органом при изгибах в горизонтальной и вертикальной плоскостях, влияние эти сил на работу привода, установление рациональных параметров системы "тяговый орган с грузом в рештачном ставо - привод" определили тему докторской диссертации.

При обосновании параметров скребковых конвейеров, их приводов и направлений развития конструкций необходимо бшго решить задачу максимального использования резервов повышения эффективности работы конвейеров. Для ее выполнения надо было разработать пути устранения факторов, вызывающих значительные перегрузки в тяговом органе и приводе в экстремальных ситуациях, а также снизить энергозатраты в установившемся режиме работы.

3. УСТАНОШШИПСЯ РЕЖИМ РАБОТИ ПЕРВДВИШХ ЗАБОШЫХ СКРЕБКОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ

Достоверность теоретических исследований работы забойных скребковых конвейеров, обоснованность выводов и рекомендаций, полученных на основании этих исследований, зависят от способов задания сил сопротивления движению тягового органа и привода. Основным недостатком современных существующих способов задания сил сопротивления является независимость заданных сил сопротив-. линия от колебательной природы самого процесса движения и параметров привода забойного конвейера. Всо процессы рассматриваются обособленно от привода, в статике. Об этом свидетельствуют и принятые РТМ24.076.07 "Конвейеры шахтные скребковые. Тяговый рас-, чет . Методика*1 и ГТМ "Конвейеры шахтные скребковые. Тяговый расчет". Согласно РТМ необходимая мощность конвойера определяется в зависимости от его производительности с учетом дополнительных сопротивлений движению, направления транспортирования, угла' наклона конвойора, расположения приводов.

Проводе шшй автором анализ работ по исследованию рабочего режима забойных скребковых конвейеров показал, что существующие методы расчета усилий в элементах привода требуют дальнейшего совершенствования. В приведенных РТМ и других работах не учитывается влияние динамических параметров привода на сопротивление движогшю тягового органа. Кроме того, мощность привода рассчитывается пс средним значениям сил сопротивления движению, однако для учета динамических процессов в скребковом конвейере необходимо вводить в расчеты мгновенные значения сил сопротивления движению.

При исследовании динамики забойного скребкового конвейера его можно рассматривать как систему, с одной стороны ограниченную источником пнергия (электромагнитным моментом электродвига-

теля), а с другой - тяговым органом с грузом в ремтачном ставе. Введение направляющих тягового органа повысило динамичность системы, поэтому транспортирование груза сопровождается колебательными процессами как в тяговом органе, так и в приводе конвейера из-за заклиниваний материала и его разрушения.

Физические представления о работе забойного скребкового конвейера и результаты исследований подтверждают взаимное влияние привода и тягового органа с грузом в рештачном ставе. Забойный скребковый конвейер является замкнутой системой ("тяговый орган о грузом в рештачном ставе - привод"). На нее но действуют периодические силы, которые явно зависят от времени и вносят в систему энергию. Электромагнитный момент электродвигателя определяется параметрами конвейера, груза и но зависит от времени. Поэтому забойный конвейер с приводом можно считать автономной системой.

Выполненный автором анализ показывает, что замкнутая система "привод - тяговый орган - горная масса в рештачном ставе" • является автоколебательной. Этот вывод подтверждается осциллограммами, полученными в реальных условиях эксплуатации забойных скребковых конвейеров. При этом нагрузку от сил сопротивления движению можно представить состоящей из двух частей: детерминированной и случайной.

Осуществим анализ системы "привод - тяговый орган с грузом в рештачном ставе" на основе характерных признаков для автоколебательных систем.

Источником энергии в нашем случае служит электромагнитное поле асинхронного короткозамкнутого электродвигателя. Автоколебательная система характеризуется наличием движущихся масс упругих связей между ншш. Движущиеся массы представлены тяговым органом с грузом и трансмиссией, которые обладают упругими свойствами. Устройство, регулирующее поступление энергии в колебательную систему, связано с особенностями конструкции тягового органа, взаимодействующего с грузом в рештачном ставе. Обратная связь между колебательной системой и источником энергии осуществляется гидромотором или гидромуфтой, а в случае отсутствия ги-дросвязн - электромагнитным полем электродвигателя.

Все автоколебательные системы, как' известно, являптоя принципиально нелинейными. В нашем случае нелинейносгсГТТроягишется в процессе раздавливания, измельчения транспортируемой горной массы при взаимодействии тягового органа с рештачным ставом.

Известно также, что расчет нелинейных систем может быть осуществлен для частных случаев. Общих методов расчета нелинейных систем в настоящее время нет. Поэтому для исследования автоколебательной системы целесообразно использовать хорошо разработанный математический аппарат теории вынужденных колебаний в оговоренных пределах. Хотя автоколебания по своей природе отличны от вынужденных, их форма п;ли установившемся режиме работы отличается мало.

Напишем дифференциальное уравнение движения забойного скребкового конвейера в видо, удобном для анализа:

ф • М(ф) - , (3.1)

где приведенный момент инерции; у - угол поворота; С - приведенная жесткость системы; кв - коэфТиционт эквивалентного вязкого трения; М(|р) - нелинейная функция угловой скорости в конкретно рассматриваемом случае установившегося движения.

Предположим, что периодическое движение системы, соответствующее автоколебательному процессу, определено как функция времени: ф »^"(1). Тогда можно записать

Ц ♦с<р-М[/(1)]-*,у>.. (3.2)

Уравнение (3,2) описывает движение той же системы, но действие момента в ней явно зависит от времени. В этом случае автоколебания можно представлять вынужденными, от внешнего момента, вид которого определяется самой системой.

Функция М1М)] является случайной, так как процесс измельчения горной массы в зазорах можду тяговым органом и рештачным ставом забойного скребкового конвейера случайный. Единственным математическим аппаратом, пригодным для исследований таких процессов, служит аппарат теории случайных функций.

Основная задача анализа динамической системы заключается в определении ео реакции на заданное воздействие. При этом учтем следующее: I) определенную экспериментально функцию М1Ж)] для конкретной машины можно применить для расчетов новых машин, но конструктивные, динамические параметры и режимы их работы должны быть такими же или отличаться мало; 2) внешняя нагрузка, полученная из эксперимента в виде , не является источни-

ком возбуждения колебаний, их источником служит электродвигатель системы. . ,

Определение сил сопротивления движению тягового органа целесообразно осуществлять методом статистической обработки записей 8

фактических усилий работающих забойных скребковых конвейеров, Такими методами пользуются, например, при расчетах и исследованиях добычных машин.

Вероятностные методы оценки нагрузки в система, как функции времени, предполагают знание частотных характеристик привода. Эти характеристики необходимо исследовать применительно к приводу забойных скребковых конвейеров.

Таким образом, проведенный анализ позволяет обоснованно в оговоренных пределах использовать теорию вынужденных колебали!) и теорию случайных функций для исследования автоколебательной системы "привод - тяговый орган", современного забойного скребкового конвейера.

Силы сопротивления движению тягового органа определяются не только его взаимодействием с грузом и рештачным ставом, но и динамическими параметрами конвейера. Это обусловливает необходимость разработки методики расчета системы "привод - тяговый орган с насыпным грузом в рештачном ставе", которая должна позволить уже на стадии проектирования определять нагрузки в системе и устанавливать ее рациональные динамические параметры.

Экспериментальное исследование фактических нагрузок в тяго- ' вом органе и приводе забойных скребковых конвейеров (высокочастотных и низкочастотных составляющих) велось с помощью самопишущих кнловаттметров и осциллографированием крутящих моментов на выходных валах редукторов.

Для измерения усилий в тяговом органе забойных скребковых конвейеров Харьковским машиностроительным заводом "Свет шахтера" разработано, изготовлено и опробовано в промышленных условиях самопишущее устройство, позволяющее вести непрерывные длительные измерения и запись усилий по всему цепному контуру конвейера, раздельно в забойной и завальной ветвях тягового органа. Устройство устанавливают непосредственно в тяговую цепь вместо пятнадцати венного отрезка, что обеспечивает проведение измерения без нарушений нормальной работы лавы. Устройство состоит из разне-.. сенных силовой и регистрирующей частей, связанннх_гибкими маслопроводами. Благодаря такой компоновке оно проходит через привод-" ныа звездочки и на порожней Еетви конвейера.

Обширные экспериментальные исследования работы забойных скребковых конвейеров показывают, что нагрузки в тяговом органе и приводе не постоянны, а колеблются с переменной частотой и амплитудой.

Попадая в зазоры между рештачным ставом и тяговым органом, горная масса разрушается, вызывая из-за случайного характера ой прочности неупорядоченный, стохастический характер сил сопротивления движению. Поэтому последние необходимо исследовать методами изучения случайных процессов с применением математического аппарата теории случайных функций.

Нагрузку в тяговом органе забойного скребкового конвейера У можно рассматривать как совокупность независимых случайных ве-.

личин Л,.Хг.....Xn,V=2jX¿ с математическим ожиданиемЩ ,т2 ...,

trin и дисперсиями D,,Dj,---,°n > которые можно определить из полученных записей Фактических усилий в тяговом органе.

Исходя из центральной предельной теоремы теории вероятностей, закон распределения сумм достаточно большого числа независимых случайных величин, сравнимых по порядку своего влияния на рассеивание суммы, сколь угодно близок к нормальному закону распределения. Случайные усилия от. разрушения горной массы в зазорах между рештаками и соединительными звеньями цепей со скребками весьма близки согласно закону распределения случайных величин. Число таких взаимодействующих пар при рабочих длинах конвейеров, как правило, превышает 100. Этого вполне достаточно, чтобы получить практически нормальный закон распределения суммы этих случайных величин. Таким образом, .можно записать (Е.С.Вонтцелъ. Теория вероятностей. Изд. 3-е. М. : Паука, 1964):

vM-^ar---^.

где бу - сроднее квадратичное отклонение случайной величины Y ;. го у - математичоское ожидание случайной величины V ; W(V) - плотность распределения случайной величины Y , характеризупдая нормальный закон распределения.

Вероятность попадания Р случайной величины Y в пределы' интервала a-J> находят по формуле

где ф - интеграл вероятности или функция Лапласа, таблицы определения которой имеются D справочниках.

Нижний предел интервала нагрузок« для забойных скребковых конвейеров с направляющими можно принять равным величине сопротивления движению без учета процесса разрулшшя частиц груза 10

в зазорах между рештаками и тяговым органом. Верхний предел интервала нагрузок р определяется прибавлением к нижнему пределу^ сс сопротивлений движению с учетом процесса разрушения частиц груза в зазорах между рештаками и тяговим органом. При этом удобно воспользоваться зависимостью по определению усилия, необходимого для разрушения'куска массой до 100 г , (А.И.Берон, А.С,Казанский, Б.Ц.Лейбов, Е.З.Позин. Резание угля. М.: Госгортехиздат, 1962):

Р'ЙежЛГк/сГ7,

где" к'сж - временное сопротивление на сжатие образцов неправильной формы; й'еж = 5,3 Рсж ; 1?сж временное сопротивление на сжатие образцов правильной формы; - объемная масса угля.

Знание закона распределения случайных величин недостаточно для исследований динамики установившегося движения системы "тяговый орган - привод" забойных скребковых конвейеров, хотя и позволяет определить вероятные значения усилий и мощности.

Экспериментальными работами, проведенными заводом "Свет шахтера", установлено, что нагрузки в тяговом органе забойных скребковых конвейеров можно считать с достаточной для инженерных расчетов точностью случайными стационарными функциями времени с пе-риодическшл наложением влияния кинематики.

При обработке записей усилий, действующих в тяговом органе, методами теории случайных функций получаются практически постоянные значения математических ожиданий и дисперсий, а зависимость корреляционных функций от разности моментов времени указывает на стационарность сил сопротивления движению. Эти случай--ныв функции нагрузки можно считать эргодическими, так как полученные зависимости определяются конкретными физико-механическими свойствами горной массы при установившемся режиме работы конвейера с определенными тяговым органом и приводом.

Таким образом, забойный скребковый конвейер можно представить в виде сложной динамической системы, обладающей упругими, инерционными, диссипативными ' и электромагнитными свойствами. На вход этой системы (тяговый орган) поступает случайная по частоте и амплитуде нагрузка, которая формируется в процессе взаимодействия транспортируемой горной массы с тяговым органом и реш-тачним ставом. Работа этой динамической системы определяется величиной и характером нагрузки тягового органа и динамическими характеристиками самой системы (двигатель, гидромуфта, редуктор, тяговый орган).

Математическое описание движения такой системы с распределенной и дискретными массами выражается, как правило, нелинейной системой диМаронциольных уравнений в частных производных. Однако различными исследователями было показано, что представление мтлин в виде линоЯной системы с дискретными массами и дис-сипдтипнгми силами, которые пропорциональны относительной скорости вращающихся масс, не дает существенных отклонений при исследовании. 1'абочий режим можно с достаточной точностью описать системой линейных ди1феронциальных уравнений с постоянными ко:'{'Ти!Ш(!Нтами, которая отражает механические, электрические н гидравлические процессы.

Забойный скребковый конвейер с приводом можно представить кок стационарную динамическую линейнуп систему. Из теории случайных функций следует, что если на входе такой системы действует стационарная случайная функция, то и реакцией системы будет стационарная случайная Функция. Преобразование случайной функции можно свести к преобразованию одной единственной неслучайной функции - спектральной плотности Б^ы) . Известно также, что при преобразовании стационарной случайной функция стационарной линейной системой ее спектральная плотность умножаетоя на квадрат мочуля чаототной характеристики системы:

Указанную зависимость можно получить в результате обработки экспериментальных записей усилий в тяговом органе. На основа этих данных строят графики я определяют вид корреляционной функции (рио. 3.17

2

го го м

Ркс. 3.1. Коррслзцлонпз* функция

РЯС. 3-2. Ф)ГН1П>Ш спсстр&льноА шютпосш

т

, (3.3)

'о

и соответствующей функции спектральной плотности (рис. 3.2)

2 Г

; Корреляционная функция ку(г) на выходе системы находится л« : известной формула спектральной плотности:

ся

' Дисперсию на выходе системы можно получить, если принять <= О в формуле (3.3):

со

□у *ку(0)= .

Аппроксимируем спектральную плотность случайной нагрузки

- (см. рис.3.2) выражением вида

а ' 5(и>)= ■^ГГГ '

С помощью дифференциальных уравнений, описывающих движение забойного конвейера в установившемся режиме работы, можно определить амплитудно-частотные характеристики системы.

Силы сопротивления движению тягового органа, определенные методом статистической обработки записей фактических усилий работающих забойных скребковых конвейеров; нельзя применить для расчетов^ новых мадшн, конструктивные, динамические параметры я режимы работы которых отличаются от параметров и режимов работы конвейеров, для которых выполнены заморы фактических усилий. Поэтому необходимо аналитическое определение сил сопротивления ' движении системы "тяговый орган - привод". Приведенные расчеты [39] убедительно показывают, что силы сопротивления движению тягового органа могут быть значительными; наибольшая часть их приходится не на трение материала и тягового органа о желоб,

- а на разрушение транспортируемой массы груза в рештачном ставе при заклинивании в зазорах между тяговым органом и реытачным ставом,

Практика эксплуатации забойных1 скребковых конвейеров еще более убедительно показывает, что общепринятый метод расчета тяговых усилий обходом по контуру о применением коэффициентов сопротивления движению тягового органа и материала не учитывает реальные физические процессы, происходящие в направляющих ре-штачного става.

Физическая картина взаимодействия тягового органа с грузом представляется следующим образом (рис. 3.3). В зазорах между рештачным ставом I и тяговым органом 2 горная масса разрушается, создавая силу сопротиачения движению. При таком йзаимодействии горняя масса может быть представлена в виде нескольких клиньев 3, которые образуются вдоль става при горизонтальных и вертикальных изгибах соответственно в зависимости от шага передвижки конвейера и состояния гипсометрии пласта.

/ / '

с Рис, 3.3. Схема »закмодсйстыш тягового органа

с грузом, ПСП.1ЯШММ i направляющие

Значение силы Fp в направлении движения тягового органа определяется по формуле из схемы сил, показанных на единичном клине (рис. 3.4):

Fp-f R'c*S6(.cos£+ Rc*SBiSinjB , <3«4)

где йсж - временное сопротивление на сжатие образцов угля неправильной формы; S . Bi - соответственно ширина и длина раздавливаемого слоя транспортируемого угля;/3 - угол меаду тяговым органом и рештачным ставом;/ - коэффициент трения угля по стали.

^ , я /р Рис 3.4. Схема сил»едтгачяом клипе

Проведенный количественный анализ [39] показывает существенную роль процесса разрушения угля в зазорах между тяговым органом и рештачным ставом с направляющими. Тенденция вынесения цепей из направляющих позволяет уменьшить силу от разрушения угля в несколько раз, хотя уровень нагрузок остается значительным, и поэтому их необходимо учитывать при расчетах забойных конвейеров с направляющими.

Проанализируем качественную сторону процесса при взаимодействии системы "тяговый орган с грузом в рсштачном ставе -привод".

В формуле (3.4) ширина Э определяется размерами тягового органа в плоскости простирания пласта, длина 8{ - скоростью движения тягового'органа; б^'ХПс . где1Г , ^ - соответственно скорость и время движения тягового органа; ^Ц/Ь" (Ц - длина конвейера на участках раздавливания угля).

Значение скорости с уча том отклонения ее мгновенной величины X от среднего уровня запишем, как

. гг- + .

тогда • ,

Х/О" . (3.5)

I

Подставляя выражение (3.5) в выражение (3.4), получим

Р^ЖЗЦО'Х^срХЬоз&^ЯД) .

Суммарная сила сопротивления от раздавливания груза в зазорах

14 иср

. : Функция () отражает процесс взаимодействия тягового органа со ставом при раздавливании материала во время транспортирования, Близкой по форме функцией является и суммарная си-,'ла раздавливания груза в зазорах . Множитель (ЗхозД♦ ) мокет быть заменен гармонической функцией вида

' . ; . 2'/Г '

' г -

. тогда .■ ''

Соответственно крутящий момент сопротивления движению на выходном валу приводного блок?!

Мс»Рсоал|р-ЙсовК§ Ь^сжО^^ДГсрХА^Взтг'/П/Т) .

После преобразований получим

Мс . Я«* <к % (Ки Яс'жЗ * .А1^сж5

15 Ср

'СР

. . 2П ,

2Г

К + ВЬ^ЗвЫ-у-И-

или

(3.7)

(З.В)

Здесь R - радиус длительной окружности звездочки; <А. - ■ центральный угол звездочки. ;

В выражениях (3.6-3.7) коэффициенты А и В определяют следующим образом. Коэффициент А - постош!ная составляющая синусоидальной Функции; при статистической оценке ее можно принять рав- -ной математическому ожддалию появления изгибов рештачного става в зависимости от гипсометрии пласта, т.е. А «>тп. ' . !

Приравнивая функцию А + В 51 п™ t вероятности "попадания Р * величины 2 (количество изгибов роштачного отава по гипсометрии пласта), в интервалы а,-получим

А - т'л

21Г

•к'&Ым—Ь

Значение коэффициента В определяется при! •

0;

Ъ-

Ф

Ф

Д - 1 т

гдеШп- математическое ожидание появления изгибов рештачного става; среднее кпадратическов отклонение случайной величины появления изгибов рештачного става;ф - интеграл вероятности, или функция Лапласа, значения которой кмоются в справочниках; /3, - нижний предел появления изгибов рештачного става (в случае идеальной гипсометрии равен едишшо, т.е. числу изгибов в плос-, кости простирания пласта на шаг передвижки)верхний предел появления изгибов рештачного става, равный числу секций рештачного става плюс единица (от изгиба в плоскости простирания на шаг передвижки конвейера).

Из анализа выражения (3.8) следувТц что его член

М, " ¿(Ax.Li.Rc* ЭК со* А)

является постоянной величиной,М2~ Функцией отклонения скорости, М3 - функцией времени, М4 вырак.ает зависимость от времени и скорости.

Физический смысл каждого из членов, входящих в выражение момента сопротивления движению от раздавливаемого груза, зашшча-атся в следующем.Момент М4 - статическая составляющая момента Мс* К этой составляющей необходимо добавить момент сопротивления от собственного груза и тягового органа,которые определяются известным методом обхода по контуру. Момент М2 пропорционален 'отклонению скорости % и направлен против движения, т.о. обладает демпфирующими свойствами, Нго величина является математическим выражением демпфирования, которое проявляет себя при взаимодействии привода и тягового органа с грузом в рештачном ставо. Возбуждающий моментявляется функцией времени и определяется сечением раздавливаемого материала и формой изгибов рештачного стала, которая в свою очередь зависит от гипсометрии пласта и шага передвижка конвейера. Составляющая М4 имеет свойства и демпфирующего, и возбуждающего действия. Величина этого момента в несколько раз меньше других составляющих, которые входят в формулу (3.8). С целью упрощения з первом приближении этой составляющей момента мокко пренебречь*

' Из всех составляющих момента сопротивления движению М0 наибольший интерес представляет моментМ2и который определяется в результата взаимодействия привода, тягового органа, рештачного става при раздавливании материала в зазорах во время движения.

Мочек? М2назнЕается демпфирующим и рассчитывается по выражению

-

гда сса сК/гУср- коэффициент яеулругих сопротивлений,

котор.чй способствуем ограничению колебаний прк взаимодействии тягового органа о гругом а рзштачякм ставом.

.Таким образомр взллчана момента сопротивления движении зависит нэ только от свойств материала к параметров тягового органа, 1ю^"^данашчёскях" параметров привода, Через" момент ЦпросЗйкя^-"' вается обратная связь по перемещению тягового органа с приводом.

Полученное наш выражение для определения момента сопротивления Мспозволяет составить уравнения движения конвейера, с помощью которых можно описать замкнутую систему "привод - тяговый орган с грузом в рештачном ставе".

При исследования влияния парамотров привода забойного скребкового конвейера на возникающие динамические нагрузки необходимо в уравнениях движения учитывать автоколебательный характер действующих сил, а такяе вероятностные характеристики нагрузки -спектральную плотность (влияние частоты) и дисперсию (влияние влшлитуды). При втой задача состоит в максимально возможном уменьшении пиков нагрузки, что в свою очередь уменьшает площадь под этими кривыми, л,следовательно, в коночном счете ведет к уменьшению дисперсий нагрузки в системе "тяговый оргая -притюд".

Эквивалентная схома многоггриводяого 8абоИяого скребкового конвейера показала няле (см.рис. 5,2), а его работа в установившемся ракиме описывается следующей системой дифференциальных уравнений:

♦ТдМ^ - МЭ1(5) Э^Эк !

тМ5)М<5,-Мг * »

Ма2^ТэМа2-Мм(6)ги1 5 ¿вк .

Представай гидрпдннашческий «оыент гидромуфты Мг на устойчивой части характеристики зависимостью б» т>г(Мг*Тг-^~-) » где = кнрд/оо, г Лг^ коо^иипеат налорп, а угол

поворота турбинного колеса- зависимостью ф= фо*А51лагЬ,гд01ро-статическое скецопяе положения равновесия при автоколебаниях; Ани- амплитуда к частота автоколебаний,которые в нашем случае могут быть выражены дисперсией нагрузки л ее спектральной плотностей. Получаем систему длфференцнальннх уравнения в виде

Мэ< + ТА- .^(б) при ;

Л,ы,='кн(3)Мг)^Тг^Мг/с11- с^АгДнрд ?

Л, ^ *с(цх< * О ьт^ * )* к6(0 -¿¡^ соз ^ t - а),) +

¿2^2 ' Сх (<р1 - = ^(¿а^ЛгЛн-Тгс1Мг/<гй) ;

= кн(з)Мэ2 ■•"'^¿Мг/а! - ¿^АгАн РЗ ;

(3.9)

Ма2 + ТэМа2 ="- М32(&) при З^Бц .

Решение системы дифференциальных уравнений (3.9) осуществлялось на ЭВМ ШМАТ 386/387ДХ.Применение ЭВМ позволяет исследовать влияние параметров привода на величину действующих нагрузок во всех элементах конвейера.

Таким образом, существующие методы расчета сопротивлений движении тягового органа не учитывают разрушения транспортируемого материала (гордой массы), а также влияние параметров привода на процесс, происходящий в зазорах между тяговцм органом и рештачным ставом. При установлении энергетических и динамических параметров забойный скребковый конвейер следует- рассматривать как замкнутую систему "привод - тяговый орган" с разрушением транспортируемого материала в зазорах между рештачным ставом а тяговым органом. Процессы, происходящие в тяговом органе и приводе при транспортировании горной массы, относятся к автоколебательным, Задание внешней нагрузки как функции времени позволяет применять методы теории колебаний и теории случайных функций при исследования, автоколебательных процессов в системе "тяговый орган - привод". Предложенная методика вероятностного определения сил сопротивления движению, з система "тяговый орган'- привод". дает возможность рассчитывать на статическую прочность эло-мзнты конвейера и исследовать влияние динамических характеристик ж .параметров привода на .действуйте нагрузки. -Произведенная оценка динамических параметров забойного конвейера на осново. анализа амплитудно-частотных характеристик показывает, что гидромуфта - з 2-3 раза слагает данамачзокиэ нагрузки в конвейере по .сравнению '.о приводом, без гидромуфт, а применение гидромуфт в--привода зсбойных скребковых конвэйаров снижает амплитуда коле-т бакяй усилий а цепях» трансмиссии в двигатеяа благодаря ее дне-оЕпатавным и инерционным свойствам. Это з свою очередь позволяет повысить эксплуатационную надежность конвейера.

4. ЭНЕРГОЗАТРАТЫ СОВРЕМЕННЫХ ЗАБОЙНЫХ КОНВЕЙЕРОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ УГЛЯ

Поскольку забойный скребковый конвейер является автоколебательной системой, то имепдие место потери энергии должны восполняться электродвигателем. Исследованиями ряда авторов показано, что энергозатраты машины в рабочем режиме зависят от амплитуды и частоты колебаний; замена механического привода гидравлическим приводит к снижению энергозатрат в рабочем режиме.

Для установления зависимостей, определяющих энергетические' потери автоколебательной системы "тяговый орган - привод", проанализируем одномассовую систему, которая описывается следующим уравнением для установившегося режима работы:

Лф -»Мс ' М(ц>),

Учитывая изложенное в разд. 3, плотность распределения случайной величины Мс выражается формулой

-~(Мс-т м<)'

Мм • • (4.1)

Решая уравнение (4.1) относительно Мс, получим

г

гда - математическое ожидание момента сопротивления движению; ¿Мс ~ сР°Днее квадратическоа отклонение момента сопротивления движению; \\/Ис - плотность распределения момента сопротивления движению.

Найдем мощность, расходуемую системой "тяговый орган - привод" за один цикл колебаний:

1 о

где $2 - мгновенная абсолютная скорость турбинного колеса;Т -период колебаний; Ла$2ср+ Ф ; ф - мгновенное значение отклонения скорости турбинное колеса от средней; - среднее значение

скорости;

с

Согласно теории колебаний для одномассовой системы можно за-писатьйр,соз{ш1-«();где а>- частота колебаний;«- фазовый сдвиг между моментом и скорость». Подставляя это"выражение в (4.2) и произведя несложные преобразования, получим

В выражении (4.3) решим опредаленный^антеграя, для чего

Так .как Т = — ,

Ж . 1 • 2'¡Г

обозначил X е" тогда = Так .кшс Т = —

запишем 2?Г/ы , 2Ш „

с соа хах ■( 1 _ ^

со <Г соа хах ^ I 1 / «гн. ч .,■„

о о

Тогда выражение (4.3) примет вид

ИТ»(МСР* ьт—) .

Учитывая, что амплитуда скорости £>т для одномассовой системы равна Йп,= МП1'Д (о/с , где Л - ордината амплитудно-частотной характеристики; С - жесткость, получим

Подставляя значения Ысри Мт , окончательно имеем .

^ Ы еиф, (4.4)

Анализ выражения (4.4) показывает, что мощность за период колебаний расходуется на среднюю ожидаемую нагрузку и колебания нагрузки. Амплитуда колебаний (Цц), частота их (6Э ), коэффициент диссилативнах потерь ), динамическая характеристика ( Л ) и жесткость системы (С) определяют раосеяние энергии при колебаниях. Поэтому расчет' энергетических поторь сиотемы "тяговый орган - привод" . следует вести о учетом динамических процессов, происходящих при транспортировании груза.

Рассмотрим влияние конструктивного отнесения тяговых цепей из-под направляющих к центру рештачного става на силы сопротивления движению системы "тяговый орган с углем - привод" на примере конвейеров СП202М и СПЦ261, СИЗОВ! и СПЦ271, СП87ПМ и СПЦ262.

Для выполнения количественного анализа необходимо задать одинаковые условия работы забойных конвейеров различной конструкции.

Характеристику трассы Ь вертикальной плоскости принимают в соответствии с технической документацией шахты. Б общем случае для типичных условий региона, где будет эксплуатироваться кон-войор,число изгибов в вертикальной плоскости характеризуется математическим ожиданием т и средни.« квадратичоским отклонением б пояпления изгибов. В частном случав угол изгиба в соединении рештаков определяют маркшейдерской съемкой ила отвесом.

Характеристику трассы в горизонтальной плоскости определяют иагом передвижки конвзйера (захватом добычного агрегата) и для упрощения принимают равной нулю, т.е. конвейер считавт прямолинейным в горизонтальной плоскости.

Для расчетов примем схему изгибов рештачного става в вертикальной плоскости (рио.4.2). Здесь каждый из участков 1-5 содер-

жит по четыре роштака, а угол перегиба каждого из участков составляет 3°; Эр - усилие в рабочей ветви, - усилие в холостой ветви.

. .. Как видно .из рис.4.2., клинообразное тело между рештачнш отавом.. и тяговым органом образуется на участках I, 3, 5 на рабочей-и холостой ветвях.

. При прочих равных условиях различия з тяговых усилиях.на рабочей и холостой ветвях конвейеров, .представленных на рис.4.1 я 4.2, определяются по формуле (3.4){ для рабочей ветви 8р = ^Вс^Э б^соз/З+^'Э-б^и^в; для холостой ветви

. Как видим, величины и уголр являются для сравниваемых

конструкций конвейеров одинаковыми. Разницу тяговых усилий определяют произведением ( Эб^. ) по формулам для Бр ива;.

. Для различных конструкций конвейеров произведения С 5 6 ) будут отличаться. Величина тягового усилия при расчете на I м длины конвейеров СП301М и СПЦ271 определяется из формул

= * ^ ^о^С з + с5 ) соэув + ^ (С3+;

=(2Сз^с3}/(С2+са + 2ск2) , где С и с - контактная площадь поверхности соответственно цепи и скребков..

Из формул следует, что конструкции става и тягового органа конвейера СПЦ271 менее энергоемки, чем копвейера СП301М, при взаимодействия тягового органа с насыпным грузом и рештачным ставом.

Конструкция тягового органа конвейера СПЦ261 и става также кеяаз энергоемки по сравнению с конвейером СП202М[39]. Еще более существенноа снижение энергоемкости дает конструкция тягового ' органа и рештачного става конвейера СКП1У, так как его холостая ветвь вынесена из зоны взаимодействия с грузом.

5. ОДНО- И МНОГОПРШОДНиа СИСТЕМЫ ЗАБОЙНОГО СКРЕБКОВОГО К01ШЕ!!ЕРА В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

Для расчета пускового режима привода можно ограничиться графоаналитическими методами. При этом предполагаются известными моментные характеристики электродвигателя и гидромуфты, а также график зависимости внешней нагрузки от скорости ведомого вала. Наиболее неблагоприятными с точки зрения максимальных нагрузок является запуск на заклиненную цепь или запуск заштибованного конвейера. При этом ограничение по времени пуска для забойных скребковых конвейеров не так существенно, как, например, для ленточных, где важную роль играет плавность запуска из-за возможного проскальзывания ленты.

При разгоне привода в дополнительной объеме гидромуфты удерживается находящаяся в ном жидкость (20$ общего заполнения). Именно поэтому процесс пуска электродвигателя вплоть до разгона ротора на устойчивую часть механической характеристики происходит при уменьшенном заполнении рабочей полости гидромуфты. Скорость перетекания жидкости из дополнительного объема в рабочую полость регулируется тремя специальными дросселирующими отверстиями диаметром по 3 мм, расположенными по наибольшему диаметру дополнительного объема. До выхода частоты вращения ротора на устойчивую часть характеристики из дополнительного объема вытекает примерно 5-6$ рабочей жидкости, остальная часть вытекает в рабочую полость после достижения ротором частоты вращения в рабочем режиме.

1 }

4-

\ / И

/ ]- ■V *

} /

V /

/ /

/ /

Г

V

О Ю го 30 40 ¿0 <,е

Рас. 5.1. Экспериментальные зависимости (1-4) времена истечения и объема «вдкоста чораз дросселкруадке отверстия;

Еидкостъ в дополнительном объеме начинает истекать в рабочую полость у»е при частоте вращения насосного колеса 20-30 с . Расход через дросселирующие отверстия

,5 а-^^н,

где^ - коэффициент расхода для отверстий в толстой стенке; -.суммарная площадь сечения переточных отверстий; Н - статический напор жидкости при вращении цилиндра; гц - радиус цилинора (камеры дополнительного объема); гж - начальный радиус свободной поверхности жидкости в дополнительном объеме.

Экспериментальная кривая1 зависимости времени истечения и объема жидкости через дросселирующие отверстия приведены на рис.5,1. .

Анализ и расчет пусковых процессов гидродинамического при- -вода забойных конвейеров с гидромуфтами ТЛ32Н свидетельствует о недостаточной тяговой способности конвейера под нагрузкой. Наибольший реализуемый .пусковой момент составляет 1,8 М . Поскольку современные карты технического уровня и качества для гидромуфт требуют кратности 2,5 Мд м, необходимо дальнейшее конструктивное совершенствование гидродинамического привода. - .Длительные наблюдения - за работой конвейров СП63М, СП87ПМ и других.показали, что наиболее интенсивно выходят из строя тяговый орган и привод. Заклинивание тягового органа приводит к- появлению значительных динамических усилий, связанных с протеканием процессов в соответствии с динамическимГхарактеристиками привода, с резким торможением масс приводных блоков,а также увеличивает приращение статических усилий, развиваемых двигателями и передаваемых гидромуфтами в связи с увеличением их скольжения. Усложление исследования величин и характера действующих нагрузок вызывается нелинейностью механических характеристик привода, й также смещением во времени процессов опрокидывания гидромуфт.

В связи со сложностью протекающих процессов и значительном числом учитываемых факторов, решение дифференциальных уравнений движения приводов при резком нарастании сил сопротивления возможно лишь с помощью ЭВМ.

При проведении исследований необходимо учитывать следугощио факторы: динамические характеристики двигателей; возможности снижения частот вращения двигателей; динамические характеристики гидромуфт; влияние падения напряжения' на зажимах двигателей; величины и характер распределения- движущихся масс; величины и характер распределения упругой податливости; потери энергии в трансмиссии и тяговом органе; степень участия транспортируемого материала в процессе движения.

Рассмотрим эквивалентную схему многоприводного забойного скребкового конвейера (рис. 5.2).

• Положение системы определяется углами поворота турбинных колес; к турбинным колесам приложены гидродинамические моменты М4,М2.

Движение забойного скребкового конвейера описывается еноте-' мой дифференциальных уравнений:

МА1+Тэ^дГ-Мд,(5)при8^5к ; ■ '' V.

^ = кн(5)МдГМ, ; . '

Дгф2+МС2= ПаМг \

: Мг Г : ; '

. М^^Мдг = Мэ2(5) ПРИ V,' Г

Здесь, кроме принятых ранаа обозначений, ГЦ . Пг - число приводных блоков на соответствующих приводах; ; , Знг - праве-: . денные моменты инерции ведущей части приводов; ^ и 1г - приведенные моменты инерции ведомой части приводов; , Шг - угловые скорости влектродвягателей; с/), , с/г " Уг^ы поворота турбинных колес; С и Сх- приведенная ' к турбинному колесу жесткость гру-хеной и холостой ветви..

Уравнения о индексами "I" описывают движение головного привода, уравнения с индексами "2" - движение хвостового. Второе и пятое уравнения описывают движение ведущей части приводов, а тротье и четвертое - ведомой части приводов; Мс, , МС2 - приведенные к . турбинному колесу гидромуфты моменты сопротивления соответственно головного и хвостового приводов; Мс, +

+ ; = - где , кв - коэффициент

эквивалентного вязкого трения; и Мг - лщродинамические моменты, передаваемые гидромуфтами, которые могут быть введены в уравнения движения в виде статических и динамических характеристик, полученных экспериментально на стендах.

. Составить аналитические выражения статической и динамических' характеристик гидромуфт типов ТЛ32, ТП32, ТП345 в приемлемом для интегрирования виде но представляется возможным, так как в проточной части происходят сложные процессы перетекания жидкости мезду рабочей полостью, предкамерой и дополнительным объемом. Поэтому введем кусочно-параболическую аппроксимации статической и динамических характеристик в виде следуших зависимостей:

М^ = 610,^4 ; М2* аои|ба>гфг

Здесь а ,д и с - коэффициенты, характеризующие соответствующие участки характеристики, аппроксимированной в виде парабол, сопрягачдяхся друг с другом. Эти коэффициенты определяются путем решения трох уравнений на каждом из выделенных участков характеристик. Пореход с одного участка на другой осуществляется с помощью фиксированных по соответствующей характеристике значений скорости турбинного и насосного колес гидромуфты.

Выбор конкретных динамических характеристик, по которым происходит торможение приводов, осуществляется с помощью приема, разработшшого автором, и заключавшегося в следующем. Каждой динамической характеристике гидромуфты соответствует определенное время от начала торможения до полной остановки турбинного колоса. Имея семейство динамических характеристик гидромуфты при различном темпа торможения, а также зависимость времени заклинивания цепей до полной остановки турбинного колеса гидромуфты от длины цепей (али жесткости), определяем, по какой именно характеристике идет процесс. В случае необходимости можно воспользоваться интерполированием для определения характеристики при динамическом тормояении. Па рис.5.3 показана экспериментально получен-

27

пая зависимость времени торможения турбинного колеса конвейера СП63М с четырьмя приводными блоками до полной остановки от расстояния места заклинивания цепей до приводной звездочки.

Рис. 5.3. Экспериментально полученная дла конвейера СПбЗМ зависимость времени юрможения / турбинного колеса до полной остановки ог расстояний Ь места, заклиннзания цепей до приводной звездочки

Коэффициенты а , 6 ,с будут изменяться при изменении- жесткости заклинивания, а передаваемый момент будет определяться значениями со и ^ . В таком случае систома дифференциальных уравнений движения многоприводного забойного конвейера может быть представлена в виде

Ц^ТэМд^Мэ^) приЭ-^к ; .

= кн(6)МД1-(аЦ> ;

+ сх - цг)+ - Срн)=П,,(аЦч ;

СЦ> -сх(ер,-ср2) * п2(а(л* + + сер*) ;

эк2^ = Кн(5)Мд2-(асо2+8аз2ф2+сф2) ;

(б) при ббб^

(5.1)

Рис. 5.4. Процесс резкого торможения много приводного скребкового конвейера

га

Решенла системы дифференциальных уравнений (5.1) осуществлялось на ЭВМ 1ВАТ386/387ДХ.

. . Из рис. 5.4 видно, что головной привод успевает несколько раз опрокинуться и разогнаться, прежде чем опрокинется хвостовой привод. При атом действующие нагрузки достигают максимальных значений на. головном приводе, а хвоотовой движется по статическим характеристикам вплоть до остановки турбинных колес. Максимальные усилия Р в цепях получаются в результате суммирования действующих нагрузок на головном и хвостовом приводах с учетом потерь в холостой ветви.

■ ■ Общая картина происходящих процессов при резком торможении многоприводного забойного скребкового конвейера с учетом типичной для шахтных условий нежесткой сети такая же, как и в случае жесткой сети, но величины передаваемых моментов и длительность их действия во времени уменьшаются. Таким образом, типичная иахтная сеть ( Мтр я 320<кВ-А, = 300 м,ип = 660 В) несколько уменьшает.максимальные действующие нагрузки - примерно на 10-12$ яа головном приводе и па 25-30^ на хвостовом, суммарные максимальные усилия в цепях яри этом уменьшаются.1

Как показали исследования, применение в приводах электродвигателей мощностью 32 кВт (при прочих равных условиях, кроме наполнения гидромуфт) приводит к затуханию колебаний головного привода через 1,5-2 с после начала торможения, хвостовой привод осуществляет движение по статическим характернотикам до опрогси-

Решеняем системы уравнений (5.1) при различных значениях жесткости препятствия я моментов инерции ведомой части привода получены зависимости максимальных действующих нагрузок о? жесткости препятствия С и приведенного момента инерции ведомой чаем привода (рас. 5.5).

давания.

Ряс. 5.5. Завясяиости мел&ввдьяо яаЯстлутаях нагрузок от жесткостз препятсгмя а ари-Еодвняога иоизнта инерция ведомой часта привода

• Исследования режимов стопорения многоприводного забойного скребкового конвейера показывают, что максимальные нагрузки действуют в ближайшем по ходу от места заклинивания приводе; при этом второй привод нагружается по статическим характеристикам. В связи с таким распределением нагрузок между приводами имеется возможность упрощенно рассчитывать многоприводную систему как одноприводную.

При расчете нагрузок, действующих в конвейере, необходимо', к динамическим нагрузкам первого (по ходу от места заклинивания) привода добавить статические нагрузки второго привода с учетом сил сопротивления движению тягового органа. ..... ;

Результаты исследований и решения дифференциальных уравнений (5.1) с помощью ЭВМ, приведенные на рис.5.4, позволили обнаружить незатухающий колебательный характер процесса при заклини- , вашш тягового органа конвейера с приводом мощностью 45 кВт в одном блоке. Исследуем это положение более тщательно и проанализируем физическую сущность протекающих процессов.. . .. ;

. При заклинивании тягового органа забойного скребкового кон-* вейера возникают динамические нагрузки, приводящие к значительным деформациям растяжения цепей. Упругая реакция цепей после остановки турбинного колеса раскручивает его' в обратном направ- ~ лении, и гидромуфта работает некоторое время в режиме противо-включения, пока цепи не израсходуют определенную часть запасенной потенциальной энергии. После этого снова начинается разгон турбинного колеса и последующее опрокидывание.

Экспериментальными исследованиями забойного конвейера СП63 с приводами мощностью по 32 кВт установлено, что при заклинивании тягового органа колебания нагрузки и частота вращения турбинного колеса достаточно быстро затухают (в среднем через 1,5 о). Однако при увеличении мощности приводов' до -55 кВт колебания не- затухают,а носят стационарной характер при весьма боль- ■ ших амплитудах..........- - — --------. ■<-'-'. ,

Анализ осциллограмм работы привода с гидромуфтами в описан- , ных режимах "показывает," что - передаваемый гидромуфтами.' момент изменяется по переходным" динамическим характеристикам, которые • но оовпадают с паспортной механической характеристикой как в редукторном режиме работы, так и в режиме противовключения. Как видно из рис. 5.6, а, переходная характеристика имеет-вид иокаженной спирали и после завершения процесса гидравлический момент практически совпадает о паспортным значением, В случае 30

стационарных колебаний (рис. 5,6,6) после непродолжительного переходного процесса устанавливается стабильная динамическая характеристика в виде замкнутого контура, выделенного на рисунке жирной штриховой линией. Эта характеристика может быть аппроксимирована тремя прямолинейными участками 1-Ш.

Рис. 5.6. Экспериментальные

переходные характеристики гхпромуфттл ТЛ32Н

а а,й-'

5. ах'

м

-80

-на

-я

ч / V \\

о. V

1 У/

/ т

( /

ч }

'8\ >гм,ю,нм

Анализ заснятых осциллограмм и переходных динамических характеристик гидромуфты позволяет сделать вывод об автоколебательной природе процессов в забойном скребковом конвейере при заклинивании тягового органа. Автоколебания вызываются тем, что в диапазоне скоростей 55> Й> - 92 переходная характеристика гидромуфты проходит под углом а<0к оси О. Уменьшение скорости на этом участке сопровождается уменьшением момента гидромуфты, что приводит к интенсивному торможению, а затем к разгону турбинного колеса в обратную сторону под действием упругой реакции цепей. Участки I и Ш проходят под углом С?>Ок осп Я.и ограничивают амплитуду автоколебаний.

Для проверки изложенного исследовано решение уравнения дви-гепия забойного скребкового конвейера с заклиненным тяговым органом:

1<вц>+с<р = М(ф),

гдеМ( 1р ) - гидравлический момент, определяемый как фу ига у я угловой скорости турбинного колеса в соответствии с динамической характеристикой гидромуфты при автоколебаниях.

При кусочно-линейной аппроксимации динамической характеристики можно принять М(ф)1 а-б^ где а и 6 - постоянные коэффициенты для каждого из выделенных участков.

Коэффициент эквивалентного вязкого трения определяли из выражения .

Л „ 2с 2ф

) ,

где М

- период колебаний, при различных значени-

амплитуднсе значение момента; Т

Опыты показали, что отношение—-т-

М|

ях М3 изменяется незначительно. ;

Значения коэффициента эквивалентного вязкого трения лежат в пределах кв в 0,1 + 0,14 для случая заклинивания на расстоянии 25 м от привода.

.. -По уравнению (5.2) исследован процесс колебаний яри заклинивании тягового органа. Начальные условия были взяты из эксперимента, а также использована динамическая характеристика гидромуфты, аппроксимированная отрезками прямых 1-Ш (рис. 5.7). ; ;

-160

// __// V \

1 N

/ 1 • / 1 1

1 п / 9 1 /1 к 1« 1

къ // // / /

'Л \в /' г/ / /

\ \ ,. ^ /

\ У ч. Г

МИГ^м'

Рис. 5.7. Зависимость крутящего момента на валу турбинного колеса от его угловой скорости

.... Расчеты показали, что.посла завершения одного цикла .колебав пай имеют, место практически те же '.начальные.условия, следовательно, цикл повторяется без отклонений, что характеряо_для автоколебаний. Отличие экспериментальных и ¡"расчетных^- результат тов находится в пределах точности принятой аппроксимации динамической переходной характеристики гидромуфты. _

Для определения влияния формы динамической характеристики на процесс автоколебаний в уравнение (5.2) вводились различные по наклону к осиФ я по длине участки П. Расчеты показали, что приВц>к6 возникают автоколебания, величина амплитуды которых тем больше, чем больше длина участка П (при том же наклоне к ОСИЙ).

. Таким образом, в забойном скребковом конвейере при увеличении мощности приводов появляются условия для возникновения автоколебаний, при заклинивании тягового органа. Автоколебания возникают как при резком торможении, так и при относительно медленном нарастании нагрузки. Основное условие затухания этих колебаний выражается соотношением 6п<кв .

Динамические нагрузки при автоколебаниях достигают 3-4-кратных значений по отношению к номинальной нагрузке. Они могут снижать прочность элементов конвейера, так как колебания при повышенной мощности привода продолжаются вплоть до срабатывания тепловой защиты или до выключения двигателей. Уменьиение гидродинамических и инерияошшх добавок способствует уменьшению амплитуды колебаний.

Поскольку заклинивание тягового органа при эксплуатации за-бойаах конвейеров встречается достаточно часто, при разработке а создании новых приводов необходимо учитывать возможность появления автоколебательных процессов и добиваться положительного угла наклона неустойчивого участка статической и динамических характеристик.

6. ГИДРОМУФТЫ ПРИВОДА, РАБОТАЮЩИЕ НА НЕГОРЮЧИХ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЯХ

Стендовые .исследования гидромуфт различных конструкций известными в практике исследований гидродинамических передач метода-га, проводившиеся в течение последних лет на завода "Свот вахтера", показали, что требованиям к ограничивающим гидромуфтам привода забойных скребковых конвейеров наиболое близко отвечает гидромуфта с проточной частью (рио.6,1), созданная при непосредственном участия автора.

Проточная часть гидромуфты состоит из несимметричной рабочей полости I и дополнительной камеры, расположенной под рабочей полостью; . дополнительная камера разделена лопастным колесом 2 на два части (камеру сброса 3 и пусковую камеру 4); рабочая по-

33

ласть турбинного колеса сообщается с камерой сброса; пусковая камера через кольцевую щель 5 также связана с камерой сброса и через отверстия 6 с рабочей полостью насосного колеса. Основная особенность описанной гидромуфты заключается в отсутствии специального дополнительного объема со стороны насосного или турбинного колес, что позволило снизить массу примерно на 15 % и вместо порога, связанного стурбинным колесом, ввести лопастное колесо 2, укрепленное на насосном колере.

Я

0,2 3,1 0,е 0,8 1,0° 1

6.2. Статическая характеристика гидромуфты

На устойчивой части статической характеристики (рис. 6.2, участок ОА) момент, передаваемый гидромуфтой, определяется из преобразованного уравнения Эйлера;

гдер - плотность рабочей жидкости;Р - площадь потока циркуляции; - суммарный коэффициент потерь; с - текущее значете передаточного отношения; а= г|/г,г; Гг , г, - соответственно радиус входа и выхода средней струйки на насосном колесе.

На участке^В статической характеристики (см. рис.6.2) передаваемый гидромуфтой момент находится по этой же формуле, но необходимо учитывать, что за критическим передаточным отношением (точка А) происходит слив части жидкости в камеру сброса, а следовательно, изменяются параметры , , г^ в зависимости от режима работы. Последний связан с соотношением радиусов г", , гг • г* (см.рис.6.1) зависимостью, получавиой из условия равенства напоров на турбинном колесе Нт и в камере сброса Цтк :

34

Н = ^¡^-¿(ГгУэ

9

где Г2 - радиус выхода средней струйки на внутренней части лопаток турбинного колеса; г*ж - радиус поверхности, которой достигает жидкость в камере сброса; д - ускорение свободного падения. Из равенства Нт и Нтк вытекает, что I * 2п/С(г2')2- г£] . Подставляя значение г'г , равное

г/= АугаИЛМ ,

и решая равенство относительно ъ, получим

- _

ь -

У(ГСЗГМг-ЗгУг^ .

2гж 2ГЖ

. Задаваясь значениями г* , по объему жидкости, вышедшей из циркулирующего потока, можно найти площадь потока циркуляции Р. При достижении жидкостью наружного диаметра ступицы значения Г , а,Г4,г2 остаются постоянными и передаваемый гидромуфтой момент определяется в основном режиме работы, а также коэффициентом суммарных потерь2 который находится экспериментальным путем.

В стоповом режиме передаваемый гидромуфтой момент легко найти из формулы (6.1), подставивI = 0;

. (6.2)

Площадь потока циркуляции находится по соотношению объемов жидкости в рабочей полости в каморе сброса, т.е. объем камеры сброса зависит от требуемой величины стопового момента.

При попадании рабочей жидкости в камеру сброса часть со отбрасывается лопастным колесом в рабочую полость. Напор, создаваемый лопастным колосом, отклоняет струи циркулирующей жидкости в рабочей полости на некоторый угол^З.

Отработанные соотношения проточной части были использованы при разработке ряда предохранительных гидромуфт на мощности 22, 30, 32, 45, 55 и НО кВт. После их испытаний установлено подобие в форме механических характеристик.

В настоящее время завод "Свет шахтера" освоил серийный выпуск новых гидромуфт ТПЭ345А, ГПЭ400, ГПЭ400У, ГП400А,разработанных по результата/л проведенных исследований.

Рабочие характеристики различных гидромуфт,работающих в приводе забойных скребковых конвейеров, приведены на рис. 6.3 и в табл. 6.1. Исследования гидромуфт произведены на стендах завода "Свет шахтера". I

Таблица 6.1

Тип гидромуфты л-га-ь Т°,С <?д Я Масса, кг ном Мпуск Мном Мном' кВт мм

ТЛ32Н ¿,18 60 10,5 0,95 60,2 4,0 2,6 45 395

ТЛ32/395 ' 2,2 47 8,5 0,97 52,0 2,7 2,6 45 395

ТП345М 2,0 40 8,0 0,95 _ 2,9 2,4 30 345

ТЛ32/395 2,85 58 9,0 0,97 57,0 2,8 2,6 55 395

ТП400 1,3 45 7,0 0,97 51,5 2,9 2,2 32 400

ТП400 .1,5 55 8,0 0,95 51,5 3,1 2,6 45 400

ПЮО ' 2,0 67 16,0 0,97 164,6 3,6 1,6 4оо 500

зги 3,15 - 7,9 0,97 70,0 5,3 2,2 65 390

В табл. 6.1 приняты следующие - обозначения:Л - коэффициент момента при передаточном отношении ь = 0,95;Т- установившаяся температура (перегрев) при работе под номинальной нагрузкой; О-- рациональное наполнение;^ -КПД при номинальной нагрузке; Мдин /М№М - отношение максимального момента (при торможении за 0,5 с) к номинальному; МпУск - пусковой момент при заторможен» нои турбинном колесе через 15-20 с;ЫНом ~ номинальная мощность; - активный диаметр. ...

уб= агсЦ2и/(г£ - г02)Д/2 , (6'3)/

где Г0 , - радиусы входа и выхода жидкости на лопастном" колесе^ - скорость циркуляции жидкости в рабочей полостй.

Уголув определяют из условия вэаимодайствия напора, - со-; здаваемого лопастным колесом, и напора от циркуляции жидкости в рабочей полости. Отклонение циркулирующего потока на уголуб при малых скольжениях способствует уменьшении, а при больших скольжениях - увеличению передаваемого момента .(см, рис. 6.2), т.е. введение лопастного колеса, связанного- с насосным колесом, доат возможность автоматически» в зависимости от режима работы,^ как бы изменить глубину насосного колеса и тем самым улучшить форму рабочей характеристики.

На рис. 6.3 показаны рабочие характеристики следующих гидромуфт: I - ТЛ32Н.(45 кВт); 2 - ГПЭ400 (55 кВт); 3 - Т1В400 (разработка ИГД им. А.А.Схочинского и ПЗША; 45 кВт); 4 - ГПЭ400 (45 кВт); 5 - ЭГиДЗЭО (65 л.с.); 6 - ТП400 (разработка ИГД им. А.А.Скочинского; .32 кВт; 7 - ПЮО (разработка Гипроуглемаша; 100 кВт, опытная).

\

/ \

/ 2 У 3 - \ "Ч.

// \ V \А р

о,г

О,*

о,В

в. в

0,951

Ряс. 6.3. Сравнктелыше рабочие характеристики гидромуфт

. Передаваемый гидромуфтой гидравлический момент в любом возможном при эксплуатации динамическом режиме торможения не может быть .больше, чем при полностью заполненной гидромуфте в статическом режиме. Динамическая характеристика % (рис.6.4) находится в ограниченной области между статической характеристикой при рациональном наполнении I и статической характеристикой при максимальном наполнении

Исходя из физической сущности процессов, происходящих при резком торможении турбинного колеса, суммарный момент, передаваемый гидромуфтой, находится по формуле

М.Мв + Мдг + а^О^т- .

где Мст - момент, передаваемый гидромуфтой в статическом режи-. ме, определяемый по формуле (6.1);Мдг - гидравлический момент; ^т > ~ момент инерции соответственно 'турбинного колеса и жидкости в его каналах; - угловая скорость турбинного колеса.

м ю'.н-н_•__. !

- 3 /

/ Ч (

к: Л4 V -Ц1

• о,г о,б о,е 1,ш

Рис. 6.4. Динамическая характеристика гидромуфты ГПЭ4иО

Используя теорему о моменте количества движения прнменитель-" но к гидравлическому потоку в режиме резкого торможения турбин- .. ного колеса, можно найти гидродинамический момент, передаваемый гидромуфтой. - . ...

Масса жидкости, уходящей с турбинного колеса, определяется по формуле . ;

| II 1 1 > - -

> » .С. . '

АШ - рк^У —

. Согласно теореме динамики о производной от момента количеств', в^. движения по времени относительно оси вращения применительно: к нашему случая имеем • -

.. Мггг

¿а .

Методы расчетов характеристик гидродинамических передач, применяемы* в настоящее время, основаны на положениях теории 38

подобия лопастных машин. Зависимости, полученные для экспериментального образца гидромуфт, могут быть использованы при расчете характеристик подобных гидромуфт, работающих в области автомо-дельности.

I По известным соотношениям, связывающим геометрические параметры проточной части, и суммарному коэффициенту потерь для подобных- .гидромуфт можно рассчитывать внешнио статические и динамические характеристики. Сравнение характеристик, рассчитанных по полученным зависимостям для гидродинамического момента, с экспериментальными (см. рис.6.4, кривые 4, 2), показывает хорошую сопоставимость результатов.

Исследованиями установлено, что разработанная гидромуфта имеет меньшую инерционность по сравнению с предохранительными гидромуфтами, выпускавшимися ранее. За время торможения 0,5 с момент у разработанной гидромуфты при стандартных испытаниях на масле составляет 2,в МНом; у ТЛ32Н - 3,6-4 М^; у ТП32 - 5МН0И.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании выполненных исследований и разработок изложены научно-обоснованные технические решения, внедрение которых внесло значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса . - создание высокопроизводительных, надежных передвижных забойных скребковых конвейеров для механизированных комплексов.

Основша научные и практические результаты: . I. Установлено, что, кроме сопротивлений движению от скольжения груза и тягового органа по роштакам, при расчетах установившегося режима работы необходимо учитывать разрушение транспортируемого материала в зазорах между тяговым орЬаном и реш-тачным ставом с направляющими.

Доказано экспериментально и теоретически, что от разрушения горной массы при транспортировании возникают автоколебательные процессы и возникающие нагрузки носят случайный характер, максимальные значения которых могут.привести к заклиниванию тягового органа и остановке конвейера, срабатыванию защиты привода.

2. Разработан метод расчета нагрузок забойных скребковых конвейеров в установившемся режиме работы, основанный на теориях вынужденных колебаний, случайных функций, резания угля и учитывающий силы от разрушения груза, свойства груза, динамические, конструктивные, скоростные параметры конвейера и его привода.

3. Предложен метод расчета мощности привода конвейера, учитывающий среднюю ожидаемую нагрузку и ео колебательный характер. Доказано повышение эффективности транспортирования в 1,4-2,5 ра-^ за и более за счет отнесения тяговых цепей из зоны взаимодействия с грузом в направляющих рештаков (внедрены конвейеры вша СИЦ261, СИЦ262; СПЦ271; разработан, изготовлен, испытан экспериментальный конвейер СКП1У).

4. Устаноачены закономерности изменения нагрузок в переходных режимах работы привода забойных скребковых конвейеров (пуск, резкое торможение). Показано экспериментально и расчетами на ЭВМ математических моделей, что в конвейере имеют место автоколебательные процессы, максимальные амплитудные значения нагрузок при этом достигают опасных .для прочности элементов привода и тягового органа значений (4,5-6-кратного значения по отношению к но-* миналыюй нагрузки) .Разработаны на основании анализа рабочих характеристик привода рекомендации по устранению автоколебательных процессов и снижению максимальных нагрузок при резком торможении тягового органа за счет формы рабочих характеристик.

5. Разработан метод расчета элементов проточной части гидромуфт привода, работающих на негорючих рабочих жидкостях, который обеспечил возможность создания конструкций гидромуфт с гидравлическим порогом. Создан типоразмерный ряд гидромуфт на мощности 22 , 30 , 45 , 55 , 90, НО, 160, 220 кВт, освоенных' серийным производством (ГПЭ 345А, ГПЭ 400У, ГПЭ 480Л, 2ГПЭ480А). Внедрение указанных гидромуфт позволило повысить тяговую способность до 2,5 номинального значения нагрузка, а КПД на 2%, снизить установившуюся температуру на 18-21°С и динамику резкого торможения в 1,3 раза, устранив при этом автоколебательные процессы.

6. Разработаны высокопроизводительные, надежные (с ресурсом 900 тыс.т угля, с разрушающей нагрузкой одной цепи тягового органа на 750-810 кН) забойные скребковые конвейеры типа СП87ПМ, . СП202М, СП202ВШ, СП250; . кодвайерц - типа СПЦ261, СПЦ262; " СПЦ 271 с ресурсом 1200 тыс.т угля и разрушающей нагрузкой одной ■ цепи 1000-1060 kHj конвейеры типа СП301М, СПЕ301, CH2SI, HTK8Q0, HTKI000, СР72. Налажено серийное производотво разработанных■ машин. . ■ ■ . . :■-;:, ..

Предлагаемые в работе технические решения защищены авторскими свидетельствами и патентами. Разработаны болео 20 методик в нормативных материалов, в том числе ТУ 12.0173840.100.00-90 "Конвейеры иахтныо скребковые", 10

Суммарный экономический эффект от внедрения базовых скребковых конвейеров, унификации и стандартизации их составных частей и элементов, а также использование вновь разработанных гидромуфт на водомасллной эмульсии (вместо минеральных масел) на всех типах скребковых конвейеров отрасли за I98I-I985 гг. составил 1127,596 млн.руб. (в ценах I9BI г.).

Кроме того, внедрение новых гидромуфт на негорючей водной эмульсии обеспечило устранение пожарной опасности и существенное повышение безопасности эксплуатации конвейеров всех типов.Приведенное значение экономического эффекта рассчитано в ИГД имени

A.А.Скочинского, Гипроуглемагао, на заводе "Свет шахтера" и утвор-ждено в установленном порядке.

Основные положения диссертации изложены, в следующих работах автора:

1. Экспериментальные исследования рабочих параметров двух-цепных скребковых конвейеров // Горные машины и автоматика. -i960. - #9. - С.31-33 (соавторы В.Г.Линицкий, А.П.Загоруйко, Д.И.Мамот).

2. Исследование нагрузок в тяговых цепях скребкового конвейера: Информ.карта, № 86, серил 15 /ЦНИЭИуголь. - М., 1970.

3. A.c. 306063. Двухцепной скребковый конвейер /А.В.Леусенко,

B.Г.Линицкий, Е.И.Счастный, Н.Г.Чугуев, А.П.Загоруйко (СССР), Бюл. № 19 //Открытия. Изобретения. - 1971. - С.70.

. 4. Методика исследования сопротивления движению тягового органа передвижных забойных конвейоров при различных зазорах между скребком и направляющей. - М,,. ИГД гол. А.А.Скочинского, 1971. - 9 с. (соавторы А.Г.Фролов, Б.А.Эйдерман).

5. Исследование типичных эксплуатационных режимов забойных скребковых конвейоров: Сб.тр. /ВНИОМШС. - Харьков, 1971. - С.71-78 (соавторы Б.А.Скородумов, Д.И.Мамот, Г.В.Вишневский).

6. Исследование динамических характеристик турбомуфт привода скребкового конвейера (при резком торможении турбинного колеса) //Горные машины и автоматика. - 1971, - #8. - C.I6-I7 (соавтор Б.А.Схородумов).

7. Досл1дження механ{чних характеристик турбомуфт привод1в конвейер1в та стругових установок //П1дьйомно-траяспортнв устат-кування, вип.П. Ки1в, Технгка. - 1971. - С.98-101 (соавторы Б.А.Скородумов, В.В.Вияшевецкий, В.А.Толчий).

8. Тепловой режим предохранительной гидртуфты в приводе забойного конвейера: Инф.карта № 325,серия 15 /ЦНИЭИуголь. - М., 1971.

9. Исследований динамических нагрузок в приводе скребкового конвейера при экстренном торможении тягового органа // Транспорт шахт и карьеров,, вып. 24. -М.: Недра, 1972. - С.144-150 (соавтор Б. А.Скородумов).

10. Дослвдення автоколивань1у забойному скребковому конвей-epi при заклшюваши тяглового органу // Пдайомно-транспортне устаткування, вип. III. Ки1в, Техника. - 1972. - С.170-177 (соавтор Б.А.Скородумов).

11. Исследование забойного конвейера с вынесенными из-на-г. правляющих цепями // Транспорт шахт и карьеров, вып.2. - М.: Недра, 1972. - С.101-104 (соавторы А.Г.Фролов, Б.А.Эйдерман).

12. Исследование стопорного режима забойного конвейера : с объемными гидроприводами // Горные машины и автоматика. - 1972. ■

- К:7. - С.15-16 (соавторы В.Г.Линицкий, В.Я.Капштык).

13. A.c. 373464. Предохранительная муфта / А.В.Леусенко, , А.П.Загоруйко, А.В.Крутик и др. (СССР). Бил. К 14 // Открытия. Изобретения, - 1973. - № 14. - С.98. ......: -

14. Статические и динамические характеристики привода забой- . ного конвейера // Изв.вузов. Горный журнал. - 1972. - № 5. - ' C.III-II5 (соавторы Б.А.Скородумов, Г.В.Вшшевецкий).

15. A.c. 3487d7. Предохранительная гидродинамическая ыуфта /

A.В.Леусенко, В.К.Гавриленко, В.М.Берман и др. (СССР). Бюл. № 25 //Открытия. Изобретения. - 1972. - № 25. - С.137. ■ - .

16. Экспериментальные исследования гидромуфт привода забойных конвейеров повышенной мощности //Горше машины и автоматика,

- 1973. - № в. - С.33-35 (соавторы А.П.Загоруйко, В.ГДкницкий,.

B.М.Берман, А.В.Крутик). "

17. A.c. 492667, Стенд для испытаний скребкового конвейера / А.В.Леусенко, В.П.ЕарыЙ, А.П.Загоруйко,. . Л.И.Минько (СССР).' Бюл. № 43 / Открытия. Изобретения. - 1975, - JS 43. - С.94.

1Ь, 0 снижении пижароопасности шахтных гидромуфт: Сб.тр.' // ВНИИГД, вып.7. - Кемерово, 1976..- C.III-I22 (соавторы -А.И.Козлов, Г.Д.Голдобин, С.X.Пончик, А.П.Загоруйко). ; ...

-.19. A.c. 440515. Комплексная гидродинамическая передача /, ' Г.П.Стесин, Ю.Ф.Пономаренко, В.М.Берман. и др. (СССР). Бюл. K3I ^

// Открытия. Изобретения. - 1974. - №31, - С.93. •■...----

20. A.c. 433306. Комплексная гидродинамическая передача. / А.В.Леусенко, Г.П.Стесин, Ю.Ф.Пономаренко и др. (СССР). Бюл. # 23 //Открытия. Изобретения. - 1974. - № 23. - С.94. 42

21. A.c. 573413. Скребковый конвейер/ А.В.Леусонко, А.П.Загоруйко, В.Г.Линицкий, В.М.Берман (СССР). Бгал. № 35 // Открытия Изобретения. - 1977. - № 35. - С.68.

22. Снижение попароопасности гидропривода забойных скребковых конвейеров // Угольное машиностроение: Науч.-техн.реф. сб. / ЦНИЭИуголь, ЦВНТИ Мияуглепрома УССР. - 1971. - №1. - С.7-8 (соавтор В.П.Векленко).

23. A.c. 718653. Кошческая зубчатая передача / А.В.Леусонко,

A.Г.Волчинский, В.АЛесноков, А.П.Загоруйко, В.Г. Линицкий, (СССР). Б юл. № 8 //Открытия. Изобретения. - 1980. - № 8. - С.142.

24. О снижении пожароопасности гидромуфт // Уголь. - 1978.

- № 12,- С.45-47 (соавтор В.П.Векленко).

25. А.С, 796586. Зубчатый редуктор /'А.В.Леусенко, А.Г.Волчинский, А.П.Загоруйко, Е.И.Счастный (СССР). Бюл. №2 // Открытия. Изобретения. - 1981. - }(2. - С.168,

. 26. Характеристики привода шахтных конвейеров // Изв.вузов. Горный.журнал. - 1981. - № 9. - С.73-77.

27. A.c. 925793. Устройство для натяжения цепей скребкового конвейера / А.В.Леусенко, А.Г.Волчинский, А.П.Загоруйко, В.Г.Ли-ницкий, Е.И.Счастный (ССОР), Бюл. № 17 // Открытия. Изобретения.

- 1982. - №17. - С,94.

.' .'28. A.c. 949240. Гидродинамическая муфта / А.В.Леусенко,

B.Г.Линицкий, В.П.Векленко, В.К.Гавриленко (СССР). Бюл. № 29 // Открытия. Изобретения. - 1932. - № 29. - С.146. '

29..A.c. 1082948. Устройство защиты горных машин от перегрузок. /А.В.Леусенко, Э.Г.Краус, И.В.Брейдо, В.В.Каверин (СССР). Бюл. 12.//Открытия. Изобретения. - 1984. - № 12. - C.II2.

. 30. A.c. I0923I8, • Гидромуфта / А.В.Леусенко, В.П.Векленко, В.Г.Лйницкий и др. (СССР). Бюл. № 18 // Открытия. Изобретения.

- 1984. - № 18. - С.87.

31. Самопишущее устройство для измерения усилий в тяговом органе скребковых • конвейеров // Горные машины и автоматика: Науч.-техн.реф.сб. / ЦНИЭИуголь, ЦБНТИ Минуглепрома УССР. - 1981.

- Ур 5. - С;26-29 (соавторы В.Я.Амчеславский, Б.А.Скородумов).

.32. A.c. II54I65. Скребковый конвейер /А.В.Леусенко (СССР). Бюл. №17 // 0!гкрнтия. Изобретения. - 1985. - № 17. - С.67.

33. A.c. 1260304. Привод скребкового конвейера / А.В.Леусенко, Б.А.Скородумов, Я/Г. Квачаятпрадзэ (СССР). Епл. № 36 // Открытия. Изобретения. - 1986, - № 36. - С.74. ,

34. Методика расчета неравномерности двухцепных тяговых органов забойных передвижных скребковых конвейеров в экстренных режимах. - М., 1966. - Ü с.(соавторы Т.Б.Портнова, Б.А.Эйдерман),

35. Методика расчета неравномерности нагруяония двухцепных тяговых органов забойных передвижных скребковых конвейеров в установившихся и пусковых режимах. - М., 1966. - 14 с.(соавторы Т.Б.Портнова, Б.А.Эйдерман).

36. Методика расчета и выбора прочностных параметров двухцепных тяговых органов забойных передвижных скребковых конвейеров. - Id., 1966. - 14 с. (соавторы Т.Б.Портнова, Б.А.Эйдерман). ;

37. Экспериментальные исследования тиристорного электропривода постоянного тока для шахтных скребковых конвейеров // Уголь.

- 1967. - }!2, - С.36-38 (соавторы Э.Г.Краус, И.В.Брейдо).

36. Нагрузки при транспортировании угля забойными скребко- ; выми конвейерами с направляющими // Изв.вузов. Горный журнал. •

- I9öd, - - С.47-49.

39. Скребковые конвейеры.М.: Недра, 1993. - 224 с. (соавторы Г,В.Высоцкий, Б.А.Эйдерман).

40. A.c. I5394I6. Блокируемая муфта / А.В.Леусенко, В.К.Гав-риленко и др. (СССР). Бюл. Л 4, //Открытия. Изобретения. - IS90.

- J5 4. - С.119.

41. A.c. 1643345. Устройство для соединения рештаков скребкового конвейера / А.В.Леусенко, В.П.Щабельник, М.И.Меркулов, А.П.ВолчинскиЙ (СССР). Бюл. № 15 // Открытия. Изобретения, -1991. - № 15. - С.60. ... . • ■ ;

42. Тяговые органы .забойных скребковых конвейеров. - M.-s ЦНИЭИуголь, 1991. - 32 с.

43. Патент Великобритании 2234220А. Скребковый конвейер/ А.В.Леусенко, Б.А.Эйдерман, И.С.Крашкин, Н.П.Бабенко. Реф.журнал // Изобретения стран мира. Вып.35, - 1991, - НО. - С.17. . .

. •. 44, A.c. 170515а, Скребковый конвейер / А.В.Леусенко, Б.А.Эйдерман, Н.П.Бабенко, В.Ю.Ицкович, М.П.Меркулов (СССР). Бюл. №2 // Открытия, Изобретения. - 1992, - № 2. - С.88.

. .45. A.c. 1666402. Угловой скребковый конвейер / А.В.Леусенко, Б.А.Эйдерман, В.Ю.Ицкович,.A.B.Симановский, Н.П.Бабенко (СССР). Впл. №28 //Открытия, Изобретения. - 1991. - » 28. - С.75.

. 46, А.о, I66640I, Скребковый забойный конвейер / А.В.Леусенко, Б.А.Зйдарман, И.С.Крашкин, В.Ю.Ицкович (СССР). Бюл. » 28 // Открыта*. Изобретения. - 1991,- - № 28. - С.75.

■57. A.c. 1752579. Скребковый забойный конвейер / А.В.Леусенко, Б.А.Эйдерман, В.Ю.Ицкович и др. (СССР). Бюл. № 29 // Открытия. Ипобрп-ення. - 1932, - Д 29. _ С.67 41

47. A.c. 1752679..Скребковый забойный конвейер / А.В.Леусан-ко, Б.А.Эйдарман, В.Ю.Ицкович и др. (СССР). Бюл. Jp 29 // Открытия. Изобретения. - 1992. - № 29. - С.67.

40..А.с. 1752680. Скребковый забойный конвейер / А.В.Леусен-. ко, В.В.Ицкович,.Б.А.Эйдерыан и.др. (СССР). Бил. № 29 // Открытия. Изобретения. - 1992. - Ь 29. - С.67.

49. A.c. I7I046I. Способ выравнивания нагрузок в приводе конвейера с несколькими электродвигателями и включенными последовательно с ними гидромуфтами / А.В.Леусенко, Л.Н.Сигалов я др. (СССР). Бюл. № 51 Л Открытия. Изобретения.- 1992. - Я-51,- С.79.

50. Цепные замки и цепи тяговых органов скребковых конвейеров: Аналитический обзор / ЦНТИ. - Харьков, 1991. - С.3-17 (соавторы Г.В.Высоцкий, М.В.Репетенко).

51. Исследование нагрузок, возникающих при заклинивании тягового органа забойного скребкового конвейера» и разработка средств по их ограничению: Автореф. дис. канд.техн.наук. - М. -Харьков, 1972. - 16 о.

52. Конвейеры шахтные скребковые. Технические условия. ТУ 12.0173840. 100.00-90. - М., МУЛ СССР. - 22 с.

Кандидат технических наук Анатолий Васильевич ЛЕУСЕ11КО

ИССЛЕДОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ПЕРЕДВИЖНЫХ ЗАКОПНЫХ СКГЕВКОНЫХ КОНВЕЙЕРОВ ПОВЫШЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЛЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Диссертация

на соискание ученой степени доктора технических наук в виде научного доклада

Подписано к печати 19.09.94 г. Уч.-изд. л. 2,8. Тираж 100 экз.

Изд. №10027. Зак. №

Институт торного дела им. А.А.Скочинского, 140004, г. Лшберим Московской обл. Типография: 140004, г. Люберцы Москопской обл.