автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование основных параметров и совершенствование рабочих органов карьерных роторных экскаваторов с центробежной разгрузкой ковшей

"ШЭДС11МЫШ! А]ВД?-9Я ПШ УШШШ

ШШНТУТ гаохЕяшчЕСкШ

Па правах руяспзга Еруадоа йяхаля Ваптсрович

ОБОСНШАЕЗЕ ОСНШ'ШХ МРЙЗТРОЗ II

сашгшнствсншй: рлбсчгй отлив, кшзршх рогорпУа акшвлторсв с

1^1170251101 рдзшзжй кшшзй .

05.05.06 - "Гср'шо иггипа" 05.15.11 - "Физические прог-оссы горного производства"

Автореферат диссертации на солскакио ученой степени гсандядата технических наук

Днепропетровск - 1994

Диссертация является рукописью

Работа яиполи&на в Государственной научно- иссл©до*£.тальс1:са, гцговктно-конс'Гр'ук^о^скси и проектном институте угольной ггрожг-монности "ук$шипр081!т"

Шу<лш® ^уиоводмгвян: д-р техн. наук, профессор

д-р »юса. наук

Офациалыше оппонента: д-р техн. наук, профессор

манд. техн. наук

ЫАДШ1РШ Вадим Михайлович

ВАСИЛЬЕВ

лвонид млхйьлсш.ч

ШОВ ' Врнй Иванович

ПРИГУНШ

Александр Сергеевич

ВЦДУЩШ ОРГАНИЗАЦИЯ - Проектао-конструнторсков технологическое бюро "ГормадГ, г.Донецк

Занята состоится Ч1ДКД 1994г. в часов на

заседании специализированного совета Д016.40.01 при Институте геотехнической механики АН Украины по адресу: 320600, г.Днепропетровск, ул.Симферопольская, 2а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " " 1994г.

Учены! секретарь специализиро- и

ванного совета, канд.техн.наук Шлакуиов И.А.

ОЩМ ХАРЛлТКРЖ Т1 'ЛА РАБОТУ

Акту?льнооть работы. На открытых разработках полезных ископаемых широко применяются карьерные роторные экскаваторы, обеспечивающие высокую степень механизации и автоматизации производственных процессов. В 1991 г. роторными экскаваторами в СЕТ добыто около 110 ил. т. угля, что составляет практически 50/ü от ассй добычи угля открытым способом. Такие значительные объемы предполагают дальнейи^е совершенствование этих машин.

В настоящее время роторные экскаваторы выпускаются с двумя типами рабочих органов - гравитационным и центробежным, которые отличаются друг от друга способом разгрузки ковшей ( в гравитационном порода выгружается под действием силы тяжести, а в центробежном - под действием центробежной силы). Цеятробеа- ' яый рабочий орган является сравнительно новым прогрессивным техническим решением и обладает рядом преимуществ перед гравитационным, одинаковой с ним теоретической производительности: меньшая сила копания и крутящий момент на валу ротора, меньшая масса рабочего органа, ниже уровень дополнительных напряжений в металлоконструкциях экскаватора, меньшая кусковатость экскави-руемой горной массы. Экскаваторы о такими рабочими органами тлеют больную длину роторной стрелы, а,следовательно,ширина заход-ки и высота отрабатываемого блока у них выше, чем у аналогичных экскаваторов с гравитационным рабочим органом. Наряду с этим известны следующие недостатки центробежного рабочего органа': выше энергоемкость экскавации, больший объем просьшей экскавируемой горной массы из ковшей, Кроме того, рабочий процесс как центробежного, так и гравитационного рабочих органов характеризуется повышенной динамичностью при экскавации крепких углей и сложно-структурных углепородных забоев с крепкими пропластками. Также наблюдается налипание горной массы на ковши центрооежного ротора при попутной экскавации мягких вскрышных пород. Поэтому необходимо совершенствовать существующую конструкцию центробежного рабочего органа для снижения перечисленных недостатков, а обоснование параметров усовершенствованной конструкции является актуальной научной задачей, решение которой позволит повысить эффективность эксплуатации экскаваторов с этим рабочим органом.

Необходимо отметить, что существующая в настоящее Еремя методика определения силовых параметров центробежного рабочего

органа учитывает не все особенности рабочего процесса, а также горяо-геодоглческие условия его применения и нуадается в уточнении.

Многими исследователями отмечался тот факт, что достоинства и недостатки центробежного рабочего органа проявляются в различной степени при экскавации разных горных пород, поэтому.-для успешной эксплуатации роторных экскаваторов с этим рабочим органом необходимо знать рациональную область его применения по горно-геологичесгим условиям, где его достоинства значительно превышают недостатки.

Тема диссертации связана с плановыми работами института угольной промышленности "УкрНШпроект": 1101030204, 1192190000, 119215УООО, выполненными с непосредственным участием автора.

Целью работы является обоснование основных параметров и соьераонствованне рабочих органов карьерных роторных экскаваторов с центробежной разгрузкой ковшей для повышения эффективности их эксплуатации.

Идея работы заключается в использовании закономерностей процессов разрушения и ^зазгрузки различных горных пород ковшами центробежного рабочего органа с учетом повышенной скорости их движения для обоснования параметров и совершенствования его конструкции, а также определения рациональной области его применения.

Научные положения, разработанные лично соискателем и их новизна:

- разработана уточненная методика расчета сил резания и средней мощности, потребляемой приводом вращения центробежного рабочего органа роторных экскаваторов, отличающаяся тем, что по сравнению с существующей учитывает влияние скорости разрушения различных по физико-механическим свойствам горных пород на силу резания, а также влияние кусковатости экскавируемой горной породы и ее сцепление при сдвиге на силу копания;

- установлено, что расстановка зубьев на ковшах центробежного рабочего органа с угловым шагом, увеличивающимся в направлении, противоположном направлению вращения ротора и со смещением в поперечном сечении стружки, обеспечивает автономность

их работы и снижает динамичность нагружения рабочего органа при экскавации крепких углей и сложноструктурных угольных за-

боев с крепкими пропластками;

- разработал критерий разрыва разрушенной горной порода, склонной * налипанию к стенкам транспортирующих полостей коб-пей, учитыьапций объемнув массу, внешнее троние, сцепление при разрыве породы, а также геометрические параметры ковшей и частоту вращения ротора;

- установлено, что параболическая форма поперечного профиля транспортирующей полости ковша центробежного рабочего органа с высотой, определяемой его конструктивно-кинематическими параметрами и физико-механическими свойствами экскавируемой среды, обеспечивает снижение интенсивности налипания экскавируемой горной массы на стенках транспортирующей полости ковшей.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов а рекомендаций подтверждается:

использованием аналитических методов, основячннх на применении известных положений теоретической механики, динамики п теории вероятностей; ' ■

использованием апробированных методов измерения механических и электрических величин, объемом экспериментальных дашшх, достаточным для того, чтобы при доверительной вероятности 0,9 относительная погрешность аппроксимации экспериментальных данных не превышала 20%; величиной корреляционного отношения для используемых регрессионных зависимостей не менее 0,7; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследования (расхождение не превышает 30%);

длительным опытом эксплуатации центробежных рабочих органов в различных горно-геологических условиях.

Значение работы. Научное значение работы заключается в следующем. Определен ряд количественных зависимостей сил реззния и копания горной породы ковшами центробежного рабочего органа при увеличенной скорости ее разрушения, выявлены условия снижения динамичности нагружения рабочего органа при экскавации крепких углей и сложноструктурннх угольных забоев с крепкими пропластками за счет расстановки зубьев на кошах с угловым шагом, уваличиваицемся в направлении, противоположном направлению вращения ротора, и со смещением в поперечном сечении стружки, разработан критерий разрыва горной породы, склонной к налипанию, • обеспечивающий наилучшие условия ее удаления из ковшей.

Практическое значение работы состоит з следующем. Разра-

бстана методика определения основных параметров усовершенствованной конструкции центробежного рабочего органа, позволяющей обоснованно выорать мощность электропривода вращения и снизить просипи экскавируомой горной массы, энергоемкость экскавация, динамичность нагружения главных приводов, а также исключить налипание мягких горных пород на стенках транспортирующей полости ковшей, а также в обосновании рекомендаций по рациональной области применения центробежного рабочего органа.

Реализация выводоя и рекомендаций работы. Рабочий орган усовершенствованной конструкции был установлен, испытан и передан ' в эксплуатацию на экскаваторе ЭРГВ-630. Годовой экономический в44<зкт от применения этого рабочего органа в условиях разреза "Кумертауский" составил 22 тыс.руб. (цены 1990г.). В настоял эе время на базе методики расчета основных параметров усовершенствованной конструкции центробежного рабочего органа создаются ковши для экскаватора ЭР-1250-0Ц разреза "Северный" ПО "Эки-¿астузуголь". Уточненная методика расчета сил резания и средней мощности потребляемой приводом вращения ротора центробежного ра-бочаго органа била использ;вана при выполнении ряда НИР института "УкрНИИпроект" (1151004201, 1101190000, 1192159000). Рекомендации по области рационального применения центробежного рабочего органа внедрены на разрезе "Северный" и разрезе "Кумарта-уский" ПО "Башкируголь".

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и подучили одобрение на всесоюзной конференции "¡Молодые учение КАТЭКу" (г,Красноярск, 1988г.), на технических совещаниях отделов глазных механиков ЛО "Башкируголь" и разреза "Харзнорский" (г.Кумертау, 1991г., п.Харанор, 1993г.), на расширенном научно-техническом семинаре по горным машинам для открытых горных работ при отделе экскаваторов непрерывного действия института "УкрНИИпроект", на научно-техническом семинаре отдела проблем разрушения горных пород ИГШ АН Украины.

Публикации. По теме диссертации опубликованы семь статей и получены два авторских свидетельства на изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав к заключения, изложенных на № стр. машинописного текста. Содержит 58 рисунков, 26 таблиц, библиографию из 88 наименований и М страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В р-аботе выполнен анализ результатов испытаний и эксплуата-;ии роторлых экскаваторов с центробежным рабочим органом (ПРО), оторый показал, что рабочий орган с центробежной разгрузкой вляотся прогрессивным техническим решением и имеет ряд преи-уцеств перед гравитационным рабочим органом (ГРО), одинаковой ним теоретической производительности! меньшая величина силы опания, меньшая масса, ооле^ высокая степень дробления экска-ируемой горной массы, лучшая приспосабляваемость к селективной ыеике, ниже дополнительные напряжения от сия копания в метал-оконструкциях экскаватора. Вместе с тем существующая конструк-ия ЦРО еще далека от совершенства, так рабочий процесс хтрак-еризуется повышенной энергоемкостью экскавации и большим объе-ом просыпей, чем у ГРО. Кроме того, как у ЦРО, так а у ГРО наливается высокая динамичность погружения главных приводов при кскавации сложноструктурных забоев с крепкими пропластками. акке отмечалось налипание экскавируемой горной массы на ковши рл экскавации мягких горных пород.

Выполнен анализ существующих методов расчета параметров роцесса резания, который показал, что при определении величи-ы силы резания на ЦРО необходим учет скорости движения его ре~ ущих элементов и площади поперечного сечения срезаемой ковшом трухки.

В.М.Владимировым, В.К.Трофимовым и др. учеными установле-о, что достоинства и недостатки ЦРО проявляются в разной море ри экскавации им различных горных пород, следовательно, для это-о рабочего органа должна существовать рациональная область при-енения по горно-геологическим условиям, где его достоинства удут значительно превышать недостатки.

В соответствии с изложенным в работе поставлены и решены ледумцие задачи:

1. Разработать уточненную методику расчета сил резания и атрат мощности привода вращения ЦРО применительно к различии« орно-геологическим условиям с учетом конструктивно-кинемати-еских особенностей этого рабочего органа для обоснованного вы-ора мощности электродвигателя привода вращения ротора.

2. Обосновать параметры ковшей ЦРО, позволяющие повысить ффективность эксплуатации карьерного роторного экскаватора пу-ем увеличения эксплуатационной производительности за счет синении объемов просыпей; энергоемкости экскавации и динамичности

нагружеиля главных приводов, а также исключения налипания эк-скавируекой горной массы на ковши при экскавации мягких вскрышных пород.

3; Усовершенствовать рабочий орган с центробежной разгрузкой ковшей и на базе экспериментальных исследований установить соответствие его параметров условиям эксплуатации.

4. Обосновать рациональную область применения ЦРО по горно-геологическим условиям на базе исследования параметров процесса резания (нагрузки на режущих элементах рабочего органа и его приводе, динамичность нагружения рабочего органа, изнашивание ого режущих элементов).

Поскольку рабочий процесс ГРО хорошо изучен и имеется обширный материал по определению егр усил.тя резания для различию горных пород, то усилие резания ЦРО можно определить на базе этих данных с учетом особенностей его рабочего процесса.

Основной особенностью рабочего процесса центробежного роте ра является повышенная скорость резания ( 6 м/с при 3 м/с у грг внтацио нного J. Результаты исследований Ю.А.Ветрова, Ю.И.Ееляко-ва, Ю.И.Протасова, Л.М.^сильева и др. ученых свидетельствуют, что душ определения силы резания горных пород резцовым инструменте« необходимо учитывать соотношение скоростей резания н ра: рушения. Поэтому, по методике, предложенной В.П.Сталевским,оы-ли определены величины скоростей разрушения различных мягких пород, а по методике Ю.И.Протасова углей и пород средней крепости. Оказалось, что скорость разрушения мягких пород при воздействии на них режущих элементов роторного экскаватора составляет 1,8-2,8 м/с, а пород средней крепости и углей в среднем I0-&0 м/с. Поскольку скорость резания как ГРО, так и ЦРО превышает скорость разрушения мягких пород, то в этом случае разрушение носит характер хрупкого и протекает с максимальной энв!>-гоемкостью для обеих типов рабочих органов. Однако из-за более высокой скорости резания разрушение ЦРО мягкой породы носит более динамичный характер и средние нагрузки на рабочем органе 0; дут несколько ниже, чей у ГРО. Этот факт учитывает коэффициент Кэ , величина которого для ЦРО теоретической производитшьност; Q. =630-5000 м3/ч соответственно составит 0,9-0,875. Цри работ на углях и породах средней крепости скорость резания ГРО и ЦРО меньше скорости разрушения этих горных пород, поэтому резец

встречает на сгоен пути уже разрушенную по^ду и,следовательно; повыиенная скорость резания ЦРО не влияет на характер разрушения углей и по-чэд средней крепости. Однако, как показывают исследования А.И.Верона, JI.M.Васильева и других исследователей с ростом скорости приложения нагрузки прочностные показатели пород средней крепости и углей также возрастают. При расчете силы резания это явление учитывается коэффициентом К ir.

Характерной особенностью рабочего процесса ЦРО, предназначенного для отраоотки мягких пород, является то, что при про-

r iffO

чих равных условиях, поперечная площадь стружки г несколько ниже, чем у ГРО, что приводит к росту усилия резания. Этот фактор учитывается коэффициентом К , величина которого для ЦРО с Q =630-5000 м3/ч соответственно составит 1,26-1,31. При экскавации углей а пород средней крепости на Г?0 устанавливают промежуточные режущие кромки. 2а счет этого поперечные площади стружек у ЦРО и ГРО в этих условиях практически совпадают.

Ча основании вышеизложенного, сила'резания ЦРО для любых горных условий определяется следующим выражением:

■pS-C.-^-k.-k-k.t, м

РО

де Кс -усилгэ резания ГРО, величина которого в настоящее время определена для любых горных пород.

2 приведенной зависимости К(г =1 при расчете силы резания шгких пород я Кэ =1 при расчзте соли резаяяя углей и :ород средней крепости.

Для определения силы копания ЦРО необходимо зпи:ь величины лед;тхдих см: триния экскавируемой горной »лас с и по забою и щиту - Р Тр , сообщелия движения экскавируемой породе - Рнн , со-бщения движения породе, теряемой ковшом через конструктивный азор между забоем или щитком и корпусом ковша - Рпер , подъе-а породы до уровня разгрузки ковшей - Р„сд . В существующей ме-одике определения этих составляющих, предложенной Д.И.Тарано-ич, величина РТр определяется без учета сопрот:шления движению кскавируемой мягкой породы из-за ее прилипания к забою и щитку 5ез зтта сцепления разрушенн й породы при сдвиге). Также не зиткваллсь кусковатость экскалируемоЯ горной массы при определит величкни РП(?3 . В настоящей работе уцени эти факторы и на

базе выражения для определения величин сосгечляодюс силы копания разработана уточненная методика для определения средней мощности,потребляемой приводом вращения ЦРО -ÑpP° для различных гораых пород. Экспериментальная проверка этой метоДш:и в производственных условиях показала, что погрешность расчота . . составляющих силы копания Ртр , Рки , Рпер , Рпоа составляет 3-7% (по существующей методике 25-30$). Погрешность расчета средней мощности ю по предлагаемой t'это дик о при экскавг.диа каменных и бурых углей, пород средней крепости и мягких порид не превышает

Следующим этапом исследования было определение рациональной области применения ЦРО. Дл/ этого били рассмотрены энергетические и силов-в параметры процесса резания ЦРО. По уточненной методике определялись величины отношения для различных горных пород. У станс тлет, что величина этого отношения растет с уменьшением крепости породы и с )<остом теоретической производительности экскаватора, достигая 1,7-2,0 для мягких липких пород. Ори экскавации углей и пород средней крепости величина отношения Ñ^/N™ составляет 1,15-1,3, На базе уточненной методики была также определена величина отношения

/ fiftO

концевых нагрузок на роторную стрелу от сил копания - >к /г* . Лри экскавации липких глин и суглинков величина Рк / для экскаваторов с 0=630-5000 м3/ч соответственно составит 0,770,86, а при экскавации углей и пород средней крепости 0,52-0,56.

Далее в работе были рассмотрены динамические составляющие процесса резания. Динамичность нагрухения привода ротора цро и ГРО оценивалась коэффициентом динамичности Кд =('4 + 2о)/л/р , где б среднеквадратичное отклонение мощности, потребляемой приводом ротора, кВт. После анализа осциллографических записей мощности привода ротооа, полученних при испытанию экскаваторов ЗР-х2ЬиД и ЭР-1250-0Ц на различных горных породах, был сделан вывод- величины Кд для ЦРО и ГРО практически одинаковы и при экскавации крепких углей и забоев с крепкими породными пропласт-ками достигают значительных величин (2,0-2,3i. Кроме рабочих режимов нагружсяия,был также рассмотрен экстремальный- стопорение ЦРО к ГРО о непреодолимое препятствие различной жесткости (l,25'10ö-l,25-Ю8 H/u). Для этого была составлена пятимассовая динау -.ческая модель роторного экскаватора, пключающая рабочий

оргая о приводом ротора и роторную стрелу. При математический описания этой модели использовались общепринятые в динамике конструкция допущепия. В общем виде модель представляет собой систему яэ шести дифференциальных уравнений второго порядка. Сто-порение ротора о непреодолпое препятствие рассматривалось в вертикальной плоскости. Сопоставление нагруженностн элементов динамической системы роторного экскаватора с ЦРО и ГРО при сто-порении показывает, что у экскаватора с ПРО окружная сила на роторе ниже в среднем на 18?, а реакция вала ротора на 20%. При помощи этой модели били также определены допустимые по условию разрушения ковша или срабатывания муфты пред&льного момента толщины крепких иородных пропластков. Установлено, что экскаваторы _с ЦРО могут отрабатывать крепкие пропластки толщиной 0,15-0,3м (что на 50% превышает возможности ГРО).

Для обоснования рациональной области применения ПРО Лил изучен процесс износа его зубьев. На базе известных зависимостей'," но с учетом конструктивно-кинематических особенностей ЦРО и температуры нагрева режущих кромок зубьев была составлена математическая модель для определения величины удельного расхода зубьев ЦРО и ГРО - Д* (количество зубьев, необходимое для отработки определенного объема горной массы). При экскавации мягких пород величина й{ у ЦК) выше на 10-50.5, причем растет с ростом типоразмера экскаватора и процентного содержания песка, а при экскавации угле!' ниже, чем у ГРО на 10-20%. НО экскавация .пород крепостью выше 3,5-4,5 нерациональна из-за высоких температур на режущих кромках зубьев (500-740'С,, несмотря на буровзрывную подготовку забоев.

На базе исслвцованг 1 ситовых, энергетически и динамических параметров процесса розания ЦРО с 0. =630-5000 м'/ч, а также процесса изнашивания зуоьев была определена область рационачь-ного применения этого рабочего органа: каменные и бурые угли, несклонные к измельчению в процессе резания, угластые аргиллиты и алевролиты, углепородные забои с крепкими пропластка».и малой мощности (яе более 0,15-0,Зм), углепородные забои с более мощными крепкими лропластками после буровзрывной подготовки и породы средней крепости после буровзрывной подготовки для ЦРО с Я = 630-1250 м'/ч.

Для обоснования параметров усовершенствованной конструкты

UPO были выявлены причины возникновения негативных явлений в ого рабочем процессе: повышеннач энергоемкость экскавации вызвана большими,чем у ГРО потерями мощности на трение, разгон ирной массы и наличия затрат мощности на дополнительный разгон теряемой через конструктивные зазоры порода. Причем на последним составляющую приходится 15-20% от всех потерь мощности ЦРО; высокая динамичность нагрукения ЦРО вызвана расположением зубьев ковша на одной линии (без траекторного смещения по дуге резания), поэтому все зубья одновременно входят и выходят из забоя , а танао врезаются в крепкие пропластки, вызывая броски нагрузки на рабочем органе; повышенные объемы просыпей (10-17% от текущий величины производительности при 4-0% у ГРО) вызваны помехой со стороны режущчго пояса потоку разгружающейся из ковша под углом £ породы (рис.) и потерей скорости части входящего в зону paurpj жи экскавируомого материала из-за наличия зазора Д ; чал танке экскавируемой мягкой породы на ковши вызвано прямоугольной формой их поперечного сечения, способствующей интенсивному протеканию этого процесса.

С цель*) повышения эффективности эксплуатации экскаваа зров с ЦРО были обоснованы параметры усовершенствованной конструкции коешой (форма и высота транспортирующей полости ковшей, угловой иаг р. остановки зубьев, координат» расстановки зуоьев в поперечном сечении стружки, угловая величина ковша), позволяющие: снизить энергоемкость экскавации, для чего режущи!; пояс ковша выполнен пространственной конструкции, охватывающей транспортирующую па-ость, а два средних зуба установлены за ней (рис.), тем самим перекрывается зазор Л7 и уменьшается объем перетекающей из ковша в ковш породы; снизить динамичность иагруйения рабочего органа за счет установки зубьев с угловым шагом, увеличивав у-ся в направлении, противоположном направлению вращения ротора, а также со смещением в поперечном сечеши стружки, благодаря чему каждый зуб работает автономно, и осуществляется постепенный вход-выход режущих поясов из забоя (координаты расстановки зубьев выбирались из условия исключения контакта неразрушенной породы с корпусом ковша, равномерной загрузки зубьоя и обеспечения автономности их работы в момент выхода ковша из забоя); уменьшить объемы просыпей, за счет отсутствия помехи со стороны р€?ут;его пояса выгружающемуся материалу и умвкьхёикя кокс.труктштого за-

эора Л ; практически исключить налипание экскавируемой мягкой породи на степкк транспортирующей полости ковиюя за счет параболической фзрыы ее поперечного сеченая и определенной высоты,. завсаяцей от конструктивно-кинематических параметров рабочего органа и физико-механических параметров мягкой породи.

Сорм-а и высота поперечного сечения т ранопорти румц » ¡1 полости была обоснована на базе исследования процесса выгрузки мягкой л ил ко Я породи из р.овша ЦРО, Б результате получена зависимость, описывающая ^орму поперечного профлля отделяющегося слоя мягко II липкой породы - Ль" = Ль ( Чь )/

где а «Л /В ^ - относительная высота отделяющегося слоя;

= Ч> / В* ~ относительная икрона ковша;

В к - ширина ковша, м;

т « {£со* & - ¿!И '.^о + £ ) )/Л д ; Л я /<$ ; Л ;

СО - угловая частота вращения ротора, о;

Я/ - радиус ротора по режущим кромкам зубьев, м;

- ускорение свободного падения, м/с2;

£ -0.25УГ- 0,5агс Ь^и -агиш (его Гд31' +1 -

^ - коэффициент трения двинония;

%- угол установки щитка ЦРО,град.;

п = 0,5 л { ЛУр^Л/ер) °»5 ;

- объемная масса разрыхленной породы кг/1р.

При подстановке в уравнение 12} 2с -0,5 получим максимальную относительна высоту отделяющегося слоя - А™.« » которая определяет только ту часть высоты слоя породы, которая может выгрузиться в момент подхода кокса к началу зоны разгрузки. Порода, лежащая ваше расчетного слоя = Ль' ( ).. выгружается лишь при дальнейшем поворота ковша 1с запаздыванием) и перебрасывается через ротор, образуя просыпи или налипший на ковше слой. Следовательно, критерием полной разгрузки ковша является следующее неравенство Ни/ ВциаиДт« > Н<. Кроме того, полученная зависимость позволяет подобрать конструктивно-кинематические параметры ЦРО по условию обеспечения полной выгрузки породы из ковшей, если известны физико-механические свойства

дкскавируемой мягкой липкой породы.

На базе обоснованных параметров ошт создана усовершенствованная конструкция ковшей для рабочего органа экскаватора UPl'B-630, зацвдоннзя двумя авторск ими свидетельствами. Сравнит ель я и 9 испытания рабочего органа о хошамн усоаераенстяоваяной конструкции бшш проведены в условиях разреза "Кумертауский" ПО "Башкир-уголь" при отработке экскаватором бур.чх углей и метках вскраа-них пород. В розультате испытаний установлено, что усовершенствованная конструкция ЦРО позволязт, по сравнению о серийной, снизить энергоемкость экскавация в среднем на 2в%, динамичность нагружения приводов рабочего органа в сродном на 10£, объем просыпай в среднем яа 403 (погрешность расчета величии снижения .втих параметров составляя 25-304;. Практически отсутствовало на-липанио экскавируеиой горной массы на кокни при работе па мягких липких породах. Эксплуатационная производительность экскаватора возросла на 6%. Годовой экономически!? зф}акт от яспользо-вания ЦРО с коптами усовершенствованной конструкции на одной экскаваторе ЭРГВ-630 разреза "Кумертауский" составил 22 тыс.руб. (цены 1990г.)

ЯАКЯЮШИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальных научных задач расчета силовых и энергетических параметров процесса резания центробежным рабочим органом различию горних пород, обоснования параметров усовершенствованной конструкции этого рабочего органа а определения области его рационального применения по горно-геологическим условиям, что позволяет повысить эффективность эксплуатации экскаваторов с этим типом раоочего оборудования.

Основные научные выводы и практичасаиа результаты заключаются в следумцем:

I. Разработана уточненная методика сил резаная а средней мощности, потребляемой приводом вращения центробежного рабочего органа, отлнчанцаяся тем, что по сравнению о существующей учитывает влияние скорости разрушения различных rio физико-механическим свойствам горних пород на силу резания, а также влияяаз кусковатости окскавяруегдай горной маеси л ее сцепления при сдвиге на силу копания. Погреыность расчетов по предложенной методике не превышает 11% для различных горных пород.

1ь

2. В результата теоретического и натурного исследования проэдсса резания ЦРО теоретической производительность® 8. = 630-5000 ы3/ч различных горных пород била определена рациональная область его применения: крепкие бурые и каменные угли, не склошша к иэмальчонив в процессе резания, углистые аргиллиты н алевролите, углепородкые забои с крепкими пропластками малой иощности (.до 0,15-0,Зм) или углепоредние забои о более мощными крепкими пропластками поело буровзрывной подготовки и породы средней крепости после буровзрывной подготовки для ПРО с 0. 630-1250 м3/ч.

На базе анализа результатов исследования процесса резания горных пород и процесса разгрузки кошшй, обоснованы параметра усовершенствованной конструкции ковшей (форма поперечного профиля и высота транспортирующей полости, координаты расстановки зубьев). Рабочий орган с ковшами усовершенствованной конструкции по сравнению с серийным позеоляот снизить энергоемкость экскавация в среднем на 20%, динамичность нагружения главных приводов рабочего органа на 10л, объемы просыпей в среднем на 44%, а также исключить налипание экскавируемой горной массы на тран-спортируидув полость ковшей при экскавации мягких пород.

4. а результате сравнительных испытания рабочего органа экскаватора ЭРГВ-630 с ковшами' серийной и усовершенствованной конструкции на разрезе "Куыертаускни" был экспериментально подтвержден теоретически обоснованный эффект от их применения, причем погрешность расчетов не превышала 31$. Эксплуатационная производительность акскаватора возросла на 65. Годовой экономический эффект от применения ЦРО усовершенствованной конструкции на одном экскаваторе ЭРГВ-630 «оставил 22 тыс,руб. (цены 1990г.,1.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Писаренко В.В., Ермаков М.В. Оценка импульсных возмущеяи} действующих на рабочее оборудование роторных экскаваторов, при экскавации сложносгрукгурных углепородннх забоев // Оборудование непрерывного деистиия и поточная технология на угольных разрезах. Сб. научн. тр.-Киев. УкрИЛИпроект. 1985.-е.50-56.

2. Ермаков М.Б: Исследование процесса разгрузки ковшей центробежного рабочего органа роторного экскаватора при экскавации связных липких пород // Оборудование непрерывного действия и по-

«

чная технологи на угольных разрвзах.Сб.гтаучп.тр.-Ккбв. :рШ1Ипровкт,-с.41-49.

3. ¿¿риалов М.В. Сопоставление весошх я энергетических ia-жтеристак роторных экскаваторов о гравятацнонннм в центробех-ÍM рабочими органами // Оборудование непрерывного дейотвия и »точная технология на угольных разрезах. Сб. научи. тр.-Хиов. 1рйДОпро0К?ЛУ8Й'.-з.75~8О.

4. Ермаков Ы.В., Мнхков ILO., Писачзяко В,П. Сраанвтельниа зпытакия экскаваторов с гравктадконной и цептробезяой раягруэ-эй ротора ка разреза "Харанорскка"// Оборудование неарсривного зйстеия и поточная технология на угольных разрезах. Сб.научк. р.-Киев.УкрНМЯароект, №9.-0,64-70.

Ь. Трофимов В.К., Ермаков М.В., Степаявнко й.И. Исслодова-аа процесса выгрузки мдлосвязяой кусковатой породы из колжеЯ ентробежного и гравитационного рабочих органов роторта. зкска-аторов // Горяыо, строительные и дорожяыв кяпшш. Foca, мажвод. ауч!Г.-техн. сб.-Киев. X9SI.-C.35-40.

■б. йрмаков М.В.,. Мкхков И.О. Анализ процесса вагрухенак абочих органов экскаваторов с'Р-125О-0Ц я ЭР-125ид пра их сто-орении // Оборудование непрерывного действия f поточная твхно-огия на угольных разрезах. Сб.научн.гр.-Кпав.УкрНИйзроект. ySI.-c.2S-30.

7. Трофимов U.K., Ермаков М.В. Создание я гспытанво кэажей ЮЕОй конструкции для центробежного рабочего органа экскаватора 1РГВ-630 // Оборудование непрерывного действия и поточная тах-юлогяя на угольных разрезах, Сб.научя.тр.-Кисв.УкрНШлроек?. .991г.с.ЗВ-41.

Ö. А.о.1652444 СССР, >Ш1 Ш2Г- 3/24, рабочий оргая роторного экскаватора,/ Трофимов Ü.K,, Владимиров В.U., кршков U.U., Заявлено 23.05.89, Опубликовано üO.OS.yl, Ызл. №20// Открытая. Изобретения. -1991.

У. A.c.iñtf442a СССР, ГШ üü2F 3/24, рабочее оборудование роторного акскаватора с центробежной разгрузкой / Трофимов Л.К,, Ермаков M.U., Уаявлено 16.0/.69, ипуйлековано <5".07.91., Бш. »5?// Открытия. Изобротеная.-1991.