автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование рациональных параметров и конструктивных форм рабочих органов погрузочных машин с нагребающими лапами

На правах рукописи

БЕЛОУС Наталья Андреевна

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН С НАГРЕБАЮЩИМИ ЛАПАМИ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2015

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Тимофеев Игорь Парфенович

Официальные оппоненты:

Бардовский Анатолий Данилович - доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Национальный исследовательский технологический университет "МИС и С", кафедра инжиниринга технологического оборудования, профессор

Коровников Александр Николаевич - кандидат технических наук, НПК "Механобр-техника" (ЗАО), директор по продажам оборудования

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО "Уральский государственный горный университет"

Защита состоится 28 апреля 2015 г. в 12 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д212.224.07 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. 1171а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный» и на сайте www.spmi.ru.

Автореферат разослан 27 февраля 2015 г.

диссертационного совета

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

Андрей Сергеевич

ФОКИН

РОССИЙСКАЯ v i'.. V ДЛ'^СТП ЕННДЯ ■;И|.ЛИОТЕКА

■MJ l'.i_

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В мировой и отечественной практике горного дела широкое распространение находят погрузочные машины непрерывного действия с нагребающими лапами, механизмы рабочих органов которых выполнены по разным кинематическим схемам, а нагребающие лапы имеют разнообразное конструктивное исполнение, поэтому научно обоснованный выбор кинематической схемы механизма нагребающих лап и их конструктивного исполнения является важной научно-технической задачей.

Кроме того, в практике проектирования погрузочных машин типа ПНБ не разработана методика оптимизации параметров механизмов рабочих органов, позволяющая повысить их производительность.

Таким образом, исследование вопросов кинематики и динамики механизмов рабочих органов погрузочных машин с целью обоснования и выбора их рациональных параметров и конструктивной формы нагребающей лапы является актуальной научной и практической задачей.

Степень научной разработанности темы исследования. Ранее разработкой погрузочных машин занимались научно-исследовательские, проектно-конструкторские организации и вузы -ИГД им. A.A. Скочинского, ЦНИИПодземмаш, ГИПРОникель (Санкт-Петербург), МГРИ (Москва), ВНИПИрудмаш (Кривой Рог), ИГТМ АН УССР (Днепропетровск), ИГД АН КазССР, НПИ (НГТУ) и ряд других организаций.

Вопросами совершенствования погрузочных машин с нагребающими лапами, в том числе обоснованием и выбором рациональных параметров механизмов рабочих органов, занимались Кальниц-кий Я.Б., Гонтарь Н.В., Мариан И.Д. Огромный вклад в становление теории работы машин типа ПНБ внесли Хазанович Г.Ш. и его научная школа (ШИ ЮРГПУ), Рюмин И.Ф., ИГТМ АН УССР, Козлов В.К., Куперман Л.Ю. (МГРИ), Турушин В.А. (НПИ НГТУ), Отроков A.B. (ШИ ЮРГПУ), Тихонов Н.В., Крисаченко Е.А., Лоховинин С.Е. и многие другие. В их работах приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов взаимодействия рабочих органов со штабелем горной массы, а также разработаны методики расчета производительности погрузочных машин.

Цель исследования: повышение производительности погрузочной машины обоснованием и выбором кинематической схемы, рациональных параметров механизма рабочего органа и конструктивной формы нагребающей лапы.

Основная идея работы заключается в повышении производительности погрузочной машины обоснованием и выбором кинематической схемы, рациональных параметров механизма рабочего органа и конструктивной формы нагребающей лапы на основе разработанной математической модели.

Задачи исследования:

1. Анализ конструкций и параметров механизмов рабочих органов погрузочных машин с нагребающими лапами.

2. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов взаимодействия нагребающих лап с горной массой.

3. Анализ и выбор кинематических схем механизма рабочего органа погрузочных машин с нагребающими лапами.

4. Разработка математической модели механизма рабочего органа погрузочной машины для определения рациональных параметров кинематических схем, обеспечивающих при принятых ограничениях максимальную площадь, заключенную в траектории движения передней кромки лапы.

5. Разработка динамической модели механизма рабочего органа погрузочной машины для исследования закона движения ведущего звена в зависимости от внешних сил, действующих на звенья механизма, соотношения масс рабочей и хвостовой частей нагребающей лапы и ее формы.

6. Обоснование конструктивной формы и параметров нагребающей лапы, обеспечивающих повышение производительности погрузочной машины.

Методы исследования. При решении поставленных задач в работе использованы аналитические и вычислительные методы с применением математического моделирования, а именно метод центральных разностей второго порядка, триангулирования ушным методом с последующим вычислением площадей методом векторно-матричной алгебры, а также использованы классические положения теоретической механики, теории механизмов и машин.

Защищаемые научные положения:

1. Математическая модель механизма рабочего органа погрузочной машины с нагребающими лапами описывается линейным уравнением, определяющим функциональную зависимость координат положения передней кромки лапы от угла поворота ведущего звена и геометрических параметров кинематической схемы, обеспечивающих вписываемость траектории передней кромки лапы в габариты приемной плиты с увеличенной в 1,4 раза, заключенной в ней, площадью, что повышает теоретическую производительность погрузочной машины на 30%.

2. Установлено, что кривошипно-кулисный механизм нагребающей лапы с криволинейной кулисой постоянного радиуса кривизны хвостовой части /? = 1,1 м обеспечивает снижение коэффициента неравномерности движения в 1,3 раза в сравнении с кривошип-но-балансирным и в 1,4 раза - в сравнении с кривошипно-кулисным с прямолинейной кулисой.

Научная новизна:

1. Разработана математическая модель механизма рабочего органа погрузочной машины непрерывного действия с нагребающими лапами, устанавливающая функциональную зависимость площади, заключенной в траектории движения передней кромки, от основных геометрических размеров кинематической схемы механизма.

2. Установлена зависимость площади, размещенной в траектории, описываемой передней кромкой лапы от радиуса ведущего диска, радиуса кривизны хвостовой части лапы, координат центров вращения звеньев механизма относительно центра вращения ведущего диска для всех рассматриваемых схем.

3. Разработана динамическая модель механизма нагребающей лапы погрузочной машины, определяющая закон движения ведущего диска (кривошипа) механизма в функции угла положения кривошипа и устанавливающая функциональную зависимость коэффициента неравномерности движения от внешних сил, действующих на звенья механизма, общей массы лапы и соотношения масс рабочей и хвостовой частей.

4. Установлено снижение коэффициента неравномерности движения кривошипно-кулисного механизма с криволинейной кулисой в 1,3 раза в сравнении с кривошипно-балансирным и в 1,4 раза по

сравнению с кривошипно-кулисным с прямолинейной кулисой при отношении масс хвостовой и рабочей частей нагребающей лапы 1,0.

Соответствие паспорту специальности: работа соответствует паспорту специальности 05.05.06 - Горные машины: пункт 3 «Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы горных машин и оборудования и их элементов».

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, разработанных в диссертации, соответствует классическим положениям теоретической механики, теории механизмов и машин и основам математического моделирования и подтверждена удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1. Обоснован выбор кинематической схемы механизма рабочего органа погрузочной машины типа ПНБ, ее рациональных параметров, конструктивной формы и параметров нагребающей лапы, обеспечивающих повышение теоретической производительности на 30%.

2. Разработана методика определения максимально возможной площади, заключенной в траектории передней кромки лапы, вписываемой в габаритные размеры приемной плиты и соответствующей поставленным ограничениям, на основе математической модели механизма рабочего органа.

3. Установлено влияние массы лапы и отношения масс рабочей и хвостовой частей лапы на коэффициент неравномерности движения механизма рабочего органа погрузочной машины.

4. Установлено отношение масс рабочей и хвостовой частей нагребающей лапы, обеспечивающее снижение коэффициента неравномерности движения кривошипно-кулисного механизма с криволинейной кулисой в сравнении с кривошипно-балансирным и с кривошипно-кулисным с прямолинейной кулисой соответственно в 1,3 и в 1,4 раза.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы в целом и отдельные ее разделы докладывались и получили положительную оценку на 11-Международной Научно-практической конференции «Основные минеральные ресурсы Севера: проблемы и решения» - Воркута, 2013 и на научно-практическом семинаре «Особенности и порядок определения стоимости пускона-

ладонных работ промышленного оборудования». Институт прикладной автоматизации и программирования, 2012, Санкт-Петербург.

Личный вклад автора.

1. Проведен анализ конструкций погрузочных машин, эксплуатируемых при проведении горных выработок.

2. Разработана математическая модель механизма рабочего органа погрузочной машины типа ПНБ с нагребающими лапами.

3. Определены рациональные параметры кинематических схем механизма рабочего органа погрузочной машины с нагребающими лапами, обеспечивающие максимальную площадь, заключенную в траектории передней кромки лапы.

4. Разработана динамическая модель механизма рабочего органа погрузочной машины типа ПНБ, определяющая закон движения ведущего диска механизма.

5. Обосновано снижение коэффициента неравномерности движения механизма рабочего органа перераспределением масс рабочей и хвостовой частей лапы.

6. Обоснована конструктивная форма и параметры нагребающей лапы, обеспечивающие повышение теоретической производительности погрузочной машины.

7. Сформулированы научные положения, основные выводы и рекомендации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, 3 из них в изданиях из перечня рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, общим объемом 165 страниц печатного текста, содержит 32 таблицы и 81 рисунок, список литературы из 105 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность выбранной темы.

В первой главе рассмотрены классификация шахтных погрузочных машин непрерывного действия с нагребающими лапами, конструкции и основные технические параметры эксплуатируемых серийных погрузочных машин типа ПНБ, их достоинства и недос-

татки. Проанализированы результаты ранее проводимых научно-исследовательских работ и изобретательской деятельности. Определены кинематические схемы рабочих органов и конструктивные формы нагребающих лап, сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе выполнен анализ кинематических схем рабочих органов погрузочных машин типа ПНБ. Сформулированы требования к траектории, описываемой передней кромкой лапы, для обеспечения максимальной, заключенной в ней, площади. Разработана математическая модель механизма рабочего органа, описываемая линейным уравнением, определяющим функциональную зависимость координат положения передней кромки лапы от угла поворота ведущего диска и геометрических параметров кинематической схемы.

В третьей главе выполнен синтез механизмов рабочих органов погрузочных машин типа ПНБ на основе построенной математической модели, установлены зависимости площади, заключенной в траектории передней кромки лапы от геометрических параметров исследуемых кинематических схем, получены рациональные параметры схем, обеспечивающие максимальную площадь, заключенную в траектории передней кромки лапы при условии ее вписывае-мости в габариты приемной плиты. Выполнен сравнительный кинематический анализ механизмов нагребающих лап, полученных на основе синтеза.

В четвертой главе составлено уравнение движения механизма рабочего органа с учетом действующих внешних сил и параметров привода, представлены результаты экспериментального определения предела прочности на сжатие для различных пород, получены значения коэффициента неравномерности движения ведущего звена на основе динамической модели. Для рассматриваемых кинематических схем, установлено влияние смещения центра масс нагребающей лапы в сторону хвостовой части, получено отношение масс хвостовой и рабочей частей лапы, обеспечивающее минимальный коэффициент неравномерности движения механизма. Выполнен сравнительный анализ результатов промышленных испытаний погрузочной машины 2ПНБ-2 и результатов компьютерного моделирования.

В заключении по результатам проведенных теоретических исследований предложена кинематическая схема и рациональные параметры рабочего органа погрузочной машины и конструктивная форма нагребающей лапы, приведены основные выводы и рекомендации.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Математическая модель механизма рабочего органа погрузочной машины с нагребающими лапами описывается линейным уравнением, определяющим функциональную зависимость координат положения передней кромки лапы от угла поворота ведущего звена и геометрических параметров кинематической схемы, обеспечивающих вписываемость траектории передней кромки лапы в габариты приемной плиты с увеличенной в 1,4 раза, заключенной в ней, площадью, что повышает теоретическую производительность погрузочной машины на 30%.

Рассмотрены три кинематические схемы механизма рабочего органа: кривошипно-балансирная - 1; кривошипно-кулисная с прямолинейной кулисой - 2 и предлагаемая новая - кривошипно-кулисная с криволинейной кулисой центр кривизны которой расположен в зоне приемного конвейера - 3.

Разработанная математическая модель механизма рабочего органа погрузочной машины (рисунок 1) устанавливает функциональную зависимость координат положения передней кромки лапы (точка С) от угла поворота ведущего диска ср и геометрических параметров кинематической схемы (, с/2, /,, /?, р).

Математическая модель описывается линейным уравнением:

[Ф

ГСОвф Гвш ф

+

А. 2/?

СОвР

ею Р

-втр совр

^Я2 -{г2 + <12 +с122 + 2г(с12 вш ф ■

гвтф + ^з - ГС08ф+ с/,

С08ф)]

+ с1 2 +1г{й2 ЭШ ф — СОвф)

2Я,г

гсозф-с/, гвт ф +

(1)

где [с] - множество координат точки С; г - радиус ведущего диска 0\А\ ф - угол положения ведущего диска 0\А\ И - радиус кривизны

хвостовой части Ай\ /, - длина рабочей части лапы АС; Ь - длина хвостовой части лапы; (3 - угол отклонения рабочей части лапы АС\ с1\ и ¿¡?2 — координаты центра От,.

а) б) в)

Рисунок 1 - Схемы к математической модели: 1 - (а), 2 - (б) и 3 - (в)

По значениям координат точки С построена траектория движения передней кромки лапы кривошипно-балансирного механизма погрузочной машины 2ПНБ-2, выявлены ее достоинства и недостатки, определена площадь, заключенная в траектории, которая составила 0,333 м2, сформулированы основные требования к траектории для дальнейших исследований.

Площадь траектории вычислялась как площадь приближающегося к ней многоугольника, построенного по координатам точки С, для этого полученный невыпуклый многоугольник триангулировался ушным методом.

На основе составленной математической модели в программе Мш1аЬ выполнен синтез механизмов рабочего органа погрузочной машины для всех рассматриваемых схем. В качестве переменных величин приняты: г - радиус ведущего диска; ¿/,, с12 - координаты центра 03; р - угол отклонения рабочей части лапы АС; И - радиус

кривизны хвостовой части лапы. Исследовано влияние каждого из указанных параметров на форму траектории, ее относительное расположение на приемной плите и заключенную в ней площадь.

На рисунках 2-3 представлены траектории движения передней кромки лапы для кривошипно-кулисного механизма с криволинейной хвостовой частью лапы, центр кривизны которой расположен в зоне приемного конвейера (схема 3).

в) г)

Рисунок 2 - Траектории движения передней кромки лапы (схема 3) для различных значений радиуса ведущего диска г (а), координаты (б), координаты с12 (в), радиуса кривизны Я (г); по осям х и у отложены габаритные размеры приемной плиты, мм

Анализ механизмов нагребающих лап на основе разработанной математической модели выявил, параболическую зависимость (рисунок 4) площади Я, заключенной в траектории, описываемой передней кромкой лапы от радиуса г ведущего диска, сохраняющуюся для всех исследуемых кинематических схем.

100 150 200 230 300 3SO Г, MM

4 - Графики изменения S = /(г) для схем 1-3

На рисунке 5 представлены графики зависимости площади 5, заключенной в траектории передней кромки лапы от координаты определяющей положение центра направляющего ролика 03 на приемной плите.

Для всех исследуемых кинематических схем установлена параболическая зависимость 5 = .

Рисунок 3 - Траектории движения передней кромки лапы для схемы 3 для различных значений угла (3

5, м2

0 2 01

Рисунок

При удалении от локального минимума й 1 = 0 значение площади для кривошипно-балансирного механизма изменяется в пределах 0,498 + 0,504 м2. Для кривошипно-кулисного с прямолинейной и криволинейной кулисами при удалении от локального максимума (1\ = 0 изменение площади составляет: 0,471 0,460 м" и 0,470 + 0,459 м2.

Влияние координаты с12 на площадь, заключенную внутри траектории, для рассматриваемых кинематических схем представлена на рисунке 6. Для кривошипно-балансирной схемы имеет место

линейная зависимость 5 = f{d1), а для кривошипно-кулисных схем 2 и 3 - гиперболическая.

Установлены следующие рациональные параметры механизмов рабочего органа для исследуемых кинематических схем:

1 - г = 250 мм, £/, = -180 мм, с/2 = 430 мм, р = 5°, 5 = 0,504 м2;

2 - г = 250 мм, ¿/, = -15 мм, (¡2 ~ 380 мм, р = 30°, 5 = 0,470 м2;

3 - г = 250 мм, = 90 мм, с12 = 400 мм, р = 5°, /? = 1100 мм,

5 = 0,461 м2.

2. Установлено, что крнвошнпно-кулисный механизм нагребающей лапы с криволинейной кулисой постоянного радиуса кривизны хвостовой части й = 1,1 м обеспечивает снижение коэффициента неравномерности движения в 1,3 раза в сравнении с кривошипно-балансирным и в 1,4 раза - в сравнении с криво-шипно-кулисным с прямолинейной кулисой.

Оценка динамики рабочих органов погрузочной машины, выполненных по исследуемым кинематическим схемам произведена по расчетному значению коэффициента неравномерности движения 5 и рассмотрена в период установившегося движения машины.

Для составления уравнения движения механизма рабочего органа погрузочной машины определена технологическая нагрузка (рабочее сопротивление), формируемая в разные периоды его движения по траектории в процессе взаимодействия с насыпным грузом.

При внедрении лапы в насыпной груз, соответствующем углу поворота ведущего диска СН-30°, возникает усилие внедрения /^н пропорциональное глубине внедрения И. В период нагребания, соответствующий положениям ведущего диска 3(Ь-150°, лапа перемещает насыпной груз переменной массы по плите и преодолевает силу трения F^p груза о плиту. В период, соответствующий углу поворота ведущего диска ЗСН-210°, возникает переменная сила инерции насыпного груза /Ън, действующая на лапу. Далее лапа переходит на траекторию холостого хода (положения ведущего диска 2КН360°) и цикл погрузки повторяется.

При погрузке горной массы на приемной плите образуется тонкий слой материала, представляющего собой частицы малого размера (5-20 мм), которые при движении лапы по траектории попадают в зазор между плоскостью лапы и приемной плитой и размалываются в более мелкие фракции или штыб, создавая постоянное сопротивление движению

Возникающая при этом максимальная сила дробления /-др

одного куска с размерами Ь*а равна: /^р =аваЬ, где ав - предел прочности материала на сжатие, МПа. Экспериментально определены значения ств для различных образцов.

В качестве испытуемого материала использовались кубики,из гранита и доломита с размерами, изменяющимися по ширине от 8,5 до 16 мм, длине от 15,5 до 24,5 мм и высотой 16,5-22 мм, соизмеримыми с зазором между лапой и приемной плитой в машинах типа ПНБ, составляющим 5-20 мм. Эксперимент проводился на прессе для испытания образцов на растяжение - сжатие марки ВТ-1РШ00ТЕШ.А2К. На рисунке 7 представлены результаты испытания гранитного образца с размерами 13 на 19,5 мм. Величина усилия разрушения составила 29,3 кН.

Результаты испытания:

№ Рщм N при Рмш ГТ1ГТ1 N 111 при раэруш. тт в„ тт Ьо тт тт"2

1 13700 1,6 13200 1.6 10.5 15.5 162.75

2 13500 1.7 16 19 згм.оо

3 19100 16 21 336.00

График серии:

Л/ !

::........А.

; 17 Л I-М--

;; ^ —.— -•- -

Деформации о ггоп

Рисунок 7 - Протокол испытания гранитного образца № 2

По результатам проведенных испытаний рассчитана величина предела прочности на сжатие ств испытуемых образцов. Среднее значение ств для гранита составило 70 МПа, а для образцов из доломита - 50 МПа.

Приведением всех сил, действующих на звенья механизма, моментов инерции и масс звеньев, масс и моментов инерции элементов привода к ведущему диску составлена

динамическая модель механизма рабочего органа (рисунок 8).

Уравнение движения механизма рабочего органа (уравнение Лагранжа) имеет вид:

\cJio

+

м(у(ф) + М§2(ф)) где #(ф,со) - обобщенная сила;

со2 — = #(ф,со) + М п о,

<Лр 2 аф дв

Я(ф, ю) = -/^внвд г ®П(У - Ф) +

*тр 8ом ~

/?(ф)£(ф) + М

£/ф

ф2-<7

(2)

Я(Ф);

Мдв - момент двигателя, определяемый по уравнению Клосса (3):

мю =

где Мкр, 5КР - критический момент и критическое скольжение двигателя; 5 - скольжение двигателя.

а) б)

Рисунок 8 - Схемы к составлению динамической модели рабочего органа: кривошипно-балансирного (а); кривошипно-кулисного с криволинейной хвостовой частью лапы (б) На рисунке 9 представлены графики изменения угловой скорости ведущего диска со от угла поворота ср, полученные на основании результатов компьютерного моделирования в среде программирования Microsoft Developer Studio и математического пакета программ Origin.

Получены следующие значения коэффициентов неравномерности движения ведущего диска для рассматриваемых схем: 7-8 = 0,085; 2 - 8 = 0,0904; 3 - 8 = 0,0675, что для схемы 3 в 1,3 раза меньше в сравнении со схемой 7 и в 1,4 раза - в сравнении со схемой 2.

Ф, град

Рисунок 9 - Графики зависимости со = /(ф) для схем 1-3 В результате компьютерного моделирования для исследуемых кинематических схем установлена линейная зависимость 6 = /(т)для общей массы лапы т = 110-160 кг и равенстве масс хвостовой и рабочей частей лапы (рисунок 10).

оои

0 09 0065

ооа 0075 007

°°?|5 1» 135 1» 135 1« 1«......'50 155 1« 165 . КГ

Рисунок 10-Графики зависимости 5 = /(т) для схем 1-3 Установлено снижение коэффициента неравномерности движения механизма 8 с увеличением массы хвостовой части лапы т\ для всех рассматриваемых кинематических схем. Для схем 2 и 3 установлена параболическая зависимость 8 = /(m, ).

На рисунке 11 представлена зависимость коэффициента неравномерности движения 8 в функции массы хвостовой части лапы для схемы 3.

Установлено, что увеличение массы хвостовой части лапы /п, по отношению к рабочей т0 в 1,4 раза дополнительно снижает

коэффициент неравномерности движения 8 для кривошипно-кулисной схемы с прямолинейной лапой на 5%, а для кривошипно-кулисной с криволинейной лапой на 10% для всех значений массы лапы.

На основании приведенных кинематических и динамических исследований предложена новая конструктивная форма нагребающей лапы и рабочий орган погрузочной машины типа ПНБ, представленные на рисунке 12.

Оценка достоверности полученных результатов выполнена на основе сравнения статистических показателей активной мощности привода механизма нагребающих лап погрузочной машины 2ПНБ-2, исследования которой проведены в лаве при погрузке взорванной массы (сланца) (рисунок 13) и результатов компьютерного моделирования рассматриваемых механизмов.

Установлена удовлетворительная сопоставимость и однородность совокупности основных статистических показателей.

5

го" М » 100 110 120 130 140 150 > КГ

Рисунок 11 - График изменения 5 = /(»г,) для схемы 3

о) б)

Рисунок 12 - Нагребающая лапа с криволинейной хвостовой частью (а) и ЗЭ-модель рабочего органа (б) при Я = 1,100 м; /, = 0,575 м; р = 5°, = 0,090 м, (12 = 0,400 м

Рисунок 13 - Осциллограмма активной мощности привода нагребающей лапы погрузочной машины 2ПНБ-2: 1 - нулевая линия активной мощности; 2 - кривая мощности; 3 - линия среднеарифметической мощности

У

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработана математическая модель и предложена методика обработки данных с использованием среды программирования Microsoft Developer Studio и математического пакета программ Origin, позволяющие проводить выбор рациональных параметров механизмов рабочих органов погрузочной машины типа ПНБ, выполненных по кривошипно-балансирной и кривошипно-кулисной схемам.

2. Установлены рациональные геометрические параметры механизмов рабочего органа погрузочной машины типа ПНБ с прямолинейной и криволинейной формой нагребающих лап.

3. Предложена новая конструктивная форма нагребающей лапы, состоящая из прямолинейной рабочей и криволинейной хвостовой частей, центр кривизны которой расположен в зоне приемного конвейера погрузочной машины.

4. Теоретически подтверждено повышение теоретической производительности погрузочной машины типа ПНБ на 30% при использовании рабочего органа с нагребающими лапами с криволинейной хвостовой частью увеличением единичного объема захвата насыпного груза.

5. Теоретически обосновано снижение коэффициента неравномерности движения кривошипно-кулисного механизма рабочего органа с криволинейной хвостовой частью лапы в 1,4 раза в сравнении с кривошипно-балансирным и в 1,3 раза в сравнении с криво-шипно-кулисным с прямолинейной хвостовой частью лапы.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Белоус Н.А. Оптимизация кинематических параметров механизма нагребающей лапы погрузочной машины типа ПНБ / Н.А. Белоус, А.Ю. Кузькин, И.П.Тимофеев // Записки Горного института. - 2014. - т. 209. - С. 13-16.

2. Белоус Н.А. Обоснование рациональных параметров механизма нагребающих лап шахтной погрузочной машины / И.П. Тимофеев, Н.А. Белоус, А.Ю. Кузькин, Г.В. Соколова // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 4; URL: www.science-education.ru/118-13901. Дата публикации 11.07.2014.

3. Белоус Н.А. Обоснование параметров механизма нагребающей лапы погрузочной машины типа ПНБ / Н.А. Белоус, И.П.Тимофеев, А.Ю.Кузькин, В.В. Скутельник // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2014. -№9(92).-с. 13-19.

4. Белоус Н.А. Теоретическое обоснование параметров механизма нагребающей лапы погрузочной машины / Н.А. Белоус, Г.А. Колтон, Г.В. Соколова // Труды 11-ой Международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения». - Воркута, «Воркутинский горный институт» (филиал) Горного университета, 2013.-е. 351-354.

5. Белоус Н.А. Динамика исполнительного органа шахтной погрузочной машины / Н.А. Белоус, Г.В. Соколова, И.П.Тимофеев // Труды 11-ой Международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения». -Воркута, «Воркутинский горный институт» (филиал) Горного университета, 2013. - с. 355-358.

РИЦ Горного университета. 24.02.2015. 3.140. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

\ , \

15--225Ö