автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Развитие теории динамических и тепловых процессов в системах силовой гидрообъемной установки карьерного комбайна

Грабский Александр Адольфович

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ СИЛОВОЙ ГИДРООБЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ КАРЬЕРНОГО КОМБАЙНА

Специальность 05.05.06-«Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 ОЕЗ Ш

МОСКВА-2011

005010627

Работа выполнена в ФГБОУ «Московском государственном горном университете».

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Кантович Леонид Иванович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Жабин Александр Борисович; доктор технических наук, профессор Захаров Юрий Никитович; доктор технических наук, профессор Островский Михаил Сергеевич; ФГУП «ННЦ ГП - ИГД им. А.А Скочинского», г. Люберцы Моск. обл.

Защита состоится 22 февраля 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.128.09 при Московском государственном горном университете (МГТУ) в аудитории Д-251 по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, дом 6, (ud@msmu.ru).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан «48» января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

Е.Е. Шешко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Горнодобывающая промышленность является одной из ведущих отраслей, базирующихся на мощной минерально-сырьевой базе Российской Федерации. По ряду важнейших полезных твердых ископаемых, например таких, как каменный уголь, железные и алмазосодержащие руды и строительные материалы, РФ по подтвержденным запасам не только занимает ведущее место в СНГ, но и входит в первую десятку государств мира. Основные запасы твердых полезных ископаемых в СНГ в основном сосредоточены в районах со сложными климатическими условиями с большим диапазоном перепада температур от -40 до +45°С.

Сегодня традиционная технология может обеспечить высокую производительность выемочно-погрузочного оборудования при разработке пород любой крепости, но она не удовлетворяет современным требованиям в отношении качества извлекаемого полезного ископаемого, ресурсосбережения и экологии, поэтому естественным является стремление исключить процесс рыхления массива взрывом. На основе опыта проектирования и эксплуатации очистных и проходческих комбайнов, а также оборудования для дорожного и аэродромного строительства был разработан ряд образцов комбайнов непрерывного действия для открытой разработки месторождений методом послойного фрезерования. Такие комбайны получили название «Continuous Surface Miner», или сокращенно CSM.

В РФ и СНГ ведется непрерывный поиск и внедрение в производство технологий с новым оборудованием высокого технического уровня карьерных комбайнов с дизель-гидрообъемной силовой установкой, значительно повышающей эффективность горных работ. Однако первый опыт их эксплуатации, несмотря на заявляемую высокую паспортную, показал недостаточно высокую техническую производительность при выемке породных пластов различной мощности дискретными порциями. Это объясняется тем, что техническая производительность карьерного комбайна зависит не только от технологических, но и от виброреологических параметров, а также от эффективности работы системы кондиционирования рабочей жидкости в условиях сезонного и суточного колебаний температуры от отрицательных до положительных значений от -40 °С до +45 °С.

Таким образом, повысить техническую производительность этих машин, и тем самым обеспечить увеличение объемов добычи полезных ископаемых, возможно только путем нового научного подхода к исследованию

динамических и тепловых процессов в системах привода гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна на основе теоретических и экспериментальных изысканий с учетом достигнутого уровня теории и практики моделирования динамических и тепловых процессов.

В связи с вышеизложенным развитие теории динамических и тепловых процессов в системах силовой гидрообъемной установки карьерных комбайнов, эксплуатирующихся на карьерах со сложными климатическими условиями, является актуальной научной проблемой.

Целью работы является развитие теории динамических и тепловых процессов в системах силовой гидрообъемной установки карьерного комбайна на основе установления закономерностей формирования виброреологических, динамических и тепловых параметров этих систем с учетом технологического нагружения комбайна и влияния температуры окружающей среды, позволяющей повысить производительность комбайна.

Идея работы - повышение производительности карьерного комбайна путем инициирования виброреологического эффекта в зоне разрушения слоя породы целенаправленным регулированием частоты и амплитуды колебаний движущего момента шнекофрезерного органа комбайна и поддержания оптимальных температурно-вязкостных параметров рабочей жидкости в системах его гидрообъёмной силовой установки.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерность изменения технической производительности карьерного комбайна, определяемая параметрами виброреологического процесса в зоне фрикционного контакта рабочего органа с забоем и температурновязкостным диапазоном рабочей жидкости, диапазона температуры окружающей среды при заданных конструктивных и энергетических параметрах силовой установки комбайна;

2. Зависимости и факторы, влияющие на процесс взаимодействия шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна с породой при ее фрезеровании, являющиеся основой при моделировании гидромеханических процессов в гидравлическом контуре «насос-гидромотор» и виброреологических процессов взаимодействия рабочего органа в зоне фрикционного контакта с породой;

3. Математическая модель технологического нагружения гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна при отработке пласта, позволяющая

учесть активацию приводов в течение цикла работы комбайна в заданном диапазоне температуры окружающей среды;

4. Зависимость величины подачи Qт кондиционного потока рабочей жидкости в регулирующий контур гидрообъемной силовой установки от допустимой температуры в регулирующий контур, учитывающая идентичность условий теплоотдачи и конвективного теплообмена гидроэлементов (в основном гидробака и охладителя - радиатора) на основе произведения критериев подобия Нуссельта (N11) и Пекле (Ре);

5. Математическая модель расчета параметров системы кондиционирования гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна, учитывающая в положительном диапазоне его эксплуатации коэффициент вариации (и,) температуры окружающей среды (/“„);

6. Выбор гидравлической схемы и рациональных параметров системы кондиционирования рабочей жидкости гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна должен осуществляться с учетом температур потоков рабочей жидкости в нагнетательном и дренажном коллекторах в зависимости от расчетной температуры окружающей среды;

7. Зависимость для определения мощности привода шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна, установленная на основе комплексной модели процесса разрушения и выемки породы, учитывающей сдвиг слоя породы вдоль поперечной оси шнека.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируются на применении современных научных методов исследований, включающих аналитические исследования, с использованием фундаментальных положений: теоретической механики твердого тела и жидкостей; термодинамики; математического моделирования; системного анализа процесса нагружения силовой установки карьерного комбайна, включающих также экспериментальные исследования процесса изменения высокочастотных колебаний давления в напорной линии насосной установки привода рабочего органа комбайна и температуры окружающей среды с использованием современных методов математической статистики. Сходимость результатов аналитических и экспериментальных исследований колебаний давления в насосной установке комбайна при относительной ошибке

0,15 составила 85%.

Научная новизна диссертационной работы:

- комплексная теория динамических и тепловых процессов в системах силовой гидрообъёмной установки карьерного комбайна, учитывающая силу и момент сопротивления от трения сдвига слоя породы по шнекофрезерному рабочему органу в зависимости от его параметров: числа заходов витка шнека, угла наклона и профиля витка шнека;

- зависимости для определения производительности карьерного комбайна, учитывающие виброреологический процесс в зоне фрикционного контакта рабочего органа с забоем и температурно-вязкостными параметрами рабочей жидкости в гидросистеме;

- функциональные связи, устанавливающие влияние «виброреологического эффекта», действующего в зоне контакта шнекофрезерного рабочего органа с породой, на энергоемкость разрушения породы и на техническую производительность карьерного комбайна;

- математическая модель движения шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна, учитывающая гидромеханические процессы в регулируемом по скорости гидравлическом контуре «насос-гидромотор», и виброреологические процессы взаимодействия стальной цилиндрической оболочки рабочего органа с породой в зоне их фрикционного контакта;

- математическая модель технологического нагружения гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна при отработке пласта с заданными физико-механическими свойствами, учитывающая мощности двигателей основных механизмов комбайна, длительности их активации в течение цикла и диапазон температуры окружающей среды;

- зависимости, устанавливающие влияние температурно-вязкостных параметров рабочей жидкости в гидросистемах на производительность работы карьерных комбайнов с учетом идентичности условий теплоотдачи и конвективного теплообмена гидроэлементов.

Научное значение работы заключается в разработке математических моделей процессов взаимодействия шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна с породой и теплообмена в его гидрообъемной силовой установке; в обосновании кинематических и частотных параметров гидроимпульсного привода рабочего органа и принципиальных схем и параметров системы кондиционирования гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна; в установлении закономерностей изменения производительности карьерного комбайна в зависимости от физико-

механических свойств породы, технологических, энергетических, конструктивных, виброреологических параметров и параметров рабочей жидкости, а также температурного диапазона его эксплуатации.

Практическое значение работы состоит в разработке: методики статического и динамического расчета гидроимпульсного привода шнекофрезерного рабочего органа, обеспечивающего оперативное регулирование частоты и амплитуды движущего крутящего момента карьерного комбайна для стимулирования виброреологического процесса в зоне разрушения породы, методики расчета и выбора рациональных параметров системы кондиционирования гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна, обеспечивающей эффективную температурную адаптацию силовой установки к температуре окружающей среды для моделирования и расчета рациональных параметров систем привода шнекофрезерного рабочего органа и кондиционирования рабочей жидкости гидрообъемной силовой установки комбайна.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Технические требования на модернизацию привода рабочего органа и системы кондиционирования карьерных комбайнов MTS 250 фирмы MAN TAKRAF (Германия); Методика статического и динамического расчета гидроимпульсного привода шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна с оперативным регулированием частоты и амплитуды движущего крутящего момента; методика расчета и выбора рациональных параметров системы кондиционирования гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна с охладителем в нагнетательной линии насоса подпитки; дренажной линии или с охладителем в линии, параллельной гидробаку - приняты к использованию в приоритетных научно-технических разработках по совершенствованию конструкций карьерных комбайнов со шнекофрезерным рабочим органом TSM 300 фирмой «TAKRAF GmbH» Tenova и при формировании плана научнотехнических разработок угледобывающего производства на предприятиях ОАО ХК «СДС-УГОЛЬ», а также при модернизации систем гидрообъемной силовой установки карьерных комбайнов, эксплуатирующихся на карьерах ЗАО «Евроцемент груп».

Полученные в работе новые результаты отражены в монографии и используются в учебном процессе Московского государственного горного университета при подготовке специалистов по специальности 150402 -«Горные машины и оборудование».

Апробация работы. Основные положения и содержание работы были доложены и обсуждены на Международной межвузовской научнопрактической конференции молодых ученых, аспирантов и инженеров «Совершенствование конструкции, технологии изготовления и эксплуатации горного оборудования и средств автоматизации» (Москва, 19-23 октября 1992 г.); Международном семинаре «Проблемы и перспективы развития горной техники», секция «Горные машины и оборудование» (г. Москва 11-13 октября 1994 г.); Международном симпозиуме «Горная техника на пороге XXI века» (Москва, 17-19 октября 1995 г.); Международных научных симпозиумах «Неделя Горняка» - в 2006-2010 гг. (Москва, МГГУ); техническом совещании при Директоре ФГУП «ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского» (Люберцы, Московской обл. 2009 г.); Международной научно-технической конференции «Современные техника и технологии горно-металлургической отрасли и пути их развития» (Навои, 12-14 мая 2010 г.), XIV Международной конференции «Технология, оборудование и сырьевая база горных предприятий промышленности строительных материалов» (Москва, 08-10 сентября 2010 г.); техническом совещании на заводе фирмы «ТАКЯАР СтЬН» Тепоуа (Лаухамер, Германия 15 августа 2011 г.), Научно-техническом Совете ЗАО «Евроцемент груп» (Москва, 9 сентября 2011 г.), техническом совещании при главном инженере ЗАО «Недра» ОАО «Евроцемент» (Черкесск, 03 октября 2011 г.), кафедре «Горные машины и оборудование» МГГУ (Москва, 18 октября 2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе одна монография, одна брошюра, один патент на изобретение, одно авторское свидетельство и 18 статей в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, восьми приложений, списка использованных источников из 182 наименований и включает 62 рисунка и 11 таблиц.

Автор выражает признательность научному консультанту профессору Кантовичу Л.И за его ценные советы и рекомендации. Автор благодарит всех сотрудников кафедры ГМО МГГУ за поддержку и участие, особенно кандидатов технических наук Хромого М.Р. и Сандалова В.Ф. за методическую помощь при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрено состояние проблемы и сформулированы этапы исследования. Определен круг вопросов, связанных с обеспечением надежности и конструированием приводных систем горного оборудования. Большой вклад в эту область внесли: В.М. Берман, С.В. Блюмин, Г.С.Бродский, В.А. Бреннер, М.А. Викулов, В.М. Владимиров, В.В. Габов, В.И. Галкин, В.Н. Гетопанов, А.Б. Жабин, Ю.Н. Захаров, Л.И. Кантович, Н.Г. Картавый, В.Ф. Ковалевский, П.В. Коваль, Ю.Д. Красников, М.С. Островский, И.Л. Пастоев, К.М. Первов, Р.Ю. Подэрни, В.М. Рачек, В.Ф. Сандалов, И.А. Сайдаминов, В.И. Супрун, Н.И. Сысоев, Л.С. Ушаков, Г.Ш. Хазанович, Н.Н. Чулков, А.И. Шендеров, P.M. Штейнцайг, В.М. Штейндайг, Д.А. Юнгмейстер и другие ученые.

Анализ относительных приведенных затрат создания дизельной силовой установки с различными трансмиссиями показывает, что привод от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с механической, гидромеханической и гидравлической трансмиссиями применяется там, где нежелательна связь с внешним источником энергии и привод обладает высокой готовностью к работе, экономичностью, малой массой и габаритами. Его недостатком является наличие сложных трансмиссий при нескольких рабочих механизмах, необходимость принятия специальных мер при работе в условиях низких и высоких температур. Механическая трансмиссия обычно эффективна при мощности от 120 до 170 кВт. При мощности от 170 до 750 кВт эффективнее ДВС с гидромеханической трансмиссией.

Новой разработкой фирмы «MAN TAKRAF» является карьерный комбайн MTS-250. С 2002 г. эта модель эксплуатируется на участке «Ташкура» Джерой-Сардаринского фосфоритового месторождения в Узбекистане в сложных климатических условиях с температурными колебаниями от -15 до +45 °С. Мощность пласта крепкого фосфорита, содержащего пятиокись фосфора прочностью на сжатие около 50 МПа, составляет до 700 мм.

Однако первый опыт эксплуатации 2-х комбайнов MTS-250 на участке «Ташкура» показал недостаточно высокую производительность при выемке рудных фосфоритовых пластов различной мощности дискретными порциями. Это объясняется тем, что техническая производительность карьерного комбайна с дизель-гидравлическим объемным приводом существенно зависит от эффективности работы системы «гидробак — охладитель» в условиях жаркого климата Центральной Азии.

Анализ современного состояния проблемы показывает, что на сегодняшний день наиболее высокую энерговооруженность имеют карьерные комбайны, способные обеспечить самые высокие удельные усилия копания при номинальной производительности по сравнению с другими видами выемочнопогрузочного карьерного оборудования. Вместе с тем теоретические и экспериментальные исследования процессов взаимодействия шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна с породой с применением гидроимпульсного привода и влияния на функционирование рабочего органа виброреологического эффекта, а также свойств рабочей жидкости при значительном диапазоне температуры окружающей среды являются частичными и разрозненными. Поэтому развитие теории динамических и тепловых процессов в системах силовой гидрообъемной установки карьерных комбайнов, эксплуатирующихся на карьерах, расположенных в районах с резко континентальным климатом, является актуальной научной проблемой.

Таким образом, в первой главе в соответствии с целью работы и на основании анализа современного состояния вопроса были поставлены следующие задачи исследования как составные части научно-технической проблемы:

• анализ современного состояния исследований и достигнутого технического уровня техники и технологии для безвзрывной послойной выемки прочных пород;

• установление кинематических и силовых закономерностей процесса нагружения систем приводов карьерного комбайна в течение технологического цикла отработки пласта;

• исследование влияния эффективного коэффициента трения на техническую производительность карьерного комбайна со шнекофрезерным рабочим органом;

• сравнительный анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований момента сопротивления вращению шнекофрезерного рабочего органа;

• разработка математической модели процесса взаимодействия шнекофрезерного рабочего органа с породой и моделирование рациональных амплитудных и частотных параметров системы привода рабочего органа;

• разработка математической модели тепловых процессов в линиях высокого и низкого давления регулирующего контура при работе гидрообъемных трансмиссий и моделирование рациональных параметров

системы кондиционирования гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна;

• исследование закономерностей процесса периодического изменения во времени температуры окружающей среды при эксплуатации карьерного комбайна;

Вторая глава посвящена исследованию закономерностей формирования сил сопротивления при разрушении породного массива шнекофрезерным органом. Особенностью процесса фрезерования является переменная толщина стружки, в связи с чем усилие на вооружении шнека изменяется в зависимости от его положения на траектории. Определение сил сопротивления породы разрушению производится при следующих допущениях: внедрение вооружения шнека происходит в изотропный породный массив прочностью а=сотГ, под действием сжимающих напряжений перед вооружением шнека образуется ядро диспергированной породы, под действием сдвигающих напряжений, появляющихся от сил, действующих перпендикулярно плоскости вращения шнека, осуществляется выдавливание породы в свободное пространство происходит между забоем и обечайкой шнекофрезерного органа.

Угловая координата точки приложения силы реакции слоя породы 2

о-рад Iі)

Касательная составляющая реакции слоя породы

/■) =2ст—7—7—Т—, Н (2) <р„(к/0)0а>

Нормальная составляющая реакции слоя породы

р0(й/£>)Дш

Н (3)

Сила, выталкивающая шнекофрезерный орган из забоя

Э/Пфа+Яп Сойфа , Н (4)

Сила сопротивления движению комбайна

Ях =/Г( С05фа -рп Б/Пфа , Н (5)

Ф - отношение нормальной к касательной реакции слоя породы. В - ширина захвата слоя породы, м; и- прочность породы при одноосном сжатии, Па; /? - высота слоя породы, м;

О - диаметр шнека, м; IV- скорость движения комбайна, м/с;

а; - угловая скорость вращения шнека, рад/с

Рис. 1 - Схема сил, действующих на шнекофрезерный рабочий орган карьерного комбайна при его вращении по часовой стрелке

В процессе выемки слоя породы на шнекофрезерный орган действует сила реакции забоя Г, которую можно определить по двум ее ортогональным

составляющим: ^ направленной по касательной к окружности обечайки шнека и равной окружному усилию, и нормальной составляющей Рп, направленной по радиусу к оси окружности обечайки шнека. (Схема сил, действующих на шнекофрезерный рабочий орган карьерного комбайна, с учетом результатов полученных нами при его вращении по часовой стрелке, приведена на рис. 1).

Сегодня вопросы, связанные с учетом сил трения шнекофрезерного органа, возникающего при его работе, практически мало освящены в технической литературе. Сложность учета сил трения, возникающих в резьбовом соединении «винт - гайка», впервые была установлена Н.Е. Жуковским.

Если в резьбовом соединении «винт-гайка», рассмотренном подробно Н.Е. Жуковским, условно принять за неподвижный «винт» - шнек, а за подвижную «гайку»- горную массу (породу), отделенную шнеком, то при допущении, что распределение нагрузки между витками шнека равномерное, можно достаточно точно установить силовые соотношения в паре трения «шнек - порода». Для аналитического определения момента сил трения при транспортировании горной массы вдоль оси вращения шнекофрезерного органа рассмотрим силы, действующие на породу при ее взаимодействии с винтом шнека (рис. 2). Под действием осевой силы Ру виток шнека воздействует на породу (не показанную на рис. 2), последняя прижимается к витку с нормальной силой Л',. В направлении, противоположном вращению, в зоне контакта витка шнека с породой, возникает сила трения Что касается осевой силы то она определяется как сумма силы инерции слоя породы препятствующей его перемещению, и силы Рсд, сдвигающей слой вдоль продольной оси шнека:

^ = + Н. (6)

В свою очередь определено, что величина силы сопротивления движению карьерного комбайна Рх существенно зависит от направления вращения шнекофрезерного рабочего органа. Наименьшее значение силы сопротивления движению комбайна соответствует направлению вращения его рабочего органа по часовой стрелке при фрезеровании связанных пластичных пород, а наибольшее - против часовой стрелки при фрезеровании крепких хрупких пород.

Анализ всех сил, действующих при разрушении породного массива шнекофрезерным органом, с учетом результатов, полученных нами, позволил установить закономерности формирования моментов сопротивления при:

Вид Б (Рисунок 1.1)

Сила инерции слоя породы

^ = В^- —■ — Н (7)

' 8 О а\2к)

Сила сдвига слоя породы

ВИ\¥

^сд =2 гк„а

юО^а

у - удельный вес породы, Н/м3;

/-шаг винтовой линии витка шнека, м;

2 — число заходов витка шнека, ед;

ПЪ № У_ {—1 2 гк^а

Ош г

к„ - отношение прочностей породы при её сдвиге и сжатии; а - угол наклона винтовой линии шнека, рад.

Рис. 2 - Схема сил, действующих на породу при ее транспортировании шнекофрезерным рабочим органом карьерного комбайна (вид Б)

вращении шнека; транспортировании породы шнекофрезерным рабочим органом; преодолении инерции слоя породы и при её сдвиге (рис. 3). При этом установлено, что момент сопротивления при разрушении слоя породы шнекофрезерным рабочим органом прямо пропорционально зависит от прочности породы а, высоты И и ширины в слоя и величины отношения скорости движения Ж карьерного комбайна к скорости вращения шнека т и обратно пропорционально - от угла контакта витка шнека (рис. 2 и 3) <р0 со слоем фрезеруемой породы; момент сопротивления трению мт при выемке слоя породы шнекофрезерным органом прямо пропорционально зависит от прочности породы а, высоты А и ширины в слоя, эффективного коэффициента трения породы о шнек /, отношения нормальной составляющей реакции к её касательной составляющей Ч7 и величины отношения скорости движения № карьерного комбайна к скорости вращения шнека а и обратно пропорционально - от угла контакта витка шнека <рв со слоем фрезеруемой породы.

Третья глава посвящена исследованию взаимодействия шнекофрезерного рабочего органа с породой в зоне фрикционного контакта.

Известно, что эффективность работы карьерного комбайна со шнекофрезерным рабочим органом зависит от многих взаимосвязанных между собой факторов. Считается, что карьерный комбайн, являясь машиной непрерывного действия, при отработке породного пласта в общем случае имеет техническую производительность, в плотном теле равную:

Пт=3,6Л0г ВИЦ' ,мъ/ч. (10)

Мт - /<т

ВЪ]У 1. 2 гк„

0)Т]Ш (рь „ а„ Соя—^а

Полный момент сил сопротивления

Мс=Мт+Мр нм (11)

Полный момент сил сопротивления

2гк

Момент сил сопротивления трению Момент сил, необходимый ( \ для разрушения слоя

породы вш

,Нм(12) ВИШ ,,,, м'~а

Мр = <7------- (13)

Cos-^-^^ga

/- Коэффициент трения шнека о породу; ап - угол трапеции дальности профиля витка шнека, рад;

- общий КПД трансмиссии привода шнекофрезерного органа.

Рис. 3 - Моменты сопротивления, действующие на шнекофрезерный рабочий орган при его вращении

Естественно, что выражение (10), хотя и учитывает некоторые конструктивные ([в ],[ А ]) и косвенно энергетические параметры (№) комбайна, практически не позволяет установить величину производительности при различных значениях, например высоты слоя породы И, ее прочности а, установленной мощности силовой установки комбайна, а также приёмов работы машиниста-оператора при фрезеровании слоя породы.

Поскольку различные типы и типоразмеры карьерных комбайнов имеют разные установленные мощности приводов вращения шнекофрезерного органа и хода, нами предлагается производительность карьерного комбайна ПГу со

шнекофрезерным рабочим органом определять на единицу суммарной установленной мощности приводов вращения и подачи:

■ <15>

Наибольший интерес для практики эксплуатации карьерного комбайна представляет случай, когда под воздействием вибрации в злектро-гидромеханической системе привода вращения шнекофрезерного органа ее поведение резко изменяется. В свое время, исследуя этот эффект, академик П.А. Ребиндер предложил называть его виброреологическим эффектом. Известно, что виброреология - это область механики, в которой изучается изменение под влиянием вибрации реологических свойств тел по отношению к воздействию медленных сил, в то время как «истинные» физические свойства остаются неизменными.

Характерной чертой виброреологических констант (модулей упругости, коэффициентов сухого трения, вязкости и т.п.) является их существенная зависимость от вибрации. Следует отметить, что такую характеристику, как эффективный коэффициент сухого трения

(16)

который существенно зависит от параметров колебаний шнека в плоскости его вращения (ок, иотк) - мгновенных скоростей нормальных колебаний и скольжения породы относительно витка шнека в зоне его контакта с породой, нельзя отождествлять с истинным коэффициентом трения Амонтона-Кулона Зависимость относительного снижения эффективного коэффициента трения от величины отношения скоростей - oomJvK. Анализ последнего, выполненный нами в работе, показал, что можно выделить «зону существенного изменения виброреологического эффекта», характеризуемую снижением эффективного коэффициента трения на 68% (с 0,55 до 0,16) в диапазоне отношения скоростей 0< uomJvH s3.

Результаты моделирования удельной технической производительности (системы уравнений, приведенной на рис. 4) для карьерного комбайна MTS -250 фирмы «MAN TAKRAF» (D=1,6м) в зависимости от высоты фрезеруемого слоя h для прочности породы crmin =10 МПа и сгП1ах=50 МПа (фосфоритовое Джерой-Сардаринское месторождение, Республика Узбекистан) при различных значениях эффективного коэффициента трения /а породы о шнек приведены на

рис. 4. Анализ выполненных аналитических исследований (моделирование системы уравнений) (см. рис. 4) свидетельствует, что:

• для связанных пластичных пород (а=10 МПа; ¥=0,6; к<,=0,33) при уменьшении эффективного коэффициента трения /3 с 0,55 до 0,11 удельная техническая производительность увеличивается в 2,15 раза при высоте фрезеруемого слоя породы Ь = 0,08 м и в 3,2 раза при высоте фрезеруемого слоя породы И=0,72 м;

• для крепких хрупких пород (а=50 МПа; ¥=0,3; к<,=0,15) при уменьшении эффективного коэффициента трения /э с 0,55 до 0,11 удельная техническая производительность увеличивается в 1,6 раза при высоте фрезеруемого слоя породы Ь = 0,08 м и в 2,4 раза при высоте фрезеруемого слоя породы Ь=0,72 м (рис. 4).

Для проверки полученных результатов аналитических исследований следует их апробировать экспериментально, оценить их корректность и точность. Для этого в 2005-2006 г. проводились экспериментальные исследования на одном из двух карьерных комбайнов, эксплуатирующихся на участке по добыче фосфоритов «Ташкура» НГМК.

Измерение крутящего момента шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна МТБ 250/1 осуществлялось косвенным образом путем замера давления в напорной магистрали насосной установки. Регистрация давления осуществлялась в течение времени отработки горизонтального слоя фосфоритовой руды мощностью /г= 0,4 м и длиной 3 м, исключая врезку и выход шнека из слоя породы. В свою очередь давление в напорной магистрали насосной установки регистрировалось с помощью телеметрического датчика давления ТМД-400 (рис. 5).

Анализ характерных осциллограмм изменения давления во время выемки фосфопласта свидетельствует, что колебания давления происходят около некоторого среднего значения. Обработка массива выполнялась по программе «Спектрально-корреляционный анализ массива», разработанной автором на кафедре ГМО МГГУ. Реализация программы на ПК позволила определить: математическое ожидание М крутящего момента на шнекофрезерном рабочем органе; дисперсию ДА/) крутящего момента на шнекофрезерном рабочем органе; коэффициент вариации уК! (рис. 5).

1+ /,[¥ +2 zkc

- f°'5,0< — <3; и

C°s°~ ■ tga

(%= = Cos-^ p0 - WSin^<p0;

3 3

= АгсСоя (1-2й/£>), 0.08 < А <0.72. я„, - КПД псивода шнекосЬоезеоного рабочего органа; ка— отношение прочностей породы при ее сдвиге и сжатии; г - число заходов шнекофрезерного рабочего органа;

Л Ж

а£>

- безразмерный коэффициент

Рис.4 - Результаты моделирования удельной технической производительности для карьерного комбайна MTS-250 фирмы «MAN TARKRAF» (D= 16 м) в зависимости от: высоты фрезеруемого слоя (h); прочности породы (а); эффективного коэффициента трения(f).

Экспериментальная нормированная спектральная плотность крутящего момента на шнекофрезерном рабочем органе карьерного комбайна приведена на рис. 6, анализ которой свидетельствует, что колебания давления с периодом Ті = 0,136 с (с частотой /; = 7,35 Гц ) соответствует собственной частоте колебания массы трансмиссии привода, а с периодом Т2 = 0,033 с ( с частотой /2 = 30 Гц ) - неравномерности расхода в 11-ти плунжерных радиально-

поршневых гидромоторах, работающих на один шнекофрезерный барабан, имеющий при выемке слоя породы скорость вращения в 4,4 рад/с.

ТМД-400

Математическое ожидание крутящего момента

М —Е У, (18)

П /=1

Дисперсия крутящего момента

ЦМ) = — ]Гг,)2 -м21 (Нм)2; (19) П-1 1,1 п

Коэффициент вариации

Ум = О(М)0'5 -М~] (20)

Экспериментальная нормированная спектральная плотность крутящего момента на шнекофрезерным рабочем органе карьерного комбайна

5 «Ы

/X - масштаб давления, МПа/мм;

К - число гидромоторов привода шнекофрезерного рабочего органа, ед.;

Ц - объемная постоянная одного гидромотора привода, мЗ/рад;

П - число шагов квантования исследуемой реализации давления, ед.;

У; - координата осциллограммы (-го шага квантования, мм;

*

Рис. 5 - Сравнительный анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований момента сопротивления вращению шнекофрезерного рабочего органа

Экспериментально установлено, что вынужденные высокочастотные колебания давления в напорной магистрали насосной установки привода шнекофрезерного рабочего органа, хотя и приводят к некоторому снижению эффективного коэффициента трения, не позволяют в полной мере реализовать

виброреологический эффект его взаимодействия в зоне фрикционного контакта (рис. 5).

Таким образом, актуализируется задача разработки принципиальной схемы импульсного привода вращения шнекофрезерного рабочего органа с оперативным регулированием частоты и амплитуды импульса движущего момента. При одной и той же установленной мощности силовой установки карьерного комбайна импульсный привод позволит: осуществлять выемку слоя породы с более высокой прочностью или существенно увеличить ресурс элементов гидропривода рабочего органа без снижения его производительности за счет уменьшения эффективного коэффициента трения /3.

В настоящем исследовании интерес представляет исключительно гидравлический возбудитель-генератор импульсов вынужденных колебаний, в котором за счет изменяющегося во времени давления рабочей жидкости создаются (переменные во времени) силы. Импульсы давления действуют на гидромотор и связанную с ним механическую колебательную систему. В результате при колебаниях происходит динамическое взаимодействие гидравлического привода с механической колебательной системой.

Регулирование режима работы генератора 1 (рис. 6) осуществляется изменением как частоты а1М[ (0<аии <юШтй1С), так и амплитуды колебаний давления. Частота колебаний регулируется изменением скорости вращения электродвигателя постоянного тока 2, получающего напряжение \J-var от тиристорного преобразователя, подключенного посредством разделительного трансформатора 4 к бортовой трехфазной сети переменного тока напряжением 400В. Часть потока рабочей жидкости из участка магистрали 11 поступает к точке Б через дроссельный ре1улятор расхода 7 к вращающейся пробке 5 и через обратный клапан 8 возвращается в магистраль 11 через точку А. Амплитуда колебаний регулируется дроссельным регулятором расхода 7, который представляет собой автоматически действующее устройство, предназначенное для получения постоянного заданного расхода жидкости независимо от величины давления на его выходе. Регулятор 7 состоит из дросселя 9 и редукционного клапана 10, размещенных в одном корпусе. Необходимая дозировка расхода жидкости устанавливается дросселем, а постоянство расхода обеспечивается клапаном. Таким образом, генератор импульсов давления 1 с магистралью 11 (рис. 6) образует в точке Б делитель, а в точке А - сумматор, в котором расход рабочей жидкости определяется зависимостью, приведенной на рис. 6.

Уравнение расхода рабочей жидкости в линии высокого давления гидромоторов привода шнекофрезерного рабочего органа:

и ~ параметр регулирования амплитуды импульса расхода (0 й(/а ^1) шн - скорость вращения насоса, рад/с и~ параметр регулирования частоты импульса расхода (0 1).

с/„ — объемная постоянная насоса, м3/рад Ыми— скорость вращения электродвигателя, рад/с

Рис. 6 - Принципиальная схема генератора импульсов давления (расхода)

Разработанная принципиальная электрогидравдическая схема импульсного привода вращения шнекофрезерного органа с оперативным регулированием частоты и амплитуды импульса движущего момента при одной и той же установленной мощности силовой установки комбайна позволяет осуществлять выемку слоя породы с более высокой прочностью или существенно увеличить ;

ресурс элементов гидропривода рабочего органа без снижения производительности комбайна за счет снижения эффективного коэффициента трения /э.

Четвертая глава посвящена исследованию динамики процесса выемки слоя породы шнекофрезерным рабочим органом. Для решения задач динамики, в частности исследования колебаний, необходимо в первую очередь г

схематизировать физические явления, происходящие в элементах приводов карьерного комбайна. То есть физические явления необходимо представить в виде математических моделей (системы дифференциальных уравнений) в |

зависимости от обобщенных координат так, чтобы выходные сигналы этой

I

системы адекватно моделировали исследуемые процессы во времени.

К исследуемым были отнесены следующие динамические процессы: гидромеханические в регулируемом по скорости гидравлическом контуре «насос - гидромотор» привода вращения рабочего органа; процессы в

приводном не регулируемом по скорости двигателе внутреннего сгорания (дизеле силовой установки); виброреологические процессы взаимодействия стальной цилиндрической оболочки шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна с породой в зоне фрикционного контакта.

Работа этой системы описывается дифференциальными уравнениями. Наличие неголономных связей не позволяет при математическом описании гидравлической части трансмиссии шнекофрезерного рабочего органа ограничиться уравнениями моментов. Здесь необходимо также уравнение расхода в напорной магистрали, которое математически устанавливает связь между параметрами элементов гидропривода:

&('Ь1аМ = 0,м3/с. (22)

1=1

Общий расход рабочей жидкости Q„{t), подаваемой насосом в магистраль высокого давления системы вращения рабочего органа, идет на работу радиально-поршневого гидромотора Qu(P,t), на всевозможные утечки Qy(P) и изменение объема жидкости в магистрали высокого давления вследствие ее сжимаемости Qc(P,t). Подача насоса (уравнение расхода рабочей жидкости в напорной магистрали привода) QM{t), как было установлено ранее, является изначально неравномерной. В свою очередь расход рабочей жидкости в магистрали высокого давления Qu(t) также является неравномерным.

Задача о вынужденных колебаниях сводится к определению собственных форм колебаний и разложению внешней нагрузки по этим формам. Расчетная гидравлическая схема привода шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна может быть представлена в виде двухмассовой динамической системы, находящейся под действием движущего момента мд от дизельного двигателя (с моментом инерции /л, приведенного к валу насоса), и момента сопротивления Мс на рабочем органе. Установлено, что жесткость трансмиссии привода шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна определяется практически только крутильной жесткостью гидропередачи «насос-гидромотор».

Таким образом, движение шнекофрезерного рабочего органа при выемке слоя породы карьерным комбайном с учетом гидромеханических процессов в регулируемом по скорости силовом гидравлическом контуре «насос -гидромотор» привода вращения, а также с учетом виброреологических процессов взаимодействия рабочего органа комбайна в зоне фрикционного

контакта с породой описывается системой совместных дифференциальных уравнений второго порядка (23).

Моделированием (решением системы уравнений движения шнекофрезерного рабочего органа при выемке слоя породы) установлено, что:

• максимальное значение теоретической нормированной спектральной плотности колебаний давления (рис. 7, зависимость (2)) привода со статическим движущим моментом, соответствующее собственной частоте /;=7,35 Гц колебаний масс трансмиссии привода рабочего органа, отличается менее чем на 5% от максимального значения нормированной спектральной плотности, полученной при эксперименте (рис. 7, зависимость(1)); максимальное значение теоретической нормированной спектральной плотности колебаний давления (рис. 7, зависимость (3)) привода с импульсным движущим моментом отличается на 2 % от максимального значения нормированной спектральной плотности, полученной при эксперименте, со смещением частоты собственных колебаний в сторону низких частот менее чем на 2 % (/},=7,21 Гц);

Г ЯнО) = ин-ЧІгі;Г~-

г

Еж — модуль упругости рабочей жидкости, Па

(23)

У9 — объем рабочей жидкости в

магистрали высокого давления

привода, м3

угловая скорость вала дизеля без нагрузки, рад/с

їїднан— номинальный момент дизеля, Нм номинальное скольжение дизеля

1/т

А - передаточное отношение от вала дизеля к валу насосов насосной установки

9м-обобщенные координаты -1 вращения вала дизеля и гидромотора, соответственно, рад

ту г{

" , и .число насосов и гидромоторов привода, соответственно, ед.

Р - давление рабочей жидкости на выходе из насоса, Па

• собственная частота колебания масс трансмиссии привода /}=30 Гд соответствует неравномерности расхода в 11-ти плунжерных радиальнопоршневых гидродвигателях, работающих на один шнекофрезерный барабан, имеющий при выемке слоя породы скорость вращения 4,4 рад/с.

Нормированная спектральная плотность крутящего момента на шнекофрезерном рабочем органе карьерного комбайна: 1 - экспериментальная;

2 - теоретическая со статическим движущим моментом;

3 - теоретическая с импульсным движущим моментом

Рис. 7 - Моделирование взаимодействия (решение системы уравнений 23)

шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна со слоем породы

При этом сходимость теоретических и экспериментальных данных при величине относительной ошибки, не превышающей 0,15, составляет как по амплитуде, так и по частоте колебаний давления (момента) в трансмиссии привода шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна, не менее 95%. Максимальное снижение эффективного коэффициента трения при действии импульсного движущего момента (до 70%) достигается на зарезонансной частоте 20 Гц при мощности импульса, соответствующей 16% величины максимального значения нормированной спектральной плотности колебаний давления.

В пятой главе рассмотрены основные закономерности влияния параметров рабочей жидкости на эффективность работы карьерного оборудования. В работе определено, что тепловой эквивалент потерянной гидрообъемной трансмиссией мощности Е (Вт) составляет:

£ = /г1е(;°-г0°)=е АР1-^-, (24)

V

где - температура РЖ на входе в систему «гидробак - охладитель», равная температуре РЖ на выходе из силового РК, град; р - плотность рабочей жидкости, кг/м3; с/ - удельная теплоемкость РЖ, Дж/кг. град; 2 - выходной поток РЖ, м3/с; др- перепад давлений в гидравлических линиях силового РК, Па; Т] - общий КПД гидравлического контура.

Естественно, что генерируемая силовой установкой карьерного комбайна потерянная мощность должна быть отведена в систему кондиционирования «гидробак - охладитель», для нормальной работы которой необходимо:

• в положительном диапазоне температур эксплуатации карьерного комбайна для поддержания коэффициента вязкости в пределах /л > //т;п:

в/Е > 1,0; (25)

• в отрицательном диапазоне температур эксплуатации карьерного комбайна для поддержания коэффициента вязкости в пределах ц < //тах:

{ын + Е)/в > 1,0, (26)

где Ин - мощность нагревателя бака, Вт.

Установлено, что использование в качестве критериев температурной адаптации системы «гидробак - охладитель» силовой установки карьерного комбайна (25) и (26) возможно только для апостериорной оценки уже созданной машины. В то же время ранее выполненные исследования свидетельствуют, что производительная и надежная работа гидравлических горных машин практически обеспечивается эффективностью функционирования системы кондиционирования «гидробак - охладитель» РЖ.

Зависимость коэффициента вязкости РЖ от температуры оказывает существенное влияние на величину КПД гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна. Его максимальное значение достигается в достаточно узком вязкостно-температурном диапазоне. Поэтому для поддержания коэффициента вязкости ц рабочей жидкости гидрообъёмной силовой установки карьерного комбайна в пределах:

• ц > (в положительном диапазоне температуры окружающей среды) тепловой эквивалент мощности системы «гидробак - охладитель» должен быть больше или равен тепловой мощности, генерируемой его силовой установкой;

• ju < /лтгх (в отрицательном диапазоне температуры окружающей среды) тепловой эквивалент мощности системы «гидробак - охладитель» должен быть меньше или равен сумме тепловой мощности, генерируемой его силовой установкой, и мощности нагревателя бака.

В гидравлических системах существует несколько источников тепла, вызывающих изменение температуры входящих в нее элементов. Это обусловлено потерями энергии: на внутреннее трение РЖ и утечки в насосах и гидравлических моторах; за счет падения давления в трубопроводах, в аппаратах управления и защиты; потребляемой специальными устройствами для увеличения эффективности работы машины, например генератора импульсов давления (расхода).

Выполненные ранее исследования влияния температуры окружающей среды на надежность и производительность карьерного оборудования базировались на исследованиях законов распределения температуры как в отрицательном, так и в положительном диапазоне ее изменения. То есть до настоящего времени влияние температуры окружающей среды на эффективность эксплуатации горной машины оценивалось статическими характеристиками законов распределения величин температуры. Однако эти характеристики не являются универсальными, они существуют только для случайных дискретных величин. Нетрудно убедиться, что для случайной непрерывной величины таких характеристик построить нельзя. Поэтому в настоящей работе исследование процесса изменения температуры окружающей среды во времени при эксплуатации карьерного комбайна базируется на теории случайных функций.

Так, нами, на основе данных температуры окружающей среды за 2005 г., зарегистрированных метеостанцией производственной санитарной лаборатории Центрального рудоуправления НГМК (ПСЛ ЦРУ) была сформирована годовая последовательность изменения величин температуры окружающей среды. Установлено пять характерных последовательностей (реализаций случайных функций) изменения температуры окружающей среды в зимний и летний периоды эксплуатации карьерного комбайна MTS 250 фирмы MAN TAKRAF на участке «Ташкура» Джерой-Сардаринского фосфоритового месторождения Центрально-Кызылкумского региона Узбекистана.

Учитывая относительно однородный характер изменения положительной и отрицательной температуры окружающей среды в летний и зимний период эксплуатации карьерного комбайна, а также то, что величины температур

имеют вид непрерывных колебаний вокруг некоторого среднего значения, их можно считать случайными стационарными реализациями.

Что касается характерных случайных реализаций температуры окружающей среды при переходе от положительных к отрицательным и от отрицательных к положительным значениям в зимний период эксплуатации карьерного комбайна, то их визуальный анализ показывает, что мы имеем дело со случайным нестационарным процессом, у которого математическое ожидание является линейный функцией времени:

М(() = ав-в1,°С, (27)

где а0 - математическое ожидание температуры при I = О°С; в - температурный ингредиент времени, град/ч.

Результаты определения параметров «Л и «в» при переходе от положительных к отрицательным и от отрицательных к положительным величинам температуры в зимний период эксплуатации карьерного комбайна методом «Наименьших квадратов» приведены в табл. 1.

Процедура центрирования заключалась в вычитании из зарегистрированной величины температуры ее математического ожидания при каждом шаге квантования времени.

Таблица 1

Величины параметров зависимости (27)

Параметры Переход температуры окружающей среды

от «+» к «-» от «-» к «+»

а0 9,21 -11,54

в 0,123 0,135

Обработка случайных реализаций на ПК по разработанной автором программе позволила установить:

• математическое ожидание температуры м для массивов величин положительной и отрицательной температуры окружающей среды в летний и зимний периоды эксплуатации карьерного комбайна;

• математическое ожидание температуры М для массивов величин, характеризующих реализацию перехода от положительных к отрицательным и от отрицательных к положительным температурам в зимний период эксплуатации карьерного комбайна;

Для массивов величин изменения температуры окружающей среды в зимний и летний периоды эксплуатации карьерного комбайна MTS 250:

• дисперсию D (рассеивание значений);

• коэффициент вариации иг.

Для массивов величин изменения температуры окружающей среды в зимний и летний периоды эксплуатации карьерного комбайна MTS 250:

• нормированную корреляционную функцию к{т]\

• нормированную спектральную плотность S(co).

Анализ нормированных корреляционных функций (включая

корреляционные функции центрированных реализаций процесса изменения температуры) свидетельствует, что процесс изменения температуры окружающей среды в летний и зимний периоды эксплуатации карьерного комбайна MTS 250 на участке «Ташкура» НГМК является стационарным и эргодическим.

Обращает на себя внимание наличие отрицательных значений корреляционных функций к,(т). Это указывает на то, что в структуре исследуемых процессов изменения температуры окружающей среды имеется некоторый элемент периодичности. Так, на расстоянии по времени, равном примерно половине периода суточных колебаний температуры (день/ночь), наблюдается отрицательная корреляция между значениями дневного (положительного) и ночного (отрицательного) отклонения от среднесуточного. По мере увеличения т амплитуды колебаний корреляционных функций к,(т) уменьшаются и при дальнейшем увеличении т стремятся к нулю.

В свою очередь анализ нормированных спектральных плотностей S,(со) (включая спектральные плотности центрированных реализаций процесса изменения температуры) свидетельствует, что их абсолютные максимумы достигаются при частотах близких к нулевой, а при возрастании со их значения стремятся к нулю. То есть на расстоянии по времени, равном примерно половине периода суточных колебаний температуры (день/ночь), ее дисперсия практически равна нулю.

Учет вышеизложенного, а также учет величин математических ожиданий М; и коэффициентов вариации от, позволил сформировать

расчетные значения температуры окружающей среды t°pac в зависимости от

температурного интервала в зимний и летний периоды эксплуатации карьерного комбайна.

Таким образом, на основе спектрально-корреляционного анализа процесса изменения температуры окружающей среды при эксплуатации карьерного комбайна для обоснования и выбора параметров системы «гидробак-

охладитель» гидрообъемной силовой установки расчетной следует считать температуру, равную:

1°рас = (1 + ит ,)-Г®, для 0 </0° < Г0°ии, (28)

(0рас - !0 > ДОЯ /ога„, <!д <0. (29)

Установлено, что для обоснования и выбора параметров системы кондиционирования «гидробак - охладитель» гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна расчетное значение температуры должно совпадать с температурой окружающей среды только в точке =0 и в ее отрицательном диапазоне. В положительном диапазоне расчетное значение температуры должно превышать температуру окружающей среды на величину, равную произведению температуры окружающей среды и коэффициента ее вариации в данном диапазоне температуры эксплуатации.

Шестая глава посвящена исследованию параметров технологического нагружения основных механизмов карьерного комбайна.

В этой главе получены аналитические зависимости энергоемкости (удельной работы) Нт для /-го режима работы карьерного комбайна.

Энергоемкость карьерного комбайна при работе в режиме «выемка слоя породы» составит:

Н

Лф\ -

1±^ + (1 + /к)Я(9о,Ч')^-

, Лхм

+ 4пА-і['Н/М’ (30)

Л км

п

при варьируемых параметрах: <хтт <а< сгтах; ТИ! < »Р< т™\<Ротт < Ро < 'ратгх. Энергоемкость карьерного комбайна при работе в режиме «поворот (разворот)» составит:

Я ЛЪш. №2 Т] IV

0-5-Л . (1</м.

С-'—--к- + Зпк.уЬ ,

ПКА №

, Н/м , (31)

при постоянных параметрах: IV = 1¥юж\ В=[В\, к = /гтах и при варьируемом параметре: 0 < \УПВ < 1УПНтш. Следует отметить, что при У/пв /IV = 0

выражение (31) принимает вид:

#ГК2=-—З/уі.Н/м2, (32)

V г]ы

и характеризует уровень энергоемкости работы транспортной системы карьерного комбайна на холостом ходу. Энергоемкость карьерного комбайна при работе в режиме «смена карьерного поля» составит:

Нт = £(0,5 + Н/м2, (33)

V Вкт]ы IV

при постоянных параметрах: ]У = ^тах; 5=[2?]; А = Ашах и при варьируемом параметре: 0<ШПВ< \УПВтт.

Анализ зависимостей (30), (31) и (33) свидетельствует, что энергоемкость работы карьерного комбайна при выемке слоя породы, при всех прочих равных условиях, независимо от величины отношения средней скорости маневрирования к скорости его движения, постоянна и определяется только ее прочностью. В то время как анализ зависимостей, приведенных на рис. 4, свидетельствует, что:

• максимальная энергоемкость (Я(г/тах= 100%) работы карьерного комбайна при выемке слоя породы, при всех прочих равных условиях, независимо от величины отношения 1¥пв/1¥ средней скорости маневрирования к скорости его движения, определяется только максимальной прочностью породы а и минимальной высотой слоя Л;

• при повороте (развороте) карьерного комбайна относительная

энергоемкость его работы Я^/Я^мах имеет минимальное значение, которое по величине равно относительной энергоемкости работы транспортной системы на холостом ходу (ЯТОтт/ЯОТтах=Я^2/Я,р-/тах= 0,25%) и возрастает прямо пропорционально величине отношения средней скорости

маневрирования к скорости движения комбайна и при 10,928,

Ятотах/Я^тах СОСТЭВЛЯеТ 2,5 %\

• при переезде с одного карьерного поля на другое относительная энергоемкость работы карьерного комбайна (Н№з/Нттах) возрастает от нуля прямо пропорционально отношению средней скорости маневрирования к скорости движения комбайна {Шпв/Щ и при Шпв/Ж=\а,92% составляет 2,256 %;.

• обоснование и выбор параметров системы «гидробак - охладитель» гидрообъемной силовой установки следует производить только для режима «выемка слоя породы» минимальной высоты (/? = Итт) при ее максимальной прочности (сг = сгтах), поскольку этот режим является самым энергоемким режимом работы карьерного комбайна.

Производительность карьерного комбайна Я (в плотном теле) и энергоемкость выемки им слоя породы связаны между собой соотношением:

Я5^Мп,м3/с. (34)

Далее перейдем к пределу и поделим обе части уравнения (34) на величину установленной МОЩНОСТИ ДВС {Идве) силовой установки. То есть получим выражение для удельной технической производительности, характеризующее объем породы слоя в единицу времени, который приходится на один ватт установленной мощности ДВС, которая будет иметь вид:

я,

1 +

50°

70°

-орс, ГО»

^±^ + (1 + ЛМр„.ч')-

+ 4 пкукпн

, (35)

Вт

где гг-прочность породы, Н/м2; у-удельного веса породы, Н/м3; / -коэффициент трения породы о шнек; ¥ - отношение нормальной составляющей реакции к её касательной составляющей при фрезеровании забоя; г\ы, ^-механические КПД приводов вращения шнека, ходового механизма и транспортной системы карьерного комбайна; срй - угол контакта витка шнека со слоем породы в плоскости его вращения, рад; /К - коэффициент сопротивления движению гусеничного хода; кт - коэффициент, учитывающий увеличение мощности во время пуска конвейера под нагрузкой; со' - общее сопротивление движению грузонесущего органа конвейера с учетом угла его наклона; £-коэффициент увеличения мощности ДВС за счет работы вспомогательных механизмов и электрогидроаппаратуры управления и защиты; пК1 -расстояние транспортирования горной массы транспортной системы комбайна, м; а - температурный ингредиент давления РЖ, град/Па; р - объемная масса РЖ, кг/м3; С1 - удельная теплоемкость, Дж/кгтрад; - температура окружающей среды.

Анализ уравнения (35) показывает, что максимальная удельная техническая производительность карьерного комбайна достигается при температуре окружающей среды /“ =-ю°с как при минимальной ктт так и при максимальной Нтах высоте выемки слоя породы. Далее для однозначного анализа характера изменения удельной технической производительности в зависимости от температуры окружающей среды примем за максимальную удельную техническую производительность величину:

= -10°с)/ядас. (36)

Поделив уравнение (35) на выражение (36), получим относительную удельную техническую производительность карьерного комбайна

Я,/ят„(С=-Ю0с),/=1,2,3,4,5. (37)

Результаты расчетов относительной удельной технической производительности карьерного комбайна MTS 250 фирмы «MAN TAKRAF» в зависимости от температуры окружающей среды приведены в табл. 2. Анализ результатов табл. 2 показал, что в летний и отрицательно-температурный зимний периоды эксплуатации карьерного комбайна в интервале температуры окружающей среды -15°C<fJ<45°C его относительная удельная техническая производительность практически не зависит от высоты выемки слоя. Самый низкий уровень относительной удельной технической производительности имеет место в летний период Я2/Ятах = 0,65, при температуре окружающей среды г° = 45° С.

Что касается положительно-температурного зимнего периода и зимнего периода при переходе температуры с положительных значений к отрицательным и наоборот, то здесь следует отметить, что самый низкий уровень относительной удельной технической производительности имеет место в зимний период - Я4/Яшах = 0,85, при температуре окружающей среды г0° = Ю°С.

То есть основные потери технической производительности происходят в летний период (в интервале температуры окружающей среды 25°C<fo<450C) и при переходе температуры окружающей среды от положительных к отрицательным величинам в зимний период (в интервале 0°С<г°<10°С).

Таблица 2

Относительная удельная техническая производительность карьерного комбайна

/° ;о 3С -15 -10 -5 0 5 10 13 15 20 25 30 35 40 45

пето 2 Кш Нтшх - 0.96 0,95 0.94 0,94 0.92 0,92 0.91 0.91 0.90 0,90 0.88 0,88 0.85 0,85 0.82 0,81 0.78 0,77 0.72 0,72 0.65 0,65

1 ^min Лп« - 0.96 0,95 0.94 0,94 0.92 0,92 0.91 0,90

га 3 ^ШІЯ 0.99 0,99 0.98 0,98 0,97 0,96 0.96 0,95

я 4 hm„ - - - 0.96 0,95 0.92 0,91 0.85 0,85

5 Л™. - 1 т 0,98 0,97 0,96 0,95

Таким образом, величина удельной технической производительности карьерного комбайна при заданных его конструктивных (^ДДик1, ©') и энергетических (іЧдвс* Чшм, Цхл„ Цы, 7-) параметрах нелинейно зависит не только от технологических параметров (сг, д>0, у Д((»о, V),/ Л), но и от параметров РЖ (а, р, сі), ее температуры ійГЖ и температуры окружающей среды $.

Анализ результатов табл. 2 свидетельствует, что основные потери технической производительности происходят в летний период (в интервале температуры окружающей среды 25°С<г°<45°С) и при изменении температуры окружающей среды (от положительных к отрицательным величинам в зимний период в интервале 0°С<г£<10°С). Причем самый низкий уровень удельной технической производительности имеет место в летний период при температуре окружающей среды = 45°С.

Таким образом, обоснование и выбор параметров системы «гидробак -охладитель» гидрообъемной силовой установки следует производить только для режима выемки слоя породы минимальной высоты, поскольку он является самым энергоемким режимом работы карьерного комбайна.

Седьмая глава посвящена обоснованию, выбору параметров и структуры системы «гидробак — охладитель» гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна.

Установлено, что температурный перепад РЖ - Д/° между входом и выходом из гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна определяется зависимостью

<з8>

где <2/ - кондиционный поток РЖ подпитки РК, м3/с; Рв, Р„ - давление в высокой и низкой гидравлических линиях РК силовой установки, соответственно, Па; [£>]„ - номинальный выходной поток РЖ в гидравлических линиях, м3/с; 7 - общий КПД силовой установки; р - плотность РЖ, кг/м3; с; -удельная теплоемкость РЖ, Дж/кгград.

В соответствии с полученными результатами величины внешних £ .

объемных потерь при работе гидравлических машин РК определяются следующим образом:

-в насосе: б,,, = м3/с; (39)

-в моторе: вум = ки\0[,(1 -г]а, м3/с; (40)

-врегулирующемкошуре^^^^ + ^Хе]//!1-^)^^-. м3/с, (41)

где [Р] - давление настройки предохранительного клапана РК гидрообъемной силовой установки, Па; ^-коэффициент, равный отношению объемной

30

постоянной насоса к объемной постоянной гидравлического мотора дА{ регулирующего контура: к„ = !ци. (42)

При одновременной работе нескольких РК кы определяется как средневзвешенная величина:

~ к*

= X а№ц^т > (43)

I

где к-число одновременно активированных РК гидрообъемной силовой установки, ед. (в режиме «выемка слоя породы» к = 3, а в режиме «поворот (разворот)» к = 2); ц/Ц) - весовые коэффициенты относительной

продолжительности активации РК в течение цикла работы карьерного комбайна (в режиме «выемка слоя породы» у/ц =К3, а в режиме «поворот (разворот)» ц/ц = 1 - К3); К3 - коэффициент забоя комбайна; ао - коэффициент, учитывающий совмещение операции рабочего цикла карьерного комбайна, принят а0 = 1; г]в- внутренний объемный КПД гидравлических машин РК.

Установленные зависимости (39), (40) и (41) объемных потерь при работе гидравлических машин силовой установки карьерного комбайна и анализ входящих и исходящих потоков рабочей жидкости в регулирующем контуре (40) (с параметром регулирования подачи насоса Д) позволили получить аналитические выражения объемных коэффициентов полезного действия для каждой гидравлической машины и для регулирующего контура в целом (табл. 3).

В качестве математической модели тепловых процессов, протекающих в РК, принят тепловой эквивалент Е (Вт) генерируемой в гидрообъемной силовой установке карьерного комбайна тепловой мощности.

Таблица 3

Коэффициенты полезного действия - ц

насоса - т]н

мотора - 7]м

контура - т]к

Пг

1-

*7, 1-

И, А,/ Ыл

1-

\в\Л,

Моделированием тепловых процессов, протекающих в гидрообъемной силовой установке карьерного комбайна, установлено (с учетом т]в, q^1,

Ютах), что тепловой эквивалент потерянной мощности (Е), генерируемый регулирующим контуром, независимо от температуры окружающей среды (/$) прямо пропорционален произведению энергоемкости работы карьерного

комбайна на его техническую производительность (Л) в У-м режиме его эксплуатации.

Установлено, что максимальная относительная подача насоса подпитки бттах/к?]# ПРИ заданных: внутреннем объемном КПД 7]а, отношении объемных постоянных насоса qн и мотора дм РК, а также отношения минимальной сотт и максимальной сотж скоростей вращения шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна существенно зависит только от: уровня настройки давления предохранительного клапана регулирующего контура [?]; допустимой температуры рабочей жидкости на выходе из регулирующего контура силовой установки карьерного комбайна [^]=70°С; коэффициента вариации ит, соответствующего значению температуры окружающей среды в летний период; величины произведения плотности рабочей жидкости на её удельную теплоёмкость рсг.

Для эффективного поддержания допустимого класса чистоты и температуры РЖ в многоконтурной гидрообъемной силовой установке карьерного комбайна система «гидробак - охладитель» минимально должна включать один гидравлический бак и один охладитель.

Анализ современных схем гидрофицированного горного оборудования показывает, что охладитель может быть интегрирован в систему «гидробак -охладитель» в трех вариантах:

- первый вариант, когда охладитель О устанавливается в нагнетательной линии системы «гидробак - охладитель», т.е. вход охладителя О соединяется с нагнетательной линией насоса подпитки Нт (рис. 8, а);

- второй вариант, когда охладитель О устанавливается в дренажной линии системы «гидробак - охладитель», а РЖ от насоса подпитки поступает непосредственно на вход нагнетательного фильтра ФН (рис. 8, б);

- третий вариант, когда охладитель О установлен в системе «гидробак -охладитель» параллельно гидробаку, а РЖ от насоса подпитки подается непосредственно на вход нагнетательного фильтра ФН (рис. 8, в).

При работе гидрообъемной силовой установки на холостом ходу (когда не активированы двигатели основных и вспомогательных механизмов, при работающем ДВС поддерживающий клапан КП - закрыт). В вариантах схем системы «гидробак - охладитель» (рис. 8 а, б) РЖ посредством насоса подпитки через охладитель - О, обратный клапан - КО и дренажный фильтр -ФД поступает непосредственно в бак.

а,

/7\ * ^

Ф 15

)(

ФН

«иумг^д |^~'|*"

(

1р КО

ф-~Смм£

ч.

Ркс. 8 - Температурный режимработы системы кондиционирования рабочей жидкости гидрообьемной силовой установки карьерного комбайна МТ5250 с охладителем: а - в нагнетательной линии насоса подпитки; £ - в дренажной линии; в - в лннин, параллельной гидробаку

При активизации РК, соответствующей циклу работы карьерного комбайна (полная технологическая нагрузка), поддерживающий клапан КП открыт и РЖ от насоса подпитки Нт поступает через фильтр ФН в нагнетательный коллектор системы «гидробак - охладитель» при закрытом обратном клапане КО. В режиме неполного технологического нагружения механизмов карьерного оборудования РЖ от насоса подпитки Нт поступает как в нагнетательный коллектор, так и на вход фильтра ФД (поддерживающий клапан КП и обратный клапан КО - открыты). Таким образом, система «гидробак - охладитель», соответствующая схемам рисунка 8 а, б, обеспечивает работу РК основного и вспомогательного оборудования непрерывно фильтруя и охлаждая РЖ и подавая ее в гидробак независимо от того, какие силовые РК задействованы в данный момент времени. Что касается третьей схемы (рис. 8, в), то здесь следует отметить, что при работе в холостом режиме РЖ посредством насоса подпитки Нт через обратный клапан КО, дренажный фильтр ФД, гидробак и охладитель О поступает во всасывающий коллектор, непрерывно фильтруя и охлаждая РЖ.

Показано, что установка обратного клапана между нагнетательным и дренажным коллектором позволяет снизить динамику тепловой нагрузки на РК при снижении уровня технологического нагружения, а также при переходе с одного режима работы РК на другой с одновременным уменьшением грязепотока через нагнетательный фильтр.

Таким образом, для климатических условий эксплуатации карьерного комбайна в диапазоне температуры окружающей среды от 1°ЕИ1.Р до 45°С температурные диапазоны работы охладителя для схем системы «гидробак -охладитель» (рис. 8, а, 6) - практически идентичны. При этом вязкостнотемпературная характеристика РЖ как при отключенном, так и при включенном охладителе имеет ярко выраженный нелинейный характер во всем диапазоне температур окружающей среды.

Анализ зависимости относительной температуры на входе в РК А/^д от температуры окружающей среды (см. рис. 8, в) показывает, что температура включения охладителя и, соответственно, диапазон его работы идентичны схемам, приведенным на рис. 8 а, б, но, в отличие от означенных схем, температура РЖ на входе в силовой РК в диапазоне температуры окружающей среды от температуры включения радиатора г°вклр. до 45°С может оставаться постоянной.

При этом вязкостно-температурная характеристика рабочей жидкости (рис.

8, в) при отключенном охладителе имеет ярко выраженный нелинейный характер в диапазоне температур окружающей среды от -15°С до 1°вкл р, а при включенном охладителе остается постоянной в диапазоне от 1°ВИ1р до 45°С.

Здесь следует отметить, что коэффициент ^(характеризующий долю тепловой мощности, поглощенной баком) для конкурентных схем имеет только одно значение, определяемое по формуле (45),

к

* = 0,08 *0,1 (45)

рсх М* -рр .

]01

а коэффициент кд (характеризующий долю потока РЖ, подводимой к гидробаку) для схемы с охладителем в линии, параллельной гидробаку, может варьироваться в пределах от 0 до 1. Причем его значение, равное единице, соответствует работе системы «гидробак - охладитель» с отключенным охладителем, а значение, равное нулю, соответствует работе системы с отключенным баком.

Анализ этой зависимости кд (44) свидетельствует, что если известны: максимальная допустимая температура РЖ; максимальная температура окружающей среды; доля генерируемой в РК тепловой мощности, поглощенной в гидробаке кд, то при оснащении датчиками для непрерывной регистрации температуры, установленными в дренажном коллекторе (Уд) и вне машины (Т°0), а также датчиками положения исполнительного механизма регулятора потока Д(ко), можно непрерывно и автоматически поддерживать температуру на входе в силовой РК на уровне не выше максимально допустимой температуры РЖ. То есть поддерживать оптимальную вязкость РЖ. Это может быть достигнуто регулированием дренажного потока посредством регулятора потока - Д(ко) в соответствии с регулировочной характеристикой дренажного потока - ко.

В качестве регулятора потока Щкд) нами предлагается гидравлическая машина с регулятором объема рабочих камер, причем ее вал должен быть кинематически связан с валом ДВС.

Моделированием параметров системы «гидробак - охладитель» гидрообъемной силовой установки различной структуры карьерного комбайна установлено, что:

• схему системы «гидробак - охладитель» с охладителем в линии, параллельной гидробаку (рис. 8, в), следует считать наиболее

предпочтительной для условий работы карьерного комбайна в районах с жарким климатом, поскольку она обеспечивает эффективную температурную адаптацию гидрообъёмной силовой установки карьерного комбайна к температуре окружающей среды практически без перепадов температуры РЖ во всём положительном диапазоне рабочих температур;

• схемы с охладителем в нагнетательной линии насоса подпитки или с охладителем, установленным в дренажной линии (рис. 8, а, б) гидрообъемной силовой установки, следует признать конкурентоспособными только для условий работы комбайна в районах с холодным климатом.

Заключение

В настоящей диссертационной работе теоретически обоснована и решена крупная научно-техническая проблема - теории динамических и тепловых процессов в системах силовой гидрообъемной установки карьерного комбайна, имеющая важное хозяйственное значение для горнодобывающей отрасли, поскольку позволяет еще на стадии проектирования выбрать рациональные параметры систем силовой гидрообъемной установки современного и перспективного карьерного оборудования, а также существенно повысить технико-экономические показатели эксплуатации комбайнов в районах с жарким, холодным или умеренным климатом.

Основные научные выводы и результаты диссертационной работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Установлено, что уровень технической производительности Пт карьерного комбайна также определяется параметрами виброреологического процесса в зоне фрикционного контакта его рабочего органа с забоем, температурновязкостными параметрами рабочей жидкости ((°, /<) и процессом изменения во времени температуры (^) окружающей среды;

2. Установлена закономерность изменения полного момента сопротивления, действующего на шнекофрезерный рабочий орган карьерного комбайна при его вращении, отличающаяся учетом момента сопротивления трению при сдвиге слоя породы по шнекофрезерному органу, который прямо пропорционален прочности породы, высоте и ширине слоя, эффективному коэффициенту трения породы о шнек /, отношению нормальной составляющей реакции к её касательной составляющей, величине отношения скорости движения карьерного комбайна к скорости вращения

шнека, числу заходов витка шнека г, углу трапецеидальности профиля витка шнека Оп, отношению прочности породы при ее сдвиге и сжатии к„ и обратно пропорционален углу контакта витка шнека ф0 со слоем фрезеруемой породы и углу наклона винтовой линии шнека а;

3. Спектрально-корреляционный анализ массива экспериментальных величин давления в линии высокого давления насосной станции комбайна МТ8-250 позволил установить: математическое ожидание м; дисперсию й(М); коэффициент вариации крутящего момента на валу гидромотора и колебания давления с периодом Т/ = 0,136 с (частотой /,=7,35 Гц), соответствующим собственной частоте колебания масс трансмиссии привода, и периодом Т2 =0,033 с (частотой /.,=30 Гц), соответствующим неравномерности расхода в одиннадцати плунжерных радиально-поршневых гидродвигателях, работающих на один шнекофрезерный барабан, имеющий при выемке слоя породы скорость вращения 4,4 рад/с;

4. Установлено, что выемка слоя породы прочностью выше паспортной, а > 50МПа, может быть осуществлена только при использовании предложенной в исследовании и экспериментально апробированной принципиальной электрогидравлической схемы импульсного привода вращения шнекофрезерного органа с оперативным регулированием частоты и амплитуды импульса давления (расхода);

5. Математическая модель системы « привод - рабочий орган - забой » карьерного комбайна при взаимодействии со слоем породы отличающаяся учетом виброреологических закономерностей взаимодействия в зоне его фрикционного контакта с породой, а также учетом жесткостных (включая модуль упругости рабочей жидкости) и инерционных параметров регулирующего контура гидравлического привода;

6. Статистическим анализом случайных реализаций процесса изменения температуры окружающей среды эксплуатации комбайна установлено, что ее расчетное значение должно превышать температуру окружающей среды на величину, равную произведению температуры окружающей среды и коэффициента ее вариации в данном диапазоне температуры эксплуатации;

7. Математическая модель технологического нагружения гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна при отработке пласта с заданными физико-механическими свойствами, отличающаяся учетом установленных мощностей двигателей основных механизмов комбайна и длительности их

активации в течение цикла в заданном диапазоне температуры окружающей среды;

8. Установлено, что максимальная относительная подача насоса подпитки гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна при заданных: внутреннем объемном КПД; отношении объемных постоянных насоса и гидромотора регулирующего контура; отношении минимальной и максимальной скоростей вращения шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна зависит от уровня настройки давления предохранительного клапана регулирующего контура; допустимой температуры рабочей жидкости на выходе из регулирующего контура силовой установки карьерного комбайна; коэффициента вариации, соответствующего значению температуры окружающей среды в летний период, и величины произведения плотности рабочей жидкости на её удельную теплоёмкость;

9. Установлено, что:

- схемы с охладителем в нагнетательной линии насоса подпитки или с охладителем, установленным в дренажной линии гидрообъемной силовой установки, следует признать конкурентоспособными только для условий работы комбайна в районах с умеренным и холодным климатом;

- схема гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна с охладителем в линии, параллельной гидробаку, следует считать наиболее предпочтительной для условий работы карьерного комбайна в районах с жарким климатом, поскольку она обеспечивает эффективную температурную адаптацию гидрообъёмной силовой установки комбайна к температуре окружающей среды практически без перепадов температуры рабочей жидкости во всём положительном диапазоне рабочих температур;

10.Технические требования, методики и программное обеспечение диссертационной работы использованы в приоритетных научно-технических разработках по совершенствованию конструкций карьерных комбайнов со шнекофрезерным рабочим органом ТЭМ 300 фирмой «ТАКИАР СтЬН» Тепоуа и при формировании плана научно-технических разработок угледобывающего производства на предприятиях ОАО ХК «СДС-УГОЛЬ», а также при модернизации систем гидрообъемной силовой установки карьерных комбайнов, эксплуатирующихся на карьерах ЗАО «Евроцемент груп», что позволяет обеспечить повышение технико-экономических

показателей эксплуатации карьерного комбайна с расчетным годовым экономическим эффектом:

- при разработке пластичных пород (стсж=10 МПа) - 22,67 [млн руб.],

- при разработке хрупких пород (асж=50 МПа) - 32,7 [млн руб.].

Основные положения диссертации отражены в следующих работах,

опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и

изданиях:

1. Грабский А.А. Перспективы развития технологии горных работ карьерными комбайнами нового технического уровня // Строительные материалы. 2011. № 11. С. 73—75.

2. Грабский А,А. Моделирование параметров системы кондиционирования рабочей жидкости гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна различной структуры / А.А. Грабский // Горный информационноаналитический бюллетень (научно - технический журнал) - Выпуск №11. -М.: Изд-во МГГУ, 2010 - С. 223-231.

3. Грабский А.А. Кинематические особенности рабочего процесса карьерного комбайна с роторным ковшовым органом / А.А. Грабский, А.А. Губенко, Д.А. Кузиев // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно -технический журнал) - Выпуск № 5. - М.: Изд-во МГТУ, 2010 - С. 325-333.

4. Грабский А.А. Динамические параметры привода роторного ковшового рабочего органа карьерного комбайна / А.А. Грабский, А.А. Губенко // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), выпуск 5. - М.: Изд-во МГГУ, 2010,- С. 322-324.

5. Грабский А.А. Анализ процесса изменения во времени температуры окружающей среды при эксплуатации карьерного комбайна / А.А. Грабский // Уголь. № 7 - М.: Издательство ООО «Редакция журнала «Уголь», 2010. - С. 27-31.

6. Грабский А.А. Современное состояние и перспективы развития конструкций карьерных комбайнов / А.А. Грабский // Горная промышленность (научнотехнический журнал), №4 (92). - М.: Издательство ООО НПК «Гемос Лимитед», 2010,- С. 60-62.

7. Грабский А.А. Основные факторы, определяющие уровень технической производительности карьерного комбайна / А.А. Грабский // Горный журнал. № 7 - М.: Изд-во «Руда и металлы», 2010. С. 70-74

8. Грабский А.А. Основные теплофизические параметры при тепловом расчете эффективной поверхности радиатора системы «гидробак-радиатор» силовой установки карьерного комбайна / А.А. Грабский // Уголь. № 9 - М.: Издательство ООО «Редакция журнала «Уголь», 2010. - С. 62-64

9. Г рабский А. А. Обоснование параметров вооружения рабочих органов карьерного оборудования / А.А. Грабский, В.П. Свинарчук // Уголь. № 10 -М.: Издательство ООО «Редакция журнала «Уголь», 2010. - С. 71-73

10. Грабский А.А. Техническая производительность карьерного комбайна / А.А. Грабский // Горный информационно-аналитический бюллетень (научнотехнический журнал), выпуск 10. - М.: Изд-во МГГУ, 2010. - С. 206-210.

11. Грабский А.А. Анализ параметров технологического нагружения

основных механизмов карьерного комбайна за цикл его работы / А.А. Грабский // Горный информационно-аналитический бюллетень (научнотехнический журнал), выпуск 10. - М.: Изд-во МГГУ, 2010. - С. 211-219.

12. Грабский А.А. Влияние конструктивных, технологических и

виброреологических параметров на производительность карьерного

комбайна со шнекофрезерным рабочим органом / ЛИ. Кантович, А.А. Грабский // Горное оборудование и электромеханика №1. - М.: Изд-во «Новые технологии», 2009 - С. 5-11.

13. Грабский А. А. Анализ кинематических и силовых параметров

транспортной системы карьерного комбайна / А.А. Грабский // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) -Выпуск 11,- М.: Изд-во МГГУ, 2009 - С. 214-217.

14. Грабский А.А. Анализ тепловых потоков рабочей жидкости в линии низкого давления регулирующего контура гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна / А.А. Грабский // Горный информационноаналитический бюллетень (научно - технический журнал) - Выпуск №11. -М.: Изд-во МГГУ, 2009 - С. 217-222.

15. Грабский А.А. Влияние эффективного коэффициента трения породы о шнек на техническую производительность карьерного комбайна с шнекофрезерным рабочим органом / Р.Ю. Подэрни, А.А. Грабский, Д.А. Кузиев // Горный информационно-аналитический бюллетень - Выпуск 7,-М.: Изд-во МГГУ, 2007 - С. 5-10.

16. Грабский А.А. Сравнительный анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований момента сопротивления вращению шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна / В.Ф. Замышляев, А.А. Грабский, Д.А. Кузиев, Н.А. Абдуазизов // Горный информационноаналитический бюллетень - Выпуск 11. - М.: Изд-во МГГУ, 2007 - С. 15-23.

17. Грабский А.А. Построение моделей напряженного состояния буровых коронок при разрушении горных пород / Грабский А.А., Аракчеев С.Н. // Горный информационно-аналитический бюллетень - Выпуск 12. -М.: Изд-во МГГУ, 2006-С. 45-51.

18. Грабский А.А. Методологический подход к обеспечению безопасности по фактору пылегазовыделения при механическом разупрочнении углепородного массива / Грабский А.А. // Горный информационноаналитический бюллетень, (Тематическое приложение - Безопасность). — М.: Изд-во МГГУ, 2006- С. 78-81.

Опубликованных в научных сборниках и других изданиях:

19. Grabsky А.А., Grabsky К.А. Einfluss von Temperatur und Viskositat von HydraulikflUssigkeiten auf die Betriebssicherheit von Tagebaugeraten. / Gliickauf 147 (2011) Nr. 9 - S.411-415.

20. Грабский А.А. Теория динамических и тепловых процессов карьерного комбайна / А.А. Грабский//-М.: МГГУ, 2011, с. 204.

21. Грабский А.А. Аналитическая модель производительности карьерного комбайна со шнекофрезерным рабочим органом / А.А. Грабский // Материалы Международной научно-технической конференции «Современные техника и технологии горно-металлургической отрасли и пути их развития». Навои (Республика Узбекистан), 12-14 мая 2010. С. 178-179.

22. Грабский А.А. Современное состояние и перспективы развития конструкций карьерных комбайнов для безвзрывной послойной выемки прочных пород / И.В. Петров, А.А. Грабский, Ле Бинг Зыонг, А.А. Губенко // Сборник материалов XIV Международной конференции «Технологии, оборудование и сырьевая база горных предприятий промышленности строительных материалов». Москва, 8-10 сентября 2010. С. 168-174.

23. Грабский А.А. Исследование динамических и тепловых процессов в системах гидрообъемной силовой установки карьерного комбайна с шнекофрезерным рабочим органом. Сборник статей. / А.А. Грабский // - М.: Отдел печати Московского государственного горного университета, 2010. -с. 90.

24. Грабский А.А., Кантович Л.И., Александров В.Е. и др. Устройство для прогнозирования остаточного ресурса и физико-механических свойств материала при неразрушающем контроле, Патент РФ №2338177, Гос. Реестр изобретений РФ, 10.11.2008.

25. Грабский А.А. Внедрение жесткого конуса в изотропное идеальнопластическое полупространство / Грабский А.А. Никонова Е.Н. // Вестник Чувашского ГПУ им. И .Я. Яковлева, выпуск 3. - Чебоксары: Изд-во ЧГПУ, 2006-С. 82-90.

26. Грабский А.А. Резец горной машины / Кантович Л.И., Первов К.М., Грабский А.А. и др. / Авт. свид. СССР №1704518, Бюл. изобр. № 9, 1991.

Подписано в печать «22» 11.2011 Формат 60x90/16

Объем 2 п.л._________________Тираж 100 экз.__________________Заказ №1104

ОП МГГУ, Москва, Ленинский проспект, 6