DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 26.12.2011

Материалы

загрузка...

Развитие теории динамических и тепловых процессов в системах силовой гидрообъемной установки карьерного комбайна

Грабский Александр Адольфович, 26.12.2011

 

а коэффициент kQ (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 kQ (45) свидетельствует, что если известны: максимальная допустимая температура РЖ; максимальная температура окружающей среды; доля генерируемой в РК тепловой мощности, поглощенной в гидробаке k(, то при оснащении датчиками для непрерывной регистрации температуры, установленными в дренажном коллекторе (t0Д) и вне машины (t00), а также датчиками положения исполнительного механизма регулятора потока Д(kQ), 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(kQ) в соответствии с регулировочной характеристикой дренажного потока – kQ (45).

В качестве регулятора потока Д(kQ) 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:

) окружающей среды;

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 f, отношению нормальной составляющей реакции к её касательной составляющей, величине отношения скорости движения карьерного комбайна к скорости вращения шнека, числу заходов витка шнека z, углу трапецеидальности профиля витка шнека ?n, отношению прочности породы при ее сдвиге и сжатии k? и обратно пропорционален углу контакта витка шнека ?0 со слоем фрезеруемой породы и углу наклона винтовой линии шнека ?;

=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;

Установлено, что выемка слоя породы прочностью выше паспортной, ? > 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);

Дифференциальные уравнения движения рабочего органа карьерного комбайна при взаимодействии со слоем породы отличающиеся 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;

Статистическим анализом случайных реализаций процесса изменения температуры окружающей среды 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;

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;

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;

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;

Технические требования, методики и программное обеспечение диссертационной работы использованы в приоритетных научно-технических разработках по совершенствованию конструкций карьерных комбайнов со шнекофрезерным рабочим органом TSM 300 фирмой «TAKRAF GmbH» Tenova 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 (?сж=10 МПа) - 22,67 [млн руб.],

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

Основные положения диссертации отражены в следующих работах, опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях:

Грабский А.А. Перспективы развития технологии горных работ карьерными комбайнами нового технического уровня // Строительные материалы. 2011. № 11. С. 47—49.

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

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 МГГУ, 2010 – С. 325-333.

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.

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.

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

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

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

Грабский 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

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

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

Грабский А.А. Влияние конструктивных, технологических и виброреологических параметров на производительность карьерного комбайна со шнекофрезерным рабочим органом / Л.И. Кантович, А.А. Грабский // Горное оборудование и электромеханика №1. - М.: Изд-во «Новые технологии», 2009 – С. 5-11.

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.

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

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.

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 информационно-аналитический бюллетень – Выпуск 11. – М.: Изд-во МГГУ, 2007 – С. 15-23.