книги / Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов

Если положить момент инерции привода равным нулю (irij = 0), то получим предельную силу тяги по условию сцепления, которая используется в практике тяговых расчетов:

зависит от соотношения масс машины и вагонетки и приведенных вращающихся масс ходового механизма. Величина отношения mj/mnp в зависимости от типа погрузочных машин колеблется от 0,5 до 1,5 (большие значения соответствуют машинам с кинематически жестким ходовым приводом).

Если Мд. к меньше величины в правой части (X I.9), разбег (тор­ можение) машины осуществляется без пробуксовки колес.

Для машин с включающей муфтой из уравнений (X I.5) и (X I.8)

и вагонетки.

Таким образом, уравнения (X I.5)—(X I.8) совместно с условиями (X I.9) и (X I.И ) отражают основные режимы работы привода и транс­ миссии в переходных процессах: разбег, торможение.

Для определения продолжительности переходных процессов с достаточной степенью точности можно считать, что разбег (тормо­ жение) происходит с постоянным ускорением (замедлением), вели­

чина которого vM определится из уравнения (X I.5) при подстановке Т = Г о, т. е.

ум = 'апр [^мфо (GM4” GB)]- (X I.12)

При разбеге (торможении) без пробуксовки среднее значение vM определяется путем совместного решения уравнений (X I.5) и (X I.6), полагая М д>к = М ср:

(XU 3)

где М с? — средний момент двигателя за период разбега (торможе­ ния), приведенный к ходовому валу.

§ 3. Д И Н А М И К А В Н Е Д Р Е Н И Я П О Г Р У З О Ч Н О Й М А Ш И Н Ы

Внедрение рабочего органа в штабель породы (рис. X I.5, а) про­ исходит в два этапа [29]. На первом этапе колеса движутся без про­ буксовки, закон движения определяется характеристикой двига­ теля; на втором — с буксованием колес, сила тяги остается по­ стоянной.

Уравнения движения машины по этапам имеют вид (сопротивле­ ниями качению колес машины и вагонеки пренебрегаем):

первый этап:

а

Рис. X I.5. Кинематика внедрения машины (а) и аппроксимация за­ кона сопротивления внедрению (б)

рабочего органа;

продолжительность первого этапа, всего

S

Дифференциальные уравнения (X I.14)—(X I.17) являются не­ линейными. Решение их требует использования приближенных методов или электронных вычислительных машин. На рис. X I.6 показана блок-схема решения, которая позволяет осуществлять на блоках нелинейности БН1 и БН2 набор механической характери­ стики двигателя и закона сопротивления внедрению. В блок-схеме сила тяги ограничивается предельной величиной Т 0 с помощью сумматора 4, в цепь обратной связи которого параллельно включен диод. Эта блок-схема позволяет проанализировать влияние различ*

ных параметров машины на продолжительность и глубину внедре­ ния, ускорение машины, а следовательно, на усилия в рабочем органе при его внедрении в штабель.

Рис. X I.6. Блок-схема моделирования динамики внедрения погрузочной машины:

1 ,4 — сумматоры; 2, з — интеграторы; 5 , 6 , 7 — инверторы; БН1, БН2 — блоки нелиней­ ностей; К г, К г. К t — масштабные коэффициенты; Т — тяговая сила, W T— горизонтальная

личины соответствующих переменных

На рис. X I.7 для примера показаны графики зависимости глу­ бины и продолжительности внедрения и ускорения машины от веса машины, полученные в результате анализа динамики внедрения ко-

Продифференцировав (X I.19), получим уравнение, характеризу­ ющее изменение скорости машины при внедрении,

Глубина внедрения, вычисленная по формуле (XI.22), на 15—20% больше реальной.

Для машин, оборудованных колесно-рельсовым механизмом пере­

довыми частями зачастую возникает обратная задача: по известному закону сопротивления определить сцепной вес машины, достаточ­ ный для внедрения рабочего органа на заданную глубину.

Напорное усилие, создаваемое ходовым механизмом при стати­ ческом воздействии [9],

Т = ^м'Фо— (®м+ Gn) (<°м ± 0,

откуда внедрение на заданное значение sBH, которому соответствует сила сопротивления Wr, обеспечит машина со сцепным весом

W r+ G B(сo'H± t )

(X I.23)

Цо —

§ 4. УСТОЙЧИВОСТЬ МАШИН ДРИ ХОДОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЯХ

Потеря устойчивости машины может произойти при разгоне, внедрении рабочего органа и торможении в период разгрузки ма-

териала.

Р а з г о н м а ш и н ы , Опрокидывание машины при разгоне в указанном на рис» XL3, а направлении возможно относительно оси 2. На схеме внешних сил наряду с движущими силами изображены реакции связей и приложены силы инерции машины и вагонетки, поэтому систему можно рассматривать в положении равновесия.

не могут|существенно влиять на распрделение нагрузок. Рассмотрим условие равновесия на втором этапе

Допустимое положение центра тяжести, являющееся условием со­

Потеря поперечной устойчивости машины возможна при боковых черпаниях, а у колесно-рельсовых машин — и при прямом черпании в результате всползания на рельсы буксующих колес.

Т о р м о ж е н и е м а ш и н ы в п е р и о д р а з г р у з к и м а т е р и а л а . Наименьшей устойчивостью в этом режиме обла­ дают машины прямой погрузки с катящейся рукоятью, так как они имеют сравнительно небольшую жесткую базу ходовой тележки и высоко расположенный центр тяжести машины. Наиболее тяже­ лым режимом по устойчивости является период, когда удар кулисы

Рис. X I.8. Схема к расчету устойчивости погрузочной машины прямой погрузки:

усилие в пружине амортизатора; еп — жесткость пружины (остальные обозначения приве­ дены на рис. X I .3)

о траверсу машины совпадает с торможением машины. Схема сил, действующих на машину в этот момент, показана на рис. X I.8. Условие устойчивости машины, полученное с учетом упругости пружин амортизации, имеет вид [37]

щения ходовых колес и ротора ходового двигателя.

Анализ выражения (X I.30) показывает, что для увеличения устой­ чивости машины необходимо:

выбор пружин амортизации производить из условия полного поглощения ими кинетической энергии привода и кулисы;

направления вращения ротора двигателя механизма подъема ковша и ходового двигателя принимать противоположными направ­ лениям вращению соответственно кулисы и ходовых колес;

максимально снижать положение центра тяжести машины по высоте и уменьшать вес и момент инерции кулисы.

Г л а в а X II

МАШИНЫ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

§1. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

ИОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Погрузочные машины периодического действия представлены тремя типами погрузчиков: с ковшовым, грейферным и гребковым рабочими органами.

Изображенная на рис. X II.1, а схема характерна для машин пря­ мой погрузки с рабочим органом в виде ковша 7, жестко закреп­ ленного на кулисе (рукояти) 2\ последняя перекатывается по на­ правляющим с помощью цепи 3 (канатов) и лебедки 4 или с помощью пневмоили гидроцилиндров. Для предотвращения проскальзы­ вания кулисы при перекатывании предусматривается установка ста­ билизирующих канатов или цевочное зацепление кулис с беговой дорожкой [16]. Заборно-погрузочный орган у машин с колесно­ рельсовой ходовой частью размещается на платформе 5, которая может вращаться относительно механизма передвижения 6, что

передаточного конвейера. Недостаток: трудность загрузки ваго­ неток большой емкости. При наличии передаточного конвейера

J 4

Рис. XI 1.1. Конструктивные схемы погрузочных машин периодического д е й ­ ствия:

а — ковшовых прямой погрузки; б, в, г, д, е — ковшовых ступенчатой погрузки; ж — ковшо­ вых боковой разгрузки; a — грейферных; и — гребковых

(рис. XII. 1, б) устраняется указанный недостаток, но при этом усложняете# конструкция.

На рис. XII. 1» г, <9, е показаны конструктивные схемы машин ступенчатой погрузки с шарнирной рукоятью. Основными частями

этих машин являются погрузочный орган, состоящий из ковша 1, закрепленного шарнирно на стрелке 2, которая прикреплена к раме машины с помощью двойного шарнира, и ходовая часть 3, на которой смонтированы приемный бункер 4 и передаточный кон­ вейер 5.

Стремление избежать ударных нагрузок при разгрузке ковша (рис. X II.1, в) привело к появлению машин, у которых груз из ковша, не имеющего задней стенки, поступает в приемный бункер самотеком по стреле, выполненной в виде лотка (рис. XII. 1, г).

Чтобы исключить из рабочего процесса периодические опуска­ ния и подъемы стрелы, возникла конструктивная схема, показан­ ная на рис. X II.1, д. У такого типа машин стрела поворачивается только в горизонтальной плоскости относительно оси 0 ^ а ковш без задней стенки разгружается на небольшой конвейер 6, установ­ ленный на стреле. Движение тягового органа этого конвейера может осуществляться периодически с помощью гидроцилиндра в момент поворота ковша или постоянно от отдельного двигателя. Все пере­ мещения ковша возможно также осуществлять с помощью гидроили пневмоцилиндров (рис. XI 1.1,в). Отсутствие гибкой связи между ковшом и приводом значительно улучшает управляемость машины и позволяет исключить ударные нагрузки при опорожнении и опу­ скании ковша.

Для увеличения фронта погрузки стрела поворачивается в го­ ризонтальной плоскости. Этого достигают путем подтормаживания соответствующих фрикционов подъемных барабанов при опускании ковша (схемы на рис. X II.1, в, г) или с помощью гидроцилиндров (схемы на рис. X II.1, д, е). Привод ходовой части и подъема ковша имеет один общий электроили пневмодвигатель. Для выполнения подъемных операций и ходовых перемещений машины кинематическая цепь включает планетарно-фрикционные редукторы. Привод кон­

ные машины с боковой разгрузкой ковша (рис. X II.1, ж). Эти ма­ шины имеют небольшие размеры и особенно эффективны при прове­ дении конвейерных штреков. Погрузочный орган состоит из ковша 1 без боковых стенок, шарнирно закрепленного на рычаге 2. Зачер­ пывание осуществляется с помощью гидроили пневмоцилиндров 5, а подъем рычага с ковшом — цилиндром 4. Для поворота ковша на сторону предусмотрен цилиндр 5, установленный в узле соеди­ нения ковша с рычагом 2. Электроили пневмопривод смонтирован на раме механизма передвижения 6.

Грейферная погрузочная машины (рис. XII. 1, з) загружает сред­ ства транспорта путем разворота стрелы 2 с грейфером 1 относительно оси Ol—Ov Подъем стрелы производится цилиндром 3. Выполнен­ ная по этой схеме машина КНС-1 [5] предназначена для проведения сверху вниз наклонных выработок и может работать со сменным оборудованием (ковш, рукоять крепеукладчика, бурильная уста­ новка).