Горные машины и оборудование

При больших значениях сдвигающих сил для достижения решения уравнений равновесия гусеничной машины при повороте следует применить ПЭВМ с программным обеспечением для решения систем нелинейных уравнений.

4.4.7 Мощность для выполнения поворота гусеничной машины и условия возможности его выполнения

Двухгусеничная машина может выполнять повороты в нескольких режимах: с заданным и скоростями забегающей игусеницы от привода; при заторможенной отстающей гусенице; в условиях изменения скоростей отстающей и забегающей гусениц. В том случае, когда обе гусеницы работают в тяговом режиме мощность для поворота рассчитывается по формуле

где Т1Т, Т1Т – тяговые усилия забегающей и отстающей гусениц, соответственно.

Если отстающая гусеница заторможена или отключена от двигателя, то мощность определяется выражением

Для определения тяговых усилий гусеничных лент при повороте обратимся к рисунку 4.21 и составим схему, подобную рис.4.18.

Тяговые усилия гусеничных лент при повороте, согласно этих рисун-

ков,

T1T T1y fд p1 a b k p1 a b k T1б ,

(4.106)

T2T T2 y fд p2 a b k p2 a b k T2б ,

где Т1у, Т2у – продольные составляющие сил трения между гусеницами и грунтом;

Последние формулы следуют из уравнений равновесия (4.99) двухгусеничной машины при повороте и упрощены путем пренебрежения некоторыми малыми величинами. При их использовании необходимо учитывать, что смещение может быть положительным (в сторону поворота), отрицательным и при определённом сочетании внешних нагрузок и размеров гусеничного хода - нулевым. При положительных смещениях центра вращения отстающей гусеницы Т1у имеет отрицательное направление, т. е. эта сила передвигает гусеничную цепь, поэтому её необходимо притормаживать. Тормозное усилие для остановки отстающей гусеницы, как следует из (4.107)

(4.109)

Это усилие реализуется обычно в приводе ведущих звёздочек гусениц, тормозной момент на которых

Войти в состояние поворота гусеничная машина может только при соблюдении некоторых условий, а именно, при достаточности мощности от энергетических установок, передаваемой на гусеничный ход, а также при отсутствии полного буксования забегающей гусеницы. Эти условия обычно записываются в виде

Отношение

называют коэффициентом запаса сцепления при повороте и условие достаточности сцепления записывают в виде

Для шагающих экскаваторов-драглайнов вопросы устойчивости имеют особо важное значение, так как эти машины часто работают на техногенных опорных основаниях, которые деформируются при сравнительно небольших нагрузках. Кроме того, необходимо учитывать, что нагрузки со стороны рабочего оборудования носят периодический характер при работе экскаватора на одном месте. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы центр давления не выходил за пределы ядра сечения. Так как опорная площадь – круг, то радиус

ядра сечения rя 14 R .

rя

R

Рисунок 4.24 – Ядро сечения шагающего экскаватора

Нагрузки на привод и элементы механизма шагания являются переменными и за один цикл шагания меняются в значительных пределах. При постоянной скорости вращения приводных двигателей мощность, необходимая для работы шагающего механизма передвижения меняется в таких же пределах.

Мощность. Затрачиваемая на работу механизма шагания можно разделить на две главные составляющие – мощность на подъём экскаватора и мощность на его перемещение. Мощность для подъёма экскаватора можно оценить по формуле

где m – масса экскаватора без учёта лыж;

Н – высота подъёма центра масс экскаватора; tц – время одного шагания.

Вторая составляющая мощности – это мощность для перемещения экскаватора, которая тратится на преодоление трения между базой и несущим основанием. Она может быть выражена по формуле (Рис. 4.23)

4.6 Автономные и специальные механизмы подачи

Как уже отмечалось, у многих горных машин механизмы подачи совмещены с механизмом перемещения. Однако часть горных машин для выемки полезного ископаемого имеют специальные механизмы подачи. К таким машинам, прежде всего, относятся карьерные и вскрышные экскаваторы, которые выполняют работу не меняя положения своих опорно-поворотных устройств в пространстве. Автономные механизмы подачи рабочего инструмента на забой имеют проходческие комбайны избирательного действия, проходческие щиты и ряд других машин. Некоторые машины имеют специальные механизмы подачи рабочего инструмента на забой, например, буровые машины, очистные комбайны и агрегаты. Чаще всего подобные механизмы подачи основаны на использовании гидравлических, канатных, цепных, и зубчато-реечных (кремальерных) устройств. Примером автономного механизма подачи является напорный механизм карьерных экскаваторов типа прямая напорная лопата. Необходимость такого механизма диктуется рядом причин, среди которых наибольшее значение имеет обеспечение безопасных значений угла откоса уступа. Наличием механизма напора один из главных признаков отличия карьерных экскаваторов от строительных, мелиоративных, дорожных экскаваторов с небольшим объёмом ковша. Как правило, такими механизмами напора карьерных экскаваторов бывают канатными, гидравлическими, зубчато-реечными.

vт

vn

Tт

Тп

β

γ

α

Рисунок 4.26 – Механизм напора карьерных экскаваторов типа прямая напорная лопата

Независимо от того, каким способом осуществляется подача ковша на забой, соотношение скоростей подъёма ковша и напора должно быть таким, чтобы обеспечивалось безопасное значение угла откоса уступа, т. е. скорости тяги и напора должны обеспечивать выполнение условия

где vт - скорость каната тяги;

- угол между рукоятью и горизонталью;и - соответственно угол уступа и угол установки стрелы;

l p - длина рабочей части рукояти (расстояние между осью вращения ру-

кояти и соединением тягового каната с ковшом);p - угловая скорость поворота рукояти.

где t - время работы механизма напора при выдвижении рукояти, то соотношение (4.122) примет вид

Это условие можно решить относительно скорости напора

Таким образом, для сохранения постоянных значений толщин снимаемого ковшом слоя породы необходимо, чтобы скорость подачи рукояти изменялась по закону косинуса. Это легко реализовать при применении гидравлических механизмов напора.

Такие механизмы в настоящее время очень широко применяются, а область их использования расширяется. Необходимое усилие подачи (напора) чаще всего считается пропорциональным силе сопротивления резанию

где K n - коэффициент пропорциональности.

Величина этого коэффициента меняется в значительных пределах и зависит как от свойств разрабатываемой породы, так и состояния резцов и режимов процесса резания. Величину силы резания можно вычислить по формуле (4. )