Горные машины и оборудование

m·g

У

φ

Т

Рисунок 4.12 – Определение составляющей силы тяжести,

параллельной опорной поверхности

Б

4.3.10 Условия возможности передвижения машиныН

на колесном движителе

й

и

Мобильные горные машины на колесном ходу работают в самых раз-

ки бывают при не вып лнении двух основных условий возможности пере-

движения: достаточнос

мощности и сцепления.

Первое эт х услов й выражается соотношением

т

и Nд N

PT vT

,

(4.64)

из

1000

Nд

– м щн сть, передаваемая от энергетических установок на ведущие

кол са.

о

Второе условие заключается в отсутствии полного буксования ведущих

п

где

Р

P

f

m g sin P C m

v

P

f

,

(4.65)

к

c

z0

3

t p

zв

c

Pzв

,

(4.66)

fк

m g

У

а при полноприводном движителе, когда Pzв m g

c fк

k .

Т

(4.67)

При определении мощности для передвижения железнодорожного ко-

лесного движителя, где коэффициент fк очень мал (менее 0,01), необходимо

учитывать и сопротивление в подшипниках колесныхНпар,, т. е. при опреде-

й

лении необходимого тягового усилия составляющая Р1

вычисляется по фор-

муле

отивления

Б

При определении силы

качению в обычных колесных

P

f

к

f

n

P

,

(4.68)

1

z0

где fn – коэффициент сопротивлен я в подш пниках колесных пар.

движителях коэффициент fn не учитывается ввиду его малости по сравнению

с коэффициентом fк.

т

р

При

4.3.11 Системы поворосопа колесных движителей

з

Горные моб льные машины, как правило, в процессе движения совер-

о

шают маневры.

этом габариты пространства, в котором они перемеща-

ются, граничены. Поэтому к механизмам их перемещения предъявляются

поворота

довольно жёсткие маневренные требования. Маневренные качества колесных

движителей цениваются, в первую очередь, угловой скоростью и радиусом

е

, а также габаритами полосы движения. В горных машинах на ко-

лёсном ходу используются системы поворота, которые можно классифици-

Р

ровать по принципам изменения направления движения. В этом смысле раз-

личают системы поворота (Рис. 4.12) за счёт:

- поворота колес одной или нескольких осей;

- поворота одной или нескольких осей, а также поворота полурам;

- разности скоростей вращения колес противоположных бортов.

Если используется первая система поворота (на рис. 4.13,а представлен

её самый простой вариант), то радиус и угловая скорость поворота определя-

ется соотношениями

v

tg ;

R

a

,

(4.69)

a

tg

ловая скорость простейшего варианта такой системы определяется формула-

У

ми (4.69), в которых угол α есть угол поворота оси относительно поперечной

оси машины.

Т

Схема поворота за счёт складывания полурам (Рис.4.13,в) используется

R

a

,

Н

2 sin

Б

2

(4.70)

2

v

sin

,

a

2

где v – продольная скорость мостов;

й

а = а1 + а2 – продольная база машины;

β – угол складывания п лу ам.

и

При использовании б рт в й схемы управления поворотом радиус и

р

угловая скорость соо ве свенно

R

v1

v2

;

т

2

(4.71)

и

v2 v1

,

d

rз, v

где v

2

2

r

- продольные составляющие скоростей середин

к2

1 1

к1

бортов;

о

ω1,

ω2

– угловые скорости вращения колёс левого (отстающего) и пра-

вого (забегающего) бортов;

п

- радиусы качения колёс левого и правого бортов.

rк1,

rк2

е

Р

β

β

а)

б)

а

а

v

v

C

d

C

d

У

R

R

в)

+β

г)

Т

Н

а1

v

β

v

C

а

C

Б

а2

-β

R

d

R

d

й

и

р

β1

д)

о

v2

тβ2

е)

и

v1

а

v

а

з

C

C

о

R

п

d

R

d

е

Рисунок 4.13 – Основные системы поворота колесных машин:

а) – за счёт поворота колес;

б) – за счёт поворота оси;

Р

в) – все колеса управляемые («краб»);

г) – за счёт складывания полурам;

д) – комбинированная схема;

е) – бортовой поворот

У

Т

Н

Б

Рисунок 4.14 - Вагон самоходный 5ВС15М (схема «краб»)

й

и

р

о

т

и

з

о

п

е

Рисунок 4.15 - Самоходный вагон В15К (схема 6х3)

Р

В горных мобильных машинах гусеничные движители – самый распро-

страненный механизм перемещения. Зачастую подачу органов разрушения

массива породы также осуществляют с помощью этого механизма. Его прин-

ципиальная схема приведена на рис.4.14.

У

v

Т

6

2

4

Н

ω

Б

3

5

й

1

катки

Рисунок 4.14 – Принципиальная схема гусеничного движителя:

1 – рама; 2 – гусеничная цепь;

3 – ведущая звездочка;

4- натяжное колесо; 5 – опо ные

; 6 – поддерживающие ролики

о

Широкое распространение гусеничных движителей в качестве опорно-

т

рмашин обусловлено их хорошими тягово-

ходовых устройств горных

и

сцепными и маневренными качествами, а также высокой проходимостью по

опорным основан ям с малой несущей способностью. Гусеничные движите-

з

ли различаются класс ф цируются по нескольким признакам и делятся на

активные и пасс вные: одноопорые и двухопорные; с жесткой и балансирной

о

упруг й п двеск й опорных катков; с передним и задним расположением ве-

дущих зве д чек; с планетарным и дифференциальным механизмами поворо-

п

та и т.д.

ские

При изучении гусеничных движителей будем опираться на теоретиче-

Р

основы работы таких движителей, разработанные в БНТУ проф. Ф.А.

v vT 1 .

(4.72)

гусеницами опорной поверхностью характеризуется еще рядом силовых па-

раметров, среди которых наиболее часто используются такие, как среднее и

экстремальные значения нормальных

Н

, тяговые усилия гусеничных

лент, силы сопротивления движению и т.п.

Б

4.4.3 Мощность для передв жен я гусеничного движителя

давлений

Для определения мощности

услов й возможности движения машины

на гусеничном движителе необходимоизнать тяговые усилия гусеничных

лент, так как мощность для п ям линейного передвижения машины, приве-

р

денная к энергетическ й ус ан вке, выражаемая в кВт, и определяется по

формуле

о

TT vT

т

N

,

(4.73)

1000

где TT - суммарн

ие тяговое усилие гусеничных лент;

vT - те ретическая скорость передвижения;

з

η - КПД рив да гусеничного движителя.

усилия гусеничных лент

Тяговые

Суммарное тяговое усилие гусеничных лент должно уравновешивать

псилы сопротивления движению, т.е.

все

n

TT

Pi ,

(4.74)

1

где п – число сил сопротивления движению;

Р

Pi – i-я сила сопротивления движению.

Среди этих сил чаще всего выделяют следующие:

сила сопротивления движению опорного основания;

P 2 f

д

p a b ,

(4.74)

1

p

Pz

- среднее давление гусениц на опорное основание;

2a b

Рz – проекция на нормаль к опорной поверхности равнодействующей

внешних сил, действующих на машину;

a, b – размеры опорной площадки гусеницы.

P2

2 fк p a b

- сила сопротивления, обусловленная внутренними по-

терями в гусеничном обводе;

Н

У

fк - коэффициент сопротивления, учитывающий внутренние потери в

гусеничном обводе, прежде всего, сопротивление качениюТопорных катков

по гусеничным лентам;

Б

Р3 - сила сопротивления движению, вызванная взаимодействием рабо-

чих органов с массивом горной породы, а также сопротивлением движению

б

й

прицепных машин;

и

dv

P4

K Tб

- сила сопротивления движению, вызванная трением опор-

ных катков о направляющие гусен чных лент.

Т

– боковая сила, действующая на машину, например сила ветра или

составляющая сил тяжести п и аботе маш ны на косогоре.

c m

о

P5

- составляющая силы сопротивления,

необходимая для раз-

dt

рогании; р

гона машины при её

и

с – коэффициент, учи ывающий разгон вращающихся масс привода гу-

сеничного движ теля (можно принимать равным 1,01…1,05).

з

тны;

m – масса маш

ускорен

dv

-

е маш ны при ее разгоне; это ускорение можно вычис-

dt

лить

упр щенн й формуле

dv

v p

,

(4.75)

где

dt

t p

tp

– время разгона машины;

поP m g cos

- сила сопротивления, вызванная составляющей силы

6

тяж сти, параллельной опорной поверхности;

Ри т.п.

φ – угол наклона опорной поверхности.

Кроме этих сил могут действовать и другие силы, например, сила ветра

fд

h

z 1

,

(4.80)

a

a

где z – число опорных катков;

расчетах можно принимать

Т

fд

h

,

(4.81)

a

специальной литературе [

].

деформированиюНнесущего

Коэффициент сопротивления

основания

й

удобно представить в виде суммы двух составляющих, первая из которых

выражает силу сопротивления из-за де

внешнихБсил, а вторая отражает

ствия

внутренние силы, т.е. горизонтальные напряжения в опорном основании. Та-

ким образом, можно записать

р

f

д

f

f

,

(4.82)

д

д

fд

го

где

катками

и fд - составляющие к эффициента fд .

Для выяснения физическ

смысла коэффициентов fд и fд , рассмот-

и

рим напряженное сос оян е несущего основания в промежутке между двумя

соседними опорными

гусеницы пассивного движителя.

о

п

з

σ

σz

σ

σz

е

Р

σу

σу

Рисунок 4.16 – К влиянию составляющих fд и fд коэффициента fд .

Рассматривая две симметричные относительно середины пролета точки

и считая, что в этих точках на гусеницу со стороны несущего основания дей-

ствуют равные напряжения, запишем

z Pz ;

y 0

f

f