Исследование процесса загрузки большегрузного скипа наклонного подъемника

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

© Ю. В. Попов, 2012
УДК 622. 67 Ю.В. Попов
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАГРУЗКИ БОЛЬШЕГРУЗНОГО СКИПА НАКЛОННОГО ПОДЪЕМНИКА
Все элементы скипа должны иметь высокую работоспособность. Это возможно, если его параметры будут выбраны с учетом реальных режимов нагружения, которые зависят от горнотехнических условий эксплуатации.
Ключевые слова: наклонные подъемные установки, большегрузные скипы, ударное на-гружение.
онструктивные параметры большегрузных скипов должны обеспечивать
XV максимально возможную эффективность работы в заданных условиях эксплуатации. Для достижения этой цели необходимо, чтобы все элементы скипа имели соответствующую работоспособность. Это возможно, если его параметры будут выбраны с учетом реальных режимов нагружения, которые зависят от горнотехнических условий эксплуатации. Технологическая схема транспортировки горной породы предусматривает её погрузку в скип из забоя без предварительного дробления. Известно, что при подготовке горной массы взрывом появляются негабариты, которые в процессе загрузки скипа могут существенно повлиять на нагруженность его элементов. В скипы загружается все, что проходит через ковш современного карьерного экскаватора.
Кузов скипа представляет собой тонкостенную призматическую оболочку сложной конфигурации с не смещаемыми жесткими гранями. Днище кузова следует рассматривать как жесткую пластину, защемленную по контуру. Наиболее тяжелым случаем нагружения будет ударное взаимодействие первого падающего куска массы в центр кузова при его загрузке. Падение последующих кусков, как показано в работах [1, 2], не приведут к увеличению нагружения, а колебания, возникающие в результате падения первого крупного куска, будут затухать, благодаря образованию подушки.
При расчете и конструировании реальной конструкции скипа необходимо знать силу удара.
Расчет по формулам классической теории удара не дает её достоверного значения, поскольку не учитывает особенностей работы и конструкции подъемного сосуда, в частности не учитывается удержание скипа головным канатом и то, что опорами являются пружины рессорного подвешивания ходовой части. Наличие головного каната и рессор гасят ударный импульс. Так как удар неупругий, то интерес представляет динамика движения груженого скипа в момент после ударной нагрузки.
Рис. 1. Схема загрузки скипа единичным грузом
Рассмотрим случай, когда скип установлен на наклонном пути (угол наклона X) и удерживается головным канатом (рис. 1).
Размеры каната, главным образом его длина, а также его конструкция определяют его главную характеристику — ударную жесткость [3]. Она учитывает потери энергии при ударном нагружении. Эту жесткость, согласно рекомендациям [4] примем равной Ск. Суммарную жёсткость пружин рессорного подвешивания кузова обозначим Спр
Ударная нагрузка груза вызовет опускание кузова скипа на величину ^ (за счет сжатия амортизирующих пружин ходовой части). Одновременно, падение груза т вызовет некоторое перемещение скипа ^ вниз по наклонной плоскости за счет упругих деформаций подъёмного каната.
Согласно закона сохранения энергии для этой системы начальная кинетическая энергия падающего груза равна максимальной энергии деформации, накопленной в канате и амортизирующих пружинах ходовой части к моменту максимального динамического перемещения и потерь энергии на трение между проволоками и прядями каната.
Кинетическая энергия системы определяется выражением:
Т =1 т1 (& amp- +& amp-) + 1т2 (& amp- + & amp-) (1)
Полагаем, что удар неупругий, т. е. после касания кузова скипа груз т1 совершает движение вместе с массой т2.
Общая потенциальная энергия системы складывается из потенциальной энергии упругих связей П1 и потенциальной энергии положения П2.
П = П1 + П 2 (2)
П1 = 2{Спрх2 + СК xC2) (3)
П 2 = ~т9 cosa^ - m29 sin aC — mg cosa^ - m9 sin aC (4)
П = -2{Спр x2 + Ск xC2) — m9 cosaE, — m29 sin aC- (5)
-mi9 cosa^- mi9 sin aC
Используем уравнение Лагранжа 2-го рода, которое обычно записывается в виде:
УтГ-F + П = 0,/ = 1,2, — (6)
dt J dq, dq: dq:
В нашем случае обобщенными координатами будут qi = Е, q = C.
Получим дифференциальные уравнения движения рассматриваемой системы:
{mi + m 2)^& amp-=-Спр^ + m 29 cosa + m9 cos a (7)
{mi + m 2) C& amp-= -С к x C + m 29 sin a + m9 sin a (8)
Решениями уравнений (7) и (8) будут:
4 V29^хmi S/nГt Ec^TJxCosa + {m 1 + m2)9Cosa — (9)
V (mi + m2) Спр mi + m2 J Спр
C Jw x miГ I Ск Jx S/na+(m +m2)9S/na — (10)
V (mi + m2) x Ск И mi + m2 J Ск
Рассмотрим величину S/n I O C
mi + m 2
Подставляем реальные значения С К (- + -), получим у--С+К- & lt- 3, а при
этом время удара [5] не превышает значения 0,1×10 3 с. С достаточной точностью (3%) можно записать:
Sin
Sin
Г -^
Ск
т + т
Аналогично
= М-^. (11)
т+т
Г tJ-G-^ ^
V т + т
Тогда:
= U Спр. (12)
т+т
К

У2дн хт1 хt хСоза+{тА+т2)зС0^-
т1 + т 2
С,
^/2gH х т1 х (х 5/па + (т1 + т 2) д^'-^а.
т1 + т 2 Ск
(13)
(14)
Подставив (13) и (14) в уравнения (7) и (8) определим составляющие силы удара в точке падения груза.
Вертикальная составляющая сил удара:
-Спрл/2^ х т1
F
уд. в
х tCosа.

т1 + т 2
Горизонтальная составляющая:
— С*^х т:
УД. г.
х Й/иа
Полная сила удара в точке падения груза:
FyД. = л/2 (С + С & gt- ().
Д т1 + т2
(15)
(16)
(17)
Для исследования зависимости силы удара от массы падающего груза, высоты его падения и угла установки скипа под загрузку зададимся значениями:
т1 = 2000кг- 3000кг- 5000 кг.
Н = 2 м, Зм, 4 м, 5 м, 6 м.
а = 30°- 35°- 40
Кроме того, отметим, что масса 80-тонного скипа составляет 60 000 кг, суммарная жесткость пружин рессорного подвешивания
С = 2 352 000Н/ суммарная жест-
К--ПР /м'-
кость головных канатов
С = 295 000Н/
/м.
Для 110-тонного сосуда эти величины будут равны, соответственно,
т = 80 000кг- СПр = 3 920 000 Н/
в. яоо
1200
1000
800
600
шо
200
















2 3
м-
Ск = 590 000%
1 2 3 4 5 6 Н, м Рис. 2. Зависимость сил удара от высоты падения груза при, а = 30° 1 и 3-для 80-тонного скипа и т1 соответственно 5000 кг и 2000 кг- 2 и 4 — ет, что зависимость силы удара от для 110-тонного при т1 =5000 кг и 2000 к высоты падения груза Н пропорцио-
Анализ формулы (17) показыва-
т1 + т2
нальна квадратному корню из Н, что соответствует физическому течению процесса.
Графическая зависимость р = у (#) приведена на рис. 2. для различных
загружаемых масс и различных грузоподъёмностей скипов. Увеличение массы падающего груза вызывает пропорциональное увеличение зависимости уровня ударных сил.
Из графика (рис. 2) видно, что, в целом, сила удара для 80-тонного сосуда выше, чем для 110-тонного скипа.
Это объясняется тем, что сосуд большей грузоподъёмности имеет и большую жесткость механизмов рессорного подвешивания, а также большую собственную массу. Увеличение угла установки скипа к горизонту ведет к снижению силы удара, причем эта тенденция возрастает с увеличение грузоподъёмности скипа.
Так, увеличение угла установки 80-тонного скипа с 30° до 45° вызывает снижение силы удара на 21%, увеличение угла установки 110-тонного сосуда -на 26%.
--СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Панасянц А. Г. Практический метод расчета кузова шахтных скипов. Известия вузов. Горный журнал, 1960, № 12, с. 135−140.
2. Панасянц А. Г. Некоторые вопросы расчета кузова шахтного скипа на ударную нагрузку. Известия вузов. Горный журнал, 1959, № 5, с. 124−128.
3. Волков Д. П Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов. М.: Машиностроение, 1965, 426 с.
4. Кульбида П. Б., Ройзен В. В., Сербин В. И. и др. Большегрузные скиповые подъемники для отработки глубоких карьеров. Горный журнал, 1981, № 7, с. 48−50.
5. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. М., Стройиздат, 1965, 448 с. ЕИЭ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ —
Попов Ю. В. — доцент, кандидат технических наук, заведующий кафедрой, Уральский государственный горный университет, e-mail: popov. y@mail. ru.
А

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой