Введение к работе
Актуальность работы. Решение актуальных задач роста эффективности производства в угольной промышленности и производительности горной техники возможно при условии дальнейшего повышения её надежности. Недостаточной надежностью обладают горные машины в очистных забоях угольных шахт. Особое место занимают отказы, связанные с эксплуатацией агрегатированной системы "забойный скребковый конвейер - узкозахватный очистной комбайн". Совместная работа этих машин не позволяет рассматривать скребковый конвейер при анализе аварийных ситуаций в очистном забое только как транспортное средство. Характерным примером влияния агрегатированной увязки скребкового конвейера и очистного комбайна при совместной работе являются отказы, связанные с заклиниванием между7 ними негабаритных предметов, включая возможность затягивания под комбайн человека.
Подобные отказы значительно снижают надежность и технико-экономические показатели работы очистного оборудования. Установлено, что эксплуатируемые на шахтах Донбасса забойные скребковые конвейеры обладают недостаточной надежностью: наработка на отказ не превышает 5-6 ч при коэффициенте готовности 0,86-0,89. Удельный вес отказов тягового органа достигает 60%, а приводных устройств - 20% от общего числа отказов. В большей мере это обусловлено недостаточно эффективной работой устройств защиты от перегрузок. Таким образом, повышение надежности и безопасности эксплуатации механизированных комплексов в результате создания эффективных средств защиты от заклинивания и обоснование их рациональных параметров является актуальной задачей, чему и посвящена настоящая раоога.
Связь темы диссертации с планом основных работ института. Тема диссертационной работы и проведенные исследования соответствуют планам НИР и ОКР Минуглепрома СССР, планам
НИР и ОКР МакНИИ и ОАО Торловский
машиностроительный завод", в том числе головной теме МакНИИ
(шифр 1705518000) "Исследовать возможность повышения
безопасности эксплуатации очистных комплексов на базе крепей
оградительно - поддерживающего типа" и является составной
частью исследований, выполненных по заказу МакНИИ на
основании хоздоговорных работ (№ ГР77050750, 78029182 и
01.83.0035338).
Цель работы. Определение рациональных параметров средств защиты от заклинивания негабаритных предметов между конвейером и очистным комбайном.
Идея работы. Предотвращение заклинивания негабаритных предметов между скребковым конвейером и очистным комбайном достигается в результате применения устройства защиты, состоящего из датчика, предназначенного для выявления негабаритов, и аппарата торможения, обеспечивающего минимально возможный путь остановки тягового органа конвейера.
Методы исследования. Использовались методы
математического моделирования процесса торможения скребкового конвейера при возникновении аварийной ситуации. Экспериментальные исследования проведены для определения тормозных характеристик отдельных элементов привода, оценки адекватности математической модели и определения качественной оценки разработанных средств защиты на стенде и в промышленных условиях. Обработка результатов эксперимента осуществлялась с ггрименением методов математической статистики.
Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна.
1, Предотвращение заклинивания негабаритных предметов между скребковым конвейером и очистным комбайном при их обнаружении датчиком негабаритов наиболее эффективно осуществляется с помощью электрического индукционно-динамического торможения двигателей привода конвейера, причем
минимальный путь остановки его тягового органа определяется динамическими характеристиками привода.
2. Рациональные параметры устройства защиты (вылет
чувствительных элементов датчика негабаритов, а также величина
тормозного тока аппарата электрического торможения)
определяются главным образом возможностью гидромуфты,
работающей в тормозном режиме и ограничивающей передаваемый
тормозной момент на уровне, соответствующем эффективному
значению тока торможения, не превышающему 5.0-6.0 кратного
значения номинального тока электродвигателей, что установлено с
применением разработанной математической модели.
3. Выявление негабаритных предметов целесообразно
осуществлять датчиком негабаритов контактного типа, усилие
противодействия чувствительных элементов которого соответствует
прочностным свойствам транспортируемых грузов, что
предотвращает "ложные" срабатывания, а длина вылета
чувствительных элементов выбирается из условия минимального
тормозного пути тягового органа, определяемым на основании
установленной зависимости пути остановки тягового органа от
величины тока торможения двигателей конвейера.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы. Достоверность научных положений обоснована:
в теоретических исследованиях: применением корректных допущений и апробированных методов прикладной динамики горных машин, математического моделирования;
в экспериментальных исследованиях: проведением их в лабораторных и шахтных условиях с применением современной измерительной аппаратуры, удовлетворяющей требуемой точности, и методов математической статистики:
удовлетворительной для практики сходимостью теоретических и экспериментальных данных, расхождение теоретических результатов в сравнении с данными эксперимента не
превышает 15% при доверительной вероятности, равной 0,9;
- работоспособностью разработанного устройства защиты,
внедренного в производство и выпускаемого серийно.
Научное значение работы заключается в разработке
математической модели динамической системы "скребковый
конвейер - узкозахватный очистной комбайн" со средствами защиты
от взаимного заклинивания, установлении основных
закономерностей процессов торможения и обосновании рациональных параметров средств защиты.
Практическое значение работы состоит в разработке
технических требований к конструкции, разработке рекомендаций к
определению рациональных параметров устройства защиты от
заклинивания для заданных условий, что позволило разработать
его, внедрить в производство и тем самым повысить надежность
забойного оборудования, а также безопасность работы
обслуживающего персонала.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Результаты исследований использованы при разработке:
МакНИИ, ОАО "Горловский машиностроительный завод" и институтом Донавтоматгормаш конструкции устройства защиты от заклинивания негабаритов между конвейером и комбайном, выпускаемого серийно для комплектации комбайнов 1К101У (исполнения 02, 03, 06, 07, 10, 11, 14, 15, 18, 19, 22, 23);
МакНИИ "Нормативов по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов". - М. : МУП СССР, 1990 (п.п. 3.2.9.11, 3.4.11.4, 3.4.19.4).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на научно - теоретических конференциях горного факультета УИПА (г. Стаханов, 1984, 1986, 1989, 1993, 1995, 1997гг), на научных семинарах отдела безопасности горных машин и комплексов МякНИИ, в отделе транспорта очистных забоев Гипроугаемаша, СКБ ОАО "Горловский машиностроительный завод", на кафедре горных машин ДонГТУ (г.Донецк, 1996г.), НГТУ (г. Новочеркасск, 1997г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе получено 2 авторских свидетельства на изобретения.
Объём работы. Диссертация изложена на 232 страницах машинописного текста и включает 53 рисунка, 10 таблиц, список использованной литературы из 61 наименования и 10 приложений.
Автор выражает глубокую благодарность за оказанную помощь и поддержку доктору технических наук, профессору Сигалову Л.Н.