Содержание к диссертации
Введение
Состояние вопроса и задачи диссертации 8
1.1 Средства транспорта на глубоких карьерах 8
1.2 Клетевые автоподъемники 17
1.3 Проблемы и перспективы разработки Боснийского месторождения 24
1.4 Задачи диссертации 3 О
2 .Динамика перемещения горных машин с гидроприводом 31
2.1 Вынесенный механизм подачи ЗI
2.1.1 Общая характеристика 31
2.1.2 Перемещение грузов по слабонаклонным трассам 36
2.1.3 Физическое моделирование процессов движения машин с упругим тяговым органом 40
2.2 Встроенный механизм подачи 41
2.3 Сравнительная оценка механизмов подачи 46
2.4 Выводы 48
3. Анализ особенностей динамики движения машин на крутонаклонных подъемниках 49
3.1 Перемещение горных машин гибким тяговым органом 49
3.2 Способы получения мягких характеристик гидравлического силового механизма 54
3.2.1 Введение искусственной утечки 54
3.2.2. Применение гидравлического аккумулятора 5 5
3.3 Исследование влияния искусственной утечки на динамику перемещения:
грузов 5 7
3.4 Использование гидроаккумуляторов для гашения колебаний усилий в тяговом органе 62
3.5 Синтез ходовой части крутонаклонных подъемников 69
3.6 Подъемные установки со шкивами трения без хвостовых канатов 74
3.7. Выводы 78
4. Совершенствование средств монтажа оборудования при разработке Боснийского месторождения доломитов 79
4.1 Проблемы разработки месторождения 79
4.2 Варианты трансаортных систем нагорных карьеров 88
4.3 Сравнительная оценка систем транспорта по обобщенным
показателям 98
4.4 Разработка и внедрение силовых гидроцилиндров с гибким штоком 102
4.5 Выводы 114
Заключение 115
Литература 118
Приложения 126
- Средства транспорта на глубоких карьерах
- Вынесенный механизм подачи
- Перемещение горных машин гибким тяговым органом
- Проблемы разработки месторождения
Введение к работе
Актуальность. Для перемещения штучных грузов по горным выработкам в шахтах и на рудниках, а также по бермам и откосам на карьерах, нашли широкое применение канатные устройства в виде транспортных и монтажных лебедок. Однако, как показывает практика, мощность их приводов, а также ограниченные навнвочные размеры барабанов не позволяют осуществлять транспортировку габаритных и массивных элементов горных машин методом их волочения. К таким элементам относится подземное оборудование шахт, органы навивки, копры. Например, это имеет место при строительстве или реконструкции объектов рудничного подъема и использовании прогрессивного метода монтажа способом надвига. При такой технологии предварительно выполняется комплектация и сборка сооружения или машины на специальной монтажной площадке, а затем в готовом виде они перемещаются методом волочения по почве или по специальным направляющим на место постоянной эксплуатации.
Подобные проблемы характерны при разработке месторождений открытым способом на глубоких и нагорных карьерах. Доставка оборудования в сборе по кратчайшему пути часто бывает более эффективной, чем его демонтаж и доставка узлами по карьерным дорогам к местам производства капитального ремонта. Подобные ситуации встречаются также при выполнении монтажных работ, когда сборочные единицы горной техники доставляются на рабочие площадки карьеров с применением волокуш, саней, салазок или других приспособлений.
Для выполнения таких задач в управлении «Спецшахтомонтаж» ПО «Карагандауголь» были разработаны, изготовлены, апробированы и достаточно широко внедрены в практику горного производства оригинальные механизмы в виде силовых гидроцилиндров с гибкими тяговыми органами. ВПО «Лицензинторг» санкционировало поставку фирме «Айкхоф» (ФРГ) гидроцилиндров с гибким штоком в соответствии с лицензионным соглашением. Силовые гидроцилиндры с гибкими тяговыми органами запатентованы в 11 странах мира, среди которых США, Великобритания, Япония, ФРГ, Швеция, Канада и др., а способ уплотнения длинномерных пористых тел и гидроцилиндр в 8 странах, среди которых Франция, Италия, Финляндия, Австралия и др.
Диссертация посвящается совершенствованию приводов на базе силовых гидроцилиндров с гибким штоком для выполнения монтажных работ1 технологического оборудования нагорных карьеров с применением этого типа устройств.
Целью работы является обоснование возможности эффективного применения силовых гидроцилиндров с гибким штоком для доставки тяжелого горного оборудования на рабочие площадки нагорных карьеров.
Основная идея заключается в использовании для перемещения массивного шахтного и карьерного оборудования волоком по почве выработок встроенных или вынесенных силовых гидроцилиндров, обладающих высокими удельными тяговыми характеристиками мягкого типа. Научные положения, выносимые на защиту: - гидроцилиндры с гибким штоком минимизируют динамику тяговых органов при монтажно-транспортных операциях шахтного оборудования при перемещении его волоком по почве выработок или склонам гор за счет создания искусственной мягкости характеристик привода; - применение метода базисной точки при фазовом исследовании процесса перемещения грузов позволяет установить, что демпфирующее действие газожидкостного аккумулятора наиболее эффективно выполняется в фазе его зарядки и эквивалентно по этому признаку системе привода с искусственной уточкой; - использование гидропривода с гибким штоком при создании машин и устройств для нагорных карьеров прогнозирует разработку оборудования с максимальными удельными тяговыми характеристиками при минимальной материалоемкости.
Методы исследования: обобщение и анализ литературных источников по опыту эксплуатации карьерного оборудования и объемного гидропривода, математическое и физическое моделирование, технические расчеты и опытно-промышленная проверка функционирования гидроцилиндров с гибким штоком и системой дроссельного регулирования.
Практическая ценность диссертации подтверждается получением 5 авторских свидетельств на изобретения в СССР и РФ, 19 зарубежными патентами в развитых индустриальных странах Европы, Азии, Австралии и. Америки, лицензионным соглашением с фирмой «Айкхоф» (ФРГ) на поставку силовых гидроцилиндров с гибким штоком и их широким применением ПО «Карагандауголь» для монтажа шахтного оборудования.
Научная ценность работы характеризуется установлением закономерностей перемещения грузов на шахтах и карьерах волоком при их доставке к местам работы или ремонта; определением параметров конструктивных средств гашения динамических колебаний в гибких тяговых органах на базе гидравлических аккумуляторов и дроссельных устройств; обоснованием метода сравнения технологических и транспортных систем на основе относительных показателей, а также применением метода базовой точки при анализе и оптимизации параметров систем.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются сходимостью теоретических расчетов с результатами лабораторных и опытно-промышленных испытаний, а также тенденциями развития современных средств карьерного оборудования.
Реализация и апробация работы. Результаты исследований нашли применение при скоростном методе монтажа механизированных крепей на шахте имени Костенко в Карагандинском угольном бассейне, при разработке технических условий ТУ 12.25. 0034-85 на выпуск гидроцилиндров с гибким штоком, при создании монтажного крана для сборки секций механизированной крепи «Пиома», надЕижке копра на шахте Абайская. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Всесоюзной конференции «Проблемы разработки мощных угольных пластов» (г. Караганда, 1984), региональной научно-практической конференции «Молодые ученые и специали-сты-ускорению научно-технического прогресса» (г. Караганда, 1985), научно-технической конференции СКГМИ (г. Владикавказ , 2006), на кафедрах «Технологические машины и оборудование» и «Детали машин» СКГМИ и техсовете карьероутгоавления «Кавдоломит» (г. Владикавказ, 2006).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 13 работ, из них 5 авторских свидетельств на изобретения и 5 статей в рецензируемых научных журналах РФ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 125 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков, список использованных источников из 90 наименований и имеет 5 приложений на 10 станицах.
Средства транспорта на глубоких карьерах
Средства транспорта на глубоких карьерах Наибольшее распространение на карьерах ближайшего будущего будут иметь железнодорожный, автомобильный и конвейерный транспорт. Это отмечалось и 50 лет назад [1] .Тенденции развития техники и технологии разработки месторождений за истекший период существенно не изменились. Поэтому и в настоящее время эти виды транспорта считаются базовыми. В каждом частном случае автотранспорт, который является основным при строительстве карьера, может использоваться как основной вид и при дальнейшей разработке месторождения. Он сохраняется до конца эксплуатации карьера во всех тех случаях, когда его нельзя заменить на другой, более экономичный вид. Прежде всего, это касается карьеров малой производительности и относительно неглубоких, что отмечается в [2].
Для глубоких карьеров, например в Якутии, при разработке кямберли-товых трубок, используется этот вид транспорта до нижних проектных отметок, так как конфигурация карьерного поля не позволяет применять другой вид оборудования. Загазованность карьера выхлопными газами, большая длина транспортировки горной массы по карьерным дорогам, значительные объемы работ по вскрыше не останавливают применение выбранной технологии. Единственным средством исключить эти недостатки является переход на подземный способ добычи алмазов, что и выполняется в настоящее время на сверхглубоких карьерах в Якутии.
Комбинированный транспорт при разработке глубоких карьеров всегда считался прогрессивным, когда сочетались те виды оборудования, каждый из которых является наиболее эффективным в своей зоне действия.
Вынесенный механизм подачи
Проблемными вопросами для дальнейшей разработки Боснийского месторождения являются:
1. Определение способа вскрытия верхних горизонтов месторождения и производственной мощности предприятия.
2. Выбор системы выемочно-трансиортного оборудования
3. Обеспечение монтажно-транспортных процессов для подъема оборудования на рабочие площадки.
В рамках настоящей диссертации ставятся следующие задачи исследования.
1. Анализ возможностей силовых гидроцилиндров с целью использования их для привода транспортных и монтажных; устройств доставки тяжелых грузов по горным склонам и бортам карьера.
2. Исследование динамических процессов в тяговых органах транспортных машин с использованием гидроцилиндров с гибким штоком при дросселировании рабочей жидкости и газожидкостных аккумуляторах
3. Синтез ходовой части крутонаклокных скиповых и клетевых подъемников для карьеров и оценка возможностей подъемных установок со шкивами трения без применения хвостовых канатов.
4. Анализ авторского патентного фонда по использованию гидравлических приводов с гибким штоком для решения транспортных проблем Боснийского карьера.
5. Разработка метода оценки вариантов транспортных систем: на базе обобщенного критерия.
6. Эскизная проработка адаптивного карьерного автоподъемника!
Перемещение горных машин гибким тяговым органом
Настоящий раздел посвящен исследованию механизмов подачи горных машин, которые используют гидравлическую энергию в силовых цилиндрах возвратно - поступательного действия. Успехи в области машиностроения позволили в последние годы распространить силовой гидропривод этого типа на краны и экскаваторы. Это позволяет надеяться на успешное применение гидропривода и в горном деле, где стесненные условия и тяжелые режимы работы требуют создания высоконадежной техники. Значительные расстояния по перемещению машин требуют разработки особых гидроприводов ограниченных размеров, способных осуществлять такое перемещение вдоль технологической трассы. Аналогичные задачи возникают при использовании силового гидропривода и для целей транспортировки горных машин на значительные расстояния.
Особенностью гидропривода в виде силовых цилиндров является его возможность создавать равномерное перемещение. Конечной целью исследования закономерностей перемещения комбайнов, стругов и другой горной техники является создание привода, способного конкурировать с современными системами подачи.
В настоящее время, в связи с истощением запасов угля удобных для разработки, возникла необходимость создания угольной техники для крутонаклонных, крутых, а также для тонких пластов. Актуальной является разработка компактного, безопасного и дешевого механизма передвижения комбайнов, стругов и других очистных машин при подземной разработке месторождений. Аналогичные задачи стоят в горном машиностроении и при разработке транспортной техники для карьеров нагорного типа, где крутизна склонов создает определенные трудности доставки, монтажа и эксплуатации оборудования. Актуальность проблемы создания новой техники вызвана значительным ухудшением горно-геологических условий и необходимостью разработки месторождений в сложных условиях. К ним относятся пласты с углом наклона 35-45, когда резко возрастают нагрузки на тяговые органы из-за сложения реакций забоев от разрушения массива и от усилий подачи. При разработке тонких пластов встают проблемы габаритов, мощности и надежности техники. Во всех этих случаях решение проблем возможно за счет силового гидропривода.
В качестве механизма передвижения горных машин предлагается использовать гидравлический силовой механизм шагового действия, разработанный в управлении "Спецшахтомонтаж" ПО Карагандауголь [57].
В качестве привода механизма перемещения современных выемочных машин используются электрические и гидравлические двигатели. В электрическом приводе горных машин преимущественное распространение получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Они отличаются простотой и надежностью конструкции, большим пусковым моментом, высокими значениями перегрузочной способности и к.п.д. Однако пусковой ток коротко-замкнутого асинхронного двигателя в 5-7 раз превышает номинальный, что ухудшает тепловой режим работы. Кроме того, механическая характеристика двигателя, т.е. зависимость скорости от нагрузки, изменяется при падении напряжения в питающей сети.
Проблемы разработки месторождения
В Северной Осетии выявлено шесть месторождений доломитов и до-ломитизированных известняков (Чернореченское, Боснийское, Арау-хохское и др.).
Особого внимания заслуживает Боснийское месторождение доломи k тов, расположенное в 17 км южнее г. Владикавказ на правом берегу р. Терек. на западных склонах Столовой горы и в непосредственной близости от Военно-Грузинской дороги. Месторождение представлено 400метровой пачкой доломитов, залегающих на протяжении около 4 км. Оно ограничивается на западе долиной Терека, а на востоке - подножием горы Столовой. Падение толщи доломитов северо-восточное под углом 26.
Программное обеспечение обработки материалов космической съемки позволяет представить вид местности под различными ракурсами и с желаемой высоты над земной поверхностью (рис.4.1а). Рис.4. 1 и рис.4. 1а получены с помощью программы «Google Earth», Как видно из материалов рис 4.1а, рельеф поверхности отличается скалистостью, крутизной склонов, сложностью строения и трудной доступностью. Средняя линия ската — 52. Природными балками месторождение разделено на участки: Восточный, Центральный и Правобережный.
Похожие диссертации на Применение гидроцилиндров с гибким штоком для монтажа оборудования нагорных карьеров
