Метод определения параметров погрузочных машин с парными нагребающими лапами с учетом масштабного фактора и формы кусков погружаемого материала

• Автор: Ревякина, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 262 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Диссертационная работа посвящена решению актуальной научной задачи - разработке усовершенствованного метода определения параметров погрузочных машин с парными нагребающими лапами с учетом физико-механических свойств погружаемого материала.
Исследование процессов взаимодействия имитатора погрузочног о органа с горной массой на модельной установке позволило выделить основные факторы, влияющие на силовые и энергетические характеристики процесса: масштабный фактор и форма кусков погружаемого материала. В результате экспериментальных исследований установлено, что указанные факторы предопределяют основные физико-механические свойства разрыхленной горной массы: плотность материала, коэффициент разрыхления, угол естественного откоса. Получено математическое описание зависимостей.
Разработан метод аналитического определения величины отпора штабеля при перемещении горной массы в плоскости плиты питателя, и получена зависимость изменения сопротивлений зачерпыванию от масштабного фактора и формы частиц, участвующих в процессе взаимодействия. Внесены корректировки в известные математические модели нагрузок в исполнительных органах.
Разработан модифицированный метод определения основных параметров погрузочных машин типа ПНБ, позволяющий реализовывать случайный процесс погрузки и учитывать масштабный фактор и форму кусков погружаемого материала. Применение метода позволит повысить достоверность определения производительности, нагрузок, мощности привода и энергоемкости процесса захвата горной массы нагребающими лапами на стадии проектирования и оценки эксплуатационных качеств погрузочных машин, а также оптимизировать параметры буровзрывных работ с учетом суммарной трудоемкости бурения шпуров и погрузки горной массы.
Инженерная методика и программное обеспечение для ее реализации приняты к использованию в ОАО «Копейский машиностроительный завод» и ННЦ Г'П - ИГД им. A.A. Скочинского.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Погрузочные машины типа ПНБ как объект исследования.

Основные положения технологии процесса погрузки

1.2. Физические процессы и математические модели взаимодействия рабочих органов с кусковой средой
1.3. Анализ факторов, характеризующих свойства погружаемой
горной массы
1.4. Основные положения гипотезы влияния физико-механических свойств кусковых горных пород на процессы взаимодействия
при погрузке
1.5. Конкретизация предмета и задач исследования
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КУСКОВОГО МАТЕРИАЛА
КАК СРЕДЫ ДЛЯ РАБОТЫ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН
2.1. Исследуемые зависимости и влияющие факторы
2.2. Планирование количества экспериментов в серии и обработка получаемых результатов
2.3. Определение физико-механических свойств исследуемого материала. Изучение качественной картины влияния масштабного фактора
и формы частиц на процессы взаимодействия погрузочного органа с горной массой
2.4. Исследование влияния масштабного фактора и коэффициента формы частиц на основные физико-механические
свойства горной массы
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТКА БАЗОВЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
3.1. Особенности физических процессов взаимодействия рабочих органов погрузочных машин с кусковым материалом
3.2. Общие подходы к построению методики определения сопротивлений зачерпыванию лапой
3.3. Оценка адекватности разработанного метода аналитического определения сопротивлений зачерпыванию погружаемого материала
3.4. Построение математических моделей нагрузок в рабочих органах погрузочных машин с парными нагребающими лапами с учетом крупности и формы кусков погружаемого материала
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4. ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ «МАШИНА - ПОГРУЗОЧНЫЙ
ОРГАН - ШТАБЕЛЬ» И ВОЗМОЖНОСТЕЙ УПРОЩЕНИЯ ЕЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ
4.1. Взаимосвязи при функционировании системы «машина - погрузочный орган - штабель»
4.2. Оценка основных свойств системы и необходимости их учета в моделях выходных параметров машины с использованием аналитического моделирования
4.3. Обоснование совокупности ограничений и допущений при разработке методики расчета выходных параметров
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
5. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА
ПАРАМЕТРОВ МАШИН С НАГРЕБАЮЩИМИ ЛАПАМИ С УЧЕТОМ МАСШТАБНОГО ФАКТОРА И ФОРМЫ
КУСКОВ ПОГРУЖАЕМОГО МАТЕРИАЛА
5.1. Общее построение инженерной методики

Таблица 2.9 - Значения и пределы изменения переменных факторов
для построения линий скольжения
Наименование и обозначение коэффициентов Единицы измерения Пределы измерения
МЕЛКОКУСКОВЫЙ МА ТЕР НАЛ
Масштабный фактор (Ье„/с1ер). К)
Средний размер куска, Угол естественного откоса, ф град
Угол отсыпки материала в штабеле, 5 град
КР УПНОКУС.КОВЫЙ МА ТЕР НАЛ
Масштабный фактор (!«„/ (1ср), К
Средний размер куска, с1ср мм
Угол естественного откоса, ф град
Угол отсыпки материала в штабеле, б град
Построение области предельного напряженного состояния графоаналитическим методом выполнялось в следующем порядке [7]. На рисунке 2.6 представлен штабель, имеющий угол откоса (угол между поверхностью откоса ОС и горизонталью), равный углу естественного откоса ф или меньше его на угол отсыпки 5. Прямая АВ определяет часть плиты трибометра, внедрившуюся в штабель, а - угол наклона плиты. Построение области предельного напряженного состояния, выполненное с помощью характеристических кругов, позволяет определить тело выпирания ВСЕМЛ. Для этого к кругу площадок строится касательная аЬ, параллельная поверхности плиты АВ. Через точку касания проводится перпендикуляр 00 до пересечения с кругом полюсов. Из точки до пересечения с кругом вершин проводится прямая 0т, параллельная Я. Соединив точку т с точками а и Ь, получим направления линий скольжения в зоне максимальных напряжений ВАМ.
Для определения направлений линий скольжения в зоне минимальных напряжений ВСЕ к кругу площадок проводится касательная сЬ', параллельная поверхности откоса штабеля - СВ строится перпендикуляр ООг и из точки (?2 проводится прямая 02щ параллельная направлению силы тяжести. Соединив точку е с точками с и Ь' получим искомые направления. Длина прямой ВЕ, ограничивающей особую зону ВЕМ, определяется по формуле: