Способы снижения динамических нагрузок во вращателе гидрофицированного шарошечного станка

• Автор: Шмидт, Владимир Элиасович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 137 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ
1.1. Тенденции развития гидроприводов вращательно-подающих механизмов буровых станков крупного шарошечного бурения
1.2. Теория разрушения горных пород шарошечным бурением
1.3. Существующие схемы приводов буровых станков
1.4. Анализ существующих методик расчета и поддержания рациональных режимов бурения
1.5. Цель и задачи диссертационной работы
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА
РАБОТЫ ГИДРОПРИВОДА ВРАЩАТЕЛЯ БУРОВОГО СТАНКА
2.1. Разработка гидропривода и анализ статических характеристик
2.2. Составление уравнений движения привода вращателя с учетом жесткостей упругих элементов
2.3. Анализ динамики привода вращателя
2.4. Исследование способов снижения динамических нагрузок в гидроприводе вращателя
2.4.1. Исследование влияния жесткости упругих элементов на динамические характеристики гидропривода
2.4.2. Исследование влияния гидропневмоаккумулятора на динамические характеристики гидропривода вращателя бурового станка
2.4.3. Влияние формы механической характеристики гидропривода на динамику механизма вращения шарошечного бурового станка
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Моделирование динамических процессов на опытном стенде
3.2. Описание испытательного стенда и исследование динамических процессов на модели бурового станка
3.3. Подтверждение адекватности исследуемой математической модели опытному стенду
4. ВОПРОСЫ НАДЕЖНОСТИ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ
ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЯ
4.1. Оценка надежности привода вращателя при различных способах снижения динамических нагрузок
4.2. Рекомендации по исследованию динамических нагрузок и способов ее снижения для гидрофицированых вращателей буровых станков на стадии проектирования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Одним из самых трудоемких процессов в технологии открытых работ является бурение взрывных скважин. Затраты на буровые работы составляют до 30 % всех затрат, необходимых для добычи 1 кубического метра полезного ископаемого.
Существенный вклад в исследования по технологии шарошечного бурения на карьерах и разработку шарошечных буровых станков внесли Н. В. Мельников, Б.А. Симкин, А.Ф. Суханов, П.П. Назаров, Б.Н. Кутузов, Н.Я. Репин, В.Д. Буткин, Г.М. Водяник, P.M. Эйгелес, А.А. Жуковский Н.И. Терехов, Ю.А. Петров, Е.А. Русаков, Г.М. Егоров, JI.H. Кантович, Б.С. Маховиков, К.Г. Асатур, О.В. Кабанов, С.Г. Зарицкий.
На настоящий момент в связи с тем, что большинство шарошечных буровых станков работающих на горных предприятиях нашей страны отработало свой ресурс, необходимо обновление парка буровых станков. Вращатель бурового станка является основным агрегатом, определяющим мощность бурового станка и воспринимающим нагрузки, возникающие при разрушении породы. Математические модели приводов вращателей учитывающие конструктивные параметры на настоящий момент разработаны и изучены недостаточно. Для создания современных буровых станков и систем управления работой привода вращателя нужны теоретически обоснованные, надежные методы расчета нестационарного движения их элементов.
В связи с этим работы по проектированию новых и усовершенствованию существующих приводов вращателей буровых станков для открытых горных работ .обеспечивающие повышение надежности за счет использования современного гидрооборудования, 'анализа динамики вращателя и способов снижения динамических нагрузок на основе математического моделирования и стендовых испытаний на стадии проектирования, являются актуальными.

• необходима фильтрация рабочей жидкости и ее очистка от воздушных включений;
• контроль температурного режима.
Перечисленные особенности не ограничивают его применение, а требуют решения этих задач, при проектировании гидропривода исходя из условий применения.
Высокие динамические качества гидропривода видны из результатов анализа реакции асинхронного и гидравлического приводов на твердое включение в разрушаемом массиве [21], вызывающие бросок момента сопротивления, к примеру, в течении 0.1 с на 80 % превышающей установившееся значение. С этими условиями максимальный пиковый момент на валу асинхронного двигателя составит 1.97 Мо, а на валу гидромотора нерегулируемой гидропередачи - 1.45 Мо, где Мо - установившееся значение момента на валу двигателя. А пиковый момент на валу гидромотора, питаемого, например, регулируемым по давлению масла в нагнетательной магистрали насосом типа НАД - 74 при таких же нагрузках составляет всего лишь 1.28 Мо.
Сравнительная оценка различных регулируемых приводов по ряду важнейших показателей (данные чл. - корр. АН СССР А. В. Докукина [15]) приведена в таблице 1.2. Данные таблицы показывают, что регулируемый гидропривод обладает существенными преимуществами практически по всем показателям.
Таблица 1.2. Сравнительная оценка приводов.
Тип привода Капитальные затраты на единицу мощности, руб/кВт Металлоемкость, кг/кВт КПД привода при регулировании скорости в пределах 1:3
Гидропривод с регулируемым насосом 26.1 20.2 0
Привод системы Г-Д 32.8 46.0 0
Привод постоянного тока с тиристорным управлением 23.4 32.6 0