Обоснование взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческих комбайнов избирательного действия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Поминов, Константин Петрович

• Поминов, Константин Петрович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Поминов, Константин Петрович

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Применение гидропривода в горных машинах.

1.2. Техническое обслуживание и методы диагностирования гидросистем горных машин.

1.3. Установление силовых параметров резания на исполнительном органе проходческих комбайнов.

1.4. Выводы:.

ГЛАВА 2. ЗАВИСИМОСТЬ УСИЛИЯ ПОДАЧИ

ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА ОТ УГЛА ПОВОРОТА СТРЕЛЫ.

2.1. Предпосылки установления зависимости усилия подачи исполнительного проходческого комбайна от угла поворота стрелы.

2.2. Установление зависимости максимального усилия подачи исполнительного органа проходческого комбайна от угла положения стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

2.3. Влияние конструктивных параметров проходческих комбайнов на усилие подачи исполнительного органа.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОПРИВОДА ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ.

3.1. Влияние параметров гидропривода на производительность проходческого комбайна.

3.2. Математическая модель взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна.

3.3. Анализ модели взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна.63^

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. УСТАНОВЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПЕРИОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРОПРИВОДА ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ.

4.1. Предпосылки создания математической модели диагностирования технического состояния гидропривода проходческих комбайнов.

4.2. Математическая модель диагностирования технического состояния гидропривода проходческих комбайнов избирательного действия. 4.3. Анализ модели диагностирования технического состояния гидропривода проходческих комбайнов избирательного действия и оценка экономического эффекта от применения результатов исследований.

4.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческих комбайнов избирательного действия»

Актуальность работы. В настоящее время более половины подготовительных выработок на шахтах России проводится комбайновым способом. Общее количество эксплуатируемых проходческих комбайнов составляет около 280 машин, половина из которых отечественного производства, а оставшаяся часть производства Украины и стран дальнего зарубежья, значительная часть которых давно работает за пределами своего ресурса. Основы этого парка составляют отечественные проходческие комбайны производства Копейского машиностроительного завода 1ГПКС и КП-21 (50%), а также проходческие комбайны производства Украины КСП 32 и П110 (35%) и стран дальнего зарубежья (15%)

Комбайновый способ проходки является более прогрессивным по сравнению с буровзрывным, так как позволяет совместить во времени операции, связанные непосредственно с разрушением и погрузкой горной массы. Однако эффективность применения проходческих комбайнов во многом определяется надежностью оборудования горных машин.

Исследования в области эксплуатации проходческих комбайнов избирательного действия показали, что среди всех систем горных машин гидросистема является одной из наименее надежных, и значительное количество простоев горной техники происходит по причине отказов элементов гидропривода. Также установлено, что за весь срок эксплуатации проходческого комбайна гидросистема как минимум один раз подвергается капитальному ремонту или замене. Ранее периодичность подобных работ регламентировалась системой планово-предупредительных ремонтов (ППР), долгое время являвшейся основной для технического обслуживания гидроприводов. В настоящее время на смену системе ППР приходит система технического обслуживания по фактическому техническому состоянию, которая является более прогрессивной. Основная идея системы технического обслуживания по фактическому состоянию заключается в том, что в процессе эксплуатации осуществляется диагностика элементов гидропривода и на основе полученных данных определяется их текущее техническое состояние и возможность дальнейшей эксплуатации. Таким образом, применение системы технического обслуживания по фактическому состоянию позволяет обеспечить минимум ремонтных воздействий в процессе эксплуатации гидроприводов при максимальном использовании ресурсов их элементов.

Однако для более эффективного применения системы технического обслуживания гидроприводов по фактическому состоянию не решена проблема установления взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна. Существующие методы определения рационального срока службы систем и элементов машин учитывают в основном затраты на приобретение и последующее обслуживание техники и никак не учитывают работу, произведенную машиной за расчетный период. Установление взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна позволит прогнозировать изменение производительности горной машины в конкретных условиях ее работы и оценивать эффективность дальнейшей эксплуатации элементов гидросистемы, подверженных износу.

Таким образом, установление взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческого комбайна избирательного действия является актуальной научной задачей.

Цель работы заключается в установлении взаимосвязи параметров гидропривода и производительности проходческих комбайнов избирательного действия для повышения эффективности проектирования и технического обслуживания гидроприводов проходческих комбайнов.

Идея работы заключается в необходимости учета при проектировании и применении проходческих комбайнов уменьшения их производительности вследствие изменения параметров гидропривода в зависимости от особенностей конструкции и условий эксплуатации.

Научные положения, разработанные лично автором, и их новизна:

1. Зависимости усилия подачи исполнительного органа от угла положения стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, отличающиеся тем, что для расчета используют непосредственно углы поворота (подъема) исполнительного органа и механических КПД гидроцилиндров;

2. Математическая модель взаимозависимости параметров гидропривода и производительности проходческих комбайнов, которая впервые учитывает влияние изменения параметров гидропривода на уменьшение производительности, конструктивные параметры исполнительных органов проходческих комбайнов, а также горно-технические условия их эксплуатации;

3. Зависимость рациональных интервалов диагностирования гидропривода от скорости изменения усилия подачи исполнительного органа, отличающаяся тем, что позволяет учитывать изменение технического состояния гидропривода в процессе эксплуатации.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на использовании фундаментальных положений теоретической механики твердого тела и жидкостей, гидравлики и гидропривода, математического моделирования и системного анализа процесса разрушения горных пород проходческими комбайнами избирательного действия. Сходимость результатов, полученных в процессе математического моделирования составляет 92%.

Научное значение работы заключается в разработке математической модели взаимосвязи производительности проходческих комбайнов избирательного действия и параметров гидропривода и в обосновании рациональных интервалов диагностирования с учетом конструктивных особенностей исполнительных органов проходческих комбайнов и горнотехнических условий их эксплуатации.

Практическое значение работы состоит в разработке «Методики расчета производительности проходческих комбайнов избирательного действия в зависимости от технического состояния гидропривода и прочности разрушаемой породы» для повышения эффективности проектирования и технического обслуживания гидроприводов проходческих комбайнов.

Реализация результатов работы заключается в том, что предлагаемая методика установления производительности проходческих комбайнов избирательного действия в зависимости от параметров гидропривода принята к использованию «ЦНИИПодземмаш».

Апробация работы: Основное содержание работы, отдельные ее положения были доложены на семинаре «Неделя студенческой науки» в 2004 и 2005 г.г., а также на семинаре, проходившем в рамках «Недели горняка» в 2007, 2008, 2010 гг.

Публикации: по теме диссертации имеются 4 научные публикации.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 78 наименований и одного приложения; включает 12 таблиц и 30 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Поминов, Константин Петрович

Основные выводы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Разработана математическая модель влияния параметров элементов гидропривода на производительность проходческого комбайна избирательного действия с учетом реализуемого усилия подачи и длины стрелы, мощности привода и конструкции исполнительного органа, прочности разрушаемой породы;

2. Установлены зависимости производительности проходческих комбайнов избирательного действия от давления на входе гидроцилиндров, КПД, величины подачи с учетом реализуемого усилия подачи и длины стрелы, мощности привода и конструкции исполнительного органа, прочности разрушаемой породы;

3. Влияние изменения параметров гидропривода на производительность проходческого комбайна можно представить в виде двух периодов, характеризующихся соответственно отсутствием и наличием влияния на производительность. Продолжительность периода зависит от прочности разрушаемой породы, мощности электродвигателя привода, длины стрелы и конструкции исполнительного органа и может отличаться до 1.26 раза для однотипных комбайнов.

4. Анализ полученной графической зависимости производительности от параметров гидропривода проходческого комбайна показал, что в различных горно-технических условиях эксплуатации горной машины начало изменения производительности наступает при различных значениях параметров гидропривода, угол наклона графиков производительности после прохождения критических точек также различен — с увеличением прочности породы скорость изменения производительности уменьшается;

5. Расчеты, выполненные на примере проходческих комбайнов КП21,

1ГТЖС, КПЗО и 2П110, показали, что данные машины обладают запасом по усилию подачи, который в зависимости от условий эксплуатации составляет при прочности разрушаемых пород а^ = 20МПа - 78-80% от максимально возможного значения усилия подачи, стеж = ЗОМПа - 67-70%, стсж = 40МПа - 56-60%, ст^ = 50МПа -45-50%, Осж = бОМПа - 34-40%, а^ = 70МПа - 23-30%;

6. При эксплуатации проходческого комбайна в периоде влияния изменение усилия подачи на каждый процент приводит к уменьшению производительности в зависимости от прочности разрушаемой породы для комбайна КП21 - от 1.28 до 4.31%, 1ГПКС - от 1.29 до 4.81%, ЬСПЗО - от 1.29 до 4.62 %, 2П110 - от 1.25 до 3.32%;

7. Установлены зависимости усилия подачи исполнительного органа проходческих комбайнов избирательного действия от угла положения стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, усилие подачи уменьшается на 32% при отклонении стрелы на 40 градусов в горизонтальной плоскости и на 12 — 35% при отклонении в вертикальной

8. Разработана модель и получены расчетные зависимости для установления оптимальных интервалов диагностирования гидросистемы проходческих комбайнов. Интервалы диагностирования могут отличаться до 2.8 раз в зависимости от скорости изменения давления в гидросистеме, а также особенностей конструкции и шрно-технических условий эксплуатации;

9. На основе результатов исследований разработана «Методика расчета производительности проходческих комбайнов избирательного действия в зависимости от технического состояния гидропривода и прочности разрушаемой породы». Разработанная «Методика» принята к использованию «ЦНИИПодземмаш».

Заключение

Диссертация представляет законченную научно-исследовательскую работу, в которой решена актуальная научная задача, заключающаяся в установлении взаимозависимости параметров гидропривода и производительности проходческих комбайнов избирательного действия, которая позволяет прогнозировать изменение производительности проходческих комбайнов в процессе эксплуатации и определять рациональные сроки диагностирования технического состояния элементов гидропривода.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Поминов, Константин Петрович, 2010 год

1. Алексеенко А. П. Совершенствование технологии диагностирования гидропривода одноковшовых строительных экскаваторов по объемному коэффициенту полезного действия. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук. СПб., 2002г.

2. Базер ЯМ. Проходческие комбайны. — М.: Недра, 1974г.

3. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Губенковым Е.К. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. — М.: Наука, 1977г.

4. Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. Учебник для вузов—М.: Машиностроение, 1974г.

5. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. Гидравлика, гидроманшны и гидроприводы. — М.: Машиностроение,1982г.

6. Берман В.М., Верескунов В.Н., Цетнарский И.А., Системы гидропривода выемочных и проходческих машин. М., Недра, 1982г.

7. Берон А.И., Казанский А.С., Лейбов Б.М., Позин Е.З., Резание угля. -М.: Госгортехиздат, 1962 г.

8. Бескровный Н.Т. Экономика и оптимизация надежности ремонта горношахтного оборудования. — М.: Недра, 1974 г.

9. Бреннер В.А., Жабин А.Б., Шмакин И.Г. Перспективы развития проходческих комбайнов // Каталог-справочник «Горная техника — 2004».

10. Ю.Богатин Ю.В., Сульповар Л.А., Ломазов М.Е. Качество техники и экономика. — М.: Экономика, 1973г.11 .Галиев Ж.К. Исследование экономически эффективного срока службы очистных комбайнов. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. эконом, наук.— М., 1978г.

11. Гелюх B.C. Установление ресурсов очистных комбайнов в процессе эксплуатации и повышение эффективности их использования. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук—М.,1986г.

12. Гетопанов В.Н., Гудилин Н.С., Чугреев Л.И. Горные и транспортные машины и комплексы. Учебник для вузов. — М.: Недра, 1991 г.

13. Гетопанов В.Н., Рачек В.М. Проектирование и надежность средствкомплексной механизации. Учебник для вузов. М.: Недра, 1986 г.t

14. Горнопроходческий комбайн 111JLKC. Руководство по эксплуатации. — М.: ЦНИИподземмаш, 1987 г.

15. Голубев В.А., Троп А.Е., Надежность горного оборудования и эффективность его использования. — М.: Недра, 1974г.

16. Городниченко В.И. Проведение горных выработок комбайном и комбинированным способом — М.: МГИ, 1983г.

17. Грабчак Л.Г., Несмотряев В.И., Шендеров В.И. Горнопроходческие машины и комплексы. Учебник для вузов. М.: Недра, 1990 г.

18. Гудилин Н.С., Кривенко Е.М., Маховиков Б.С., Пастоев И.Л. Гидравлика и гидропривод. — М.: Mi ГУ, 1996 г.

19. Евсеев B.C. Применение проходческих комбайнов на шахтах. — М.: Недра, 1981г.

20. Ефимов В.Н., Цветков В.Н., Садовников Е.М. Карьерные экскаваторы. Справочник рабочего. — М.: Недра, 1994г.

21. Исекеев М.М., Разработка и обоснование расчспш-оптимизационной системы выбора параметров и анализа работы гидропривода проходческих комбайнов. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук.— М. ,1989г.

22. Карпухин В.Д., Повышение интенсивности эксплуатации и надежности очистных комбайнов за счет совершенствования техническогообслуживания и создания рационального обменного фонда. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук.-М., 1981г.

23. Качурин Н.М., Бреннер В.А., Жабин А.Б., Расчет и проектирование гидромеханических органов проходческих комбайнов. — М.: МГГУ, 2003г.

24. Коблов Е.Н. Обеспечение надежности проходческих комбайнов типа 1ГПКС в эксплуатации. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук — М. ,1992г.

25. Ковалевский В.Ф. Исследование и расчет гидросистем горных машин. -М.: Машиностроение, 1981г.

26. Коваль А.Н., Горлин А.М., Чекавский В.И. Техническое обслуживание и ремонт горно-шахтного оборудования. — М.: Недра, 1987 г.

27. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин. Учебник для вузов по специальности «Горные машины и комплексы». — М.: Машиностроение, 1979 г.

28. Колегаев Р.Н. Определение наивыгоднейших сроков службы машин. — М.: Экономиздат, 1963г.

29. Колегаев Р.Н. Экономическая оценка качества и оптимизация системы ремонта машин. — М.: Машиностроение, 1980 г.

30. Колесников В.П. Исследование конструктивных параметров и нагруженности стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук.-М.:,1972г.

31. Комаров А. А. Надежность гидравлических систем. — М.: Машиностроение, 1969 г.

32. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах. Под общ. Ред. Братченко Б.Ф. М.: Недра, 1977г.

33. Кондратов И.В. Обоснование рациональных параметров комбайновой технологии проведения выработок. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук.-М.,1998г.

34. Консон А.С. Экономика ремонта машин. — М.: Экономика, 1970г.

35. Коробова JI.Я. Исследование эксплуатационно-технического ресурса выемочных комбайнов и установление рациональных сроков ремонта. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук.-М.:,1970г.

36. Котляревский Г.П., Основы повышения надежности и долговечности горношахтного оборудования. -М.: Недра, 1971г.

37. Кузьмин А.А., Исследование параметров средств комплексной механизации и технологии проведения выработок проходческими комбайнами. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук—М., 1993г.

38. Лавров С.И., Разработка технологических схем проведения подготовительных выработок и обоснование их параметров. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук.-М.,1989г.

39. Леусенко Е.А., Экономика, организация и планирование ремонта горных машин. М., Недра, 1980г.

40. Леусенко Е.А., Шанин С.И., Капитальный ремонт горного оборудования. Донецк. Донбасс, 1973г.

41. Лозовский В.Н. Надежность гидравлических агрегатов. — М.: Машиностроение, 1974г.

42. Лоханин К.А. Эксплуатация проходческого комбайна ГЖ-8М. — М.: Недра, 1978г.

43. Малевич Н.А., Горнопроходческие машины и комплексы. Учебник для вузов. М.: Недра, 1980 г.

44. Марутов В.А., Погорелый А.Н., Эксплуатация и ремонт гидроприводов горнорудных машин. — М.: Недра, 1976 г.

45. Набатников Ю.Ф. Обеспечение точности в соединениях деталей горных машин обобщенным методом групповой взаимозаменяемости // Журнал «Горное оборудование и электромеханика». — 2009. — № 11. — С. 5-11.

46. Поминов К.П., Влияние параметров гидросистемы на производительность проходческого комбайна избирательного действия // Горный информационно-аналитический бюллетень . — 2004. — №4. -С. 247-248.

47. Поминов К.П., Рахутин М.Г., Обоснование рациональных соотношений усилия подачи и мощности привода исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия II Журнал «Горное оборудование и электромеханика» № 6,2008 г, стр. 14-17.

48. Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ. Учебное пособие. — М.: Издательство МГГУ, 2001г.

49. Рахутин М.Г. Обоснование и выбор регламента замен по техническому состоянию элементов гидрооборудования проходческих комбайнов избирательного действия. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук — М.,1993г.

50. РД 1321-77 Комбайны проходческие избирательного действия. Расчет исполнительных органов. М.: 1977г.

51. РД 12.25.137-81 Комбайны проходческие избирательного действия. Расчет исполнительных органов. — М.: 1977г.

52. Сендеев Ю.Г., Электротехника с основами электроники: Учебное пособие для учащихся профессиональных училищ, лицеев и колледжей. 4-е изд-е. Ростов н/Д: Феникс, 2004г.

53. Селиванов А.И., Основы теории старения машин. — М.: Машиностроение, 1971г.

54. Скоробогатов С.В. Горнопроходческие и строительные машины. — М.: Недра, 1976г.

55. Солод В.И., Зайков В.И., Первов К.М., Горные машины и автоматизированные комплексы. Учебник для вузов. — М.: Недра, 1981 г.

56. Солод В.И., Гетопанов В.Н., Рачек В.М., Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. Учебник для вузов. — М.: Недра, 1982 г.

57. Солод В.И., Гетопанов В.Н., Шпильберг И.Л., Надежность горных машин и комплексов. — М.: Изд. МГИ, 1972г.

58. Солод Г.И., Морозов В.И., Русихин В.И., Технология машиностроения и ремонт гонных машин: учебник для вузов. — М.: Недра, 1988 г.

59. Солод С.В., Гольдбухт Е.Е., Френкель В.Ш., Бубновский Б.И., Техническое обслуживание и устранение неисправностей оборудования одноковшовых экскаваторов. Справочник. — М.: Недра, 1996г.

60. Сученко В.Н., Разработка комбайновой технологии строительства перегонных тоннелей метрополитена. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук—М.:,1990г.

61. Сырицын Т.А., Эксплуатация и надежность гидро- и пневмоприводов. Учебник для студентов по специальности «Гидравлические машины,гидроприводы и гидропневмоавтоматика». М.: Машиностроение, 1990.

62. Хорин В.Н., Объемный гидропривод забойного оборудования. М.: Недра, 1968г.

63. Хорин В.Н., Развитие техники для подземной добычи угля, калийных и марганцевых руд. М.: Недра, 1985 г.

64. Храпов Ю.Г., Исследование режимов работы и установление параметров стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна для пород крепостью до f=6. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук-М.:Д975г.

65. Шиклеева Н.Г., Исследование области эффективного использования проходческих комбайнов в условиях шахт Карагандинского бассейна. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук.—М.:, 1979г.