Экскаваторы ЭКГ с емкостью ковша 8-10 м3
Экскаваторы ЭКГ: применение
Экскаваторная техника используется для разработки карьеров и грунтов различных категорий. Основной сферой применения машин является горнодобывающая промышленность. Здесь ЭКГ выполняют работы по разработке, вскрытию пород и полезных ископаемых с их последующей погрузкой в транспортную технику или отвал.
Экскаваторы ЭКГ: весь модельный ряд
Карьерные экскаваторы ЭКГ выпускаются с ковшами от 4 до 46 м3. Основная масса модификаций производится заводом УРАЛМАШ. По обозначению модели техники можно узнать о ее ключевых характеристиках. Так, цифра после аббревиатуры «ЭКГ» обозначает объем ковша. Буквенный индекс после цифры указывает на специальное назначение техники или на производителя.
Экскаваторы ЭКГ с объемом ковша от 4 м3 до 6 м3
Среди российских потребителей наибольшее распространение получили машины завода УРАЛМАШ. Экскаваторы ЭКГ этого производителя выпускаются в широкой модельной линейке. Особенно популярной стала техника с ковшами от 4 до 6 м3. В первую очередь следует обратить внимание на модель экскаватора ЭКГ-4,6А. Он стал прародителем всей линейки электрических полноповоротных машин УРАЛМАШа.
Техника выпускалась с 1965 по 1967 годы. На смену ЭКГ-4,6А пришел обновленный экскаватор ЭКГ-4,6Б, занимавший конвейер завода с 1967 по 70-е годы. Потребности в модернизации линейки привели к выпуску экскаваторов ЭКГ-5А. В 1980 году первая машина вышла на рынок.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
двухбалочной рукояти;
реечного напора;
двухгусеничного хода с раздельным приводом на каждую гусеницу;
стандартного оборудования типа прямая лопата.
Экскаваторы ЭКГ-5А получили ковш объемом 5,2 м3 и возможность оснащения другим рабочим оборудованием с объемом до 7 м3. Техника предназначалась для разработки горных и вскрышных пород, а также скальных пород, предварительно разрыхленных взрывом.
Благодаря раздельному приводу на обе гусеницы тяжелая техника с эксплуатационной массой 196 000 кг может разворачиваться с наименьшим радиусом и оставаться на месте во время работы на уклонах. Заводской двигатель экскаваторов ЭКГ-5А выдает 250 кВт мощности.
Особенного внимания заслуживают модификации самой популярной модели ЭКГ — экскаваторы ЭКГ-5УС, ЭКГ-5В, ЭКГ-5Д и ЭКГ-5У.
Экскаватор ЭКГ-5УС оснащается электрическим двигателем с мощностью 250 кВт;
Экскаватор ЭКГ-5В специально разрабатывался для разработки скальных пород без предварительного бурения и взрыва. Машина оснащается ковшом с молотками вместо зубьев. Это позволяет эффективно использовать ее для предусмотренных заводом условий;
Экскаватор ЭКГ-5Д оснащается, в отличие от собратьев, дизель-электрическим мотором и предназначается для погрузки горных пород на транспортные средства после разработки;
Экскаватор ЭКГ-5У оснащается независимым нижним приводом хода. Машина используется для проходки траншей, отработки уступов, погрузки грунтов на высоту выше опорной поверхности.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 9 656637666666 |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Экскаваторы ЭКГ с емкостью ковша 8-10 м3
В группе экскаваторов ЭКГ-8 всего одна модель — ЭКГ-8И. Машина оснащается двумя ковшами:
ковш для тяжелых грузов объемом 8 м3;
ковш для средних грузов объемом 10 м3.
Экскаватор ЭКГ-8И оснащается электромотором мощность 520 кВт и имеет эксплуатационную массу 373 тонны. Тяжелая машина может преодолевать подъемы до 12 градусов, сохраняя при этом работоспособность.
Еще один экскаватор ЭКГ-8 с маркировкой УС является модификацией более поздней версии ЭКГ-10. Машина оснащается удлиненной стрелой для погрузки породы на уровне стоянки транспортной техники. ЭКГ-8УС предназначен также для отработки уступов большой высоты и для перемещения железнодорожных путей.
Экскаваторы серии ЭКГ-10 оснащаются ковшами объемом 10 м3. В основную линейку входит три модификации:
ЭКГ-10;
ЭКГ-10Р;
ЭКГ-10М.
Экскаватор ЭКГ-10 является базовой моделью и выпускается для разработки горных пород на открытых карьерах с их последующей погрузкой в транспортные средства. Модификация ЭКГ-10Р оснащается ковшом объемом 8 м3 и отличается от базовой версии увеличенным усилием подъема. Здесь показатель равняется 110 тоннам.
Версия экскаватора ЭКГ-10М оборудована широким ковшом вместимостью 11,5 м3. Основное назначение техники — разработка угольных разрезов. Для этого производитель предусмотрел специальную конструкцию рабочего оборудования для его лучшей наполняемости.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
Экскаваторы серии 12-18 ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР
Линейка особо тяжелых машин ЭКГ начинается с экскаватора ЭКГ-12,5. Техника предназначалась для разработки открытых карьеров и оснащалась независимым нижним приводом хода. Эксплуатационная масса машины составляет 677 000 кг. Объем стандартного ковша равняется 12 м3. Техника может разрабатывать горные породы в радиусе 21 метра на уровне стоянки.
Экскаватор ЭКГ-15 является закономерным продолжением линейки с увеличенным ковшом и улучшенными эксплуатационными показателями. Базовая версия ЭКГ-15 предназначена для работы с горными и вскрышными породами, образования отвалов и погрузки ископаемых на автомобильный и железнодорожный транспорт. Экскаваторы ЭКГ-15 оснащаются ковшами вместимостью 15 м3.
На базе ЭКГ-15 был создан модифицированный ЭКГ-18. Экскаватор получил увеличенное усилие подъема. Показатель достиг 170 тонн против 150 тонн у ЭКГ-15. Также техника могла похвастать 85 тоннами напорного усилия против 65 тонн у предшественника. Емкость ковша у обновленной модели достигла 20 м3, а эксплуатационная масса — 800 000 кг.
Экскаваторы серии 20
Экскаваторы ЭКГ-20 вошли в историю как самые мощные гусеничные карьерные экскаваторы отечественного производства. Машины оснащаются ковшами объемом 20 м3 и предназначаются для работы в особо тяжелых условиях. Технику применяют для разработки скальных пород при температурах до -50 градусов. Мощность сетевого мотора экскаваторов ЭКГ-20 достигла 2250 кВт. Рабочая масса машины равняется 1050 т.
Экскаваторы ЭКГ: цена
Экскаваторы ЭКГ можно купить от 2 900 000 рублей за технику б/у. Такая стоимость устанавливается на модели ЭКГ-5А. Доступные для перепродажи машины реализуются по средним ценам 3 800 000- 4 500 000 рублей. В основном предлагаются модели ЭКГ-5А и ЭКГ-12,5.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Экскаваторы ЭКГ служат примером «вечно» советской техники. Со времени выпуска первой машины в 1965 году в конструкции ЭКГ мало что изменилось. Все модификации, дошедшие до наших дней, сохранили свои эксплуатационные характеристики и почти первозданное устройство.
Мы поговорим об экскаваторе ЭКГ-12,5 и его назначении.
Технические данные ЭКГ-12,5
| Показатели | Значение |
| Вместимость ковша для тяжелых грунтов, м3 | 12,5 |
| Продолжительность цикла, с | |
| Скорость передвижения, км/ч | 0,55 |
| Наибольший подъем, преодолеваемый экскаватором при плотных грунтах, град | |
| Среднее удельное давление на грунт при передвижении, кгс/см2 | |
| Масса экскаватора, т | |
| Длина стрелы, м | |
| Длина рукояти, м | 13,58 |
| Наибольший радиус черпания, м | 22,5 |
| Наибольшая высота черпания, м | 15,6 |
| Габаритная высота до крыши кузова, м | 8,4 |
| Просвет под поворотной платформы, м | 3,33 |
| Ход рукояти | 4,8 |
| Расстояние от оси пяты стрелы до оси вращения экскаватора, м | 3,2 |
| Длина гусеничного хода, м | 12,25-13,08 |
| Высота до оси пяты стрелы, м | 4,85 |
| Ширина гусеничного хода, м | 9,5 |
| Ширина гусеничной цепи, м | 0,9 |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
рисунок 1. Экскаватор ЭКГ-12,5 Разработал и выпускал экскаватор ЭКГ-12,5 с ковшом объемом 12,5 м3 Уральский завод тяжелого машиностроения (УЗТМ). С 1982 г. его выпуск был передан на Красноярский завод тяжелого машиностроения "Крастяжмаш".
Рабочее оборудование состоит из стрелы длиной 18 м и с круглой рукоятью, свободной от скручивающих нагрузок, длиной 13,58 м (ход рукояти - 4,8 м). На базе ЭКГ-12,5 разработан экскаватор ЭКГ-6,3У с ковшом уменьшенной емкости 6,3 м3 и увеличенной длиной рабочего оборудования: стрела 32 м, рукоять 24 м с ходом 8,74 м.
Вес экскаватора ЭКГ-12,5 - 677 т, экскаватора ЭКГ-6,3У - 652 т.
Экскаватор ЭКГ-12,5- мощная электрическая карьерная полноприводная лопата на малоопорном гусеничном ходу, предназначенная для разработки открытым способом полезных ископаемых или пород вскрыши с последующей погрузкой в транспортные средства или в отвал, применяется для работы с тяжелыми грунтами.
Экскаватор состоит из рабочего оборудования, поворотной платформы и нижней рамы с ходовыми тележками. Рабочее оборудование включает в себя ковш, рукоять, стрелу, механизмы открывания и торможения днища ковша. Поворотная платформа служит основанием для установленных на ней механизмов экскаватора (подъемной лебедки, механизма поворота, напорной лебедки, компрессора, электромеханического солидонагнетателя, электрооборудования), а также рабочего оборудования и составляет вместе с ними поворотную часть экскаватора. Поворотная часть экскаватора через кольцевой рельс опирается на роликовый круг, лежащий на кольцевом рельсе нижней рамы. Поворотная платформа соединена с нижней рамой центральной цапфой. Нижняя рама опирается на две ходовые тележки, каждая из которых несет по две гусеничные цепи. Каждая ходовая тележка имеет свой привод. К нижней раме прикреплен кабельный барабан, осуществляющий намотку и размотку электрического питающего кабеля при передвижении экскаватора. Для облегчения монтажа ремонта и обслуживания экскаваторов на нем установлены две электрические тали грузоподъемностью 3 т, а также две стрелоподъемные лебедки.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Экскаватор ЭКГ-12,5, расчет механизма подъёма ковша.
Генератор ГПЭ-85/36-6К
Двигатель МПЭ-450-900-1
Таблица 2.1– технические данные генератора ГПЭ-85/36-6К
| Наименование параметра | Обозначение | Величина |
| 1. Номинальная мощность, кВт | Pн | |
| 2. Номинальное напряжение, В | Uн | |
| 3. Номинальный ток, А | Iн | |
| 4. Номинальная частота вращения, об/мин | nн | |
| 5. Число пар полюсов | 2p | |
| 6. Напряжение возбуждения, В | Uв | |
| 7. Ток возбуждения, А | Iв | |
| 8. Сопротивление при 15˚ С, Ом; обмотки якоря, 10-3 дополнительных полюсов, 10-3 обмотки возбуждения компенсационной обмотки, 10-3 | Rя Rдп Rв Rко | 8,25 1,85 2,38 4,65 |
| 9. Число витков обмотки независимого возбуждения | W | |
| 10. Магнитный поток одного полюса, Вб 10-2 | Фн | 10,06 |
Таблица 2.2 – технические данные двигателя МПЭ-450-900-1
| Наименование параметра | Обозначение | Величина |
| 1. Номинальная мощность, кВт | Pн | |
| 2. Номинальное напряжение, В | Uн | |
| 3. Номинальный ток, А | Iн | |
| 4. Номинальная частота вращения, об/мин | nн | |
| 5. Напряжение возбуждения, В | Uв | |
| 6. Ток возбуждения, А | Iв | 22,1 |
| 7. Число пар полюсов | 2p | |
| 8. Сопротивление при 15˚ С, Ом; обмотки якоря, 10-3 дополнительных полюсов, 10-3 компенсационной обмотки, 10-3 | Rя Rдп Rко | 5,5 1,3 4,43 |
| 9. Момент инерции якоря, кг∙м2 | Jдв |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Таблица 2.3 – параметры экскаватора ЭКГ-12,
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
| Наименование параметра | Обозначение | Величина |
| 1. Емкость ковша, м3 | Е | 12,5 |
| 2. Длина стрелы, м | Lс | 18,0 |
| 3. Длина рукоятки, м | Lр | 13,4 |
| 4. Угол наклона стрелы, град. | ψ | |
| 5. Масса рукоятки, т | mр | 19,0 |
| 6. Масса ковша, т | mк | 30,0 |
| 7. Геометрические размеры ковша, м: длина ширина высота | lк bк hк | 3,83 3,26 3,90 |
| 8. Высота оси пяты стрелы, м | В | 4,85 |
| 9. Высота напорного вала, м | Hв | 10,1 |
| 10. Диаметр каната, м | dк | |
| 11. Высота экскаватора, м | H | 15,63 |
| 12. Максимальная высота черпания, м | Hmax | 15,08 |
| 13. Вылет рукояти максимальный, м | lmax | 13,38 |
| 14. Диаметр барабана подъемной лебедки, м | Rп | 1,400 |
| 15. Диаметр кремальерной шестерни напорного механизма, м | Rш | - |
| 16. Диаметр напорного барабана, м | Rн | 1,4 |
| 17. Передаточное отношение механизма iн подъёма 25,41 Продолжение таблицы 2.3 | ||
| 18. Номинальная скорость м/с подъема ковша движения рукоятки | Vп Vн | 1,10 0,85 |
| 19. Расчетная продолжительность цикла, с | Тц | |
| 20. Максимальное усилие на блоке ковша, кН | Fпmax | 1274,0 |
| 21. КПД механизма подъёма | ηп | 0,84 |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Определяем количество электродвигателей в приводе: согласно данным [2], табл. 2.2 на электропривод подъёма ковша экскаватора карьерного ЭКГ-12.5 приходится 1 привод.
Рассчитаем номинальную угловую частоту вращения электродвигателя и номинальный момент.
Номинальный момент электродвигателя:
Задаемся коэффициентом превышения момента двигателя в переходных режимах пуска над номинальным λ = 2
Определяем стопорный момент всех электродвигателей в приводе:
По данным таблицы 2.3 определяем приведенный к валу двигателя момент инерции гружёного ковша второй массы:
где: 
- передаточное отношение механизма подъёма; mk – масса ковша; Rб – радиус барабана лебёдки.
Определим коэффициент передачи передаточной функции звена «вторая масса» в именованных и относительных единицах
а нормированная передаточная функция:
Определим коэффициент передачи передаточной функции звена «первая масса» в именованных единицах и относительных единицах приведённый момент сопротивления для копающих механизмов находят из выражения:
Дифференциальному уравнению движения механической части двигателя
М1 – М12 = 
Соответствует передаточная функция:
где: 
– приведённый к валу двигателя момент в упругой связи между первой и второй сосредоточенными массами; 
– суммарный момент инерции якорей двигателей и жёстко связанных с ними механизмов, кг·м2 , вычисляется по формуле:
где: 1,2 – коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора, муфт и барабана лебёдки ( для копающих механизмов); 
– момент инерции якоря двигателя, кг·м2 .
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Рассчитаем жесткость упругого звена по известным данным из таблицы 2.3.
Модуль упругости стали: 
Для канатных механизмов экскаваторов предварительно рассчитываем коэффициент линейной жесткости каната:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
– расчётная длина каната, м; S – площадь сечения проволок определяем по формуле: 
здесь 
- коэффициент заполнения сечения каната; dk – диаметр каната, м; 
число канатов в приводе.
Рассчитаем жесткость упругого звена, приведенную к валу двигателя
Рассчитаем параметры передаточной функции упругого звена в именованных и относительных единицах. Для этого рассчитаем коэффициент внутреннего демпфирования
Передаточная функция упругого звена равна:
где: 
– коэффициент крутильной жёсткости упругого звена, Н·м/рад; φ1, φ2 – угловое перемещение первой и второй сосредоточенных масс; 
– коэффициент внутреннего демпфирования, Н·м·с/рад.
Нормированная передаточная функция упругого звена равна:
Составим расчетную схему двух массовой механической системы, поэлементную алгоритмическую структурную схему и преобразованную структурную схему по каналу M – ω2.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Рисунок 2 – расчетная схема двух массовой механической системы где:
У1 = 0,0036 кг∙м2
У2 = 0,0371 кг∙м2
=0,865 кН∙м
Определяем соотношение масс и частоту собственных колебаний (частоту резонанса) механической системы:
Определяем круговую частоту ω0 =2πf0,связаную со значением жёсткости формулой:
где: 
– приведённый к валу двигателя момент инерции поворотной платформы 
с ковшом второй массы.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Рисунок 3 – структурная схема электропривода
Значительное влияние на характер процессов силовой части электропривода оказывает внутренняя обратная связь по ЭДС вращения, темп изменения которой зависит от темпа изменения частоты вращения якоря электродвигателя, определяемым в свою очередь, моментом инерции вращающихся масс электродвигателя.
Расчет параметров силовой части электропривода выполняют по схеме замещения (рис. 4) в предположении, что электропривод содержит один генератор и соединенный с ним один электродвигатель
Рисунок 4. Схема замещения силовой части электропривода
Определим суммарное сопротивление обмоток якоря генератора и двигателя, учитывая схему соединения, по паспортным данным электрических машин (таблица 2.1 и таблица 2.2):
Определим индуктивность якорных обмоток генератора и двигателя:
Рассчитаем угловую номинальную скорость генератора:
где: 
– номинальная частота вращения генератора, об/мин.
индуктивность якорных обмоток двигателя:
Рассчитаем угловую номинальную скорость двигателя:
Определим суммарную индуктивность якорных обмоток генератора и двигателя:
Рассчитаем постоянную времени обмотки якоря эквивалентных генератора и двигателя как отношение суммарной индуктивности к суммарному сопротивлению:
Рассчитаем параметры передаточной функции якорной цепи в именованных и относительных единицах:
Рассчитаем параметры передаточной функции якорной цепи в именованных и относительных единицах:
Рассчитаем номинальную ЭДС генератора:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
параметры передаточной функции якорной цепи в относительных единицах:
Определим коэффициент усиления генератора:
Определим постоянную времени передаточной функции обмотки возбуждения генератора:
Определим параметры передаточной функции обмотки возбуждения генератора в именованных и относительных единицах:
Рассчитаем линейный коэффициент усиления звена генератор:
где: 
– напряжение возбуждения генератора; 
– номинальная ЭДС генератора.
Нормированная передаточная функция генератора:
Рассчитаем в именованных и относительных единицах коэффициент передаточной функции обмотки возбуждения генератора:
Номинальная ЭДС двигателя равна:
где: 
– номинальное напряжение двигателя, В; 
– номинальный ток двигателя, А; 
– суммарное сопротивление цепи якоря двигателя, Ом.
Если максимальный (стопорный) ток двигателя известен, то
где: 
– требуемое значение напряжения ТП.
В реальном электроприводе всегда выполняется условие 
≥ , что позволяет не производить подробный расчёт преобразователя и принять:
где: 
– номинальное выходное напряжение тиристорного преобразователя.
где: 
и 
- требуемые коэффициенты ТП; 
– номинальное напряжение управления.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
5.1 Рассчитываем и строим нагрузочные диаграммы и тахограммы механизма подъёма ковша экскаватора ЭКГ-12.5
5.1.1 Расчет режима груженого ковша при подъёме
Определим момент инерции двигателя и редуктора:
Определим приведенный момент инерции груженого ковша:
Определим максимальный момент двигателя подъёма ковша:
Определим момент сил сопротивления груженого ковша:
На основании формул приведения определим угловую скорость вала двигателя для приводов подъёма:
где: Vн – линейная скорость ковша,м/с; Rб – радиус барабана (кремальеной шестерни), м.
Определим длительность разгона груженого ковша:
Определим длительность торможения груженого ковша:
Определим расчетный путь подъёма ковша:
Определим путь пройденный груженым ковшом за время разгона:
Определим путь груженого ковша за время торможения:
Определим путь проходимый груженым ковшом с установившейся скоростью:
Определим время движения груженого ковша с установившейся скоростью:
Определяем общее время подъёма груженого ковша:
Строим нагрузочные диаграммы и тахограммы режима подъёма
5.1.2 Расчет режима спуска ковша
Определяем приведенный момент инерции порожнего ковша, который принимаем в размере 1/3 от веса груженого ковша:
Определим момент, обусловленный статичным сопротивлением при спуске порожнего ковша:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Определим длительность торможения порожнего ковша:
Определим путь порожнего ковша за время торможения:
Определим путь ковша за время разгона:
где: 
– номинальная скорость подъёма ковша, м/с.
Определим путь проходимый ковшом с установившейся скоростью:
Определим время спуска ковша с установившейся скоростью:
Определяем общее время спуска ковша:
Строим диаграмму и тахограмму по результатам
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
В настоящей квалификационной научной работе дано новое решение актуальной научной задачи заключающейся в установлении зависимостей формирования рациональных динамических параметров трансмиссии однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора, при его эксплуатации в различных горнотехнических условиях, в зависимости от жесткостных и диссипативных характеристик электромеханической системы привода ходовой тележки.
Установлено, что основным недостатком ходового механизма карьерных экскаваторов с приводом от одного электродвигателя (постоянного тока) двух бортовых передач является сложность и прерывистость управления потоками мощности при его маневрах в забое. Это объясняется тем, что активацию зубчатых муфт управления потока мощности от однодвигательного привода к бортовым передачам можно осуществить только при неработающем электродвигателе.
Разработан и систематизирован массив принципиальных конкурентных схем трансмиссии ходового механизма экскаватора с приводом от одного электродвигателя с имплантированными в их структуру трехзвенными дифференциалами.
Разработана принципиальная конструкция инновационной трансмиссии однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора, позволяющая осуществлять:
- перемещение и поворот ходовой тележки в забое активацией тормозов эпициклов дифференциалов;
- эффективную коррекцию динамических параметров электромеханической системы привода ходового механизма упругодемпфирующими элементами (УДЭ), воспринимающими статические и динамические нагрузки от крутильных колебаний движущего момента привода.
Разработана многопараметрическая математическая модель определения уровня технической производительности карьерного экскаватора в функции
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы:Исследовать ресурс упругодемпфирующих элементов в двухветвевой трансмиссии однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Горнодобывающая промышленность России на современном этапе характеризуется дальнейшим развитием открытого способа разработки полезных ископаемых. Преобладающее значение открытые разработки уже приобрели при добыче руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья и строительных материалов.
Парк горных и транспортных машин, занятых в сфере горного производства открытым способом, требует качественных изменений за счет увеличения единичной мощности машин и грузоподъемности работающих с ними в технологической цепочке средств транспорта; создания более безопасного, надежного в эксплуатации и ремонтопригодного оборудования, обладающего комфортностью для экипажа и удобством в управлении, превосходящего по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и зарубежные образцы техники.
Россия была первой из европейских стран, где начали применять экскаваторы. Уже в 1845 – 1851 гг. на строительстве железной дороги «Москва – Санкт-Петербург» работали 4 экскаватора. В 1903 г. на Путиловском заводе были созданы первые отечественные конструкции механических лопат на железнодорожном ходу. Но настоящее развитие отечественное экскаваторостроение получило лишь при советской власти, и особенно после Великой Отечественной войны. В годы довоенных пятилеток было изготовлено несколько тысяч одноковшовых экскаваторов. Строятся машиностроительные заводы: Ковровский, Костромской, Воронежский, Уральский по выпуску горной техники.
В настоящее время производство одноковшовых экскаваторов в странах СНГ в основном сосредоточено на следующих предприятиях: Новокраматорском (НКМЗ) и Донецком (ДМЗ) машиностроительных заводах (Украина); ГП «Крастяжмаш», а также ОАО «УЗТМ» и ОАО «Ижорские заводы», которые известны как открытое акционерное общество «Объединенные машиностроительные заводы» (группа «УРАЛМАШ-ИЖОРА) (Россия).
Производительность горных машин, в значительной степени зависит от надежности работы приводов исполнительных механизмов, подвергающихся в процессе эксплуатации воздействию знакопеременных нагрузок. В результате этого ускоряется износ деталей привода, в ряде случаев возникают усталостные разрушения. Следовательно, снижение динамичности работы механизмов машины можно рассматривать как один из способов повышения их долговечности и надежности.
В свою очередь основным недостатком однодвигательного привода механизма хода экскаватора является сложность и прерывистость управления потоками мощности при маневрах в забое, причем динамические нагрузки значительно превышают их расчетные значения, что приводит к повышенному числу отказов элементов трансмиссии и гусеничных движителей. Поэтому разработка комплекса научно-технических мероприятий для обоснования и выбора динамических параметров однодвигательного привода ходового механизма карьерных экскаваторов, находящихся в эксплуатации в различных горнотехнических условиях в зависимости от их конструктивных, кинематических и силовых характеристик является актуальной научной задачей для машиностроительного комплекса РФ, решение которой позволит создать карьерный экскаватор, соответствующий современному уровню технико-экономических показателей.
В результате выполненных ими исследований были предложены различные пути снижения динамических нагрузок в металлоконструкциях и приводах машин для открытых горных работ. Однако сегодня в технической литературе, практически не нашли отражения вопросы связанные как с установлением влияния динамических параметров привода ходового механизма на уровень технической производительности экскаватора, так и вопросы снижения динамических нагрузок в трансмиссии привода ходового механизма.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Целью работы является установление зависимостей формирования рациональных динамических параметров – жесткости и демпфирования электромеханической системы однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора.
Задачи исследования. Цель достигается решением следующих основных задач:
• разработкой многопараметрической математической модели уровня технической производительности карьерного экскаватора, с учетом его технологических, конструктивных, эксплуатационных и динамических параметров.
• установлением рациональных динамических параметров (жёсткости и демпфирования) упруго – демпфирующего устройства;
• установлением вида критерия характеризующего влияние жесткостных и демпфирующих параметров на уровень колебаний нагрузки в приводе ходового механизма;
• разработкой комплекса научно-технических мероприятий для обеспечения рациональных динамических параметров однодвигательного привода ходового механизма карьерного экскаватора.
Научное значение работы заключается в установлении зависимостей:
• энерговооруженности, теоретической энергоемкости и удельной материалоемкости конструкций карьерных экскаваторов от их веса;
• коэффициента динамичности электромеханической системы привода ходовой тележки экскаватора от отношения вынужденных и собственных частот колебаний при её перемещении по подошве уступа и повороте;
• забойной производительности карьерного экскаватора от его конструктивных и динамических параметров привода ходового механизма в различных горнотехнических условиях эксплуатации.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Список используемой литературы
1. Носырев М.Б., Карякин А.Л. «Расчеты и моделирование САУ главных электроприводов одноковшовых экскаваторов». 1987
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
3. Н.Г. Домбровский и др. Оборудование для открытых горных разработок за рубежом // Под общ. ред. проф. Н.Г.
4. Домбровского, изд-во «Машиностроение», Москва,1961, 199 с.
5. Д. И. Федоров, Б. А. Бондарович, В.И.Перепонов Надежность металлоконструкций землеройных машин. Методы оценки и расчета. Москва, «Машиностроение», 1971, 216 с.
6. В.В. Ржевский, Ю.И. Анистратов, С.А. Ильин Открытые горные работы в сложных условиях. Москва.: Изд-во «Недра», Москва – 1964, 194с.
7.Ю.Я. Вуль и др. Одноковшовые экскаваторы НКМЗ, Москва, Из-во «Недра», Москва -1978, 189 с.
8. В.И. Супрун и др. Перспективная техника и технология для производства открытых горных работ: Учебн. Пособие // под общ. ред. проф. Л.А.Пучкова и В.Фотта Москва.: Изд. «МГГУ», 1996. 222 с.
9. Н.Г. Домбровский, Ю.Л. Картвелишвили, М.И. Гальперин Строительные машины. Учебник для вузов. В двух частях. Ч. 1-я, М.: «Машиностроение», 1976, 392 с.
10. Л.Б. Гейлер Основы электропривода. Мн., «Высшая школа», 1972, 608 с.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Рисунок 5 - Зависимость забойной производительности от коэффициента скорости хода экскаватора: ЭКГ-5А - 1, ЭКГ-8И - 2, ЭКГ-12.5 - 3, ЭКГ-20 – 4
Рисунок 6 - Зависимость забойной производительности от коэффициента, учитывающего готовность транспортной системы обслуживающей экскаватор: ЭКГ-5А - 1, ЭКГ-8И - 2, ЭКГ-12.5 - 3, ЭКГ-20 - 4 при значении коэффициента скорости хода: минимальной – а; максимальной – б.
8. Кинематическая схема ЭКГ
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Рисунок7 - Кинематическая схема трансмиссии с приводом от одного электродвигателя (постоянного тока) двух бортовых передач ходового механизма карьерного экскаватора конструкции ОАО «УРАЛМАШЗАВОД»: I,II,III – валы зубчатых пар редуктора; IV- выходной вал редуктора; V,VI – входные валы бортовых передач
Рисунок - 8Принципиальная кинематическая схема трансмиссии привода ходового механизма
Рисунок
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТЭ-ЭЭТ4-2.0156.2016.КР |
Рисунок 10. Кинематическая схема экскаватора: а) главная лебёдка; б) поворотный механизм; в) механизм шатания; г) ледёдка подъёма стрелы.