Проект на кофа с „разделно рязане” на роторен багер srs 4000



Дата06.05.2017
Размер112.54 Kb.
ГОДИШНИК на Минно-геоложкия университет “Св. Иван Рилски”, Том 58, Св.IІІ, Механизация, електрификация и автоматизация на мините, 2015

ANNUAL of the University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, Vol. 58, Part ІІІ, Mechanization, electrification and automation in mines, 2015



ПРОЕКТ НА КОФА С „РАЗДЕЛНО РЯЗАНЕ” НА РОТОРЕН БАГЕР SRS 4000
Николай Динев1, Райна Вучева2
1 „Мини Марица Изток” ЕАД, nick@marica-iztok.com

2 Минно-геоложки университет "Св. Иван Рилски", 1700 София, r.wutschewa@abv.bg
РЕЗЮМЕ: Поради незадоволителната работа на използваната в момента кофа на багер SRs 4000 възниква необходимост от разработване на проект на нова кофа. Възоснова на направен анализ на конструктивното изпълнение на настоящата кофа се предлага кофа с т.н. ”разделно рязане”. Тя работи добре при разработване на забои, както с твърди включения, така и при забои без твърди включения, тъй като изкопаният материал е с по-малка едрина.

За нуждите на проектирането и конструирането на новата кофа са направени технологични и якостни изчисления, част от които са показани в настоящата публикация.


Ключови думи: кофа на роторен багер, разделно рязане, технологични изчисления.
Design of a Separation Cutting Bucket of the SRs 4000 Bucket Wheel Excavator

Nikolai Dinev1, Raina Vucheva2

1 „Mini Maritsa Iztok” EAD, nick@marica-iztok.com

2 University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, 1700 Sofia, r.wutschewa@abv.bg
ABSTRACT: Due to deficiencies in the current performance of the bucket of the SRs 4000 bucket wheel excavator, we have been faced with the necessity of designing a new type of bucket. The constructional execution of the bucket in current use has been analysed. On the basis of the analysis, a bucket is offered that functions on the principle of the so called separation cutting.

The bucket performs well in mining faces with hard inclusions as well as in faces without hard inclusions since the lump size of the excavated material is smaller. For the purposes of the design and construction of the new bucket, engineering and strength calculations were made and part of them are included in this publication.


Key words: wheel exavator bucket, separation cutting, engineering calculations.


Геоложките особености на находището Източно-маришки въглищен басейн, както и голямото разнообразие във физико-механичните свойства на откривката са причина за много случаи на реконструкции на кофи и зъби от работния орган на роторните багери и приспособяването му към конкретните условия. Незадоволителната работа на използваната в момента кофа в забои и твърди включения е причина техническият съвет към „Мини Марица-изток” ЕАД да вземе решение и да възложи проектиране и конструиране на нова кофа, съобразена с конкретните условия. Конструктивното изпълнение на старата кофа е показано на фиг. 1.
Анализът показва следното:


  • Почти всички зъби са разположени върху предната част на ножа на кофата. Замисълът на конструктора е бил багерът да работи с малка дебелина на стружката и голяма широчина, т.е. малки подавания на ходовия механизъм и по-голяма скорост на въртене на горния строеж на багера.

Такъв метод на работа е неблагоприятен за натоварването на механизма на въртене на горния строеж на багера и води вероятно до по-ниска производителност.

  • Малък ъгъл на рязане на ножа и зъбите, поради което те се изтриват отзад, често се износват и втулките, в които са поставени зъбите и те трябва да се подменят при малко износване. Това е свързано с увеличен разход на зъби и по-чести ремонти.

Забелязано е и неправилно ориентиране на зъбите спрямо траекторията на рязане и като резултат – увеличено съпротивление на рязане.

  • Режещият ръб на кофата е разположен почти по радиуса на роторното колело (отклонен назад само на ъгъл ≈ 7°).

Това води до почти едновременно врязване на зъбите,свързано с висока динамичност на натовар2ването на роторното колело, на задвижването му и на металоконструкцията на багера, както и за откъсване на едри късове материал, особено при наличие на твърди включения. Тази възможност е показана с прекъсната линия на фиг. 2б. Практиката е показала, че това се случва много често.





Фиг. 1. Кофа на роторен багер SRs 4000 (стара).


Фиг. 2а Фиг. 2б


Попадането на големи късове материал върху транс­портните ленти на багера, на забойния и магистралния гумено-лентов транспортьор (ГЛТ) води до повреди, престои и продължителни ремонти. Повредите по ГЛТ са причина за престои на багера и насипообразувателя.

  • Стеснена е задната част на кофата, което намалява обема й и се отразява върху произво­дителността на багера.

  • Не е направена корекция на наклона на роторното колело спрямо надлъжната вертикална равнина на симетрия на роторната стрела.



Това се отразява неблагоприятно на работата на кофата поради разликата в параметрите на стружката при подаване вляво и вдясно.
Посочените недостатъци са много сериозни и са основание да се поиска проект и конструктивна разработка на нов тип кофа за роторен багер SRs 4000.
Като най-подходяща е избрана кофа с т.н. „разделно рязане” – фиг. 3.




Фиг. 3. Кофа на роторен багер SRs 4000 с „разделно рязане”.


Този тип кофи имат предимства, в случай че се разработва забой с твърди включения, но работят добре и в забои без твърди включения, тъй като изкопаният материал е с по-малка едрина. Както всички кофи със зъби, те работят лошо в забои от влажни и преовлажнени лепливи глини.
Сравнение на процеса рязане на стружка за старата и новата кофа е показано на фиг. 3 и фиг. 4.
При конструктивната разработка на новата кофа са направени промени във формата на ножа и на разположението на зъбите.
Променен е ъгълът на рязане от 10° на 15°, за да се подобри работата и дълготрайността на зъбите. Зъбите са изместени върху страничните части на ножа, с което се осигурява копаене с по-голямо подаване с ходовия механизъм и по-малка скорост на въртене на горния строеж на багера. Това осигурява работа на по-широк забой без намаляване на производителността. Ножът на кофата е наклонен на 30° назад по отношение на радиуса на роторното колело, което осигурява т.н. „разделно рязане”, при което всеки зъб отделя част от стружката. Зъбите работят последователно и самостоятелно, при което се намалява едрината на изкопания материал.
Отделянето на късовете към свободна повърхност води до намален разход на енергия за копаене. Улеснява се и рязането на твърди включения, тъй като периферната сила се концентрира върху един зъб вместо върху два или три.
При кофите с „разделно рязане” зъбите се внедряват последователно 1, 2, 3 и 4 (фиг. 4а) и отделят части от стружката, както е показано на фиг. 4б.
Отделяне на негабаритни късове материал може да се получи, когато твърдите включения са разположени в горната част на шайбата.
За нуждите на проектирането и конструирането на новата кофа бяха направени технологични и якостни изчисления, част от които са показани в настоящата публикация.




Фиг. 4а. Фиг. 4б.



Технологични изчисления

1. Производителност [техническа] - Qтехн, [m3/h]



Qтехн = 60.z.qk, m3/h (разбухнал материал),
където: z - брой на разтоварените кофи, min-1 ;

qk - обем на кофата заедно с подкофовото пространство, m3.



Фиг. 5. 1 – кофа, 2 – подкофово пространство


От техническата характеристика на багера
 Qтехн = 11000 m3/h

z = 57,5 min-1

qk = qk + qn, m3 ,
където: qk е обемът на една кофа, m3;

qn - обем на подкофовото пространство във ве­неца на роторното колело, m3.
Обемът qn на подкофовото пространство се определя, като се използват размерите му взети от чертежа на корпуса на роторното колело.
От чертежа на фиг. 5 са взети необходимите размери за изчисляване на обема на подкофовото пространство - височина Н = 400mm, дължина L = 2040mm и широчина В = 1690mm.
Като не се отчитат закръгленията в ъглите, приблизи­тел-но обемът на подкофовото пространство ще се опре­дели по формулата:
qn = B.L.H, m3 = 1,69.2,08.0,4= 1,38 m3
За осигуряване на производителност  Qтехн  = 11000 m3/h е необходимо обемът на кофата да бъде:
qk = qk - 0,5 qn , m3 = 3,2 - 0,5.1,4 ≈ 2,5 m3
Като се има предвид приблизителното определяне на обема на подкофовото пространство, се приема обемът на проектираната кофа да бъде qk = 2,5m3 .
2. Производителност (техническа) в плътен материал.
 = 60.z.a.b.H.Kp Кн , m3/h,
където е техническата производителност на багера в разбухнал материал, m3

z – брой на разтоварените кофи, min-1

а – подаване, m

b – широчина на стружката, m

Н – височина на стъпалото, m

Кр – коефициент на разбухване

Кн – коефициент на напълване
, m3/h
z = 57,5 min-1 - от характеристиката на багера;

а - подаване - задава се от манипуланта на багера, m;

Н - височината на стъпалото – определя се от тех­ноло-гични съображения, но се препоръчва в границите от до , където D = 16m е диаметърът на роторното колело.
Следователно Н = 8÷10,5m. Ако забоят е устойчив и не се обрушава лесно, височината на стъпалото може да се приеме от до , т.е. от 8÷12m.

Нека Н = 10m, а - препоръчително 0,6÷0,8 от височината на кофата, m.


Тогава широчината на стружката, която срязва една отделна кофа, може да бъде пресметната

Тъй като скоростта на подаване чрез механизма за въртене е 8÷38m/min, за минималната и максималната възможна широчина на стружката ще се получат:




където: - периферна скорост при зъбите на кофата на нивото на оста на роторното колело, задавана от механизма на въртене на горния строеж на багера, m/min;

– скорост на рязане (периферна скорост на роторното колело), m/s.



nобороти на роторното колело, min-1;

zk – брой на кофите на роторното колело.





Фиг. 6.
От фиг. 6 се вижда, че при завъртане на горния строеж на багера дебелината на стружката намалява по закона . За да се запази производителността на багера, е необходимо да се запази напречното сечение на стружката, т.е. .
Това се постига чрез увеличаване на b по същия закон, т.е. . Автоматизирана система осигурява това до ъгъл 60ο , след което производителността спада.
Нека добие стойност при = 60.

Тогава b = 0,66.0,5 = 0,33m.


Ако се реши формулата за техническата производител­ност на багера спрямо a, ще се получи подаването, под стойността на което производителността на багера ще намалява още преди горният му строеж да се е завъртял на 60.


Вижда се, че при тази височина на стъпалата, за да запази производителността си, багерът трябва да работи с подаване, по-голямо от 0,6m.


Литература
Волков, Д. П., З. А. Черкасов. Динамика и прочность мно­гокошовых экскаваторов и отвалообразователей, Машиностроение, Москва, 1969.

Динев, Н., Р. Вучева. Намаляване на възможността за съз­даване на негабаритни късове материал и попадането им в гумено-лентовите транспортни системи при из­копаване на откривка, Геология и минерални ресурси, 2015, №1-2.

Домбровский, Н. Г., Многоковшовые экскаваторы, Ма­шиностроение, Москва, 1972.

Кеннеди, А. Дж., Ползучесть и усталост в металлах, Москва, изд.”Металургия”, 1965.

Кинов, А., Усъвършенстване на работния процес на роторните багери, МГУ София, 1994.

Хейвуд, Р. Б., Проектирование с учетом усталости, Москва, изд. „Машиностроение”, 1969.

Шейретов, К., Минни машини II част, изд. Техника, София, 1983.

Rasper, L. The Bucket Wheel Exkavator, Trans. Tech. Publication, Clanstahl, Germany, 1975.

Russinski, E., Smolnicki T. und Kancewski. Gesichtspunkte zur Sanierung der Stahlkonstruktion von Schaufelradbaggern, Trans Tech Publication №5, 1997.

Wocka, N. Tagebaugrossgeraete nach langem BetriebVerlaengerung der Lebensdauer oder Abschaffung, Gornictwo Odkriwkowe XXXV14/1994.



Статията е препоръчана за публикуване от кат. „Машинознание”.





База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница