Динамические нагрузки роторно-фрезерных экскаваторов

Одной из основных задач, решаемых в настоящее время при добыче строительных материалов и других полезных ископаемых, является возможность уменьшения потерь добываемых полезных ископаемых при отработке сложноструктурных месторождений. Имеющие место в настоящее время потери при отработке сложных пластов с помощью существующих технологий, основанных на использовании обычных роторных и одноковшовых экскаваторов, буровзрывного и рыхлительно-бульдозерного оборудования и характеризующихся нерациональным применением машин большой единичной мощности, цикличностью и много-операционностью, наносят народному хозяйству большой экономический ущерб и негативно влияют на окружающую среду.

Карьерные комбайны послойного фрезерования зарубежных фирм «Крупп Фердер-техник», «Виртген» (Германия), «Рангхо» (США) и другие, имеющие нижнее расположение рабочего органа (перед или под базой машины), могут использоваться для горизонтальных и пологих пластов, но требуют значительного опережения вскрышных работ (подготовки рабочей зоны), и, следовательно, значительных дополнительных капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Учитывая разнообразие слож-ноструктурности и углов падения пластов (от 2 до 15 прослойков породы, горизонтальные, пологие, наклонные пласты, геологические нарушения), очевидно, комбайны послойного фрезерования получат ограниченное применение.

К тому же опыт использования в России в 1989;1995 годах карьерных комбайнов «Виртген» (2100СМ, 2600 СМ, ЗОООСМ) для безвзрывной выемки гипса, известняка, магнезита, доломита из горизонтальных и пологих (до 7−8 градусов) пластов показал их относительно невысокий уровень забойной производительности (115−470 т./час) и то, что процесс адаптации фирмой дорожно-строительных конструкций этих машин к условиям горного производства пока еще не завершен. Конструкции комбайнов КСМ «Крупп Фердер-техник как показывает зарубежный опыт применения их отдельных образцов, требуют серьезной доработки. В частности, на подготавливаемом к использованию впервые в России образце КСМ-4000 с участием АО «Ижорские заводы «была существенно изменена конструкция рабочего органа.

Решение указанной задачи представляется целесообразным за счёт освоения и производства машин послойного фрезерования в России [ 21 ], так как выемочно-погрузочные машины зарубежных производителей в условиях существующих месторождений полезных ископаемых могут найти лишь ограниченное применение.

Поэтому на основании Постановления Совета Министров РФ № 1265 от 06.12.93., направленного на создание ресурсосберегающих технологий и комплексов экскавационной техники, оснащённой рабочими органами фрезерного типа, была разработана программа создания роторно-фрезерных экскаваторов МРФ-1000 и ЭРФ-1000. Основными исполнителями работ по созданию этих машин являются МГСУ, НПК «Стройкарьермаш», Челябинский НИИОГР и АО «Уралмаш» .

В процессе выполнения работ по созданию этих машин автором был проведен ряд исследований по динамическим нагрузкам роторно-фрезерных экскаваторов на примере МРФ-1000. При этом оценивалось влияние на рабочий процесс и динамические нагрузки динамического взаимодействия рабочего органа с грунтом, динамики гидравлического привода и конструктивных параметров рабочего оборудования. Выявлялись режимы работы машины, позволяющие избежать возникновение опасных резонансных явлений, которые могут приводить к чрезмерным перегрузкам элементов конструкции. Эти исследования и легли в основу диссертации.

На защиту автором выносится следующее :

1. Математическая модель роторно-фрезерного экскаватора типа МРФ-1000 как упругой динамической системы .

2. Зависимости для расчёта внешних нагрузок на рабочем органе для роторно-фрезерных экскаваторов типа МРФ-1 ООО.

3. Результаты анализа влияния динамики рабочего оборудования МРФ-1000 на внешнюю нагрузку .

4. Результаты анализа влияния динамики гидропривода рабочего оборудования на внешнюю нагрузку.

5. Результаты анализа внешних нагрузок на рабочем органе МРФ-1000.

6. Рекомендации по выбору режимов работы роторно-фрезерных экскаваторов для снижения динамических нагрузок.