ОБҐРУНТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМИ «ДВИГУН-ТРАНСМІСІЯ» КАР’ЄРНИХ САМОСКИДІВ : ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ «ДВИГАТЕЛЬ-ТРАНСМИССИЯ» КАРЬЕРНЫХ САМОСВАЛОВ

Краткое описание

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДВНЗ «КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

На правах рукопису

ПОЧУЖЕВСЬКИЙ ОЛЕГ ДМИТРОВИЧ

УДК. 629.353:622.684

ОБҐРУНТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМИ «ДВИГУН-ТРАНСМІСІЯ»  КАР’ЄРНИХ САМОСКИДІВ

Спеціальність 05.05.06 – гірничі машини

Дисертація на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Науковий керівник

Горбачов Юрій Гаврилович

кандидат технічних наук, доцент

Кривий Ріг – 2013

ЗМІСТ

ВСТУП.. 5

РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ СТАНУ ПИТАННЯ, МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕНЬ  11

1.1. Аналіз наукових досліджень підвищення ефективності експлуатації колісних транспортних машин. 11

1.2. Кар’єрні самоскиди як один із типів гірничих машин відкритих розробок  14

1.3. Аналіз наукових досліджень підвищення експлуатаційних показників кар’єрних самоскидів. 16

1.4. Аналіз гірничотехнічних умов експлуатації кар’єрних самоскидів на відкритих гірничих роботах. 21

1.5. Мета, задачі та загальні методи дослідження. 32

РОЗДІЛ 2. ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМИ «ДВИГУН-ТРАНСМІСІЯ» З ГІРНИЧОТЕХНІЧНИМИ УМОВАМИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ 35

2.1. Методика аналітичних досліджень. 35

2.2.1. Методика формування показника складності гірничотехнічних умов руху. 43

2.2.2. Методика формування показника узгодженості параметрів системи «двигун-трансмісія» кар’єрного самоскида. 48

2.2.3. Методика формування показника ефективності роботи кар’єрного самоскида. 51

2.2.4. Методика визначення раціональних параметрів системи «двигун-трансмісія» кар’єрного самоскида. 56

2.3. Методика проведення лабораторних досліджень. 58

2.3.1. Загальні положення та напрямки досліджень. 58

2.3.2. Вибір складових елементів лабораторної установки. 60

2.3.3. Подібність моделювання лабораторною установкою режиму роботи системи «двигун-трансмісія» кар’єрного самоскида. 63

2.3.4. Методика проведення лабораторних досліджень. 66

2.4. Формування методу ідентифікації раціональної комплектації системи «двигун-трансмісія» кар’єрного самоскида. 70

2.5. Методика проведення промислових досліджень. 77

Висновки до розділу 2. 80

РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ АНАЛІТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМИ «ДВИГУН-ТРАНСМІСІЯ» НА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ КАР’ЄРНОГО САМОСКИДА ЗАЛЕЖНО ВІД ГІРНИЧОТЕХНІЧНИХ УМОВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ 82

3.1. Аналіз параметрів елементів системи «двигун-трансмісія» кар’єрних самоскидів  82

3.2. Аналіз сумісної роботи двигуна і трансмісії кар’єрного самоскида. 89

3.3. Оцінка достовірності методик сформованих безрозмірних показників. 99

3.3.1. Визначення адекватності методики формування показника складності гірничотехнічних умов руху. 99

3.3.2. Визначення адекватності методики формування показника узгодженості системи «двигун-трансмісія». 101

3.3.3. Визначення адекватності методики формування показника ефективності роботи кар’єрного самоскида. 105

3.4. Залежність раціональних параметрів системи «двигун-трансмісія» відносно гірничотехнічних умов експлуатації кар’єрного самоскида. 108

Висновки до розділу 3. 112

РОЗДІЛ 4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМИ «ДВИГУН-ТРАНСМІСІЯ» З ГІРНИЧОТЕХНІЧНИМ УМОВАМИ ЕКСПЛУАТУЮЧОГО ПІДПРИЄМСТВА.. 115

4.1. Лабораторні дослідження. 115

4.3. Алгоритм визначення раціонального значення показника узгодженості параметрів системи «двигун-трансмісія»  кар’єрного самоскида. 131

4.4. Промислові дослідження. 136

Висновки до розділу 4. 147

ВИСНОВКИ.. 149

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.. 152

Додаток А. Апроксимація функціональної залежності передаточного числа від змінних факторів. 175

Додаток Б. Обробка результатів аналітичних досліджень. 184

Додаток В. Акти проведення дослідницько-промислових випробувань. 188

Додаток Д. Акти впровадження результатів дисертаційних досліджень. 194

Додаток E. Визначення економічного ефекту. 197

Додаток Ж. Визначення екологічного ефекту. 202

Актуальність теми. Відкритий спосіб розробки, як найбільш економічний та ефективний з видобутку корисних копалин, розвивається в усьому світі досить швидкими темпами і у найближчому майбутньому слід очікувати інтенсифікації буровибухових та виймальних робіт, що у свою чергу призведе до значного підвищення вимог до транспортної мережі гірничодобувних підприємств.

Основним видом технологічного транспорту при видобутку корисних копалин відкритим способом є кар’єрні самоскиди, вони використовуються для перевезення близько 80% усієї гірничої маси. В Україні майже весь парк даної техніки представлений машинами виробництва ВАТ «БелАЗ», з яких близько 97% мають вантажопідйомність 30…55 т та оснащуються гідромеханічною трансмісією.

Відомо, що розвиток відкритого способу розробки супроводжується зростанням концентрації виробництва, збільшенням глибини й просторових розмірів кар’єрів, відстані й складності транспортування гірничої маси. З погіршенням гірничотехнічних умов розробки знижується швидкість руху самоскидів, збільшується тривалість маневрових операцій, зростають паливно-енергетичні затрати. Як результат, частка витрат на транспортування доходить до 55…65% загальної собівартості видобутку корисної копалини. Ситуація погіршується ще й тим, що від виробника машина надходить з універсальними характеристиками, без узгодження параметрів систем машини, в яких втрати на перетворення енергії є найбільшими, зі специфічними умовами експлуатуючого підприємства. Відповідно тягово-швидкісні властивості машини знаходяться або у надлишку, або у недостачі, що спричиняє роботу двигуна і взаємодіючих з ним агрегатів у неоптимальних режимах. Як наслідок, відбувається збільшення експлуатаційних витрат пального, зниження продуктивності та загальної ефективності роботи кар'єрного самоскида, що в сучасних ринкових умовах є недопустимим.

Таким чином, актуальним завданням є узгодження параметрів системи «двигун-трансмісія» кар’єрних самоскидів відповідно до специфіки гірничотехнічних умов експлуатуючого підприємства, що дозволить найбільш повно ви

Список литературы

Дисертація є завершеною науково-дослідницькою роботою, в якій наведено обґрунтування та вирішення актуального науково-практичного завдання, яке полягає у визначенні раціональних параметрів системи «двигун-трансмісія» кар'єрних самоскидів відповідно до специфіки гірничотехнічних умов експлуатуючого підприємства, що дозволить підвищити ефективність роботи машин та зменшити витрати на транспортування.

Основні результати роботи:

1. Удосконалено математичну модель руху колісної транспортної машини, яка дозволяє досліджувати взаємодію системи «двигун-трансмісія» кар'єрного самоскида з гірничотехнічними умовами експлуатації та визначати вплив основних параметрів системи на експлуатаційні властивості машини у будь-яких проміжках часу та ділянках маршруту. Перевірка адекватності запропонованої моделі показала, що похибка моделювання не перевищує 6,7% у порівнянні з результатами натурних досліджень.

2. Теоретично обґрунтовано та практично підтверджено, що для якісного визначення необхідних тягово-швидкісних властивостей кар’єрного самоскида, адекватних відносно певних умов експлуатації, слід застосовувати вперше сформовані безрозмірні показники оцінки складності гірничотехнічних умов руху та оцінки узгодженості параметрів системи «двигун-трансмісія». Встановлено, що значення показника оцінки складності гірничотехнічних умов руху перебуває у межах 0,01…0,2, а значення показника оцінки узгодженості параметрів системи «двигун-трансмісія» для кар'єрних самоскидів з гідромеханічною трансмісією, складає 0,03...0,28.

3. Здобув подальший розвиток і поглиблення метод формування безрозмірного оціночного показника ефективності роботи колісних транспортних машин, який завдяки можливості врахування специфіки виконання транспортної роботи на маятникових маршрутах, а саме визначення відмінностей експлуатаційних показників при русі машини в порожньому та завантаженому стані, дозволяє обґрунтовано судити про баланс між виконаною роботою та об'ємом витраченого пального. Встановлено, що для кар'єрних самоскидів з гідромеханічною трансмісією, показник перебуває у межах 60…180, менші значення свідчать про неефективну роботу техніки в певних гірничотехнічних умовах.

4. Розроблено та створено лабораторну установку, яка дозволяє моделювати та досліджувати процеси взаємодії складових елементів системи «двигун-трансмісія» транспортних машин зі встановленим зовнішнім навантаженням і визначати параметри системи, що здатні забезпечити поліпшення паливної економічності або тягово-швидкісних властивостей, а також оцінювати ступінь узгодженості параметрів дослідної системи з певними умовами руху. Перевірка адекватності результатів математичного моделювання на лабораторній установці показала, що похибка розрахункових значень не перевищує 13,4%.

5. Розроблено методику визначення раціональних параметрів системи «двигун-трансмісія» кар'єрного самоскида на основі показників складності умов руху та узгодженості параметрів системи «двигун-трансмісія» для будь-якого експлуатуючого підприємства з притаманними йому гірничотехнічними умовами. При комплектуванні зазначеної системи машини згідно з запропонованою методикою ефект, окремо за кожним критерієм, може досягати – 8,37% скорочення витрат пального, 6,83% підвищення технічної швидкості або 5,52% підвищення загальної ефективності роботи.

6. Розроблені рекомендації з формування парку кар’єрних самоскидів відносно визначених гірничотехнічних умов на відповідному підприємстві за критерієм підвищення загальної ефективності роботи. Встановлено, що для легких умов експлуатації (показник складності гірничотехнічних умов руху 0,01…0,105) існуючі раціональні варіанти комплектації системи «двигун-трансмісія» для машин БелАЗ вантажопідйомністю 30, 45 т обладнаних гідромеханічною трансмісією, є такими:

- двигун ЯМЗ-240М2-1, коробка передач 3+1, головна пара 3,116, колісний редуктор 5,1;

- двигун Cummins КТА19-С, коробка передач 3+1, головна пара 3,116, колісний редуктор 6,0.

Для складних умов експлуатації (показник складності гірничотехнічних умов руху 0,105…0,2) існуючі раціональні варіанти комплектації системи «двигун-трансмісія» для зазначених машин такі:

- двигун ЯМЗ-240М2-1, коробка передач 5+2, головна пара 3,72, колісний редуктор 5,1;

- двигун Cummins КТА19-С, коробка передач 5+2, головна пара 3,72, колісний редуктор 6,0.

7. Здійснено експериментально-промислову перевірку та впровадження результатів досліджень в умовах гірничодобувних підприємств ВАТ «ПівнГЗК», ТОВ «Промтехтранс» та ТОВ «Єврощебінь» за критерієм скорочення витрат пального. Зниження питомих витрат пального кар’єрним самоскидом з раціонально сформованою відносно гірничотехнічних умов експлуатації системою «двигун-трансмісія», у порівнянні з середніми показниками парку машин на відповідному підприємстві, склало:

- ВАТ «ПівнГЗК» – 6,48 % (середній показник по парку за період досліджень склав 98,66 г/т×км, значення питомих витрат пального досліджуваної машини 91,64 г/т×км);

- ТОВ «Промтехтранс» – 6,04 % (середній показник по парку за період досліджень склав 107,38 г/т×км, значення питомих витрат пального досліджуваної машини 101,26 г/т×км);

- ТОВ «Єврощебінь» – 4,7 % (середній показник по парку за період досліджень склав 102,8 г/т×км, значення питомих витрат пального досліджуваної машини 98,1 г/т×км).

2.      – 1965. – 21 – № 10. – Р. 37-41.

// AUTO- Technika Motoryzacyjna, 1985 // - № 6 (340), Dodatek Naukowo-Techniczny - Nr 11/1985. S.XI-XIII.

11.             

12.            

Исследование технологических грузопотоков на карьерах со скальными породами : автореф. дис. на соиск уч. степени д-ра техн. наук / Ю.И. Анистратов. – М.: МГИ, 1970. – 38 с.

14.            

15.             Бызалев В.Т. Геометрия / Л.С. Атанасян, В.Т. Бызалев. – М. : Просвещение, 1986. – 335 с.

16.             

18.            Белозёров В.И., Левчик А.П.  Исследование технико-экономических параметров работы автосамосвалов особо боль­шой грузоподъемности. - Науч. тр./ИГДим. А.А. Скочинского.-1984, Вып.226.- С.84-89.

19.            

23.            

25.            

26.            

27.            

28.            

29.            

31.            

37.            Вахламов В.К. Автомобили: Эксплуатационные свойства / В.К. Вахламов. – М. : Издательский центр «Академия», 2006. – 240 с.

39.            

42.            

44.            

46.            

Технологические основы проектирования и планирования грузопотоков на рудных карьерах с автомобильным транспортом : дис. ... д-ра техн. наук / Галкин Владимир Алексеевич. – Магнитогорск, 1987. – 290 с.

49.            

http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_mathematics/ 1116/%D0%93%D0%98%D0%9F%D0%95%D0%A0%D0%91%D0%9E%D0%9B%D0%90

52.            

53.            

55.            

56.            

57.            

59.            

60.            

61.            

Развитие теории методов управления автотранспортной системой горнодобывающего предприятия : дис. ... докт. техн. наук: 05.22.01/ Довже­нко Александр Сергеевич. – СПб., 2002. – 229 с.

63.            

66.            

67.            

69.            

. Исследование влияния числа и численных значений передаточных чисел трансмиссии грузового автомобиля на его транспортную производительность: Автореферат диссертации на   соискание учёной степени кандидата технических наук. – К., 1974. – 24 с.

72.            www.nbuv.gov.ua/portal/natural/Geotm/ 2009_82/25.pdf

74.            

76.            

77.            

79.            

81.             Основи механіки та енергетики автомобіля. – К.: Вища школа. 1992. – 200 с.

Динамический ряд передаточных чисел коробки передач// автомобильная промышленность – 1958. – №12. – С. 19…22.

84.            Кумачев К.А. Проектирование железорудных карьеров / К.А. Кумачев, В.Я. Майминд. – М. : Недра, 1981. – 464 с.

87.            

90.            

93.            

Основы поточной технологии открытой разработки месторождений / Н. В. Мельников, К. Е. Винницкий, М. Г. Попов. - М.: Наука, 1962. – 175 с.

Прогнозирование в горной промышленности [Текст] / Н. В. Мель­ников // Современные проблемы горной науки: сб. науч. тр. / ЛГИ. - Л., 1975. – Т. 67.-Вып. 1. – С. 115-122.

97.            

98.            

100.