Ковшовые рабочие органы с конвейерным днищем: систематика и конструктивные особенности

Введение. Рассматривается создание новых типов ковшовых рабочих органов экскаваторов путем синтеза технических решений по улучшению транспортирующих функций днища. Эти решения основаны на снижении сопротивлений и энергоемкости при внедрении и зачерпывании за счет перехода от трения скольжения к трению качения во время перемещения горной массы по днищу ковша.

Материалы и методы. Анализ процессов погрузки и транспортировки сыпучих материалов с использованием существующих погрузочных средств выявил конструктивные недостатки, влияющие на эффективность их работы. Поиск перспективных конструктивных схем погрузочных органов осуществлялся на основе накопленного опыта и изучения морфологических особенностей существующего оборудования. Выполнены комбинаторный анализ возможных сочетаний элементов с разнообразным их качественным составом, взаимным расположением, наложенными связями и синтез новых технических решений погрузочнотранспортных модулей.

Результаты исследования. Результатами реализации морфологического синтеза явились систематизация и разработка конструкций ковшовых рабочих органов с днищем в виде роликовой поверхности и замкнутой ленты, а также с приводным механизмом конвейерного типа. Использование роликов в качестве опорной поверхности погруженного горного массива приводит к уменьшению сил трения и снижению энергоемкости рабочего процесса. Кроме того, вращающиеся ролики обеспечивают равномерное истирание рабочей поверхности, что значительно увеличивает время до выхода из строя оборудования и повышает эффективность технологического процесса. Рабочие органы с приводным механизмом позволяют активизировать взаимодействие днища конвейера в виде замкнутой ленты с горной массой и, как следствие, ускорить процесс заполнения емкости ковша.

Обсуждение и заключения. Ковшовые рабочие органы, описанные в работе, выгодно отличаются от существующих аналогов тем, что они обеспечивают сокращение времени внедрения, черпания и выгрузки, снижение удельной энергоемкости, увеличение наполнения ковша, что, в конечном счете, способствует повышению производительности. Некоторое повышение конструктивной сложности и стоимости рабочего органа приводят к дополнительным капитальным затратам, которые окупаются в течение двух-четырех месяцев.

1. Хазанович, Г. Ш. Моделирование рабочих процессов как основа для выбора рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей / Г. Ш. Хазанович, Г. В. Лукьянова // Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 2005. — № 58. ― С. 112‒117. ― URL : https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=41290655 (дата обращения: 29.08.2020).

2. Ляшенко, Ю. М. Методические подходы к моделированию системы «сыпучее тело ― рабочий элемент» в исследованиях процесса погрузки горных пород / Ю. М. Ляшенко, Е. А. Ревякина // Горное оборудование и электромеханика. — 2018. — № 3 (137). — С. 15‒20.

3. Моделирование рабочих процессов погрузочно-транспортных модулей с учетом случайного характера внешних воздействий / Г. Ш. Хазанович, Г. В. Лукьянова, Е. А. Ревякина, А. В. Отроков. ― Шахты : Изд-во Южн.-Рос. гос. ун-та эконом. и серв., 2010. ― 177 с.

4. Лускань, О. А. Влияние режимных параметров качания рамы импульсного роликового конвейера на процесс транспортирования штучных грузов / О. А. Лускань // Мир транспорта и технологических машин. ― 2011. ― № 1(32). ― С. 48–63.

5. Lyashenko, Yu. M. Application of the laws of mechanics of granulated solids in studies to loader bucket interaction with bulk material stack / Yu. M. Lyashenko, D. N. Shurygin, E. A. Revyakina // Proc. Int. Conf. on Industrial Engineering. In: Procedia Engineering.― 2017. ― P. 1388-1394.

6. Евстратов, В. А. Исследования физической модели ковша экскаватора с роликовым днищем / В. А. Евстратов, А. Ю. Ляшенко // Строительные и дорожные машины. ― 2013. ― № 1. ― С. 2–7.

7. Ляшенко, Ю. М. Погрузочные органы с роликовой рабочей поверхностью погрузочнотранспортных комплексов карьеров нерудных материалов / Ю. М. Ляшенко, Е. А. Ревякина, А. Ю. Ляшенко // Мир транспорта и технологических машин. ― 2014. ― Вып. 3(46). ― С. 60–71.

8. Моисеева, Н. К. Функционально-стоимостный анализ в машиностроении / Н. К. Моисеева. — Москва : Машиностроение, 1987. ― 210 с.

9. Кузнецов, С. Исследование процедур функционально-стоимостного анализа систем / С. Кузнецов. — Москва : LAP Lambert Academic Publishing, 2018. ― 100 c.