Горные машины и оборудование

Для большинства горных машин взаимодействие с горными породами

осуществляется посредством их разрушения исполнительными органами, а

У

также воздействием опорно-ходовых устройств на несущее основание. Все

нагрузки, воспринимающие при работе исполнительных механизмов, а также

Т

по причине воздействия на машину сил другой природы (атмосферные

нагрузки, силы тяжести и инерции), так или иначе, передаются на опорно-

Н

ходовые устройства. Существуют много различных конструкций таких

устройств – колесные и гусеничные механизмы перемещения, шагающие

движители, цепные, канатные и гидравлические механизмы подачи, а также

Б

различные сочетания перечисленных механизмов. В некоторых машинах их

перемещение и подача исполнительных органов на забой осуществляется од-

ним и тем же механизмом. В качестве таких механизмов чаще всего исполь-

й

зуются колесные и гусеничные движители. Например, проходческие комбай-

ны, бульдозеры, погрузчики и т.п.

и

При разработке угольных соляных месторождений подземным спо-

рам

собом в качестве выемочных маш н спользуются очистные комбайны, ко-

торые перемещаются вдоль забойного конвейера специальной системой по-

дачи. Эта система одновременно пе емещает комбайн и создает усилия, не-

обходимые для подачи исп лнительного органа на забой. То же самое отно-

тся

сится и к многоковшовым экскават

непрерывного действия и некоторым

другим горным машинам. В машинах, осуществляющих рабочие процессы в

ли

стационарных

полус ационарных состояниях, подача исполнительного

забой

органа на

про звод

специально для этого установленными меха-

низмами. Класс ческ м примером таких механизмов является механизм

о

напора одноковшовых экскаваторов типа прямая лопата. Существует до-

вольно б льш е ра нообразие конструкций таких механизмов, среди которых

опр

наиболее рас р странены канатные,

реечные, кремальерные гидравлические

и рычажные.

е

Горные машины работают в самых различных условиях. Это наклады-

ва т

деленные требования на их механизмы перемещения: по проходи-

Р

грунты – металлический гусеничный ход, жесткие колеса; опорная база ша-

гающего движителя);

У

- деформируемое опорное основание – жесткий движитель (железнодо-

рожный ход, гусеничный ход на скальных породах);

Т

- жесткое опорное основание – деформируемый движитель (пневмати-

Н

ческий колесный ход на дорогах с твердым покрытием или скальных поро-

дах);

- деформируемое опорное основание – деформируемый движитель

(пневмоколесный ход в условиях бездорожья).

Б

Под жесткими опорными основаниями и ходовыми устройствами по-

ми движителей и учитываются

х расчетах.

4.2 Трение между движителем опорным основанием

Рассмотрим взаим дейс вие контактной площадки движителя с несу-

при

щим основанием. Наружные п верхности колесных и гусеничных движите-

лей периодически вс

взаимодействие с опорной поверхностью и

во

воспринимают при этом реакции последней. Контактные площадки движите-

упают

лей могут иметь ра л чную форму от прямоугольной у гусеничных и колес-

ных машин на

колесах до круглой или овальной - у машин на пнев-

жестких

матических к лесах.

з

Рассм трим плоскую контактную площадку, нагруженную нормальной

нагрузк й Р

касательным к нет усилием Т. на этой площадке выделим эле-

м нт

лощадиds, нагруженный давлением р и касательным напряжением τ

(рис.4.1).

п

е

1

dS

ur

Р

τ

v

h

P

2

Рисунок 4.1 – К определению силы трения

между движителем и опорной поверхностью

где f – коэффициент трения;

У

Т

v – скорость скольжения движителя относительно опорной поверхности.

Эту скорость можно считать суммой двух скоростей, первая из которых

Н

– переносная, есть скорость скольжения всей контактной площадки движи-

теля. Вторая составляющая скорость – относительная скорость возникает по

f p v

,

(4.1)

v

величина смещений контактирующих точек движителя и опорной поверхно-

сти, вызванных нормальным давлением и другими причинами. Как визуаль-

ные наблюдения за взаимодействием ходовых устройств с опорными основа-

й

ниями, так и многочисленные эксперименты показывают, что помимо нор-

мальных к опорной поверхности и продольныхБдеформаций (деформаций в

и

направлении движения)

соприкасающ еся элементы движителя и опорного

р

основания испытывают и поперечные деформации. Величина этих деформа-

ций зависит от физико-механическ х свойств материалов движителя и опор-

узок

ной поверхности, а также наг

между ними и скоростью их приложения.

Особенно наглядно это пр является п и движении мобильных машин по

т

грунтам с малой несущей сп с бн стью (болото, грунтовая дорога). Если фи-

зико-механические харак ерис ики прочности материала движителя и опор-

высоки

ного основания

,

поперечные деформации незначительны и ими

з

чаще всего

можно пренебречь, что обычно и делается. Однако, если они су-

щественны и сопровождаются различными смещениями точек движителя и

о

опорного основания, то на преодоление трения между ними в поперечном

направлении атрачивается определенная мощность, зависящая как от вели-

п

чины сил трения, так и скоростей смещения. В первом приближении примем,

что

еречные деформации связаны с нормальными посредством закона

телем

Пуассона и еремещения контактирующих точек движителя и опорной по-

в рхности

о направлению совпадают, а трение между ними подчиняется за-

Р

а)

р

У

uк

Т

б)

v

Б

’

й

Нε, ε

в)

и

г)

р

dp

о

т

Рисунок 4.2 – Эпюры и схемы нек торых характеристик взаимодействия

движи

еля с опорной поверхностью:

а) – эпюра нормальных давлений; б) – переносная и относительная скорости;

з

в) – относ тельные деформации; г) – относительные скорости.

о

В с тветствии с ранее принятыми допущениями принимаем, что по-

перечные

и н рмальные относительные деформации движителя и опорного

основания связаны закономерностью Пуассона

где

,

(4.2)

- коэффициент Пуассона;

- нормальные к поверхности контакта движителя и опорного основа-

Рния относительные деформации, а величина

подчиняется закону Гука

p E ,

(4.3)

pdS

Pz

.

(4.10)

s vc2 urx2

vc2 urc2

У

Анализируя формулу (4.6) следует отметить, что величина относитель-

ной скорости зависит от основных механических характеристик опорного

Т

основания и материала движителя, а также скорости изменения давления

между ними. Учитывая это, а также то, что изменение давления по времени

Н

сопровождается его изменением по площади контакта и зависит от нормаль-

ной нагрузки, т. е.

dp

p

dx

p dy

,

(4.11)

y dt

dt

x dt

й

dx

dy

где x , y - координаты контактной

площадки

, причемБ

0 ;

v ,

dt

dt

v

- скорость перемещения дв ж теля, пр мем,

что u pc

пропорциональна

нормальному давлению и ско ости дв жен я

p

о

p

l

l

2

y

u

v

1

.

(4.12)

определяет

1

2

rc

y

E

E

и

р

1

2

Так как

распределение нагрузки по длине контактной

з

площади между дв ж телем и опорным основанием, то, приняв производ-

о

ную пр п рци нальной величины давления, получим

п

urc k p v ,

(4.13)

где

k

- некоторый коэффициент пропорциональности, учитывающий вели-

Р

чину давления и физико-механические свойства движителя и опорного осно-

вания (коэффициент, конечно, требует экспериментального определения).

Таким образом, формулу (4.9) в окончательной форме представим сле-

дующим образом

T

f Pz

vc

f Pz

vc

(4.14)

v2

k 2

P2 v2

P2

c

vc2 k 2

z

v2

S 2

f·Pz

У

Т

Н

Б

Рисунок 4.3 – Зависимость силы трения от скорости скольжения

й

Из (4.13) видно, что при возрастании vc до значений на много больших,

чем произведение k p v значение

силы

трения совпадает со значением, ко-

торое дает формула Кулона. Кроме того, эта формула показывает, что сила

трения нелинейно зависит от

нормальной

нагрузки на движитель и размеров

его контакта с опорным основанием. П

получении этой формулы приняты

пове

ряд допущений о форме

хности контакта и упругих свойствах материа-

лов движителя и опорн го сн вания. Что делает ее приближенной. Тем не

т

менее, она дает возможн с ь

ценки некоторых факторов на величину силы

трения.

и

з

о

п

е

Р

для

преобразования

Основная

мобильных

в активном режиме –

преобразование приводного (крутящего)

Н

У

момента от двигателя в Мкр в тяговое усилие Р ;

в пассивном – обеспечение минимального сопротивления движе-

нию прицепного (ведомого) модуля;

Т

направляющие – для управления направлением движения маши-

Тело

усеченный конус, в т.ч. спаренный; Б

2.

й

3.

ли

элипсоида вращения;

центральный сегмент сферы

4.

тор;

5.

многогранная прямая п

зма.

о

Оболочка качения бывает условно жесткая и упругая (деформируе-

мая).

Современные колеса ранспртных средств и большинства технологи-

имеют

ческих машин

пневма ические шины.

По налич ю на внешней оболочке элементов сцепления с опорным ос-

з

нованием колеса бываютт:

1.

гладк

е;

со

2.

пл тным протектором;

п

3.

специальным протектором;

4.

с развитыми грунтозацепами;

5.

с направляющими ребордами или канавками.

Р

В зависимости от количества степеней свободы опорной оси относи-

т льно рамы машины:

е

1.

жестко закрепленное;

2.

с упругой подвеской;

3.

на качающемся рычаге;

4.

с вертикальной, свободной осью поворота (рояльное);

5.

направляющее, т.е. с рулевым механизмом поворота.

Опорное основание в зависимости от фи-

зико-механических свойств:

обеспечивают заданную грузоподъемность, устойчивость и управляемость на

всех заданных скоростях, на мокрых и заснеженных дорогах, а также на тех-

нологических поверхностях, улучшенные тормозные характеристики и высо-

У

кую комфортабельность при минимальном расходе топлива и шумообразо-

вании.

Т

В

комплект пневматической шины

По конфигурации профиля попе-

входят: - покрышка;

речного сечения, т.е. от соотно-

Н

- ездовая камера с вентилем;

шения высоты профиля (Н) к ши-

-

ободная лента (для грузовых).

рине (В), подразделяются на:

-

шины обычного профиля;

Б

-

широкопрофильные;

-

низкопрофильные

-

сверхнизкопрофильные.

й

и

р

о

т

и

з

о

П крышка включает: каркас, брекер, протектор, боковины, борта.

Каркас – снова покрышки с одним или несколькими слоями обрези-

п

ненного к рда с резиновыми прокладками.

е

Брекер – внутренняя деталь покрышки; расположен между каркасом и

прот ктором; предназначен для смягчения ударных нагрузок при движении.

Р

Протектор – наружная резиновая беговая часть покрышки с рисунком

В каркасе диагональных шин нити

корда каркаса и брекера в смежных

слоях перекрещиваются и имеют в

средней части беговой дорожки углы

наклона от 450 до 600

У

по отношению к

продольной оси.

Т

Н

й

Б

РАДИАЛЬНЫЕ