Обоснование рациональных параметров рабочего оборудования прямая лопата гидравлического экскаватора

Мировая практика развития горного оборудования для открытых горных работ доказала целесообразность дальнейшего увеличения выпуска карьерных гидравлических экскаваторов. Гидравлические экскаваторы равной вместимости ковша по сравнению с канатными обладают рядом преимуществ: меньшей в 1,8...2,2 раза металлоемкостью, большими в 1,3…1,5 раза усилиями копания. В силу своих кинематических особенностей они обеспечивают возможность селективной добычи полезных ископаемых, зачистку подошвы уступа, уменьшение динамических воздействий при разгрузке горной массы в транспортные средства, в некоторых случаях позволяют повысить производительность труда на открытых горных работах. Учитывая большое количество работающих гидравлических экскаваторов и большой объем перерабатываемой ими горной массы все исследования, направленные на снижение металлоемкости, энергопотребления на совершение рабочих операций, на повышение их производительности являются весьма актуальными. Исследования, представленные в диссертации, посвящены решению актуальной научно-практической задачи повышения эффективности работы карьерных гидравлических экскаваторов за счет совершенствования рабочего оборудования, имеющие существенное значение для горнодобывающей отрасли Республики Казахстан и России. В диссертации разработаны математическая модель, алгоритм и компьютерная программа рабочего процесса карьерного гидравлического экскаватора, позволяющие выполнять: кинематический и силовой анализ традиционной схемы (базовая модель ЭГ-110) рабочего оборудования с силовыми гидроцилиндрами поворота стрелы, рукояти и ковша, расчет параметров рабочей зоны экскаватора, расчет возможных усилий копания, поиск максимальных значений усилий в элементах, расчет требуемых скоростей напорного механизма для движения ковша на заданной траектории; предложена новая конструктивная схема рабочего оборудования, в которой исключены гидроцилиндры поворота стрелы, а для перемещения стрелы и ее удержания использован располагаемый на надстройке напорный механизм с напорной балкой, соединенной с проушиной стрелы (Патент на изобретение № RU 2 772 037 С1 Е02F 3/30); составлено математическое описание, предложен алгоритм и разработана компьютерная программа для новой схемы рабочего оборудования гидравлического экскаватора, обеспечивающие расчеты рабочей зоны экскаватора, возможных значений усилий копания, требуемых скоростей напорного механизма движения ковша по заданной траектории; разработана методика поиска рациональных параметров рабочего оборудования гидравлического экскаватора на примере ЭГ-110 с использованием модуля расчета напряженно-деформированного состояния; доказана возможность снижения массы рабочего оборудования; подтверждена эффективность предлагаемой схемы рабочего оборудования: масса рабочего оборудования экскаватора по сравнению с базовой схемой рабочего оборудования снижена на 6,7 т, что позволило при сохранении неизменной массы противовеса увеличить вместимость ковша на 0,367 м3 (на 6,7 %), соответственно произойдет увеличение производительности также на 6,7 %.