Наукові методи ідентифікації процесів коливань і вдосконалення віброзахисту обладнання кар'єрних екскаваторів

(14)

де - відносне вертикальне навантаження віброізолятора ( = FzR2 /EI); д - відносне осідання віброізолятору (д = Дz / 2R); R - радіус кільця віброізолятору до нейтрального шару, що проходить через верхній кордовий прошарок 5 максимально наближений до зовнішньої поверхні кільця; Ее - модуль пружності перетину віброізолятора, отриманий експериментально для різних гумово-кордових анізотропних матеріалів, що залежить від типу та кількості кордових прошарків і співвідношення товщини зовнішнього і внутрішнього гумових кілець віброізолятора; I - момент інерції поперечного перетину обода кільця віброізолятора (I =l.h3 / 12), l і h - відповідно ширина і висота прямокутного перетину обода; - коефіцієнт динамічної жорсткості, визначений експериментально; u - амплітуда відносних зміщень між несучою плитою 1 та основою 2.

Вперше одержано експериментально-аналітичні залежності для розрахунку динамічних жорсткостей КРКВ по осях x і у:

 (15)

де E - модуль пружності гумових прошарків, - експериментальний коефіцієнт динамічної жорсткості;

(16)

де С - постійна, що називається жорсткістю при крученні (С =е·h3·l·G), коефіцієнт е, що залежить від відношення l / h; G - модуль зрушення матеріалу віброізолятора (G = E/3); ky = 4,9 ± 0,5 - експериментальний коефіцієнт динамічної жорсткості.

У формулах (14), (15), (16) вирази в дужках є аналітичними залежностями коефіцієнтів статичних жорсткостей КРКВ по осях x,y,z.

З використанням методики за визначенням, вибором та оптимізацією параметрів демпфування еластомірів, розробленої Г.С. Пісаренком, В.В. Матвєєвим, А.П. Яковлєвим, експериментально одержані величини коефіцієнтів втрат для різних анізотропних матеріалів (транспортерних стрічок і напірних рукавів). Запропонована анізотропна структура віброізоляторів забезпечує підвищене демпфування резонансних коливань систем віброізоляції обладнання екскаваторів за рахунок тертя волокон корду (коефіцієнт втрат н = 0,25ч0,45).

Виконано теоретичний аналіз динамічних характеристик нелінійної системи віброізоляції (СВ) із застосуванням гумовокордових віброізоляторів КРКВ. Початкове рівняння руху об'єкту віброізоляції при кінематичному збудженні, наприклад, по осі z віброізолятора (рис 9), має вигляд

(17)

де zґ - амплітуда коливань джерела вібрації, пов'язаного з плитою 2, z - амплітуда коливань маси m, яка захищається від вібрації і пов'язана з плитою 1. Вважаючи відносну деформацію z - zґ = u, подаємо коефіцієнт нелінійної жорсткості на підставі одержаних залежностей динамічної жорсткості як с с u - 0,2 = с / u 0,2 = с u 0,8 / u. Увівши залежність кругової частоти 0 = (с / m) 0,5 і прийнявши припущення, z = z0 cos t, початкове рівняння вимушених коливань набуває вигляду:

(18)

Для спрощення аналітичного опису замість нелінійної функції u 0,8 прийнято апроксимуючу функцію u0,8?? б·u+в·u3, де б = 1,2 і в = - 0,15, яка у області реальних амплітуд екскаватора u ? 2 мм відрізняється від дійсної не більше ніж на 10%.

Перетворене рівняння з використанням апроксимуючої функції набуває вигляду:

(19)

Позначивши

; , (20)

і використовуючи ще одне наближення

, (21)

одержано рівняння

. (22)

У результаті рішення нелінійного рівняння (22) з використанням методів гармонійного балансу і комплексних амплітуд одержано вирази фазочастотної залежності

(23)

та абсолютного коефіцієнта вібропередачі:

, (24)

Результати розрахунків передавальної функції () резонансного діапазону за формулою (24) наведено на рис. 10, де частотна відбудова = /0.

Аналіз одержаних передавальних функцій () показує, що:

1. При малому демпфуванні 0,1 спостерігається нестійкість резонансних коливань, можливі “зриви” функції () нелінійної системи з КРКВ, унаслідок чого амплітуда резонансних коливань у порівнянні з лінійною системою зменшиться в 1,3-2,3 раза. Зменшення резонансної частоти (зрушення резонансного піку вліво) у даному випадку в нелінійній системі досягає 14-16%. Проте для віброізоляторів КРКВ такий варіант функції () неможливий, оскільки величини коефіцієнта втрат у них н>0,2.

2. Для реальних у КРКВ значень н = 0,25ч0,45 досягається повна стійкість резонансних коливань системи. При цьому абсолютний коефіцієнт вібропередачі з зменшується в порівнянні з лінійною СВ на 13-15 %, а резонансна частота зменшується, зсовуючись вліво, - на 7-10 %.

3. У цілому система віброізоляції з анізотропними віброізоляторами має переваги в порівнянні з лінійною завдяки “м'якій” нелінійній характеристиці пружної оновлюючої сили, а також підвищеної дисипації на інфразвукових частотах власних коливань. Це зменшує частоту та амплітуду резонансних коливань, істотно знижуючи коефіцієнт вібропередачі ? 3,0 в порівнянні з 10ч15 у лінійних віброізоляторах з ізотропних матеріалів.

Крім того, встановлено, що кільцеві гумово-кордові віброізолятори КРКВ забезпечують фазочастотну характеристику системи віброізоляції, що плавно змінюється, з кутами фазового зрушення (об'єкт віброізоляції - основа джерела вібрації) від 15° до 150° в діапазоні частотної відбудови г від 0 до 2,0 і значеннях коефіцієнта втрат = 0,250,45.

Методика зниження вібраційних навантажень обладнання екскаватора складається з двох етапів. На першому етапі на ЕОМ з використанням розробленої програми QUART здійснюються ідентифікація спектрів інфразвукових коливань і загальне зниження резонансних коливань основних вузлів машини за методикою наведеною в розділі 6. На другому етапі здійснюється частотна відбудова від цих резонансних коливань і обмеження коефіцієнта вібропередачі ? 3,0 на власних коливаннях спеціально створених нелінійних віброізоляторів анізотропної структури. Варіюючи геометричними розмірами КРКВ, їх конструктивні розміри остаточно вибирають так, щоб жодна з власних частот підвіски віброізоляції не співпала з власними частотами інфразвукових резонансних піків поворотної платформи екскаватора.

У восьмому розділі наведено дані практичного використання результатів дисертації. У процесі модернізації і проектування нових екскаваторів використано методи вдосконалення віброзахисту, включаючи: ідентифікацію спектрів вібрації основних вузлів екскаватора; зниження резонансних коливань поворотної платформи вибором раціональних параметрів робочого устаткування; розрахунок і вибір параметрів пристроїв віброзахисту віброчутливого обладнання за методиками, висловленими в розділах 6 і 7.

Методи удосконалення віброзахисту, розроблені при виконанні дисертації, передано ВО ”Іжорський завод” (Росія). Їх використано в проектних роботах при створенні серії уніфікованих машин ЕКГ-5У, ЕКГ-8УС і ЕКГ-10. На рис. 12 показано екскаватор ЕКГ-10 в забої - базова модель цієї серії. А також використано в проектних роботах при створенні серії важких екскаваторів ЕКГ-15, ЕКГ-16УС, ЕКГ-20 (Акти впровадження результатів НДР, ДКР і ТР вузів, та результатів дисертації, 1991 р., 2006 р.).

Крім того, методи розрахунку віброізоляції обладнання впроваджено у проектні роботи АТ “Новокраматорський машинобудівний завод” (Україна) для серійного виробництва екскаваторів-драглайнів кар'єрних крокуючих ЕШ6,5/45, а також для модернізації прямих лопат ЕКГ-5Н і ЕКГ-10Н. (Акт впровадження результатів дисертації 2006 р.).

Розроблено, випробувано в промислових умовах і впроваджено у виробництво високоефективні системи віброзахисту віброчутливого обладнання. Приклад ефективності віброзахисту шафи апаратури автоматики (магнітної станції керування екскаватора ЕКГ-8І) показано на рис. 13, на якому видно, що віброізоляція до 10 раз знижує значну імпульсно-ударну дію тривалістю 0,02 с. При цьому коливання на власних частотах системи віброизоляції добре демпфовані, вони значно менші амплітуд інфразвукової вібрації поворотної платформи.

Виконані розвідки і дослідження дозволили створити високоефективні системи віброізоляції крісел машиністів екскаваторів на с-подібних гумовокордових віброізоляторах (СРКВ). На рис. 14 показано порівняльну оцінку вібраційних навантажень робочого місця машиніста на кар'єрному екскаваторі ЕКГ-10 у трьох взаємно перпендикулярних напрямах: x-?; y-Д; z- ?.

Розроблені методи зниження вібраційних навантажень впроваджені на промисловому виробництві модернізованих екскаваторів ЕКГ-8І і нових типорозмірів уніфікованих екскаваторів ЕКГ-5У, ЕКГ-8УС, ЕКГ-10 масою до 400 т, а також важких машин ЕКГ-15, ЕУГ-20 масою до 700 т на ВО “Іжорський завод” (Росія). У процесі промислового виробництва ВО “Іжорський завод” випустив 675 екскаваторів, а АТ “Новокраматорський машинобудівний завод” (Україна) з 2005 р. почав серійне виробництво екскаваторів ЕШ6,5/45 з розробленими засобами віброзахисту обладнання.

Використання результатів розв'язаної наукової проблеми в проектних роботах і освоєння промислового виробництва кар'єрних екскаваторів дозволило одержати значний економічний ефект, який в цінах до 1991 року склав близько 1,9 мільйонів руб. Це реально підвищило рівень якості гірничих машин даного класу за рахунок зниження вібраційних навантажень і підвищення надійності роботи віброчутливого обладнання (Акти впровадження результатів НДР, ДКР і ТР вузів, а також результатів дисертації 1991 р., 2006 р).

Робота є закінченою науковою працею, в якій подано розв'язання наукової проблеми, що має важливе народногосподарське значення і полягає у встановленні закономірностей: лінійної та експоненціальної залежностей інтегральної спектральної функції вібраційного процесу екскаватора від грудкуватості і коефіцієнта розпушування забою; збільшення напрацювання на відмову віброчутливого обладнання прямо пропорційно кореню квадратному з величини зниження сумарного вібраційного навантаження; ідентифікації моделюванням спектрів інфразвукових коливань основних вузлів машини. З їх використанням науково обґрунтовано методи вдосконалення віброзахисту обладнання екскаваторів, включаючи: вибір раціональних параметрів підвіски робочого устаткування і загальне зниження резонансних коливань основних вузлів машини; спектральну відбудову від цих коливань і обмеження вібропередачі ? 3,0 на власних частотах спеціальних нелінійних віброізоляторів анізотропної структури; комплексне застосування розроблених методів, що збільшує напрацювання на відмову об'єктів віброзахисту в 1,5ч3 рази.

Основні наукові і практичні результати полягають у тому що:

1. Дослідження закономірностей джерел віброзбудження і коливань обладнання екскаваторів дозволили уточнити, що основна енергія вібрації зосереджена в діапазоні 0,2-160 Гц, головними джерелами якої є сили взаємодії ковша з породою. Вперше одержано дані спектрального розподілу енергії вібрації, діючої на віброчутливе електрообладнання екскаватора: спектральна густина вібраційного прискорення розподілена в діапазоні (0,05ч5,0)Ч?????м2/(с4 ·Гц), при цьому рівень потоку енергії по осях x і z на 10-20 дБ або в 3-10 разів вищий, ніж по осі у. Ці результати є прикладною основою достовірної інформації про вібраційні характеристики і процеси кар'єрних екскаваторів.

2. Встановлені якісні і кількісні залежності вібрації екскаваторів за різних гірничотехнічних умов експлуатації дозволили встановити, що основна енергія вібраційного процесу і його спектральний зміст при роботі екскаватора в скельних забоях із середньозваженими діаметрами грудкуватості 100 ? dср ?1200 мм і коефіцієнтами розпушування породи 1,05 ? kр ?1,6 формуються імпульсно ударними взаємодіями “ківш-порода”, при яких кількість ударних імпульсів, їх величина за вібраційним прискоренням і інтегральна спектральна функція вібраційного процесу тісно корельовані між собою, вони лінійно зростають зі збільшенням грудкуватості та експоненціально зменшуються зі збільшенням коефіцієнта розпушування породи. Отримані результати дозволяють розрахувати вібраційні навантаження поворотної платформи екскаватора і прогнозувати ці навантаження для різних умов зовнішнього середовища екскаваторного забою.

3. Встановлені залежності впливу вібрації на параметри експлуатаційної надійності роботи електрообладнання екскаваторів показали, що енергія імпульсно-ударних дій, яка передається віброчутливому обладнанню, адекватна інтегральній спектральній функції вібраційного прискорення I(f) і в діапазоні частот максимальної вібрації f = 0,2160 Гц, із зменшенням інтенсивності якої I2(f)I1(f) напрацювання на відмову Т2 збільшується в порівнянні з Т1 прямо пропорційно кореню квадратному з величини зниження вібраційного навантаження. Це є науковим обґрунтуванням розробки, застосування віброзахисту обладнання і забезпечує можливість прогнозування підвищення надійності його роботи за рахунок віброзахисту.

4. Математичне і динамічне моделювання коливань дозволили розробити метод ідентифікації інфразвукових спектрів вібрації екскаваторів і встановити, що власні коливання основних вузлів машини формуються пружно інерційними параметрами підвіски робочого устаткування екскаватора. Встановлено закономірності впливу параметрів робочого устаткування на формування спектрів власних коливань поворотної платформи машини. Це дозволило розробити методику розрахунку і зниження вібраційного навантаження обладнання в процесі модернізації і проектування нових типорозмірів екскаваторів на основі вибору раціональних параметрів робочого устаткування.

5. Обґрунтування якісних характеристик пружнодемпфуючих елементів і структурної схеми віброізоляторів дозволило створити віброізолятори з анізотропного гумовокордового матеріалу, що мінімізують інфразвукові резонансні коливання на власних частотах об'єктів віброзахисту з коефіцієнтом вібропередачі ?3,0, забезпечують максимальну ефективність віброгасіння до 30 дБ у зарезонансному діапазоні частот, яка наближається до систем з нульовою дисипацією.

6. Розроблена методика вибору параметрів віброізоляції дозволяє розрахувати і вибрати параметри систем віброзахисту шляхом відбудови власних частот коливань об'єктів віброізоляції від вузькосмугових резонансних піків власних резонансних коливань кар'єрного екскаватора. Це дає можливість розробити ефективну віброізоляцію обладнання для кожного типорозміру машини.

7. Розроблені системи віброзахисту обладнання захищені 5-ма авторськими свідоцтвами та двома патентами. Вони використані ВО ”Іжорський завод” (Росія) при створенні потужних екскаваторів нового покоління і впроваджені на промисловому виробництві на екскаваторах ЕКГ-8І, ЕКГ-10, ЕКГ-15, ЕКГ-20. Починаючи з 1986 року, випущено більше 675 екскаваторів з розробленими засобами віброзахисту. Ефективність створених засобів віброзахисту підтверджена значним економічним ефектом (близько 1,9 мільйонів руб. у цінах до 1991р.) за рахунок підвищення надійності роботи екскаваторів.

8. Розроблені системи віброзахисту робочого місця машиніста захищені 2-ма патентами. У порівнянні зі штатним кріслом У7920.01, яким комплектуються екскаватори ВО “Іжорський завод”, створені підвіски ВК-2, ВК-3, ВК-4, які забезпечують значне зниження вібрації в 4-4,5 рази крісла і рукояток керування машиною. Дослідна партія крісел-пультів понад 12 років відпрацювала на гірничо-збагачувальних комбінатах Кривбасу і продовжує працювати в даний час, демонструючи ефективність і високу надійність в умовах тривалої експлуатації на кар'єрних екскаваторах.

9. Розроблені методики розрахунку і вибору параметрів віброізоляції обладнання і робочого місця машиніста впроваджено у проектні роботи на АТ НКМЗ (Україна) і застосовано при модернізації кар'єрних прямих лопат ЕКГ-5Н, ЕКГ-10Н і крокуючих екскаваторів-драглайнів ЕШ 6,5/45, що дозволить підвищити надійність, рівень якості і конкурентоспроможність гірничої техніки українського виробництва.

10. Практичне використання положень розв'язаної наукової проблеми дозволило зменшити вібраційні навантаження в 3ч10 разів і 1,5ч3 рази збільшити напрацювання на відмову обладнання кар'єрних екскаваторів, знизити вібрацію до санітарних норм і поліпшити ергономіку робочого місця машиніста, забезпечити значний економічний ефект і реально підвищити рівень якості гірничих машин даного класу.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО У НАСТУПНИХ РОБОТАХ

1. Снижение вибрации оборудования и повышение надежности работы карьерных экскаваторов / Громадский А.С., Плишко Н.С., Дроворуб В.Г., Казаков В.А., Карташов В.А., Хазак В.И. // Горный журнал. - 1985.- №8 - С.53-54. Примітка: * роботи по п.п. 1 і 9 - 29 опубліковані в фахових науково-технічних виданнях.

2. Громадский А.С., Казаков В.А., Малюта А.Д. Система виброзащиты электрических шкафов управления экскаватором // Научно-технические достижения и передовой опыт в горнорудном производстве. - Екатеринбург: ИГД, Уральская государственная горно-геологическая академия, 1993. - С.22-23.

3. Громадский А.С., Казаков В.А., Малюта А.Д. Система виброзащиты трансформатора // Научно-технические достижения и передовой опыт в горнорудном производстве. - Екатеринбург: ИГД, Уральская государственная горно-геологическая академия, 1993. - С.23-25.

4. Громадский А.С., Казаков В.А., Малюта А.Д. Система виброзащиты светильников экскаватора // Научно-технические достижения и передовой опыт в горнорудном производстве. - Екатеринбург: ИГД, Уральская государственная горно-геологическая академия, 1993. - С.25-26.

5. Громадский А.С., Казаков В.А., Малюта А.Д. Виброизолятор // Научно-технические достижения и передовой опыт в горнорудном производстве. - Екатеринбург: ИГД, Уральская государственная горно-геологическая академия, 1993. - С.27-28.

6. Громадский А.С., Казаков В.А., Малюта А.Д. Виброзащитное кресло-пульт машиниста экскаватора // Научно-технические достижения и передовой опыт в горнорудном производстве. - Екатеринбург: ИГД, Уральская государственная горно-геологическая академия, 1993. - С.28-30.

7. Громадский А.С., Казаков В.А., Штейнцайг В.М. Устройства виброизоляции электросилового оборудования и осветителей карьерных экскаваторов // Информационный листок о научно-техническом достижении. - Запорожье: УкрНИИНТИ. - Запорожский МТЦНТИ.- 1988. - № 88-088. - 4с.

8. Громадский А.С., Дроворуб В.Т., Михайлец В.Я. Кольцевые резинокордовыевые виброизоляторы // Информационный листок о научно-техническом достижении. - Запорожье: УкрНИИНТИ. - Запорожский МТЦНТИ.- 1990. - № 90-006. - 4 с.

9. Громадский А.С. Математическое моделирование колебаний одноковшового карьерного экскаватора // Разработка рудных месторождений. - Вып.74. - Кривой Рог: КТУ. - 2001. - С.107-111.

10.Громадский А.С. Динамическая идентификация к моделированию механической вибрации одноковшового карьерного экскаватора // Разработка рудных месторождений. - Вып.75. - Кривой Рог: КТУ. - 2001. - С 103-110.

11. Громадский А.С. Исследование влияния параметров расположения и загрузки рабочего оборудования на колебания элементов модели экскаватора // Разработка рудных месторождений. - Вып.77. - Кривой Рог: КТУ. - 2001. - С. 121-125.

12. Громадский А.С. Разработка алгоритмов и программ расчета на ЭВМ колебаний экскаватора // Разработка рудных месторождений. - Вып.78. - Кривой Рог: КТУ. - 2002. - С.132-136.

13. Громадский А.С. Амплитудно-частотные характеристики колебаний поворотной платформы динамической модели экскаватора // Разработка рудных месторождений. - Вып.79. - Кривой Рог: КТУ. - 2002. - С. 103-108.

14. Громадский А.С. Исследование влияния уровня вибронагруженности на основные показатели надежности работы электрооборудования экскаваторов // Разработка рудных месторождений. - Вып.81. - Кривой Рог: КТУ. - 2002. - С.115-120.

15. Громадский А.С. Анализ качественных характеристик, обоснование направления создания виброизоляторов и виброзащитных систем карьерных экскаваторов // Вибрации в технике и технологиях. - 2004. - №1 (33).- С.61-65.

16. Громадский А.С. Теоретическое представление динамической модели системы виброизоляции с кольцевыми резинокордовыми виброизоляторами // Науковий вісник Національної гірничої академії України. - 2002. - №2.- С.49-50.

17. Громадский А.С. Исследование динамических характеристик системы виброизоляции (СВ) с кольцевыми резинокордовыми виброизоляторами (КРКВ) // Науковий вісник Національної гірничої академії України. - 2002. - №3- С.61-64.

18. Громадский А.С. Характерные выходы из строя и определение закона наработок на отказ электрооборудования экскаваторов // Науковий вісник Національної гірничої академії України. - 2002. - №5. - С.52-54.

19. Громадский А.С. Расчет коэффициента статической жесткости кольцевых резинокордовых виброизоляторов при деформациях ”перекатывания” и “сдвига” // Науковий вісник національної гірничої академії України. - 2002.- №6.- С.61-63.

20. Громадский А.С. Особенности расчета коэффициента статической жесткости кольцевых резинокордовых виброизоляторов при растяжении-сжатии // Вибрации в технике и технологиях. - 2003. - №1 (27).- С.30-34.

21. Громадский А.С. Интенсивность и частотный состав вибрационных нагрузок электрооборудования карьерного экскаватора // Гірнича електро-механіка та автоматика. - Дніпропетровськ: НГА Украины. - 2002.- Вип.68. - С.104-106.

22. Громадский А.С. Исследование виброударных составляющих и максимальных ускорений вибрации карьерного экскаватора // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Випуск 3. (20). - Дніпропетровськ: ДМІ, - 2002. - С.57-61.

23. Громадский А.С. Спектральный анализ колебаний экскаватора под действием различных источников вибрации // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Випуск 4. (21). - Дніпропетровськ: ДМІ, - 2002. - С.95-99.

24. Громадский А.С. Спектральное распределение энергии вибрационного процесса в зависимости от горнотехнических условий работы // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Випуск 6.(23). - Дніпропетровськ: ДМІ, - 2002. - С.76-80.

25. Громадский А.С. Экспериментальные исследования параметров жесткости и демпфирования, кольцевых резинокордовых виброизоляторов // Вибрации в технике и технологиях. - 2002. - №5 (26). - С.67-72.

26. Трегубов В.А., Громадский А.С. Исследование вибрации оборудования карьерных экскаваторов // Разработка рудных месторождений. - Вып. 87. - Кривой Рог: КТУ. - 2004. - С.141-146.

27. Громадский А.С. Теория формирования спектров собственных колебаний поворотной платформы и рабочего оборудования карьерных экскаваторов // Вісник Криворізького технічного університету. Збірник наукових праць. - Вип.6. - Кривий Ріг: КТУ. - 2005. - С.65-69.

28. Громадский А.С. К выбору параметра случайной вибрации, адекватно характеризующего динамическую нагрузку, сложных электронных и электротехнических объектов // Вибрации в технике и технологиях. - 2004. - № 3 (35).- С.56-60.

29. Громадский А.С., Максимов А.В. Методы решения уравнений движения многомассовых систем и нелинейных структур виброизоляции оборудования карьерных экскаваторов // Науковий вісник Національного гірничого університету. - 2006.- №2.- С.34-35.

30. А.С. 12016113, СССР, МКИ3, F21V 15/04. Устройство для виброизоляции светильников / А.С. Громадский, Н.С. Плишко, В.Г. Дроворуб, В.И. Хазак, В.А. Карташов - № 3653473 / 24-12; заявлено 15.07.83. Опубл. 30.12.85; Бюл. №48 // Открытия. Изобретения. - 1985. - №48. - С.151.

31. А.С. 1566112, СССР, МКИ3, F16F 1/34. Виброизолятор / А.С. Громадский, В.А. Казаков, В.Г. Дроворуб, В.И. Хазак - № 4325077 / 25-28. Заявлено 09.11.87; Опубл. 23.05.90; Бюл. №19 // Открытия. Изобретения. - 1990, №19.

32. А.С. 1580085, СССР, МКИ3, F 16 F 6/00. Амортизатор / А.С. Громадский, О.В. Нестеров, Э.Д. Молдавский, В.А. Казаков, Л.И. Шварц, Н.М. Гончаров - № 4193553 / 25-28. Заявлено 22.12.86; Опубл. 23.07.90; Бюл. № 27 // Открытия. Изобретения. - 1990, №27.

33. А.С. №1280089, СССР, МКИ3 E02F 9/00. Экскаватор / А.С. Громадский, В.Г. Дроворуб, И.А. Шиповский, В.А. Казаков, В.И. Хазак, Б.И. Солохин - № 3890831/29-03. Заявлено 05.05.85. Опубл. 30.12.86; Бюл.№48 // Открытия. Изобретения. - 1986.

34. А.С. №1246147, СССР, МКИ3 Н01F 27/33. Устройство для гашения вибрации индукционных аппаратов / А.С. Громадский, В.А. Казаков, В.А. Карташов, В.И. Хазак, И.А. Шиповский - № 3766973/24-07. Заявлено 06.07.84. Опубл.23.07.86; Бюл.№27 // Открытия. Изобретения. - 1986.

35. Патент № 1676863, СССР, МКИ3 В60N 2/50; E02 F 3/28. Устройство для виброизоляции сидения машиниста и командоконтроллеров экскаватора (выдан взамен авторского свидетельства) / Патентобладатель МНПО “Виброимпульс” // В.А. Казаков, А.С. Громадский, Н.С. Плишко, В.И. Хазак, И.П. Кудряшов, В.И. Борисов, В.Г. Дроворуб, А.М. Вельбель, Л.Л. Прилуцкий, С.В. Безверхий - № 4761817/03, заявлено 19.10.89. (Опубл. 15.09.91; Бюл. № 34).

36. Деклараційний патент № 9548, Україна, В60Н2/50, Е02F3/28. Пристрій для віброізоляції сидіння машиніста і командоапаратів екскаватора. /Патентовласник А.С. Громадський // А.С. Громадський, В.А. Казаков, О.Ю. Калашников - № 20041109736, заявлено 26.11.2004. (Опубл. 17.10.2005: Бюл.№10).

37. Деклараційний патент № 15028, Україна, F16F 1/02. Амортизатор. /Патентовласник А.С. Громадський // А.С. Громадський, В.А. Громадський - 200511170, заявлено 25.11.2005. (Опубл. 15.06.2006: Бюл.№6).

38. Громадский А.С. К методике замеров вибрации горных машин / Криворожский горнорудный институт. - Кривой Рог, 1982. - 6 с. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 21.11.1982, № 4010 - Ук-Д82 // Аннот. в Библиогр. указ. ВИНИТИ “Депонированные научные работы”, №4(138), 1983, б/о 768.

39. Разработка виброизоляции аппаратуры управления электропривода карьерных экскаваторов / Громадский А.С., Шиповский И.А., Дроворуб В.Г., Казаков В.А., Карташов В.А., Хазак В.И., Солохин Б.И. // Криворожский горнорудный институт. - Кривой Рог, 1986. - 7 с. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 17.09.1986, № 2189 - Ук-86.

40. Разработка виброизоляции силовых трансформаторов карьерных экскаваторов / Громадский А.С., Шиповский И.А., Дроворуб В.Г., Казаков В.А., Карташов В.А., Хазак В.И. // Криворожский горнорудный институт. - Кривой Рог, 1986. - 10 с. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 17.09.1986, № 2190 - Ук-86.

41. Исследование и снижение структурных колебаний каркаса кабины карьерного экскаватора ЭКГ-8И / Казаков В.А., Громадский А.С., Шиповский И.А., Дроворуб В.Г., Варгасов А.И., Карташов В.А., Хазак В.И. // Криворожский горнорудный институт. - Кривой Рог, 1986. - 7 с. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 16.02.1987, № 743 - Ук-87.

42. Экспериментальное определение параметров пассивной виброизоляции / Сытай В.А., Громадский А.С., Гусев А.П., Окорков А.В. // Материалы научно-технической конференции секции горных машин Криворожского горнорудного института. - Кривой Рог, 1982. - 6 с. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 14.01.1982, № 3775 - Ук-Д82 // Аннот. в Библиогр. указ. ВИНИТИ “Депонированные научные работы”, №1(135), 1983, б/о 579.

43. Громадский А.С., Дроворуб В.Г. Исследование влияния снижения вибронагруженности на показатели надежности работы электрооборудования карьерного экскаватора ЭКГ8-И // Тез. докл. II Респ. конф. “Повышение надежности и долговечности машин и сооружений” - Киев: Наук. думка. -1985.- С.61-62.

44. Громадский А.С. Исследование вибрации и разработка средств виброзащиты оборудования карьерных экскаваторов // Материалы международной научн. -техн. конф. “Проблемы механики горно-металлургического комплекса” - Днепропетровск: “Навчальна книга”. - 2002. - С.36-37.

45. Громадский А.С. Исследование вибрации и разработка средств виброзащиты виброчувствительного оборудования и рабочего места машиниста карьерных экскаваторов // Докл. IV міжнародної науково-технічної конференції “Вібрації в техніці та технологіях”. Вінниця: ВДАУ. - 2002.- С.30.

46. Громадский А.С. Теоретические предпосылки регистрации достоверных параметров случайной вибрации карьерных экскаваторов // Труды международной научн.-техн. конф. “Горная энергомеханика и автоматика”. - Донецк: ДонНТУ, 2003, - С.68-72.

47. Громадський А.С. Методика розрахунку спектрів власних коливань поворотної платформи і робочого обладнання кар'єрних екскаваторів // Докл. Міжнародної науково-технічної конференції “Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості” - Кривий Ріг: КТУ. - 2004. - С.41.

48. Громадский А.С. Научные аспекты нормализации параметров вибрационных нагрузок оборудования карьерных экскаваторов // Докл. Международной научно-практической конференции “Перспективы развития горно-металлургического комплекса” - Краматорск: АО НКМЗ. - 2004. - С.9.

49. Громадський А.С. Наукові аспекти нормалізації параметрів коливань обладнання кар'єрних екскаваторів // Допов. Міжнародної науково-технічної конференції “Вібрації в техніці та технологіях”. - Вінниця: ВДАУ. - 2004. - С.36.

50. Громадский А.С. Теория формирования спектров собственных колебаний поворотной платформы и рабочего оборудования карьерных экскаваторов // Докл. Міжнародної науково-технічної конференції “Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості” - Кривий Ріг: КТУ. - 2005. - С.36.

АНОТАЦІЯ

Громадський А.С. Наукові методи ідентифікації процесів коливань і вдосконалення віброзахисту обладнання кар'єрних екскаваторів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.05.06 - гірничі машини. - Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 2006.

Дисертація присвячена питанням підвищення надійності і рівня якості кар'єрних екскаваторів за рахунок зниження вібраційних навантажень обладнання і робочого місця машиніста.

У дисертації висунуто нові напрями вдосконалення віброзахисту віброчутливого обладнання за рахунок застосування вибраних раціональних параметрів робочого устаткування машини і використовування анізотропних віброізоляторів. У результаті досягнуто зниження вібраційних навантажень в 3-10 разів і в 1,5-3 рази підвищено напрацювання на відмову обладнання.

Встановлено вплив гірничотехнічних умов екскаваторного забою і резонансних коливань основних вузлів екскаватора на вібраційні навантаження обладнання, розроблено методики розрахунку параметрів віброзахисту з урахуванням цих явищ. Результати роботи застосовано в гірничому машинобудуванні і гірничодобувній промисловості створенням, модернізацією і широким впровадженням екскаваторів підвищеної надійності роботи.

Ключові слова: кар'єрний екскаватор, процеси коливань, віброзахист обладнання, анізотропні віброізолятори, надійність роботи, серійне виробництво.

Громадский А.С. Научные методы идентификации процессов колебаний и совершенствования виброзащиты оборудования карьерных экскаваторов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.06 - горные машины. - Криворожский технический университет, Кривой Рог, 2006.

Диссертация посвящена вопросам повышения надежности и уровня качества карьерных экскаваторов за счет снижения вибрационных нагрузок оборудования и рабочего места машиниста.

Идея работы: совершенствование методов виброзащиты оборудования экскаваторов путем разработки отсутствовавших ранее методов идентификации процессов колебаний для реальных условий взаимодействия рабочего органа с забоем и расчет спектральных характеристик машины с выбором рациональных параметров резонансных колебаний рабочего оборудования; научное обоснование структуры и параметров, специальных виброизоляторов, способных эффективно гасить вибрационные нагрузки карьерных экскаваторов.

В диссертации выдвинуты новые направления совершенствования виброзащиты виброчувствительного оборудования за счет комплексного применения выбранных рациональных параметров рабочего оборудования машины и использования анизотропных структур резинокордовых виброизоляторов. В результате достигнуто снижение вибрационных нагрузок оборудования в 3-10 раз, в 1,5-3 раза повышена наработка на отказ виброчувствительного оборудования и уменьшена до санитарных норм вибрация рабочего места машиниста.

Установлено влияние горнотехнических условий экскаваторного забоя и резонансных колебаний основных узлов экскаватора на вибрационные нагрузки оборудования, разработаны методики расчета параметров виброзащиты с учетом этих явлений. Результаты работы применены в горном машиностроении и горнодобывающей промышленности созданием, модернизацией и широким внедрением экскаваторов повышенной надежности работы.

Основные итоги использования результатов решенной научной проблемы заключаются в следующем.

? Прикладная теория идентификации колебаний и метод выбора рациональных параметров подвески рабочего оборудования с учетом установленных закономерностей формирования вибрационных процессов и резонансных явлений главных узлов машины использованы крупнейшими производителями карьерных экскаваторов при создании новых типоразмеров унифицированных экскаваторов (ЭКГ-10, ЭКГ-8УС, ЭКГ-5У массой до 400 т и ЭКГ-15, ЭКГ-16, ЭКГ-20 массой до 700 т) “ОМЗ Горное оборудование и технологии” (Россия), а также АО “Новокраматорский машиностроительный завод” (Украина) при модернизации прямых лопат ЭКГ-5Н, ЭКГ-10.

? Научное обоснование создания нелинейных виброизоляторов анизотропной резинокордовой структуры, прикладная теория расчета параметров статической и динамической жесткости этих виброизоляторов, усовершенствованная теория колебаний нелинейной виброзащиты использованы в проектных работах для защиты от вибрации оборудования и рабочего места машиниста карьерных экскаваторов “ОМЗ Горное оборудование и технологии” (Россия), АО “Новокраматорский машиностроительный завод” (Украина) и Межотраслевым научно-производственным объединением “Виброимпульс” (Украина).

? Разработанные системы виброзащиты рабочего места машиниста использованы Межотраслевым научно-производственным объединением “Виброимпульс” (Украина) для создания в 1991 г. опытной партии виброзащитных кресел-пультов ВК-2, ВК-3, ВК-4, внедренных и до настоящего времени эксплуатирующихся на ГОКах Кривбасса. В 2006 г.; внедрены в проектные работы кресла-пульта предприятием ООО “Гориндустрия” (Украина) для освоения серийного производства.

? Разработанные виброизоляторы анизотропной резинокордовой структуры освоены в серийном производстве Межотраслевым научно-производственным объединением “Виброимпульс” (Украина). Осуществляются поставки партий кольцевых и с-образных виброизоляторов производителям карьерных экскаваторов в Украину - АО “Новокраматорский машиностроительный завод” и Россию - “ОМЗ Горное оборудование и технологии” - для защиты от вибрации различного оборудования и рабочего места машиниста экскаваторов.

? Разработанные методы и системы виброзащиты оборудования и рабочего места машиниста, использованы в серийном производстве экскаваторов карьерных, шагающих ЭШ 6,5/45 АО “Новокраматорский машиностроительный завод” (Украина).

? Разработанные методы и системы виброзащиты оборудования использованы ПО ”Ижорский завод” (Россия) для серийного производства 675 экскаваторов с экономическим эффектом 1,884 миллионов руб. (в ценах до 1991 г.) за счет повышения надежности работы экскаваторов, что реально повысило уровень качества горных машин данного класса.

Ключевые слова: карьерный экскаватор, процессы колебаний, виброзащита оборудования, анизотропные виброизоляторы, надежность работы, серийное производство.

Gromadskiy A.S. Scientific methods of vibration processes identification and improvement of mining shovel equipment protection against vibration. - Manuscript.

Dissertation for the degree of Doctor of Engineering Sciences. Speciality code: 05.05.06, speciality name: mining machines. - Kryvyj Rih Technical University, Kryvyj Rih, Ukraine, 2006.

This dissertation is focused on increase in reliability and quality level of mining shovels as a result of decrease in equipment vibration loads.

New directions to improve protection of vibration-sensitive equipment of the mining shovels against vibration by means of choosing equipment rational operation characteristics and installing anisotropic vibration isolators were suggested by the author. As a result - vibration loads were reduced by 3-10 and the time between equipment failures was increased by 1,5-3.

The author of the dissertation has defined interactions between mine technical conditions of the mining shovel iron ore face, resonance vibrations within shovel basic units and vibration loads applied to the equipment and worked out methods to calculate parameters to protect equipment against vibration.

Theoretical results of this dissertation were actually used in the both mining and engineering industry by creating, updating and wide use of the shovels with highly reliable operating characteristics.

Keywords: mining shovel, vibration processes, protection of the equipment against vibration, anisotropic vibration isolators, operating reliability, high-volume production.

Размещено на Allbest.ru