Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа

Определены геометрические параметры для построения схемы набора резцов на участках исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа. Предложена методика определения производительности проходческого комбайна при роботе новой конструкции коронки и технологии ведения работ. Исходя из р...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Фелоненко, С.В., Бас, К.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України 2015
Назва видання:	Розробка родовищ
Теми:	Розробка вугільних родовищ
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104621
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа / С.В. Фелоненко, К.М. Бас // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 77-84. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104621
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1046212016-07-14T03:02:18Z Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа Фелоненко, С.В. Бас, К.М. Розробка вугільних родовищ Определены геометрические параметры для построения схемы набора резцов на участках исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа. Предложена методика определения производительности проходческого комбайна при роботе новой конструкции коронки и технологии ведения работ. Исходя из реальных динамических нагрузок показаны схемы сил, действующих на детали узла вращения коронки комбайна, и формулы для их определения. Визначено геометричні параметри для побудови схеми набору різців на дільницях виконавчого органа прохідницького комбайна вибіркового типу. Запропонована методика визначення продуктивності прохідницького комбайна при роботі нової конструкції коронки та технології ведення робіт. Виходячи з реальних динамічних навантажень показано схеми сил, які діють на деталі вузла обертання коронки комбайна, та формули для їх визначення. Geometrical parameters of a cutter set scheme of the executive body for selective mining machine are de fined. The determination, technique of the mining, machine efficiency with new cutter crown while operation is offered. Proceeding from real dynamic loadings, calculation schemes and applied forces are developed. Relations for the forces determination are shown. 2015 Article Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа / С.В. Фелоненко, К.М. Бас // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 77-84. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2415-3435 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104621 622.232.83.054 ru Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Розробка вугільних родовищ Розробка вугільних родовищ
spellingShingle	Розробка вугільних родовищ Розробка вугільних родовищ Фелоненко, С.В. Бас, К.М. Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа Розробка родовищ
description	Определены геометрические параметры для построения схемы набора резцов на участках исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа. Предложена методика определения производительности проходческого комбайна при роботе новой конструкции коронки и технологии ведения работ. Исходя из реальных динамических нагрузок показаны схемы сил, действующих на детали узла вращения коронки комбайна, и формулы для их определения.
format	Article
author	Фелоненко, С.В. Бас, К.М.
author_facet	Фелоненко, С.В. Бас, К.М.
author_sort	Фелоненко, С.В.
title	Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_short	Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_full	Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_fullStr	Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_full_unstemmed	Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_sort	построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
publisher	УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Розробка вугільних родовищ
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104621
citation_txt	Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа / С.В. Фелоненко, К.М. Бас // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 77-84. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Розробка родовищ
work_keys_str_mv	AT felonenkosv postroenieshemynaborarezcoviopredeleniepročnostnyhparametrovuravnovešennogoispolnitelʹnogoorganaprohodčeskogokombajnaizbiratelʹnogotipa AT baskm postroenieshemynaborarezcoviopredeleniepročnostnyhparametrovuravnovešennogoispolnitelʹnogoorganaprohodčeskogokombajnaizbiratelʹnogotipa
first_indexed	2025-07-07T15:37:19Z
last_indexed	2025-07-07T15:37:19Z
_version_	1837003062708797440
fulltext	77 УДК 622.232.83.054 © С.В. Фелоненко, К.М. Бас С.В. Фелоненко, К.М. Бас ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ НАБОРА РЕЗЦОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ УРАВНОВЕШЕННОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ТИПА Определены геометрические параметры для построения схемы набора резцов на участках исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа. Предложена методика определения производительности проходческого комбайна при роботе новой конструкции коронки и технологии ведения работ. Исходя из реальных динамических нагрузок показаны схемы сил, действующих на детали узла вращения коронки комбайна, и формулы для их определения. ПОБУДОВА СХЕМИ НАБОРУ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ МІЦНОСТІ ВРІВНОВАЖЕНОГО ВИКОНАВЧОГО ОРГАНА ПРОХІДНИЦЬКОГО КОМБАЙНА ВИБІРКОВОГО ТИПУ Визначено геометричні параметри для побудови схеми набору різців на дільницях виконавчого органа прохідницького комбайна вибіркового типу. Запропонована методика визначення продуктивності прохідницького комбайна при роботі нової конструкції коронки та технології ведення робіт. Виходячи з реальних динамічних навантажень показано схеми сил, які діють на деталі вузла обертання коронки комбайна, та формули для їх визначення. ON DEVELOPMENT OF A CUTTER SET SCHEME AND DETERMINATION OF STRENGHT PARAMETERS OF THE COUNTER BALANSED EXECUTIVE BOOLY OF THE MINING MACHINE OF SELECTIVE TYPE Geometrical parameters of a cutter set scheme of the executive body for selective mining machine are de fined. The determination, technique of the mining, machine efficiency with new cutter crown while operation is offered. Proceeding from real dynamic loadings, calcula- tion schemes and applied forces are developed. Relations for the forces determination are shown. ВВЕДЕНИЕ Применяемые в настоящее время кон- струкции исполнительных органов про- ходческих комбайнов избирательного типа [1] отличаются большим разнообразием, но какой бы не была конструкция испол- нительного органа, основная роль отводит- 78 ся уменьшению или исключению полно- стью вредных динамических нагрузок (вибраций) как на режущий инструмент, так и на корпус коронки. Кроме этого, ди- намические нагрузки передаются по це- почке от исполнительного органа на шпо- ночные и шлицевые соединения, зубчатые муфты и передачи и далее на ротор элек- тродвигателя, что может вызвать его пере- грев. Из-за этого значительно уменьшается временной ресурс работы механизма в це- лом. Важную роль в устранении этих недо- статков играет схема набора резцов на ис- полнительном органе. Она может иметь несколько заходов по винтовой поверхно- сти. Даже при достижении одновременного контакта определенного количества резцов с горным массивом при вращении испол- нительного органа пиковых динамических нагрузок не избежать [2] из-за неоднород- ности геологического строения разрушае- мого массива и различной крепости про- слоек горных пород. Все эти вредные фак- торы частично или полностью удаляются в комбайнах бурового типа с роторным ис- полнительным органом, состоящим, на- пример, из двух или трех лучевых шайб, вращающихся навстречу друг другу в про- тивоположных направлениях. Но присут- ствует схема одновременного контакта всех резцов с массивом. Нами предложена конструкция исполнительного органа из- бирательного типа, режущая коронка (мо- жет быть любой формы) которого состоит из двух продольных (по оси стрелы ком- байна) участков, которые при поперечном движении стрелы комбайна контактируют с массивом не всеми резцами, а примерно половиной. В этом случае необходимо так рассчитать и подобрать схему набора рез- цов и геометрических параметров испол- нительного органа, чтобы появилась воз- можность полного или почти полного уравновешивания исполнительного органа при вращении участков в противополож- ные стороны. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ПРИМЕРНОГО ПОСТРОЕНИЯ СХЕМЫ РАССТАНОВКИ РЕЗЦОВ Исходные данные (для примера): – шаг резания для передней и задней частей – 10 мм; – число линий резания на передней и задней частях – 40; – число резцов в одной линии резания – 2. Как следствие, число резцов, располо- женных на передней части коронки, – 80 и на задней – 80, не считая забурника; – угловой шаг установки резцов исходя из схемы [3]. Прежде, чем определить угловой шаг установки резцов, необходимо обеспечить одинаковое количество резцов, находя- щихся в любой момент времени в работе, и постоянное значение крутящего момента на валу коронки. Этот вопрос решается за счет правильного выбора схемы расста- новки резцов и выбора количества заходок траектории. Расчет ведем для одного резца в линии резания. В связи с этим принимаем число захо- док траектории равное 3. Каждая заходка траектории смещена относительно преды- дущей на 120º. Для передней и задней час- тей – в первой заходке по 14 резцов, а во второй и третьей – по 13. А для установки второго резца принимаем еще три траекто- рии, которые будут смещены относительно первых на 180º. Определение углового шага установки резцов шα производится из условия, что приращению радиуса установки резца rΔ должно соответствовать пропорциональ- ное приращение углового шага αΔ [3]. Приняв =αΔ 2º, определим ( )[ ] m /mm αΔα ⋅−−= 21120 0  , где m – число угловых шагов в одной за- ходке; 120º – сумма углов заходки. – для передней части коронки: 79 I заход ( )[ ]   772 13 2213113120 0 ,/ −=⋅−−=α . угловой шаг углы установки 77201 ,−== αα 01 =\α 770277204 ,, −=+−=+= αΔαα 34 −=\α 23122772207 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 27 −=\α 233237723010 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 110 −=\α 235247724013 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 313 =\α 237257725016 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 816 =\α 239267726019 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 1519 =\α 2311277727022 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 2422 =\α 2313287728025 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 3525 =\α 2315297729028 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 4928 =\α 231721077210031 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 6431 =\α 231921177211034 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 8134 =\α 232121277212037 ,, =⋅+−=⋅+= αΔαα 10037 =\α 12040 =\α II и III заходки ( )[ ]   1 12 2212112120 0 −=⋅−−= /α . угловой шаг углы установки (II заходка) 102 −== αα 1202 =\α 12105 =+−=+= αΔαα 1195 =\α 3221208 =⋅+−=⋅+= αΔαα 1208 =\α 52313011 =⋅+−=⋅+= αΔαα 12311 =\α 72414014 =⋅+−=⋅+= αΔαα 12814 =\α 92515017 =⋅+−=⋅+= αΔαα 13517 =\α 112616020 =⋅+−=⋅+= αΔαα 14420 =\α 132717023 =⋅+−=⋅+= αΔαα 15523 =\α 152818026 =⋅+−=⋅+= αΔαα 16826 =\α 80 172919029 =⋅+−=⋅+= αΔαα 18329 =\α 19210110032 =⋅+−=⋅+= αΔαα 20032 =\α 21211111035 =⋅+−=⋅+= αΔαα 21935 =\α 24038 =\α углы установки (IV заходка) 2403 =\α 27524 =\α 2396 =\α 28827 =\α 2409 =\α 30330 =\α 24312 =\α 32033 =\α 24815 =\α 33936 =\α 25518 =\α 36039 =\α 26421 =\α – для задней части коронки: угловой шаг и углы установки будут такие же, как и для передней части коронки. а б Рис. 1. Схема набора резцов на участках исполни- тельного органа проходческого комбайна избира- тельного типа: а – задняя часть коронки; б – передняя часть коронки ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА Теоретическая производительность комбайна. Под теоретической производи- тельностью комбайна понимают произво- дительность, соответствующую непрерыв- ной работе исполнительного органа по разрушению углей и пород в данных гор- но-геологических условиях. Теоретическую производительность при разрушении углей обычно определяют в т/мин [1] γ⋅⋅= nтеор VSQ , т/мин, а пород в м3/мин nтеор VSQ ⋅= , м3/мин, где S – площадь разрушаемого исполни- тельным органом сечения, перпендикуляр- ного направлению подачи, м2; пV – скорость подачи исполнительно- го органа на забой в данных горно- геологических условиях, =пV 0,69 м/мин; γ – плотность угля, =γ 1,44 т/м3. Для комбайнов с исполнительным ор- ганом избирательного действия в виде ко- 81 ронки, состоящей из двух частей (передней и задней), при поперечном резе значение S совпадает с площадью сечения заглуб- ленной части коронки (рис. 2). Рис 2. Расчетная схема для определения производительности Передняя часть коронки имеет сфери- ческую форму. Площадь ее сечения опре- деляется по формуле 2 11 4250 R,S ⋅= π , м2. Задняя часть коронки имеет форму усе- ченного конуса. Площадь ее сечения оп- ределяется по формуле 2 1 2 2 ldDS += , м2. Тогда площадь поперечного сечения всей коронки определяется 2 12 121 2 4250 ldDR,SSS ++⋅⋅=+= π , м2, где 1R – радиус сферической части испол- нительного органа, =1R 0,55 м; D – диаметр большего основания ко- нической части, =D 1 м; 1d – меньший диаметр усеченного ко- нуса, =1d 0,8 м; 2l – длина задней части коронки. Техническая производительность ком- байна. Под технической производительно- стью комбайна понимается максимально возможная производительность в конкрет- ных условиях. Она меньше теоретической и ее определяют с учетом потерь времени, вызванных прерываниями в работе и зави- сящих от конструкции комбайна [1]. Техническая производительность опре- деляется в м3/мин, теортехнтехн QKQ ⋅= , м3/мин или м3/ч теортехнтехн QKQ ⋅= 60 , м3/ч, где технK – коэффициент технически воз- можной непрерывности работы комбайна в теор.K.П Г техн SL QТ K K ⋅ ⋅ + = 1 1 , где ГK – коэффициент готовности ком- байна, =ГK 0,88; .K.ПТ – время простоев комбайна за цикл, =.K.ПТ 0,4 мин; L – длина проходки за цикл, м, 21 llL += , м; вS – площадь сечения выработки в про- ходке, м2, =вS 22 м2. Эксплуатационная производитель- ность комбайна. Эксплуатационная про- изводительность зависит от перечислен- ных выше факторов, а также от дополни- тельных простоев по организационно- техническим причинам не зависящим от конструкции комбайна [1]. Эксплуатационная производительность определяется в м3/ч, теорээ QКQ ⋅⋅= 60 , м3/ч, где эК – коэффициент непрерывности ра- боты, учитывающий все виды простоев при работе комбайна, ( ) в теор.о.п.к.п Г э SL QТТ K АK ⋅ ⋅+ + = 1 , где =А 0,8 – коэффициент, учитывающий регламентированные перерывы в работе; .о.пТ – время простоев по организаци- 82 онно-техническим причинам на возведение крепи, обмен вагонеток, =.о.пТ 0,1 мин. Степень использования технических возможностей комбайна в конкретных ус- ловиях его работы может характеризовать коэффициент, представляющий собой от- ношение техн э технэ K KK = . РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ВАЛОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА После определения усилий, действую- щих на переднюю и заднюю части испол- нительного органа проходческого комбай- на, крутящих моментов на каждой из час- тей и общий крутящий момент на испол- нительном органе, необходимо произвести прочностные расчеты наиболее нагружен- ных деталей узла вращения коронки ком- байна. Расчетную схему нагружения внутрен- него и наружного валов вращения частей коронки можно представить в следующем виде Исходные данные: 1. Усилие на переднюю часть коронки – nP , Н. 2. Усилие на заднюю часть коронки – 2P , Н. 3. Крутящий момент на передней части коронки – n.крM , Н∙м. 4. Крутящий момент на задней части коронки – 2.крМ , Н∙м. Построение эпюры изгибающих мо- ментов на валу 0= AM ; 0=⋅−⋅ вRaP вn ; в aPR n в ⋅ = , Н;  = 0BM ; ( ) 0=⋅−+ вRвaP an ; ( ) в вaP R n a + = , Н. Изгибающий момент в сечениях вала I ax\ ≤≤ 10 ; \ n.изг xPM 1⋅= ; при 01 =\x , 0=.изгM ; при ax\ =1 , aPM n.изг ⋅= , Н∙м. II вx\ ≤≤ 20 ; \ в.изг xPM 2⋅−=− ; при 02 =\x , 0=.изгM ; при вx\ =2 , вPM в.изг ⋅= , Н∙м. Проверка: 0= iyF ; 0=−+− вan RRP . Исходя из IV теории прочности, опре- деляем диаметр вала в наиболее опасном сечении 22 750 п.круIV.пр М,ММ ⋅+= ; max.изгу ММ = . Требуемый осевой момент сопротивле- ния 83 [ ]σ npM W ≥ , где [ ] 510600 ⋅=σ Н/м2 – допустимое на- пряжение материала вала (сталь 40 Х) [4]. Для круглого сечения вала 310 d,W = . Отсюда вычисляем требуемый диаметр вала 3 10 Wd ⋅≥ , м. Так как исполнительный орган проход- ческого комбайна избирательного типа разрушает горную породу, состоящую из прослоек разной твердости и твердых включений, резцы коронки и приводной вал испытывают значительные динамиче- ские нагрузки. Учитывая эти факторы, диаметр вала в наиболее опасном сечении следует увеличить примерно на 15 – 25%. Принимаем диаметр приводного вала в подшипниковой опоре А равным d,d ⋅= 0711 , м. Принимаем подшипник роликовый ра- диальный сферический двухрядный №3634 с внутренним диаметром d , наружным диаметром D и шириной B . Построение эпюр изгибающих момен- тов на валу 0= cM ; ( ) 02 =++⋅−⋅+⋅ lkPKRlPdR ВДA ; ( ) k lкPlPdRR ВA Д ++⋅+⋅= 2 , Н;  = 0ДM ; ( ) ( ) 02 =⋅+⋅−+++ lPkRklPkdP BcA ; ( ) ( ) k lPklPkdPR BA c ⋅++++⋅= 2 , Н. Изгибающие моменты в сечениях вала I cx ≤≤ 10 , 1xРM А.изг ⋅= ; при 01 =x , 0=.изгM ; при сx =1 , .сРM А.изг ⋅= II lcx +≤≤ 20 ; ( )cxPxРM А.изг −+⋅= 222 ; при cx =2 , cPM A.изг ⋅= ; при lcx +=2 , ( ) ( )clcPlcPM A.изг −+++= 2 . III lx ≤≤ 30 ; 3xРM B.изг ⋅=− ; при 03 =x , 0=.изгM ; при lx =3 , lPM B.изг ⋅−= . IV ( )lkxl +≤≤ 4 ; ( )lхRxРM ДB.изг −−⋅=− 44 ; при lx =4 , ( ) lPllRlPM BДB.изг ⋅−=−+⋅−= ; при lkx +=4 , ( ) .кRlkPM ДB.изг ⋅++−= Проверка:  = 0iyF ; 02 =+−+−− ВДcA РRRPP . Определение наружного и внутреннего диаметра полого вала в наиболее опасном сечении, исходя из IV теории прочности 84 22 750 з.крynp M,MM ⋅+= . Момент сопротивления для вала труб- чатого сечения в месте установки подшип- никовых опор C и D . ( )4 3 1 32 απ −⋅⋅= DW . D d=α d D Условия прочности для данного случая будет [ ]σσ ≤= W M np max ; max npM W σ = . Можно записать ( ) 32 1 43 απ σ −⋅= DM max np . Отсюда ( ) [ ]σ απ σ ≤ −⋅ = 43 1 32 D M np max . Принимаем подшипники радиальные сферические двухрядные роликовые № 3002168 с внутренним диаметром d , наружным диаметром D и шириной =B 133 мм. При [ ] 6106 ⋅=σ Н/м2 вал работает с за- пасом прочности [ ] 006 10 106 6 6 ,n =⋅== σ σ . ВЫВОДЫ Проведенные прочностные расчеты наиболее нагруженных частей (приводных валов) исполнительного органа позволили выбрать диаметры валов и подобрать под- шипниковые опоры. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Малевич Н.А. Горнопроходческие машины и ком- плексы / Н.А. Малевич. – М.: Недра, 1971. – 384 с. 2. Крапивин М.Г.Горные инструменты / Крапивин М.Г., Раков И.Я., Сысоев Н.И. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1990 – 256 с. 3. Сопод В.И. Горные машины и автоматизирован- ные комплексы / Сопод В.И., Зайков В.И., Первов К.М. – М.: Недра, 1981. – 503 с. 4. Проектирование механических передач: учебно- справочное пособие для вузов / [Чернавский С.А., Снеса- рев Г.А., Козинцов П.С. и др.]. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. – 560 с. ОБ АВТОРАХ Фелоненко Станислав Васильевич – к.т.н., доцент кафедры горных машин и инжиниринга Национального горного университета. Бас Константин Маркович – д.т.н, профессор, заведующий кафедрой автомобилей и автомобильного хозяйства Национального горного университета.

Построение схемы набора резцов и определение прочностных параметров уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа

Репозитарії

Схожі ресурси