Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа

Выполнен краткий анализ наиболее распространенных конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов избирательного типа. Предложен один из вариантов конструкции редуктора режущей части и исполнительного органа, выполненного из двух частей, вращающихся в противоположных направлениях. Предложе...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автор:	Фелоненко, С.В.
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/123456789/104624
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:	Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа / С.В. Фелоненко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 101-111. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104624
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1046242016-07-14T03:02:24Z Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа Фелоненко, С.В. Розробка вугільних родовищ Выполнен краткий анализ наиболее распространенных конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов избирательного типа. Предложен один из вариантов конструкции редуктора режущей части и исполнительного органа, выполненного из двух частей, вращающихся в противоположных направлениях. Предложен вариант расчета конструктивных, кинематических и динамических параметров исполнительного органа. Виконано короткий аналіз найбільш розповсюджених конструкцій виконавчих органів прохідницького комбайна вибіркового типу. Запропоновано один із варіантів конструкції редуктора різальної частини та виконавчого органа, виконаного з двох частин, які обертаються в протилежному напрямку. Запропоновано варіант розрахунку конструктивних, кінематичних та динамічних параметрів виконавчого органа. A short analysis of the most popular selective heading machines executive device design is proposed. A new design of cutting unit redactor and two-part executive device, where two parts rotate in opposite directions, is proposed. One of the variants of structural kinematical parameters calculation of the executive device is proposed. 2015 Article Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа / С.В. Фелоненко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 101-111. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2415-3435 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104624 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. Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа Розробка родовищ
description	Выполнен краткий анализ наиболее распространенных конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов избирательного типа. Предложен один из вариантов конструкции редуктора режущей части и исполнительного органа, выполненного из двух частей, вращающихся в противоположных направлениях. Предложен вариант расчета конструктивных, кинематических и динамических параметров исполнительного органа.
format	Article
author	Фелоненко, С.В.
author_facet	Фелоненко, С.В.
author_sort	Фелоненко, С.В.
title	Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_short	Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_full	Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_fullStr	Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_full_unstemmed	Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа
title_sort	обоснование рациональных параметров динамически 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/123456789/104624
citation_txt	Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа / С.В. Фелоненко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 101-111. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Розробка родовищ
work_keys_str_mv	AT felonenkosv obosnovanieracionalʹnyhparametrovdinamičeskiuravnovešennogoispolnitelʹnogoorganaprohodčeskogokombajnaizbiratelʹnogotipa
first_indexed	2025-07-07T15:37:33Z
last_indexed	2025-07-07T15:37:33Z
_version_	1837003077297635328
fulltext	101 УДК 622.232.83.054 © С.В. Фелоненко С.В. Фелоненко ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКИ УРАВНОВЕШЕННОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ТИПА Выполнен краткий анализ наиболее распространенных конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов избирательного типа. Предложен один из вариантов конструкции редуктора режущей части и исполнительного органа, выполненного из двух частей, вращающихся в противоположных направлениях. Предложен вариант расчета конструктивных, кинематических и динамических параметров исполнитель- ного органа. ОБГРУНТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ДИНАМІЧНО ВРІВНОВАЖЕНОГО ВИКОНАВЧОГО ОРГАНА ПРОХІДНИЦЬКОГО КОМБАЙНУ ВИБІРКОВОГО ТИПУ Виконано короткий аналіз найбільш розповсюджених конструкцій виконавчих органів прохідницького комбайна вибіркового типу. Запропоновано один із варіантів констру- кції редуктора різальної частини та виконавчого органа, виконаного з двох частин, які обертаються в протилежному напрямку. Запропоновано варіант розрахунку констру- ктивних, кінематичних та динамічних параметрів виконавчого органа. SUBSTANTIATION OF RATIONAL PARAMETERS OF DYNAMICALLY EXECUTIVE DEVICE OF SELECTIVE HEADING MACHINES A short analysis of the most popular selective heading machines executive device design is proposed. A new design of cutting unit redactor and two-part executive device, where two parts rotate in opposite directions, is proposed. One of the variants of structural kinematical parameters calculation of the executive device is proposed. ВВЕДЕНИЕ В связи с неоднородностью строения горных пород и, как следствие, разной их крепостью исполнительные органы про- ходческих комбайнов при резании массива подвержены значительным знакоперемен- ным динамическим нагрузкам. Анализируя существующие конструктивные решения и технологию работы режущей части про- ходческих комбайнов имеется возмож- ность обосновать рациональные эксплуа- тационные параметры исполнительного органа проходческого комбайна избира- тельного типа с максимально возможной уравновешенностью реактивного момента со стороны забоя при разрушении пород. Идея заключается в том, что используя би- 102 коническую форму коронки, конструктив- но выполненную из двух независимых друг от друга вращающихся в противопо- ложном направлении частей, появляется возможность снизить частично или полно- стью динамические нагрузки на всю кон- струкцию комбайна в целом. Задача данной работы состоит в том, что необходимо комплексно исследовать новую конструкцию исполнительного ор- гана, разработать схему набора резцов, обеспечивающую эффективное разруше- ние горных пород, удаление породной ме- лочи с зоны разрушения и уравновешива- ние реактивных моментов. В современной угольной промышлен- ности наибольшее распространение полу- чили отечественные комбайны избира- тельного действия 4ПП-2 – Ясиноватского машиностроительного завода и ГПКС – Копейского машиностроительного завода (Россия) [1]. Комбайны избирательного действия оснащены режущими коронками – про- дольными (аксиальными) или поперечны- ми. Основными направлениями совершен- ствования резцовых исполнительных орга- нов проходческих комбайнов избиратель- ного действия являются: – совершенствование схемы размеще- ния резцов на резцовых коронках с целью снижения динамичности работы и сохра- нения затрат энергии на процесс разруше- ния горного массива резанием; – сокращение расхода дорогостоящего твердосплавного режущего инструмента; – унификация конструкций резцовых коронок и применяемого режущего инст- румента; – повышение межремонтных сроков службы дорогостоящего и сложного в из- готовлении изделия, каким является мно- горезцовая коронка проходческого ком- байна; – совершенствование технологичности конструкций резцовых коронок в части выбора материалов, режимов термообра- ботки и сварки элементов конструкции. Исходя из перечисленных задач в на- стоящее время разработаны оптимизиро- ванные конструкции резцовых коронок [3] для различных типов проходческого обо- рудования. Основными отличительными особенно- стями конструкции продольно-осевой оп- тимизированной резцовой коронки (рис. 1) для проходческого комбайна КП-25 явля- ются: новая схема расстановки резцов, обеспечивающая приемлемую динамич- ность работы; уменьшенный линейный шаг резания; применение специальных резцедержателей с заделкой в корпус через втулку и с подачей орошающей жидкости в зону разрушения забоя; возможность применения различных резцов с унифици- рованным хвостовиком. 1 2 А А Ø 6 80 Ø 9 35 Ø 32 45º резец РКС-2 8 8 9 1 2 3 10 11 12 13 13 17 18 19 20 21 18 30 21 33 33 33 32 37 31 26 36 23 28 1 1 20 23 22 30 28 8 18 Рис.1. Конструкция продольно-осевой оптимизиро- ванной резцовой коронки: 1 – 37 – номера резцов Для оснащения исполнительных орга- нов проходческих щитовых комплексов КПС-8,5 и КПЭ-9,5, предназначенных для 103 механизированного проведения станцион- ных и эскалаторных тоннелей при строи- тельстве метрополитена, разработаны две экспериментальные конструкции много- резцовых цилиндрических барабанов под резцы типа РПП-2 и под тангенциальные резцы РКС-2 (рис. 2). 950 930 Ø 1 10 0 А А 1 2 47º 3 Ø 3 2 А–А Рис. 2. Конструкция резцовых цилиндрических барабанов под резцы типа РПП-2 и тангенциальные резцы РКС-2 Определенный интерес представляет экспериментальная конструкция резцовой коронки, разработанная по специальному заказу комбината «Мосбассшахтострой» и предназначенная для применения на се- рийных проходческих комбайнах 4ПП-2. Коронка (рис. 3) оснащена резцами РКС-3 [2, 3] повышенной прочности и из- носостойкости. Для повышения эффектив- ности и надежности работы по смешанно- му забою по породам с сжσ до 100 МПа линейный шаг установки резцов РКС-3 на коронке был уменьшен до 24 мм, а в гнез- дах кулаков – резцедержателей были за- прессованы сальные закаленные втулки. Институтом геотехнической механики НАН Украины разработана конструкция биконической коронки (рис. 4), выполнен- ная в виде двух усеченных конусов, обра- щенных друг к другу большими основа- ниями. Обратный конус позволяет реали- зовать наименьший энергетический режим скола или отрыва породы, а определенное соотношение размеров конических по- верхностей – уравновесить реакцию забоя при его разрушении и тем самым снизить динамические нагрузки на привод испол- нительного органа и повысить устойчи- вость комбайна в процессе его работы. Конструкция коронки позволяет разгру- зить определенную часть забоя в зоне дей- ствия обратного конуса от упрочняющих напряжений, обусловленных горным дав- лением, и таким образом, за счет раскры- тия естественных пор и трещин, сущест- венно снизить сопротивляемость породы разрушению. Однако приведенные конструкции ко- ронок не в достаточной мере снижают ре- активный момент со стороны забоя, что пагубно влияет на работу резцов, подшип- ников, валов редуктора и зубчатых передач исполнительного органа. Кроме того, по- вышение вибрации выводит из строя эле- менты конструкции комбайна. Ø 38h12 2 резец РКС-3 2 588 Ø 2 20 Н 8 Ø 1 08 0Н 8 А–А 32 направление вращения 29 26 28 20 182124 27 30 33 22 25 28 31 17 11 18 14 16 13 10 7 6 19 12 8 34 Рис. 3. Коронка, оснащенная резцами РКС-3: 1 – 33 – номера резцов 104 l1 l2 D α Рис. 4. Биконическая коронка, выполненная в виде двух усеченных конусов, обращенных друг к другу большими основаниями Реакция забоя (при работе по слоям по- род разной крепости) может быть такой, что теряется продольная и поперечная ус- тойчивость машины. ПРЕДЛАГАЕМАЯ КОНСТРУКЦИЯ КОРОНКИ Исполнительный орган предназначен для разрушения угля и породы в целике, оформления выработки заданного сечения и выполнения приямков под ножки крепи. На кафедре горных машин и инжини- ринга Национального горного университе- та разработан исполнительный орган про- ходческого комбайна (рис. 5) избиратель- ного типа, биконической конструкции, со- стоящей из двух участков 1 и 2 независи- мых друг от друга и вращающихся в про- тивоположные стороны вокруг продольной оси 4 рабочей стрелы 5. l1 l2 l R R1 5 O 1 2 3 4 d D Г i Рис. 5. Исполнительный орган проходческого комбайна Целью разработки такой конструкции является то, что при эффективном разру- шении пород максимально уравновешива- ются реактивные моменты, возникающие при работе комбайна. На участках исполнительного органа располагаются радиальные, тангенциаль- ные или специальные породные резцы 3 с одинаковыми или разными шагами между линиями резания t , числом резцов в линии резания minm и углом установки тангенци- альных резцов .β Для достижения условий уравновеши- вания реактивных моментов участки 1l и 2l исполнительного органа могут быть одинаковыми или разными. Таким образом, для достижения по- ставленной цели необходимо оптимизиро- вать конструктивные параметры исполни- тельного органа. Принцип действия раздельного испол- нительного органа заключается в том, что передняя часть длиной 1l и задняя – дли- ной l вращаются в противоположные сто- роны относительно продольной оси 4. Конструкция редуктора [4] режущей части (рис. 6) предусматривает вращение передней 5 и задней 6 частей исполнитель- ного органа в противоположные стороны в следующем порядке. От электродвигателя 1 через зубчатую муфту 2 крутящий момент передается на следующие цилиндрические пары 21 ZZ − , 43 ZZ − , 65 ZZ − , 87 ZZ − и далее по двум цепочкам: а) от шестерни 7Z крутящий момент передается на шестерни 11Z , 12Z , 13Z , 14Z и далее зубчатую пару внутреннего зацепления 1615 ZZ − . С зубчатой пары 1615 ZZ − через втулку 7 вращение переда- ется на заднюю часть 6 исполнительного органа; б) от зубчатого колеса 8Z крутящий момент передается на зубчатую пару 109 ZZ − и далее через зубчатую пару 3, приводной вал 4 – на переднюю часть 5 исполнительного органа. 105 Необходимая частота вращения коро- нок может быть =n 29 об/мин, а при заме- не шестерен 43 ZZ − – =n 46 об/мин. z2 z3 z8 z5z9 z10 z1 2 z4 z6 z7 z11 z12 1 z13 z14 z15z167 6 5 4 3 Рис. 6. Конструкция редуктора режущей части РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА Определение среднего диаметра корон- ки. В зависимости от требуемой производи- тельности комбайна и мощности электро- двигателя режущей части диаметр режущей коронки принимается из типажного ряда: D – диаметр сферической части испол- нительного органа и большего основания конуса конической части; 1d – меньший диаметр усеченного ко- нуса задней части. Средний диаметр коронки определяется из ее конструкции: – передняя часть коронки имеет сфери- ческую конструкцию и ее средний диаметр принимается D,DП ср ⋅= 850 , м; – задняя часть коронки представлена в виде усеченного конуса и ее средний диа- метр определяется, как 2 1dDDЗ ср += , м. Определение длины коронки. Длина пе- реднего 1l и заднего 2l участков исполни- тельного органа комбайна определяется в соответствии со схемой набора резцов, ша- гов между соседними линиями резания и степенью уравновешивания реактивных моментов. Расчет сил резания и подачи на испол- нительном органе. Расчет сил резания и подачи на исполнительном органе может производиться по каждому i -му резцу в соответствии со схемой расстановки рез- цов по значениям толщины стружки ih в каждом рассматриваемом γ -м положении за один оборот исполнительного органа. При проверочных расчетах, с целью определения потребляемой мощности дви- гателя исполнительного органа комбайна, удовлетворительную точность дает расчет по упрощенной конструктивной схеме, в которой сохранены все основные парамет- ры реального исполнительного органа. В этом случае расчет сил резания и подачи выполняется для одного острого резца и с учетом его затупления. При расчете необ- ходимо учитывать число резцов в одной линии резания, что влияет на глубину ре- зания h , шаг t между линиями резания, а также угол установки β (для тангенци- альных резцов). После определения усилия на единичном резце суммарное усилие ре- зания на всем исполнительном органе оп- ределяется с учетом угла охвата охвγ раз- рушаемого массива исполнительным орга- ном или коэффициентом охвkγ , который учитывает число резцов, участвующих в разрушении массива. В общем случае усилие резания на ис- полнительном органе охвkmnZZ .р.лi.зi.c γ′⋅′⋅′⋅= , Н, где i.cZ – определяется в зависимости от разрушения угля или породы ( cyZ или cпZ ); i.зZ – усилие резания c учетом затуп- ления резца (для коронки состоящей из двух участков i.зZ определяется отдельно 106 п.зZ , з.зZ – соответственно для передней и задней частей), з.зп.зi.з ZZZ += ; .р.лn′ – суммарное число линий резания на исполнительном органе (на передней и задней частях); m′ – число резцов в линии резания ( пm′ , зm′ в передней и задней частях); охвkγ – коэффициент угла охвата; =охвkγ 0,5 – при работе полным диамет- ром и поперечной подаче. Средние значения сил резания и подачи для угля на одном резце [1] ( )       ⋅= ⋅⋅⋅⋅⋅ ++ + = ,ZkY ; cos kkkkth kh,b ,b, AZ y on y o отyфзi p p p y o βα ψ 1 23450 300350 где ψk – коэффициент, учитывающий хрупко-пластические свойства угля; h и it – значение толщины стружки и шага резания. Значение шага it определяет- ся исходя из принятой схемы набора резцов; зk – коэффициент обнажения забоя; =фk 1 – коэффициент формы передней грани резца; =сk 1 – коэффициент, учитывающий схему резания; уkα – коэффициент влияния угла реза- ния α на удельную энергоемкость резания угля; для тангенциальных резцов угол ре- зания α (рис. 7) определяется, исходя из значения угла установки резца β , сле- дующим образом. 90º 90º–β+45º β 90º–β 0 0 Рис. 7. Определение угла резания α =−= βα 135 135º – 45º = 90º. β – угол установки резца в направле- нии подачи (принимается больше 45º для устранения трения задней части резца о массив); отk – коэффициент отжима угля; оп- ределяется в зависимости от наибольшего диаметра исполнительного органа и глу- бины его внедрения в забой по формуле:                         + −+= 2 1 111 i i cp i отот D l ,kk , где 80 250 ,E E,k iom − = – средний коэффициент отжима; E – показатель степени хрупкости разрушаемых углей, например для хрупких углей принимаем =E 3; il – длина коронки или ее участков; icpD – средний диаметр коронки или ее участков, м; пk – коэффициент, характеризующий отношение силы подачи к силе резания (на остром резце, =пk 0,7). Для исполнительных органов, состоя- 107 щих из двух частей (передней и задней), вращающихся в разных направлениях, средние значения сил резания и подачи на одном остром резце определяются с уче- том шага t резания. Суммарное усилие на исполнительном органе определяется для каждого его уча- стка отдельно по группам в соответствии с изменением шага .t Средняя сопротивляемость угля реза- нию pA в неотжатой зоне принимается по данным шахтных замеров, кН/м (Н/мм). Расчетная ширина режущей части резца pb для круглых тангенциальных резцов 2 dbp = , где d – диаметр державки резца, м. Для примера принимаем тангенциаль- ный резец РКС-3. Проходческие комбайны предназнача- ются для работы в широком диапазоне уг- лей с сопротивляемостью резанию pA от 60 до 360 кН/м и с самыми различными хрупко-пластическими свойствами. По- этому для расчета силовых и энергетиче- ских параметров резания рекомендуется принимать вязкие угли с граничным зна- чением средней сопротивляемости пласта резанию в неотжатой зоне =pA 240 кН/м и соответствующим ему значениям времен- ного сопротивления угля одноосному сжа- тию =cжR 20 МПа. .о.и п nm Vh ⋅′ = , м, где пV – скорость поперечной подачи ко- ронки, м/мин; m′ – число резцов в линии резания; .о.иn – частота вращения коронки, об/мин. Среднее значение сил резания и подачи на одном затупленном резце для угля [1] ( ) ( )    ++= ++= ,uS,R ;uS,R зсж i оу i зу зсжp i оу i зу 80 80 ΥΥ μΖΖ где сжR – временное сопротивление угля одностороннему сжатию, МПа; pμ – коэффициент сопротивления ре- занию; зS – проекция площади затупления резца на задней грани на плоскость реза- ния. Величина зS находится в пределах 15 – 20 мм2; u – параметр, учитывающий объем- ность напряженного состояния массива. Среднее значение сил резания и подачи при разрушении пород острым резцом [1] ( )( )     = ⋅⋅++= , ;ht,, в,,kP i on i on iрnk i on ΖΨ Ζ α 0180250010920 где kP – контактная прочность пород, МПа; 5144 , k fP = , f – коэффициент крепости для угля; nkα – коэффициент, учитывающий влия- ние угла резания, при =α 90º, =nkα 1,0. Среднее значение сил резания и подачи на одном затупленном резце для породы [1]     += += .SP, ;SP, зk i on i зn зkp i on i зn 250 250 ΥΥ μΖΖ Значение коэффициента сопротивления резанию породы и величину проекции площадок затупления резцов принимаем таким же, как и при разрушении углей. Определение крутящего момента на исполнительном органе [1]. Необходимое 108 значение крутящего момента на исполни- тельном органе в общем случае можно оп- ределить как i k i iRM = =1 Ζ , Н·м, где iΖ – усилие резания на единичном резце, Н (при резании угля i зуi ΖΖ = ; при резании породы i зni ΖΖ = ); iR – радиус установки i -го резца от- носительно оси вращения исполнительного органа, м; k – число резцов, одновременно нахо- дящихся в контакте с углем или породой (можно принять половину резцов, уста- новленных на коронке). Если условия резания каждым резцом одинаковы, то срi ΖΖ = , то .R k i iсз = =1 ΖΜ Величины k и iR определяются исходя из схемы расстановки резцов и геометриче- ских параметров исполнительного органа. Для исполнительных органов избира- тельного действия необходимое значение крутящего момента, определяющего по- требную мощность приводного двигателя, можно записать следующим образом остр ср лрcp kk D nm ⋅⋅′⋅= 2 ΖΜ , Н·м. Если исполнительный орган состоит из двух частей, то зn ΜΜΜ += , где nΜ и зΜ – соответственно крутящий момент на передней и задней частях ис- полнительного органа. +⋅⋅⋅⋅⋅′⋅= ocтр n ср n лрn n ср kkD,nm 50ΖΜ ocтр зад ср зад лрз зад ср kkD,nm ⋅⋅⋅⋅⋅′⋅+ 50Ζ , где срD – средний диаметр участков ко- ронки; ock – коэффициент ослабления масси- ва, при разрушении целика принимается равным 1 (рис. 8 а, б); n лрn , з лрn – число линий резания, соот- ветственно передней и задней частей ис- полнительного органа; трk – коэффициент, учитывающий сколько резцов одновременно находится в контакте с углем или породой; максималь- ное значение коэффициента при попереч- ном резе и разрушении сечения KS со- ставляет 0,5. Параметр KS – площадь продольного сечения коронки, м2. а б VП VП VП Рис. 8. Схема разрушения массива: а – сплошной массив Ko c =1; б – массив ослаблен нижней проход- кой Ko c <1 Примечание: для достижения уравно- вешивания реактивных моментов необхо- димо, чтобы зn MM = . АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В результате проведенных исследова- ний влияния различных параметров на ра- боту исполнительного органа проходче- ского комбайна избирательного типа (рис. 9) получены данные, позволяющие выбрать рациональные режимы работы проходческого комбайна, обеспечивающие его эксплуатационную надежность и мак- симальную производительность. 109 Как показали результаты исследований усилий и моментов, реализуемых на испол- нительном органе комбайна, возможны ре- жимы работы проходческого комбайна и его исполнительного органа в частности, при которых, в пределах допустимых по- грешностей, возможно получить положи- тельные эксплуатационные характеристики при резании угольного и породного масси- вов с коэффициентом крепости =f 4 – 6 по шкале профессора М.М. Протодьяконова. Результаты теоретических исследова- ний приведены в таблице, из которой вид- но, что в зависимости от сочетания тех или иных параметров и режимов работы воз- можно уравновешивание моментов на уча- стках исполнительного органа комбайна. a б D D d D1 S1 VП S2 R VП VП SК l l1 l2 d Рис. 9. Геометрические параметры исполнительно- го органа проходческого комбайна избирательного действия РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Таблица Уголь ( ) ( )uS,R соs kkkkkth kh,в ,в,AZ зcжPотсфузi Р Р P +⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ ++ +⋅= 801 23450 300350 μ βα ψ , Н Порода ( ) ( ) зkppпk SP,ht,,в,,kPZ ⋅⋅+⋅+⋅+⋅= μα 250010250010920 , Н Уравнение моментов остр cр i.р.л \ iу kk D nmZM ⋅⋅⋅⋅⋅= 2 , Н·м 10001 == DD , мм 8001 == dD , мм 2=\ nm 2=\ зm 2=\ nm 1=\ nm nt , мм nl , м nM , Н·м  пβ зt , мм зl , м зM , Н·м  зβ nt , мм nl , м nM , Н·м  пβ зt , мм зl , м зM , Н·м  зβ – 0,2 уравновешива- ние невозможно – 0,4 уравновеши- вание невоз- можно – 0,2 уравновешива- ние невозможно – 0,4 уравновешива- ние невозможно 10 0,3 19286,00 70º 20 0,4 18716,00 60º 10 0,3 19286,71 70º 10 0,4 17170,44 60º 10 0,4 28098,95 70º 10 0,4 29243,90 70º 15 0,4 25895,75 60º 10 0,4 23485,22 70º 10 0,5 28238,50 60º 20 0,4 25744,70 70º 15 0,5 25484,50 60º 10 0,4 23485,22 70º 15 0,6 32119,97 60º 10 0,4 29243,90 70º 30 0,6 23148,34 50º 35 0,4 20985,78 70º 25 0,7 28912,00 50º 20 0,4 25744,70 70º 30 0,7 уравновешива- ние невозможно 35 0,4 уравновешива- ние невозможно – 0,8 уравновешива- ние невозможно – 0,4 уравновеши- вание невоз- можно – 0,8 уравновешива- ние невозможно – 0,4 уравновешива- ние невозможно 110 В качестве примера рассмотрению под- лежал комбинированный исполнительный орган проходческого комбайна с полусфе- рическим и коническим участками, кото- рые вращаются в противоположные сторо- ны относительно продольной оси стрелы комбайна. Геометрические размеры испол- нительного органа приняты такие, которые наиболее часто встречаются как в отечест- венных, так и в зарубежных конструкциях комбайнов. Характерно то, что уравнове- шивание участков исполнительного органа возможно при различной их длине и раз- ном числе резцов в одной линии резания. ВЫВОДЫ Как показали результаты исследований, «уравновешивание невозможно» только при отличии размеров длин участков более чем на 50%. В остальных случаях возмо- жен подбор шагов между линиями резания it и углов установки резцов iβ , при кото- рых явный положительный результат с до- пустимой нормой погрешности 15%. Преимущества комбинированного ис- полнительного органа очевидны в том, что при установке на заднем участке исполни- тельного органа по одному резцу в линии резания значительно уменьшается число резцов на исполнительном органе. Этот фактор не усложнит процесс реза- ния горного массива из-за того, что задний участок коронки конструктивно выполнен в виде усеченного конуса, что приводит к более эффективному скалыванию угля или породы на свободную поверхность забоя. Из таблицы видно, что величина момен- та при =′minm 1 на заднем участке коронки меньше примерно на 9%, чем при =′minm 2. Анализ показал, что углы установки резцов в основном находятся в пределах =β 50 – 70º. Этот фактор показывает, что резец работает в большей степени на сжа- тие, чем на изгиб, что предотвращает в большей степени его изгиб и поломку. Применяемые величины шагов между линиями резания =t 10 – 35 мм при диа- метрах тангенциальных резцов, устанавли- ваемых на исполнительных органах про- ходческих комбайнов избирательного типа =d 32 мм (для резца РКС-2) и =d 38 мм (для резца РКС-3), предотвращают образо- вание целиков не разрушенного горного массива между линиями резания, что обес- печивает отсутствие контакта корпуса ко- ронки с массивом и тем самым еще в большей степени снижает вибрации ис- полнительного органа и комбайна в целом. Полученные результаты дают возмож- ность значительно снизить динамические нагрузки на резец и исполнительный ор- ган комбайна, подшипники и шестерни трансмиссии режущей части и приводной двигатель исполнительного органа. Достоинство приведенных в данной ра- боте конструкторских предложений и ис- следований заключается в том, что закла- дывая необходимые из эксплуатационных и конструктивных соображений параметры исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа можно по- лучить желаемый результат для различных их типов и конструкций с точки зрения улучшения эксплуатационных и техноло- гических параметров. Новизна данной работы заключается в том, что впервые разработано техническое предложение и проведены теоретические исследования динамики работы исполни- тельного органа проходческого комбайна избирательного типа с раздельным проти- воположным вращением его участков. Результаты анализа параметров и про- веденные исследования являются исход- ными данными для проектирования схемы набора резцов на исполнительном органе комбайна. 111 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. Васильев К.А. Экспериментальные конструкции резцовых коронок проходческих комбайнов / К.А. Василь- ев, Р.П. Воробьева, Ю.Г. Храпов // Сборник научных тру- дов. – 1987. – № 34. – С. 21 – 26. 4. Проектирование механических передач: учеб.- справ. пособ. для вузов / [Чернавский С.А., Снесарев Г.А., Козинцов П.С. и др.] – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Ма- шиностроение, 1984. – 560 с. ОБ АВТОРАХ Фелоненко Станислав Васильевич – к.т.н., доцент кафедры горных машин и инжиниринга Национального горного университета.

Обоснование рациональных параметров динамически уравновешенного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного типа

Репозитарії

Схожі ресурси