CC BY
60
------------------------------------ © В.В. Аксенов, В.Ю. Садовец,
В.Ю. Бегляков, 2010
УДК 622.232
В.В. Аксенов, В.Ю. Садовец, В.Ю. Бегляков
СИНТЕЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ГЕОХОДОВ
Описан принцип синтеза конструктивных решений исполнительных органов геохода, основанный на выборе и анализе комбинаций различных функциональноконструктивных элементов. Приведены примеры вариантных множеств элементов и конструктивных решений исполнительных органов.
Ключевые слова: геовинчестерная технология, геоход, исполнительный орган, разрушающий элемент, горная выработка.
настоящее время получает развитие принципиально но--Я-М вый подход к проведению подземных горных выработок
- геовинчестерная технология (ГВТ)1, базовым функциональным элементом которой является геоход. Геоход является новым, самостоятельным видом горнопроходческих машин и, естественно, требует создания нового, специфического исполнительного органа [1, 2].
На экспериментальных образцах геоходов «Эланнг-3» и «Эланг-4» были применены исполнительные органы ножевой (рис. 1) и барабанный с резцами (рис. 2). Стендовые и полевые испытания геоходов «Эланнг-3» и «Эланг-4» позволили выявить специфические особенности работы их исполнительных органов. А проведенный анализ результатов испытаний и изучение опыта проектирования и изготовления позволили разработать требования к исполнительным органам геохода [3].
1 Геовинчестерная технология (ГВТ) - процесс механизированного проведения горных выработок с формированием и использованием системы законтурных винтовых и продольных каналов, в котором операции по разработке забоя, уборке горной массы, креплению выработанного пространства, а также перемещению всей проходческой системы на забой осуществляется в совмещенном режиме. Введение дополнительной технологической операции - формирование системы законтурных каналов - вовлекает в технологический процесс проведения выработки в качестве силового связующего звена (элемента) приконтурный массив горных пород [1], [2].
Рис. 1. Внешний вид четырехлучевого ножевого исполнительного органа геохода «Эланг-3»
Рис. 2. Внешний вид барабанного исполнительного органа с резцами геохода «Эланг-4»
числа функционально-конструкционных элементов, которые явля-его конструктивной реализацией.
Для ИО геохода можно выделить следующие функциональноконструктивные элементы (ФКЭ):
- форма поверхности забоя (ФЗ);
- тип исполнительного органа геохода (тип разрушающих элементов) (РЭ);
- количество разрушающих элементов (N1;
- ориентация разрушающих элементов относительно оси геохода (ПО);
- наличие и тип собственного привода у ИО геохода (ТП).
В свою очередь функционально-конструктивные элементы исполнительного органа можно рассматривать как переменные, которым можно присваивать значения.
Например, элементам можно присваивать значения:
- «форма поверхности забоя» е {плоскость; конус прямой; конус обратнвй; ступенчатая поверхность..
- «тип исполнительного органа геохода» е {ножевой; барабанный; барово-цепной; шарошечный.}
- «количество разрушающих элементов» е {одноэлементный; двухэлементный; многоэлементный.}
и т.п.
И далее, варьируя значениями элементов можно получить структурную формулу исполнительного органа, синтезировать и систематизировать конструктивные решения, создать систему символьных обозначений, по которым можно определить конструктивные особенности. А, анализируя характеристики каждого элемента в отдельности, можно определить или спрогнозировать характеристики и область применения того или иного конструктивного решения. И наоборот, синтезировать конструктивное решение исполнительного органа под заданные условия его работы.
Нетрудно определить, что теоретическое число возможных комбинаций может оказаться весьма значительным и равным произведению количеств значений каждого ФКЭ:
ЕК = Пфз-ПрЭ-п^Ппо-Птп...
При принятии решения о создании исполнительного органа для конкретных, заданных условий анализ всех возможных вариан-
тов и выбор одного из конструктивных решений может оказаться долгим и неблагодарным занятием.
Схема
Описание
Недостатки
Преимущества
Многолучевой ножевой ИО.
Не имеет собственного привода. Угловые скорости движения инструмента и головной секции геохода равны.
Область применения. Сыпучие и мягкие породы крепостью /<1 по шкале проф. М.М. Прото-дьяконова
Ограничение по крепости пород;
Большое сопротивление движению;
Простота реализации;
Двухшнековый ножевой ИО активного действия, имеющий свой собственный привод. Область применения. Сыпучие и мягкие породы крепостью /<1 по шкале проф. М.М. Прото-дьяконова
Ограничение по крепости пород;
Необходимость периодической очистки при работе по породам с высокой влажностью;
Высота разрушаемого уступа ограничена диаметром шнека; Необходимость привода;
Меньшее сопротивление движению; Высокая производительность;
Барабанный ИО.
Каждый барабан имеет свой привод.
Область применения. Породы крепостью /<4 по шкале проф. М.М. Протодьяконова
Высота разрушаемого уступа ограничена диаметром барабана;
Неравномерность загрузки на разных расстояниях от оси; Ограничения по форме забоя;
Возможность разрушения пород средней крепости;
Высокая производительность;
Баро-цепной ИО, с возможностью замены резцов баровой цепи на шарошки.
Скол целиков осуществляется также барами, обеспечивая мало энергоемкое разрушение. Область применения. Породы крепостью/<10 по шкале проф. М.М. Протодьяконова_____________
Возможность работы на вязких и крепких породах; Возможность формирования забоя любого профиля; Равномерное распределение нагрузки по площади забоя;
Малая производительность;
Высокая энергоемкость;
Высокое пылеобразо-вание;
Редукторный исполнительный орган со шнековыми разрушающими элементами.
Также возможно применение с другими разрушающими элементами.
Область применения. Породы средней крепости /■<8 по шкале проф. М.М. Протодьяконова
Возможность формирования заданной формы забоя; Равномерное распределение нагрузки по поверхности забоя; Возможность частичного использования сил резания для создания тяговых усилий; Широкий диапазон применяемых разрушающих элементов и разрушаемых пород;______________
Сложность в проектировании и изготовлении;
Отсутствие методик расчета;
Поэтому необходимо учесть, что значение того или иного ФКЭ может являться фактором, влияющим на значение другого ФКЭ, или, другими словами, функционально-конструк-тивные элементы, составляющие исполнительный орган, являются взаимо-влияющими элементами. Например: применение барабанного исполнительного органа в значительной мере определяет форму забоя, а применение шарошечных или дисковых резцовых исполнительных органов, предполагает обязательное применение привода и т.д.
Поэтому необходимо создание обоснованных баз предпочтительных, рекомендованных и недопустимых сочетаний и комбинаций тех или иных функционально-конструктивных элементов для различных условий.
Работу по формированию таких рекомендаций и методик еще предстоит проделать, но, тем не менее, использование структурных формул уже позволило нам синтезировать десятки конструктивных решений. Наиболее приемлемые на наш взгляд решения приведены в таблице.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Винтоповоротные проходческие агрегаты / А.Ф. Эллер, В.Ф. Горбунов, В.В. Аксенов. - Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма, 1992.
- 192 с.
2. Аксенов В.В. Геовинчестерная технология проведения горных выработок.
- Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 2004. - 264 с., ил.
3. Обоснование необходимости создания исполнительного органа геохода, для разрушения пород средней крепости./В.В. Аксенов В.В., В.Ю. Садовец, В.Ю. Бегляков Труды VI Всероссийской научнопрактической конференции с международным участием. Юрга: Изд. ТПУ, 2008. - с. 429-431.
4. Аксенов В.В. Моделирование особенностей движения геохода / В.В. Аксенов, В.Ю. Садовец // Вестник КузГТУ. - 2007. - №1. - С. 20...22. (2)Аксенов В.В. Обоснование необходимости разработки внешнего движителя геохода / В.В. Аксенов, А.Ю. Дугина // Вестник КузГТУ. - 2007. - №6. - С. 46—48. ЕШ
- Коротко об авторах ---------------------------------------------
Аксенов В.В. - доктор технических наук, профессор, Институт угля и углехимии СО РАН, г. Кемерово, E-mail: v.aksenov@kemsc.ru Садовец В.Ю. - кандидат технических наук, Институт угля и углехи-мии СО РАН, г. Кемерово
Бегляков В.Ю. - стпреплдаватель, Юргинский технологический институт ТПУ, г. Юрга, begljakov@rambler.ru.
