CC BY
38
© Д.А. Кузисв, Д.А. Крючсв, 2009
УДК 622.232(043.3)
Д.А. Кузиев, Д.А. Крючев
КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ВЫЕМКИ ПОРОДЫ ШНЕКО-ФРЕЗЕРНЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ КАРЬЕРНОГО КОМБАЙНА
Рассмотрены кинематические особенности процесса выемки породы шнекофрезерным рабочим органом карьерного комбайна.
Ключевые слова: карьерный комбайн, вращение шнека, стружка, высота слоя.
Семинар № 22
D.A. Kuziev, D.A. Kruchev
KINEMATICS FEATURES OF ROCK EXCAVATION SCREW-MILLING BODY SURFACE MINER
Consider the kinematic features of the process of excavation of rock auger-milling body surface miner.
Key words: surface miner, rotation spiral cutter drum, swarf, layer height.
Траектории взаимодействия вооружения у шнеко-фрезер-ного карьерного комбайна с породным массивом образуются в результате сочетания его поступательного движения со скоростью - W и вращательного движения шнека со скоростью - w . При постоянном отношении скоростей комбайна и относительного вращения шнека эти траектории представляются удлиненными циклоидами (трохоидами -рис. 1), показанными на участке взаимодействия с забоем -кривая 1. Направление вращательного движения шнеко-фрезерного органа по часовой стрелке (рис. 1, а) всегда направлено против поступательного движения комбайна, а направление движения против часовой стрелки совпадает с направлением движения комбайна (рис. 1, б). За время одного оборота шнекофрезерного органа некоторая точка на режущей кромке шнека, двигаясь по траектории-1 с относительной угловой
скоростью - со , переместится из положения - Ах в положение - А2. За то же время шнеко-фрезерный орган переместится из положения- I в положение-11, пройдя путь - с переносной скоростью - Ж . Перемещение - £0 соответствует одному рабочему циклу зуба шнека с периодом:
2п
Ж ~ со ’■
Откуда, подача шнека на один оборот составит:
Ж
£0 = 2п —, м/об (1)
о
Ж
или £0 = —, м/рад (2)
о
Траектории движения режущих элементов в шнеке представляются идентичными кривыми, расположенными в плоскости рис. 1, причем траектория- 2 образуется с опережением траектории- 1. После прохода вооружения по всей дуге забоя, оно отделит от последнего элемент грунта ограниченный линиями 1 и 2.
Толщина стружки - С в плоскости рис. 1 в любом положении точки А вооружения определится отрезком нормали к линии -1 заключенным между последней и линией -2. Точное ее определение громоздко, и из-за малости величины (на один-два порядка) скорости - Ж по сравнению с окружной -
Рис. 1. Траектории движения вооружения шнеко-фрезерного рабочего органа карьерного комбайна при его вращении: а - по часовой стрелке; б - против часовой стрелки
О- (здесь В - диаметр окружности
режущих кромок вооружения шнека). Для практических целей вполне пригодно приближенное значение [1] равное:
С = С0 Sin ф, м,
где ф - текущий угол поворота зуба вооружения, отсчитываемый от исходного положения точки А,
0 < ф < фо
здесь ф0 - угол контакта витка шнека со слоем фрезеруемой породы, град; равный:
2к Л
Sn
ф0 = агсСо81 1----I + агс81п — , где: И -
0 ^ В) В
высота слоя породы, м; ИтП <И < [ И ], здесь [ И ]- максимально возможная высота слоя, определяемая конструкцией крепления цапф шнеко-фрезерного органа.
Учитывая, что отношение — являВ
ется величиной второго порядка малости и то, что синусы малых углов практически равны нулю, вышеприведенное выражение с достаточной степенью точности принимает вид:
ф0 = агсСо&’ | 1 - —
0 ^ В
В свою очередь, средняя толщина стружки в плоскости рисунка 1 составит:
о 2^о И
о =——, м,
Пфо
Здесь - ф0 в радианах с учетом выражения (1) средняя толщина стружки будет равна
юБф0
Сечение стружки в плоскости Рис.
1 в соответствии с результатами полученными в /2/ составит:
V = *0 к 2
=--------, м ,
гСояа
а с учетом выражения (3) площадь стружки в плоскости перпендикулярной рис. 1 будет:
=-
Жк
м
2
(оіСо8а
где г - число заходов шнека, ед ; а - угол
наклона винтовой линии шнека к плоскости ортогонального сечения его оси.
Сечение стружки в горизонтальной плоскости £г составит:
$г =8В, м2
или с учетом результатов (3) сечение стружки - *г определяется как:
*г = 2 ^ , м2
ю Бр0
где В - ширина захвата слоя породы, м ; ВтП < В < [ В ], здесь [ В ] - длина шнеко- фрезерного органа.
1. Протасов Ю.И. Разрушение горных пород. 3-е изд., стер.- М.: Изд-во МГГУ, 2002.- 453с.
2. Горцакалян Л.О., Мурашов М.В., На-жесткин Б.П., Самсонов Л.И. Сборник задач по теории и расчету торфяных машин. -М.:Недра, 1966.
3. Кузиев Д.А. Обоснование и выбор параметров гидроимпульсного привода шнеко-фрезерного рабочего органа карьер-
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ного комбайна Автореф. канд. дисс. М.:МГГУ, 2007, 24с.
4. ЗамышляевБ.Ф., Грабский А.А., Кузиев Д.А., Абдуазизов Н.А. Сравнительный анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований момента сопротивления вращению шнеко-фрезерного рабочего органа карьерного комбайна // Горный информационно-аналитический бюллетень, № 10.-М.: Изд-во МГТУ, 2007, С. 15-23.ЕШ
— Коротко об авторах------------------------------------------
Кузиев Д.А. - кандидат технических наук, докторант кафедры ГМО, Крючев Д.А. - аспирант кафедры ГМО,
Московский государственный горный университет, ud@msmu.ru
