CC BY
70
УДК 622.232.72.054.54 © Ю.Н. Линник, В.Ю. Линник, Ф.Ф. Гарифуллин, 2018
Нагруженность и долговечность средств крепления резцов при износе гнезд резцедержателей угледобывающих комбайнов
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-11-24-29
ЛИННИК Юрий Николаевич
Доктор техн. наук, профессор,
профессор кафедры «Экономика и управление
в топливно-энергетическом комплексе»
ФГБОУ ВО «Государственныйуниверситет управления»,
109542, г. Москва, Россия,
тел.: +7 (916) 110-18-77,
e-mail: ylinnik@rambler.ru
ЛИННИК Владимир Юрьевич
Доктор экон. наук, доцент,
профессор кафедры «Экономика и управление
в топливно-энергетическом комплексе»
ФГБОУ ВО «Государственный университет управления»,
109542, г. Москва, Россия,
тел.: +7 (910) 439-16-01,
e-mail: d0c3n7@gmail.com
ГАРИФУЛЛИН Фаннур Фаргатович
Аспирант кафедры «Экономика и управление
в топливно-энергетическом комплексе»
ФГБОУ ВО «Государственный университет управления»,
109542, г. Москва, Россия,
тел.: +7 (910) 419-75-77,
e-mail: fannurgarifullin@mail.ru
При работе угледобывающих комбайнов зна чительная доля отказов шнеков происходит из-за износа гнезд резцедержателей в связи с утратой рабочих функций существующих средств крепления резцов. В статье изложены результаты исследования нагруженности резцов и средств их закрепления в резцедержателях угледобывающих комбайнов в зависимости от величины износа гнезд. Установлено, что в процессе изнашивания гнезд и увеличения зазоров в соединении «резец - резцедержатель» изменяются кинематические углы резания, что необходимо учитывать в расчетах по определению силовой нагруженности исполнительных органов комбайнов. В процессе разрушения угольного массива существующие средства крепления резцов испытывают циклические нагрузки, которые существенно возрастают по мере изнашивания гнезд резцедержатетей, что приводит к их преждевременному выходу из строя и, как следствие, к потерям резцов. По результатам исследований даны рекомендации по созданию пассивных средств крепления резцов.
Ключевые слова: очистной комбайн, исполнительный орган, резец, резцедержатель, крепление резца, износ, сила резания, нагруженность исполнительного органа, кинематические углы резания, отказ шнека, угольный массив.
ВВЕДЕНИЕ
Практика эксплуатации очистных комбайнов показывает, что при работе очистных комбайнов значительная доля отказов шнеков (от 15 до 91% в зависимости от условий эксплуатации и в среднем по отрасли - 49%) происходит из-за износа гнезд резцедержателей. Связано это с тем, что по мере износа гнезд и увеличения в этой связи зазора между резцом и стенками гнезда резцедержателя утрачиваются рабочие функции существующих средств крепления, что приводит к массовым потерям резцов при добыче угля в забое, доля которых достигает 30% общего числа резцов [1].
Кроме этого, в процессе изнашивания гнезд резцедержателей изменяются кинематические углы резания резцов, что негативно влияет на нагруженность исполнительного органа, а следовательно, и на такие важные показатели эффективности его функционирования, как производительность и энергозатраты при выемке [2, 3].
Поэтому вопросы оценки влияния износа резцедержателей на процесс резания и нагруженность инструмента требуют специального рассмотрения. В этой связи были выполнены исследования, в ходе которых определялись механизм взаимодействия резца с креплением и нагрузки в соединении «резец - резцедержатель» при изменении пространственной ориентации резцов в изношенном резцедержателе. На основе исследований даны рекомендации по повышению надежности средств крепления резцов.
НАГРУЖЕННОСТЬ РЕЗЦОВ В ПРОЦЕССЕ
ИЗНАШИВАНИЯ ГНЕЗД РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЕЙ
Вопросам нагруженности режущего инструмента и проектирования исполнительных органов (шнеков) угледобывающих машин посвящено значительное число публикаций как отечественных, так и зарубежных ученых [4, 5, 6, 7, 8, 9]. Однако в них при определении усилий, действующих на резцы, не учитывается изменение кинематических углов в процессе изнашивания гнезд резцедержателей. Происходит это потому, что при износе гнезд резцедер-
жателеи на величину rT1 резец отклоняется от своего исходного положения в направлении действия усилий резания Z на величину xT, (рис. 1), в результате чего изменяются действующие на резец нагрузки.
Поскольку зазоры между резцом и стенками гнезда резцедержателя в процессе изнашивания последнего увеличиваются, то с большой долей вероятности можно ожидать, что в процессе резания резец может менять свое положение в изношенном гнезде резцедержателя в зависимости от отношения отжимающих усилий (усилия подачи) Y к усилиям резания Z(Кп = Y/Z) и величины зазора Дт в направлении их действия, зависящего от величины износа rTl и rT1.
Для оценки степени влияния зазоров в соединении «резец - резцедержатель» на нагруженность были выполнены экспериментальные исследования процесса резания, в ходе которых при резании углеце-ментных блоков острыми и затупленными радиальными резцами, наряду с усилиями резания Z и подачи Y, датчиками фиксировались отклонения резца в резцедержателе. Сигналы с датчиков направлялись на ЭВМ для обработки поступающих экспериментальных данных. Резание углецементных блоков длиной 2400 мм производилось на продольно-строгальном станке с постоянной (10, 15, 20, 25 и 30 мм) и переменной (изменяющейся за один рез от 0 до 40 мм) толщиной стружки, шагом резания t = 5 см и скоростью V = 1 м/с. Резание с переменной толщиной стружки более полно соответствует характеру нагружения инструмента шнекового исполнительного органа в реальных условиях эксплуатации, когда угольный массив разрушается стружками серповидной формы. В качестве регистрируемого параметра отклонения была принята величина Др.
Анализ траектории перемещения резца 5 и соответствующих ему усилий Z, Yи xT позволил в зависимости от соотношения усилий резания Z и подачи Y (К„ = Y/Z) выделить следующие характерные положения резца в резцедержателе:
- устойчивое (статическое) заднее положение - отмечается при резании острым резцом с любой толщиной стружки;
- колебание резца вблизи заднего (нулевого) положения резца, иногда касаясь упора А (неустойчивое заднее положение), - отмечается при резании затупленным резцом с большими толщинами стружки;
- колебание резца вблизи переднего положения, контактируя с упором В, - отмечается при резании предельно затупленным резцом, когда отжимающие резец усилия максимальны;
- устойчивое (статическое) переднее положение - отмечается только при резании с малой толщиной стружки предельно затупленным резцом;
Рис. 1. Схема взаимодействия резца с креплением в изношенном резцедержателе
- движение резца из заднего положения в переднее и обратно (так называемое явление переброса резца), имеющее место, как правило, при передовых выколах массива углецементного блока.
В таблице приведены средние значения приращений усилий резания 1 и подачи У, полученные по данным 84 экспериментов резания углецементных блоков острым резцом, устанавливаемым в резцедержателях с различными зазорами между его стенками и державкой резца. При этом резец жестко фиксировался в заднем положении под углами хТ = 2,2; 3,4; 4,8 и 7,4 градусов, соответствующими значениям зазоров, указанных в таблице.
Эксперименты показали, что с увеличением величины зазора ДТ и соответствующем увеличении углов резания 5 и заднего а наблюдается линейный рост составляющих усилий резания 1 и У, хотя увеличение усилий подачи У в данном случае несущественно (от 1,21 кН при ДТ = 0 до 1,32 кН при ДТ = 7,8 мм. Приращение усилий Z заметно возрастает и достигает почти 40% при 5 = 90,5° (а = 15,5°).
Рассмотрим далее, каким образом изменяются усилия на резце при резании им углецементного блока с меняющейся в процессе единичного реза толщиной стружки (рис. 2). Кривые изменения усилий резания 1 и подачи У по длине углецементного блока получены при отклонении резца от исходного положения и соответствующем изменении в процессе единичного опыта толщины стружки к от от 0 до 40 мм. Кривые получены по средним значениям параметров в интервалах каждого из 100 мм пути резания.
Анализ полученных экспериментальных данных позволяет следующим образом трактовать физическую сущность процесса резания резцом, колеблющимся в изношенном резцедержателе. В начальный период резания (зона I) на резец действуют преимущественно отжимающие усилия, отклоняющие резец из заднего статически уравновешенного (устойчивого) положения в переднее. Толщина стружки на этом участке пути резания равна нулю. После того, как резец занял переднее положение, процесс резания начинает сопровождаться нарастанием толщины стружки к и соответствующим ростом
Значения приращений усилий резания при увеличении углов резания и заднего
Приращение усилий
Величина зазора Дт , мм Задний угол а, Угол резания 5, (в долях от единицы) по отношению к усилиям при Дт = 0
градус градус Z Y
0,0 8,0 83,0 1,0 1,0
2,3 10,2 85,2 1,19 1,04
3,6 11,0 86,0 1,23 1,04
5,0 12,7 87,7 1,25 1,13
7,8 15,5 90,5 1,39 1,0
а) УГ\
^ / Ч / * 1 1 i „___ 1 \
\ \ s/
/ _ _ }
4 1 ► 600 1200 II —V L , мм рез7 < IV ,
б)
i
J /
/
/ /
г /
600
1200
1800
L , мм
рез7
Рис. 2. Кривые изменения усилий резания 1 и подачи У (а) и отклонения резца хТ (б) в процессе резания углецементного блока
ние начинает нагружаться силой Рг и, достигая своего максимума Ргшх, затем начинает постепенно разгружаться до Р2МШ к моменту выхода его из забоя. Другими словами, имеет место соответствие частоты на-гружения крепления и вращения шнека.
3. При конкретном значении хт рост усилий резания 1 на острых резцах сопровождается линейным возрастанием усилий АРг (см. рис. 3, а), причем интенсивность возрастания усилий тем больше, чем больше угол хТ в соединении.
4. При резании угольного пласта резцом со скошенной головкой (см. рис. 3) поток разрушенного материала, действуя на скос в месте перехода от державки к режущей части, способствует извлечению (выталкиванию) резца из гнезда резцедержателя. Причем чем больше величина износа резцедержателя, тем более благоприятны условия для выталкивания резца, поскольку при увеличении в этом случае угла %Т направление движения потока горной массы приближается к направлению перемещения резца в резцедержателе. Перемещение резца в осевом направлении создает на креплении дополнительное давление со стороны паза хвостовика, что и является, в конечном счете, причиной увеличения нагрузки АР1МАХ на величину АРг .
усилий Z и Y (зона II). В момент передового выкола происходят резкий спад и перераспределение уровня нагрузок Z и Y, вызывающие переброс резца в сторону заднего положения (зона III), после чего резание, сопровождающееся превалирующим ростом усилий Z над Y, происходит резцом, колеблющимся вблизи заднего устойчивого положения (зона IV).
НАГРУЖЕННОСТЬ СРЕДСТВ КРЕПЛЕНИЯ РЕЗЦОВ
ПРИ ИЗНАШИВАНИИ ГНЕЗД РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЕЙ
Рассмотрим механизм формирования нагрузок на средствах крепления резцов в процессе изнашивания гнезд резцедержателей. Не останавливаясь подробно на методологических аспектах и анализе полученных данных, изложим основные результаты исследований, которые сводятся к следующему (рис. 3):
1. При статическом нагружении в направлении действия силы резания Z до определенных ее значений величина усилий PZCT , действующих на крепление резца, сначала возрастает, а затем стабилизируется на одном уровне. Происходит это после расклинивания резца в резцедержателе, в результате чего прекращается рост угла %T, а следовательно, и деформация крепления. При прочих равных условиях с увеличением длины хвостовика резца величина PZCT уменьшается, поскольку уменьшаются угол xT и деформация крепления.
2. При работе в реальных условиях эксплуатации происходит циклическое нагружение средств крепления резцов. При внедрении резца в разрушаемый массив крепле-
APZ , кН
P
Рис. 3. Зависимости приращения усилий АРг (а) на креплении и вероятности их появления Р (б) от силы резания 1 при резании острыми резцами с различным углом поворота в изношенных резцедержателях: 1 - Хт = 1,3°; 2 - Хт = 2,54°; 3 - %т = 5,4°
Доказательством такого предположения является тот факт, что при статическом нагружении резцов со скошенной головкой увеличение усилий на креплении не отмечается.
5. При увеличении скорости подачи комбайна и росте усилий возрастает вероятность приращения усилий PAPz на креплении, что связано с увеличением крупности продуктов разрушения, положительно сказывающемся на эффективности выталкивания резца из резцедержателя.
6. При затуплении резцов отжимающие усилия, действующие со стороны забоя, возрастают, в результате чего меняется направление действия равнодействующей усилий резания Z и подачи Y в сторону, противоположную извлечению инструмента из резцедержателя. В результате этого при резании резцом со скошенной головкой приращение максимальных усилий APzmax и вероятность приращения PAPz на активном креплении снижаются, и при определенных значениях величины износа резца они стабилизируются на уровне нагрузок, соответствующем статическому нагружению резца.
7. С увеличением угла поворота xT резца при изнашивании резцедержателей уровень приращения силы APZ на креплении в случае резания как острым, так и затупленным резцом, возрастает.
Таким образом, вышеизложенные результаты исследований позволяют сделать вывод о том, что надежность применяемых активных средств крепления резцов связана с действующими на них со стороны хвостовика резца циклическими нагрузками, вызывающими деформацию креплений. Причем чем больше износ гнезда резцедержателя, тем выше максимальная нагрузка на креплении и его деформация, а следовательно, ниже долговечность крепления. В этой связи были выполнены исследования, направленные на установление требуемого уровня долговечности при работе угледобывающих комбайнов и путей их повышения.
При проектировании по принадлежности средств крепления исполнительному органу их можно разделить на крепления, принадлежащие резцу, и крепления, входящие в конструкцию шнека. Так как крепления первого типа (одноразового использования) не предназначены для повторного использования, то долговечность их должна соответствовать, как минимум, долговечности резца. Долговечность креплений, входящих в конструкцию шнека, должна соответствовать межремонтному ресурсу исполнительного органа.
Для определения требуемой долговечности креплений одноразового использования следует исходить из того, что наработка на отказ их, выраженная в пути резания шнеком ТКкрр., должна быть не менее наработки на отказ инструмента по износу TLup в условиях, где расход инструмента минимален. Таким условиям соответствуют пласты группы I-1 типовых условий применения исполнительных органов с показателем эквивалентной сопротивляемости пласта резаниюАЭ < 200 Н/мм без породных прослойков или содержащих слабые по крепости прослои аргиллита [10]. Основываясь на том, что наработка на отказ резцов должна быть равна пути трения, проходимого резцом до достижения им предельно допустимого износа [11], было установлено, что в группе I-1 условий наработка на отказ креплений должна составлять не менее 470 км. Учитывая,
что даже в условиях одного очистного забоя имеет место существенная вариация свойств угольного массива, необходимо соблюдение условия:
Г > Г + 2а (1)
Ькр.р. Ь.и.р. и.р.,
где а - среднее квадратическое отклонение наработки до износа резца.
Расчетами установлено, что с вероятностью безотказной работы 0,8 наработка на отказ крепления при одноразовом использовании должна быть не менее 600 км пути резания. При проектировании средств крепления резцов для условий многоразового использования их долговечность должна соответствовать наработке на отказ исполнительного органа по износу гнезд резцедержателей Ты, определяемой исходя из величины их предельно допустимого износа гТпр. С учетом вари ации наработки:
т
LKp.p.
T, + 2а
LU Í.LU.,
(2)
где aTLu - коэффициент вариации наработки до износа гнезда резцедержателя, определяемый по формуле.
Подсчитано, что при условии обеспечения 80% уровня вероятности безотказной работы наработка на отказ креплений многоразового использования в группе II-2 типовых условий (средние условия эксплуатации по сопротивляемости резанию угля и содержанию породных прослойков) должна быть не менее 1570 км, а в группе I-1 условий - не менее 2590 км.
Циклическая долговечность активных средств крепления радиальных резцов может быть рассчитана по формуле:
2T
N . (3)
КР пВш
Расчеты, выполненные по последней формуле, показали, что проектирование средств крепления резцов одноразового использования должно осуществляться, исходя из максимально возможного количества циклов нагруже-ния крепления N^ = 606 кЦ при применении их на шнеках диаметром ВШ = 0,63 м.
Определим требуемый уровень циклической долговечности креплений при условии их многоразового использования для групп I-I, II-2 и III-3 типовых условий (1), являющихся, по существу, соответственно легкими, средними и тяжелыми условиями эксплуатации исполнительных органов со средними значениями показателя эквивалентной сопротивляемости пласта резанию АЭ = 140 Н/ мм, АЭ = 220 Н/мм.
Расчеты выполнены для шнеков различных диаметров с двумя радиальными резцами в линии резания, закрепленными активными креплениями. Скорость вращения исполнительного органа во всех случаях принималась равной 50 об/мин, скорость подачи комбайна V = 5; 2,5; 1,5 м/мин при работе комбайнов в группах I-1, II-2 и III-3 типовых условий соответственно.
При создании креплений многоразового использования следует ориентироваться на группу I-1 типовых условий, где межремонтный ресурс шнеков, а следовательно, и соответствующее ему количество циклов нагружения креплений максимальны. Однако при создании таких креплений возможны значительные экономические издержки, которые для остальных групп типовых условий могут
быть неоправданны. В этой связи были рассмотрены экономические ограничения, которые возможны при проектировании средств крепления инструмента.
При проектировании креплений следует учитывать два фактора: надежность закрепления резца в резцедержателе и цена узла «резец - крепление - резцедержатель» [12]. При этом возможны варианты, имеющие одинаковую надежность, но различную стоимость либо имеющие различную надежность при одинаковой стоимости.
Очевидно, что из рассматриваемых вариантов узла крепления резца с резцедержателем оптимальным является тот, который при эксплуатации обеспечивает минимальные стоимостные затраты на 1 т добычи. Предложено выбор конструкции крепления резцов осуществлять по минимальным удельным затратам на крепление резцов, определяемым по формуле:
А
Рис. 4. Пассивное закрепление резца в новом и изношенном резцедержателях
Цу
С,кр. Q
(4)
^У.КР.
где СЭКР - затраты, связанные с изготовлением и эксплуатацией узла крепления резцов, руб.; Q - добыча за рас сматриваемый период времени, т.
С
C + С + С
КР. ОТ.КР. З.И'
(5)
где СКР - стоимость узла «резец - крепление - резцедержатель», СОтжр - суммарная стоимость отказавших креплений и утерянных (выпавших из резцедержателей) резцов за период испытаний соответственно; СЗИ^ - стоимостные затраты, связанные с потерей добычи при замене резцов.
Анализ и обобщение результатов экспериментальных исследований показали, что повышение надежности активных средств крепления может быть достигнуто за счет исключения износа гнезд резцедержателей либо за счет устранения действующих со стороны державки резца на крепление усилий Pz . Второй путь является наиболее предпочтительным, поскольку не требует изменений в конструкции креплений.
Условия, при которых до определенной наперед заданной величины предельно допустимого износа гтлр. на крепление не действует сила PZ (крепление пассивно), следующие (рис. 4):
дт > С, где С = (l - ¡^ sin хт; (6)
5г > h, где 8В = 0,6Д - Дга) = 0,61(sin Хт - sin xj. (7)
Экспериментальные исследования, выполненные при разрушении шнеком углецементных блоков, подтвердили правильность сформулированных условий пассивности закрепления резцов. До значений 5т < 2,1, которым соответствуют величины зазора Дт < 5,0 мм, резание углецементных блоков не сопровождалось появлением усилий PZ , действующих со стороны державки резца на крепление. До указанных величин 5т и Дт при таком закреплении резца возможно действие на крепление только усилий Py, которое может быть вызвано давлением на него боковой стенки паза державки резца при выдавливании инструмента из резцедержателя потоком
разрушенной горной массы. Причем такие нагрузки возможны только в случае применения инструмента со скошенной головкой.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, из приведенных результатов исследований следует, что в процессе изнашивания гнезд резцедержателей происходит изменение кинематических углов резания, оказывающих негативное влияние на нагрузки, действующие на резцы и на средства их крепления в резцедержателях. Для увеличения срока службы резцедержателей и средств крепления в них резцов необходимо создание условий, при которых до определенной наперед заданной величины предельно допустимого износа гтлр на крепление не действует сила Р2 (крепление пассивно). Эти обстоятельства необходимо учитывать в расчетах, связанных с определением нагруженности исполнительных органов при проектировании угледобывающих комбайнов, а также при создании прогрессивных средств крепления резцов в резцедержателях.
Список литературы
1. Прокопенко С.А. Повышение ресурсоэффектив-ности при изготовлении и использовании горнорежущего инструмента // Современные научные исследования и инновации. [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/50499 (дата обращения: 15.10.2018).
2. Zich A., Linnik Yu.N., Linnik V.Yu. Selecting Parameters of Cutter-Loader Drums for specific Operating Conditions // GeoResources Journal. 2015. N 2.
3. Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Расчет параметров исполнительных органов очистных машин на основе электронного банка данных о характеристиках разрушаемости угольных пластов // Горное оборудование и электромеханика. 2011. № 2. С. 42-50.
4. Позин Е.З., Меламед В.З., Тон В.В. Разрушение углей выемочными машинами. М.: Недра, 1984. 288 с.
5. Jingfeng He, Yake Yao, Chengguo Liu, Mingbing Tan. Operational Factor Optimization of Fine Lignite Cleaning Through a Dry Vibrated Fluidized Bed Separation //
I
International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2018. Vol. 38. Pp. 207-219.
6. Strahler A., Stuedlein A., Arduino P. Stress-Strain Response and Dilatancy of Sandy Gravel in Triaxial Compression and Plane Strain // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering (ASCE). 2016. Vol. 142. N 4.
7. Hoek E., Carter T.G., Diederichs M.S. Quantification of the geological strength index chart. In: Proceedings of the 47th US Rock Mechanics // Geomechanics Symposium. 2013 June. Pp. 1-8.
8. The model for studying the meshing stiffness in spur gear transmissions / A. Fernander del Rincon, F. Viadero, M. Iglesias, P. Garcia, A. de-Juan, R. Sancibrian // Mechanism and Machine Theory. 2013. N 61. Pp. 30-58.
9. Ristivojevic M., Lazovic Т., Vencl A. Studying the load carrying capacity of spur gear tooth flanks // Mechanizm and Machine Theory. 2013. N 59. Pp. 125-137.
10. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Уголь России: состояние и перспективы. М.: ИНФРА-М, 2014. 271 с.
11. Романович А.С. Определение оптимального соотношения износостойкостей державки и вставки энергоэффективного тангенциального резца // Горное оборудование и электромеханика. 2017. № 1. C. 24-29.
12. Применение методов механики разрушения для расчета нагрузок, действующих на резцы горных машин для добычи угля / А.Б. Жабин, И.М. Лавит, П.Н. Чеботарев, А.В. Поляков // Горное оборудование и электромеханика. 2017. № 3. С. 28-34.
COAL MINING EQUIPMENT
UDC 622.232.72.054.54 © Yu.N. Linnik, V.Yu. Linnik, F.F. GarifuNin, 2018
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 11, pp. 24-29 Title
loading and durability of cutter holders in case of wear of coal production combine cutter slots
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-11-24-29 Authors
Linnik Yu.N.', Linnik V.Yu.', Garifullin F.F.'
1 Federal State Educational Institution of Higher Education "State University of Management", Moscow, 109542, Russian Federation
Authors' Information
Linnik Yu.N., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Professor at the Department of "Economy and management in fuel and energy complex", tel.: +7 (916) 110-18-77, e-mail: ylinnik@rambler.ru Linnik V.Yu., Doctor of Economic Sciences, Associate Professor, Professor at the Department of "Economy and management in fuel and energy complex", tel.: +7 (910) 439-16-01, e-mail: d0c3n7@gmail.com Garifullin F.F., Postgraduate at the Department of "Economy and management in fuel and energy complex", tel.: +7 (910) 419-75-77, e-mail: fannurgarifullin@mail.ru
Abstract
During operation of coal-mining combines a significant share of their conveyer worm failures occur due to wear of cutter holder slots resulting from the loss of working functions of the available cutter attachment means. The article describes the results of study of loading of cutters and means of their attachment in the coal-mining combine cutter holders, depending on the slot wear rate. It was found that in the process of slot wear and increasing of the clearances in the cutter-cutter holder connection the kinematic cutting angles change, which must be taken into account in the calculations for determining of the combine shearer force loadings. In the process of coal massif destruction, the existing cutter holders undergo cyclic loads, which significantly increase as the cutter holder slots wear out, which results in their premature failure and consequently in the cutter losses. According to the results of study, recommendations for creating passive cutter attachment hardware were given.
Keywords
Cutter-loader, Operating member, Cutter, Cutter holder, Cutter attachment, Wear and tear, Cutter force, Operating member loading, Cutting working angle, Conveyer worm failure, Virgin coal.
References
1. Prokopenko S.A. Povysheniye resursoeffektivnosti pri izgotovlenii i ispol'zovaniigorno-rezhushchegoinstrumenta [Improving resource efficiency in manufacture and use of the mining shearer]. Sovremennyye nauchnyye issledovaniya i innovatsii - Modern Scientific Research and Innovation. [Electronic resource]. Available at: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/50499 (accessed 15.10.2018).
2. Zich A., Linnik Yu.N. & Linnik V.Yu. Selecting Parameters of Cutter-Loader Drums for specific Operating Conditions. GeoResources Journal, 2015, No. 2.
3. Linnik Yu.N. & Linnik V.Yu. Raschet parametrov ispolnitel'nykh organov ochistnykh mashin na osnove elektronnogo banka dannykh o kharakter-istikakh razrushayemosti ugol'nykh plastov [Calculation of cutter-loader operating member parameters based on electronic databank on coal seam breaking characteristics]. Gornoye oborudovaniye i elekromekhanika - Mining Equipment and Electromechanics, 2011, No. 2, Pp. 42-50.
4. Pozin E.Z., Melamed V.Z. & Ton V.V. Razrusheniye ugley vyyemochnymi mashinami [Coal destruction by winning machines]. Moscow, Nedra Publ., 1984, 288 p.
5. Jingfeng He, Yake Yao, Chengguo Liu & Mingbing Tan. Operational Factor Optimization of Fine Lignite Cleaning Through a Dry Vibrated Fluidized Bed Separation. International Journal of Coal Preparation and Utilization, 2018, Vol. 38, Pp. 207-219.
6. Strahler A., Stuedlein A. & Arduino P. Stress-Strain Response and Dilatancy of Sandy Gravel in Triaxial Compression and Plane Strain. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering (ASCE), 2016, Vol. 142, No. 4.
7. Hoek E., Carter T.G. & Diederichs M.S. Quantification of the geological strength index chart. In: Proceedings of the 47th US Rock Mechanics. Geomechanics Symposium, 2013 June, Pp. 1-8.
8. Rincon A.F., Viadero F., Iglesias M., Garcia P., Juan A. & Sancibrian R. The model for studying the meshing stiffness in spur gear transmissions. Mechanism and Machine Theory, 2013, No. 61, Pp. 30-58.
9. Ristivojevic M., Lazovic T. & Vencl A. Studying the load carrying capacity of spur gear tooth flanks. Mechanizm and Machine Theory, 2013, No. 59, Pp. 125-137.
10. Afanasiev V.Ya., Linnik Yu.N. & Linnik V.Yu. Ugol' Rossii: sostoyaniye i per-spektivy [Coal of Russia: state and prospects]. Moscow, INFRA-M Publ., 2014, 271 p.
11. Romanovich A.S. Opredeleniye optimal'nogo sootnosheniya iznosos-toykostey derzhavki i vstavki energoeffektivnogo tangentsial'nogo reztsa [Determination of the optimal ratio of wear resistance of the holder and insert of the energy efficient tangential cutter]. Gornoye oborudovaniye ielekromekhanika - Mining Equipment and Electromechanics, 2017, No. 1, Pp. 24-29.
12. Zhabin A.B, Lavit I.M., Chebotarev P.N. & Polyakov A.V. Primeneniye me-todov mekhaniki razrusheniya dlya rascheta nagruzok, deystvuyushchikh na reztsy gornykh mashin dlya dobychi uglya [Application of fracture mechanics methods in calculation of the loads having effect on coal mining machine cutters]. Gornoye oborudovaniye i elekromekhanika - Mining Equipment and Electromechanics, 2017, No. 3, Pp. 28-34.
