CC BY
14
- © Е.Ю. Пудов, А.А. Григорьев, 2014
УДК 622.23.05
Е.Ю. Пудов, А.А. Григорьев
ОБ АКТУАЛЬНОСТИ РАЗРАБОТКИ СТЕНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ШНЕКОВОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ОЧИСТНОГО КОМБАЙНА
Рассмотрена возможность снижения энергозатрат при работе узкозахватного очистного комбайна путем совершенствования методики расчета исполнительного органа и определение его рациональных конструктивных параметров Ключевые слова: шнековый исполнительный орган, очистной комбайн, стенд, моделирование, расчет.
В настоящее время тенденция развития современного горного производства подтверждает неуклонный рост общего объема добычи твердых полезных ископаемых механическим способом. При имеющемся уровне механизации разработка лавами стала высокопроизводительным методом добычи, требующим небольшого числа рабочих. Технология добычи угля длинными лавами основывается на эксплуатации механизированных комбайновых очистных комплексов. Основным типом узкозахватных комбайнов для выемки пологих пластов являются комбайны со шнековым исполнительным органом, которые составляют около 96% общего числа выемочных комбайнов, работающих на пологом падении. Действие узкозахватной очистной машины базируется на механическом способе разрушения угольного массива резаньем. Недостатком данного действия является высокая энергоемкость выемочной машины поэтому остро стоит вопрос о снижении удельных затрат на добычу. Основным параметром, определяющим закономерности изменения удельных энергозатрат, является глубина резанья или при прочих равных условиях скорость подачи. Однако в реальных конструкциях шнековых ис-
полнительных органов на расчет шнека влияет множество факторов, таких как: сила резанья на резце, суммарная средняя сила резанья, суммарная средняя мощность резанья, крутящий момент на валу исполнительного органа и частота вращения шнека.
Возможным путем решения проблемы снижения энергозатрат является исследование и совершенствование методик расчета исполнительного органа очистного комбайна и определение рациональных конструктивных параметров узкозахватной выемочной машины.
Проанализировав вышеперечисленное предлагается спроектировать стенд для исследования технико-экономических характеристик шнека. Стенд должен моделировать механическое разрушение горных пород, разных по крепости. Модель создается для исследования реального физического процесса.
На стадии проектирования возникает необходимость поиска как рациональных конструктивных решений, так и параметров привода в зависимости от крепости разрушаемого массива, наличия твердых включений, нагрузки на забой и других факторов. Необходимо разработать и создать математическую модель процесса резания, что-
бы на ней можно было менять перечисленные параметры в нужных пределах. Это позволит при разработке типораз-мерного ряда составляющих частей отказаться от изготовления нескольких типов экспериментальных и опытных образцов механизмов резания, ускорить снятие необходимых характеристик и снизить затраты. Адекватность снятых показаний с модели реальному механизму можно обеспечить, опираясь на теорию подобия. Моделировать можно только качественно одинаковые процессы, которые имеют одинаковую физическую природу и описываются одинаковыми дифференциальными уравнениями. Следовательно, разработка модели процесса резания горной массы является создание такой модели, которую можно использовать для поиска рациональных параметров шнекового исполнительного органа узкозахватного комбайна.
Исходя из того, что модель будет пропорционально меньше, чем реальный комбайн, снятые характеристики, полученные со стенда, должны быть пропорциональны коэффициенту, выведенному, исходя из теории подобия.
Моделированию будет подвергнут процесс резанья горной массы. Процесс зарубки и погрузочная способность в рамках данной задачи не рассматривается, но имеют возможность быть рассмотренными. Следовательно, стенд должен моделировать подачу, частоту вращения исполнительного органа и геометрическое расположение резцов на лопастях шнека. Исходя из данных требований, предлагается принять следующую конструкцию стенда (рисунок).
Разрабатываемый стенд для исследования технико-
экономических показателей шнеково-го исполнительного органа очистного комбайна представляет собой опорную раму 1 с подвижной верхней частью 2, к которой непосредственно крепится исполнительный орган 5. Верхняя часть стенда перемещается относительно опорной рамы по оси Х за счет электродвигателя с длинной резьбовой штангой, преобразовывая вращательное движение двигателя в поступательное движение верхней подвижной части стенда, тем самым моделируя подачу на забой ип, а электродвигатель 3, совместно с редуктором 4, приводит во вращение исполнительный орган, создавая вращающий момент Мвр. С исполнительного органа в свою очередь снимаются показания частоты вращения электронным счетчиком. Для равномерного изменения частоты вращения исполнительного органа предлагается применять электродвигатель постоянного тока 3 (см. рисунок).
Предложенная схема стенда полностью соответствует моделированию процесса резанья горных пород узкозахватным очистным комбайном. Описанный в данной работе стенд может
Стенд для исследований: 1 - опорная рама, 2 - верхняя подвижная часть, 3 - электродвигатель, 4 - редуктор, 5 -исполнительный орган
быть использован при исследовании рабочих процессов шнекового исполнительного органа в динамических режимах (в условиях эксплуатации). На предлагаемом стенде обеспечивается
1. Фролов А. Г. и др. Исследование новых систем и средств механизации узкозахватной выемки полезных ископаемых. - М.: 1970. - 90 с.
2. Задков Д.А. Обоснование рациональных динамических параметров гидропривода механизма резания выемочного модуля.
3. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. - М.: Высшая школа, 1973. - С. 73-80.
4. Ягодкин Г.И. О влиянии механизации очистных работ на производительность тру-
возможность определения динамических характеристик рабочих процессов шнека, исходя из изменений значений токов, частот и напряжений на электродвигателях.
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
да. Научные труды. Вып. 223 - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1983. - С. 75-78.
5. Борисов Б.М., Пальянова Н.В. Эк-гардт В.И. Математическое моделирование и расчет систем управления технологическими объектами. Учебное пособие. - СПб: СПГГИ (ТУ), 1996. - 46 с.
6. Ашмарин И.П., Васильев Н.Н., Амбро-сов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов. - Л: ЛГУ, 1975. - С. 79. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Пудов Евгений Юрьевич - кандидат технических наук, доцент, e-mail: [email protected], Григорьев Алексей Анатольевич - студент,
Филиал Кузбасского государственного технического университета в г. Прокопьевске.
UDC 622.23.05
THE RELEVANCE OF THE DEVELOPMENT OF THE STAND FOR THE STUDY OF TECHNICAL AND ECONOMIC INDICATORS OF THE EXECUTIVE BODY OF THE SCREW SHEARER
Pudov E.Yu., Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: [email protected], Grigoryev А.А., Student,
Prokopievsk branch of Kuzbass State Technical University.
The possibility of reducing energy consumption during operation of the shearer through improved methods of calculating the executive body and the determination of its rational design parameters.
Key words: executive body of the screw, shearer, stand, simulation, calculation.
REFERENCES
1. Frolov A.G. Issledovanie novykh sistem i sredstv mekhanizatsii uzkozakhvatnoi vyemki poleznykh isko-paemykh (Analysis of new systems and facilities for mechanization of narrow-cut mineral mining), Moscow, 1970, 90 p.
2. Zadkov D.A. Obosnovanie ratsionalnykh dinamicheskikh parametrov gidroprivoda mekhanizma reza-niya vyemochnogo modulya (Validation of rational dynamic parameters for a hydraulic drive of cutter in a mining assembly).
3. Gukhman A.A. Vvedenie v teoriyu podobiya (Introduction to the similarity theory), Moscow, Vysshaya shkola, 1973, pp. 73-80.
4. Yagodkin G.I. O vliyanii mekhanizatsii ochistnykh rabot na proizvoditel'nost' truda. Nauchnye trudy. Vyp. 223 (Effect of mechanization on productivity of stoping. Transactions. Issue 223), Moscow, IGD im. A.A. Skochinskogo, 1983, pp. 75-78.
5. Borisov B.M., Pal'yanova N.V. Ekgardt V.I. Matematicheskoe modelirovanie i raschet sistem uprav-leniya tekhnologicheskimi ob"ektami. Uchebnoe posobie (Mathematical modeling and calculation of control systems for engineering objects. Educational aid), Saint-Petersburg, SPGGI (TU), 1996, 46 p.
6. Ashmarin I.P., Vasil'ev N.N., Ambrosov V.A. Bystrye metody statisticheskoi obrabotki i planirovanie eksperimentov (Rapid statistical processing techniques and design of experiments), Leningrad, LGU, 1975, pp. 79.
