Обоснование и выбор рациональных параметров работы нагрузочных устройств для бурильных машин вращательного действия Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

зователей с системами управления (ПР) (эквивалентное сопротивление цепи преобразователя, коэффициент обратной связи по току и др.) и трансформатора (ТР) (номинальное фазное напряжение и номинальное значение тока вторичной обмотки трансформатора и т. д.).

Объектное множество «Конвейеры» (КН) имеет атрибуты, которые определяются конструктивными параметрами забойного скребкового конвейера, вдоль которого движется струговый исполнительный орган, а также их режимными параметрами (скорость движения цепи конвейера и др.).

Объектное множество «Крепи» (КР) характеризуется такими атрибутами, как шаг установки и ход гидродомкрата, сила подачи струга на забой, время разгрузки секции крепи и др.

1. Волкова Л.П., Разумов М.В., Костин В.Н. Создание САПР струговых установок на базе отраслевых методик, теоретических и экспериментальных исследований. Горный информационноаналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ, 2001, № 12.

2. Волкова Л.П., Разумов М.В. Система автоматизированного проектирования струговых установок. - М.: МГГУ, 2004.

При автоматизированном проектировании данные могут вводиться как из БД, так и с внешних устройств компьютера. Причем на первом этапе в БД вводятся данные с клавиатуры компьютера, а затем движение этих данных организуется с помощью СУБД и управляющей программы САПР СУ.

Концептуальная модель фактически является моделью предметной области, поэтому при ее построении осуществляется структуризация данных и выявление взаимосвязей между ними [5]. Представленная в данной работе уточненная концептуальная модель базы данных САПР СУ является основой при выборе или разработке системы управления базой данных. В процессе проектирования БД эта модель преобразуется в модель данных, совместимую с выбранной СУБД.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Волкова Л.П., Разумов М.В. Разработка алгоритма сценария для САПР струговых установок. - М.: МГГУ, 2001, № 11.

4. Хансен Г., Хансен Д. Базы данных. Разработка и управление. - М.: Бином, 2000.

5. Волкова Л.П., Разумов М.В., Костин В.Н. Концептуальная модель базы данных для САПР струговых установок. ГИАБ. - М.: МГГУ, 2004, № 10.

— Коротко об авторах -----------------------------

Волкова Л.П. - доцент, кафедра «Вычислительные машины», Разумов М.В. - кафедра «Горные машины и оборудование», Костин В.Н. - кафедра «Вычислительные машины»,

Московский государственный горный университет.

© В.М. Наумкин, М.Н. Курганский, 2005

УДК 622.233.6

В.М. Наумкин, М.Н. Курганский

ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ НАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ БУРИЛЬНЫХ МАШИН ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Семинар № 16

сследование рациональных режимных параметров бурильных машин вращательного действия в настоящее время осуществляется на специальных стендах при разбуривании породных блоков пород различной крепости, что неизбежно сопровождается высоким пыле-выделением и необходимостью его подавления водой. Это приводит к значительным материальным затратам на приобретение, транспортировку породных блоков и эксплуатацию средств пылеподавления.

В данной работе предлагается исследование указанных выше бурильных машин вращательного действия с помощью нагрузочных устройств как механического (рис. 1), так и гидравлического типа (рис. 2).

Основными варьируемыми техническими параметрами бурильных машин вращательного действия являются: момент сопротивления вращению бурового инструмента (М кр), осевое усилие подачи бурового инструмента на забой (Ро) и частота его вращения (п).

Предлагается гидравлическая конструкция нагрузочного устройства, имити-

Рис. 1. Нагрузочное устройство для имитации момента сопротивления вращению

рующего сопротивление забоя осевому перемещению бурового инструмента при бурении пород различной крепости.

При этом было сделано допущение, что усилие сопротивления забоя осевому перемещению бурового инструмента равно осевому усилию подачи (Ро).

Указанное сопротивление забоя осевому перемещению бурового инструмента создается и регулируется за счет варьирования противодавления в сливной полости гидроцилиндров подачи с помощью дросселя-регулятора (поз. 23) рис. 2 [5].

При увеличении давления в сливной полости увеличивается имитируемое усилие сопротивления забоя осевому перемещению резца.

При этом будет обеспечиваться постоянство скорости осевого перемещения бурового инструмента. Предлагаемая схема нагрузочного устройства на базе сверла ЭБГ рис. 2 позволяет вместо дросселя-регулятора последовательное включение редукционного клапана. В этом случае будет обеспечиваться постоянство осевого усилия подачи (Ро).

ж

Рис. 2. Нагрузочное устройство для имитации усилия сопротивления осевому перемещению бурового инструмента: 1-12 - шестерни; 13 -втулка; 14 - шпиндель; 15 - гидроцилиндр; 16 -электродвигатель; 17 - манометр; 18 - масляной фильтр; 19 - гидронасос; 20 - клапан; 21 - кран; 22 - рукоятка; 23 - дроссель с редукционным клапаном; 24 - вал насоса; 25 - дроссель с редукционным клапаном; 26 - предохранительный клапан

Значение имитируемого давления в сливной полости гидроцилиндров подачи при бурении пород в зависимости от ее крепости определяется по формуле [3]:

Рс = (Ро+ХШ)/ 8ш,

где Ро - необходимое осевое усилие подачи ( Ро) для бурения пород заданной крепости, Н; - сумма потерь активного

осевого усилия в гидроцилиндре подачи, Н; 8ш - площадь поршня штоковой полости гидроцилиндров подачи, м2

Значения суммарных потерь активного осевого усилия подачи со стороны штоко-вой полости (ХРІ) определяется из формулы:

= Ктр.ш + Рт.п + Рин

(Н),

где Ягрш - потери активного усилия подачи на трение штока гидроцилиндра, Н; Ятп - потери активного усилия подачи на преодоление противодавления ( подпора) в сливной полости гидроцилиндра подачи, Н; Яин - потери активного усилия подачи на преодоление инерционных сил, Н.

В результате выполненных предварительных расчетов потерь по приведенной выше формуле установлено, что суммарное значение потерь активного усилия (Х^і) не превышают 15 % от величины активного осевого усилия (Ро). Поэтому для приближенных расчетов величины противодавления в сливной полости (Рс) можно пользоваться упрощенной формулой:

Рс = Ро* Кц/ 28ш (Па),

где Кц - коэффициент, учитывающий потери давления в гидросистеме. В расчетах следует принимать Кц = 1,2 - 1,4; 8ш -площадь поршня сливной (штоковой) полости гидроцилиндра (м2)

8ш = п*( Д2 - а2 )/ 4 (м2), где: Д - площадь поршня гидроцилиндра подачи, м; Б - площадь штока гидроцилиндра подачи, м.

Для имитации момента сопротивления вращению бурового инструмента буриль-

ных машин было сделано допущение, что необходимый крутящий момент, обеспечивающий разрушение породы (Мкр) равен величине тормозного момента (Мт), создаваемого с нагрузочным устройством механического или гидравлического типа. В качестве механических нагрузочных устройств могут использоваться как колодочные, так и ленточные тормозные устройства. На рис. 1 приведена конструкция и геометрические параметры колодочного тормоза. Величина тормозного момента определяется из формулы:

Мт = Мкр = Рпр-Дт ЬгЬ^Гр/ Ь12- й^2 в2 (Н-м),

где Рпр - усилие прижатия колодок к тормозному шкиву, Н; Мкр - крутящий момент на тормозном шкиве нагрузочного устройства, равный величине тормозного момента (Мт) Н*м; Ь1, Ь, Дт, в - геометрические параметры тормозного устройства колодочного типа: длины рычагов, диаметр тормозного шкива, м; йтр - коэффициент трения между колодками и тормозным шкивом.

Величина необходимого усилия прижатия тормозных колодок к тормозному шкиву определяется из формулы:

Рпр = Мкр-Ь12 - йтр2 - в2 / Дт-Ь1-Ь-йтр (Н)

Варьирование имитируемого момента сопротивления вращению осуществляется

1. Медведев И.Ф. Режимы бурения и выбор буровых машин. - М.: Недра. 1986.

2. Алимов О.Д., Дворников Л.Т. Бурильные машины. - М. Машиностроение, 1976.

3. Коваль П.В. Гидропривод горных машин. -М.: Недра. 1967.

за счет изменения усилия прижатия тормозных колодок к шкиву (Рпр ). Величина Рпр зависит от крепости буримых пород и осевого усилия (Ро ). Усредненные значения Ро приведены в работах [1, 2, 3, 4]

Имитация момента сопротивления вращению бурового инструмента (Мкр = Мт) может осуществляться с помощью нагрузочного устройства. На рис. 1 вал насоса (поз. 24) соединяется с приводным двигателем бурильной машины (поз. 16). В линии слива последовательно включен дроссель с редукционным клапаном (регулятор потока) поз. 25.

Предохранительный клапан (поз.26) , защищающий гидравлическую систему от перегрузки включается параллельно. При регулировании момента сопротивления вращению бурового инструмента с помощью дросселя с редукционным клапаном будет обеспечиваться постоянство имитируемой скорости вращения бурового инструмента.

Возможно также последовательное включение редукционного клапана вместо дросселя с редукционным клапаном (регулятор потока). При этом будет обеспечиваться постоянство имитируемого момента сопротивления вращению бурового инструмента.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. - М.: Высшая школа. 1972.

5. Инструкция по эксплуатации колонкового сверла ЭБГ

— Коротко об авторах -------------------------------------------------

Наумкин В.М., Курганский М.Н. - Московский государственный горный университет.

© М.М. Журавлев, 2005 295