Определение кинематических параметров устройства регулируемого перекрытия выпускного окна в механизированной крепи с выпуском угля Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

- © Нго Куок Чунг, A.A. Грабский,

2013

УДК 622.232

Нго Куок Чунг, А.А. Грабский

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА РЕГУЛИРУЕМОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ВЫПУСКНОГО ОКНА В МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ С ВЫПУСКОМ УГЛЯ

Производительность выпуска угля в механизированной крепи из подкровельной толщи пласта зависит от параметров управления перекрытием выпускного окна крепи, поэтому актуальна задачи модернизации устройства для регулирования выпуска угля. В статье приведены результаты расчёта параметров хода, диаметра гидроцилиндров и площади перекрытия выпускного окна для обеспечения заданных производительности выпуска угля.

Ключевые слова: механизированная крепь, выпускное окно, гидроцилиндр, шарнирный механизм, шток гидроцилиндра.

Л ля определения рациональных параметров гидроцилиндров и координат их крепления к элементам перекрытия выпускного окна по методике, изложенной в работе [1], необходимо определить значения момента сопротивления повороту перекрытия выпускного окна (ведомого звена) в крайних положениях при полностью втянутом и выдвинутом штоке гидроцилиндра. Исходные данные расчета шарнирного механизма с приводом от гидроцилиндра следующие: Мн, Мс - момент сопротивления повороту окна ОВ (рис. 2) в начальном и конечном положениях соответственно; фо - необходимый угол поворота ведомого звена; рн - номинальное давление в гидросистеме. Основана на результатах работы [2].

Предлагаемая методика позволяет для каждого нормализованного значения диаметра поршня Б и штока ё гидроцилиндра рассчитать (с помощью ЭВМ) требуемое (минимально допустимое) значение хода поршня 5 и полярные координаты р и 1 крепления шарниров гидроцилиндра к базовому и ведомому звеньям [2, 3, 5].

Усилия, развиваемые гидроцилиндрами при работе:

- в поршневую полость

17 пБ1

рц.п = Рн; (1)

- в штоковую полость р = п(Б2 - с!2)

гц.Ш = 2-4-Рн; (2)

где г - число гидроцилиндров.

Требуемые значения плеч усилий гидроцилиндра

г = МЯ ; г = М^ (3)

РЦ.П РЦ.Ш

Рис. 1. Экспериментальная механизированная крепь с устройством регулируемого выпуска поакровельной (межслоевой) толщи угля: 1 - верхняк; 2 - ограждение; 3 - основание; 4 - гидродомкрат передвижения; 5 - питательный желоб; 6-гидростойка; 7 - перекрытие выпускного окна; 8 - гидродомкрат; 9 - кормовое перекрытие; 10 - забойный конвейер

Ход поршня гидроцилиндра равен

5 = К2 + JK¡ + 25оKi ;

где K1 =(rH + К ; K2 = K1 - A + K ^^

3 sin p

\ ■

„ 1цл в \

Í Д, \ \

1 \

Г'\ \ \ 1 ■-. /

\ зж

---- бцлов

3 sin p0

Расстояние между шарнирами гидроцилиндра при втянутом и выдвинутом штоке

5 н = 5о + 5 ; 5 k = 5 н + 5 •

(5)

Угол фн между осями базового и ведомого звеньев при втянутом штоке гидроцилиндра

. ф0 (ЯФп =---

rK 5K rH 5H

- cos p0

Формулы для расчёта полярных координат крепления шарниров гидроцилиндра к базовому и ведомому звеньям:

Р = .

0,5.(52 - 5H)Кк

cos pH - cos (pH + p0) '

/=p, к

(6)

где

Кк = К-V К2 -1 ;

N2 cos pH - cos (pH + p0)

К =

N = ^к

N2 -1

Определение ограничения по величине меньшей координаты р в зависимости от диаметра шарнира гидроцилиндра ртт = 2do. Рис. 2. Схемы расчёта поворота гидроцилин- Проверочный расчёт значе-дра экспериментальной крепи, предлагаемой ний плеча усилий гидроцилинд-автоРом, подъёма и опускания перекрытия ра и моментов, развиваемых им вьтускного окна в начальном и конечном поло-

жениях:

ь = р.Ыъфн ; = р./.ап(фн + Фо) ; (7)

Н ^ ' К ' * '

^н ^к

Мн = ¥пл Л; Мк = Рцш А. (8)

Схемы определения моментов для механизма подъёма и опускания перекрытия выпускного окна приведены на рис. 2.

Момент сопротивления повороту стрелы в конечном положении

MK.C = сц,пов1ц.п + gb.о1в.о + ркlP . (9)

Момент сопротивления повороту стрелы в начальном положении Mh с = Сц,пов1ц.п + ОвХо + ph1p . (10)

Расчёт выполнен с помощью электронных таблиц Excel. Полученные данные приведены в таблице, по которым построены зависимости хода поршня S и координат крепления шарнир р, 1 гидроцилиндра от его диаметра D (рис. 3).

№ D So do Fs Мн.с Мк.с р l S

(мм) (мм) (мм) (кН) (кН.м) (кН.м) (мм) (мм) (мм)

1 32 135 20 49,86 70 195 5571,44 10408 4689,07

2 40 145 25 77,91 70 195 3556,17 6721,6 2985,7

3 50 160 30 121,7 70 195 2156,19 4174 1810,5

4 60 185 35 175,3 70 195 1442,53 2889,4 1207,32

5 70 205 40 238,6 70 195 1029,9 2151,4 857,45

6 80 245 45 311,6 70 195 768,45 1709,6 634,11

7 90 246 50 394,4 70 195 595,69 1394,3 488,29

8 100 277 55 486,9 70 195 473,14 1199,6 383,67

9 110 310 65 589,2 70 195 416,03 1124,6 330,86

10 125 360 75 760,8 70 195 323,57 1004,5 251,84

11 140 405 80 954,4 70 195 242,12 902,93 186,06

12 160 455 90 1246,8 70 195 180,89 843,07 136,48

1, р, S, мм

Рис. 3. Зависимости координат шарнира р, I и хода поршня Б гидроцилиндра от его диаметра О для подъёма вьпускного окна

Полученные в результате расчёта 12 оптимизированных вариантов гидромеханизма с диаметром поршня гидроцилиндра Э = 32ч 160 мм являются равноценными по силовым характеристикам, так как для всех вариантов расчётные значения Мн.с и Мк.с не изменяются. Гидромеханизм с гидроцилиндром, диаметр которо-

Рис. 4. Схема расчёта величины хода поршня гидроцилиндра и толщины выпускного слоя угля на питательном желобе

го более 160 мм, не удовлетворяет условию pmin = 2d0. Различие полученных механизмов состоит в том, что при меньшем диаметре гидроцилиндра требуются большие значения S, р и 1. Анализ полученных результатов позволяет рекомендовать изготовление крепей с гидроцилиндром 0110 соответствует выбор р = 0,415 м, 1 = 1,125 м и хода S = 0,33 м, закрывающим и выпускное окно, выполнен в виде телескопически соединённых плит 1 = 0,8 м и гидроцилиндром соответствует размер выпускного окна.

По результатам оптимальных параметров перекрытия выпускного окна, управление производительностью выпуска угля крепи определяется по толщине выпускного слоя угля на питательном желобе ht (регулируемого перекрытия выпускного окна). Определение величины толщины выпускного слоя угля на питательном желобе ht в зависимости от параметра хода гидроцилиндра S, угла подъема перекрытия при выпуске самообрушающегося угля ф и угол наклона питательного желоба р. Схема расчета величины площади выпускного окна в зависимости от параметра хода гидроцилиндр изображения на рис.4. Ход гидроцилиндра регулируемого перекрытия:

AS = ^р2 + % - 2■р- 1 ■ cos (ф + фн) - S0, м. (11)

В ходе гидроцилиндра ф менялась в следующих пределах: 10; 20; 30; 40; 50; 60, град.

Толщина выпускного слоя угля на питательном желобе

ht = sin(в-S + p)) 1 + (1j +12)2 -2■ 1 ■ (1j +12)■ cos(60-ф) , (12)

где 9 - угол ограждения крепи в зависимости от высоты крепи H. H = 2,4 ^ 3,1 м, соответственно 9 = 45° ^ 53°, при высоте крепи Н = 2,6 м, 9 = 50°; 5 - угол между ограждением крепи и перекрытием при втянутом штоке гидроцилиндра

. (I ■ sin (60 -ф)> 8 = a sin --i-

l L ,

P - угол наклона питательного желоба менялся в следующих пределах: 5; 10; 15; 20, град.

500 400 300 200 100 0

г т т и 1 1 1

^^^^^ 1 1 1

1 ^ 1 _____"

1 1 ц 1 1

* ж------*---

1111 1111

1 1 1 1 1 1

1 1 .......................^^ Т 1

1 1 1 1 -Т—-—*-1-1-1- -

10

•ход ДО, мм

20

30 р =20°

40

р=15°

50 60 *-р=10

Построены угол подъема перекрытия при выпуске самооб-рушающегося угля в зависимости от хода гидроцилиндра, а также толщины выпускного слоя угля на питательном желобе в зависимости от угла подъема перекрытия при выпуске самооб-рушающегося угля и угол наклона питательного желоба (рис. 5).

На рис. 5. показано что, чем меньше ход гидроцилиндра, тем меньше угол подъема перекрытия при выпуске самообрушающе-гося угля и больше толщина выпускного слоя угля на питательном желобе.

Установлено, что управляемый выпуск подкровельной угольной толщи с применением устройства регулируемого перекрытия выпускного окна в зависимости от параметров хода, диаметра гидроцилиндров и площади перекрытия выпускного окна, позволяющих минимизировать потерь угля в выработанном пространстве.

Определение зависимости изменения величины толщины выпускного слоя угля на питательном желобе 0,4^0,8 м от угла наклона питательного желоба с 5 до 20о, от угла подъема перекрытия выпускного окна (хода гидроцилиндра), приводит к росту величины производительности выпуска.

7ф, гРад-

р=5°

Рис. 5. Зависимости хода поршня Б гидроцилиндра н толщины выпускного слоя угля на питательном желобе Ы от угла подъема перекрытия при выпуске самооб-рушающегося угля ф при изменении угла наклона питательного желоба в =5о, 10о, 15о, 20о

1. Хмара Л.А., Кулик И.А. Оптимизация выбора гидроцилиндров и расчёта параметров рычажного гидромеханизма // Строительные и дорожные машины, 1991. №6.

2. Хмара Ё.А., Кулик И.А., Пикуш Ю.С. Исследование кинематических парамертов привода манипуляторного оборудования для укладки бордюрных камней // Строительные и дорожные машины, 2011. №10.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Марутов В.А., Павловский С.А. Гидроцилиндры конструкции и расчет, Москва, 1966.

4. Громов Ю.В, Бычков Ю.Н, Кругликов В. П. Управление горным давлением при разработке мощных пологих пластов угля, 1985.

5. Гудилин Н.С., Кривенко Е.М., Маховиков Б.С., Пастоев И.Л. Гидравлика и гидропривод, 2007. - с. 237. ГДТТТ^

Нго Куок Чунг - аспирант, кафедра «Горные машины и оборудование», [email protected],

Грабский А.А - кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры «Горные машины и оборудование», а.а.дгаЬБку@уап<1ех.ги Московский государственный горный университет.