Влияние кинематических изменений заднего угла поворотного резца на формирование усилий подачи Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

СЕМИНАР 20

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 2001" МОСКВА^МГГУ.я29яянваряя-я2яфе вралял2001я~.

© А.К. Семенченко, О.Е. Шабаев,

А.А. Семенченко, 2001

УАК 621.85:622.232.83.054

А.К. Семенченко, O.E. Шабаев, А.А. Семенченко,

ВЛИЯНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ЗААНЕГО УГЛА ПОВОРОТНОГО РЕЗЦА НА ФОРМИРОВАНИЕ УСИЛИЙ ПОААЧИ

Существующие в настоящее время математические модели формирования нагрузок на исполнительных органах и методики определения исходных данных для расчета проходческих комбайнов не учитывают, в достаточной мере, переходные процессы формирования усилий на резцах, обусловленные изменением их кинематических углов.

Однако как показано в работах [1, 2, 3], изменение кинематических параметров резца и в первую очередь величины заднего кинематического угла приводит к существенному росту усилия подачи, что безусловно оказывает влияние на формирования вектора внешнего возмущения на исполнительном органе, а следова тельно на динамическую нагруженность комбайна и его устойчивость.

Учитывая то, что изученность закономерностей формирования динамических нагрузок на поворотных резцах в переходных процессах резания еще недостаточна, возникает необходимость дополнительных экспериментальных исследований по определению влияния кинематических параметров резца на формирования составляющих сил резания.

Рис. 1. Схема стенда для исследования процесса резания

Для установления закономерностей влияния кинематических параметров режущего инструмента на составляющие силы резания были разработаны стенд (рис. 1) и методика проведения и обработки результатов экспериментальных ис следований.

Стенд был спроектирован на базе строгального станка и включает в себя следующие элементы: тензокулак 1, поворотный рычаг 2 (жестко связанный с тензокулаком), ползун 3, копир 4, шарнирное крепление тензокулака к хоботу строгального станка 5, блок разрушаемого образца 6. Конструкции стенда и тензокулака в сочетании с разработанной

схемой тензометрических измерений позволяют регистрировать выходные параметры процесса резания и осуществлять варьирование значениями его входных параметров: показателями физико-механических свойств разрушаемого материала, толщиной и шириной среза, зад ним и кинематическим задним углом резания, а также радиальными и тангенциальными резцами с различной степенью их затупленности.

В ходе экспериментальных исследований производилась фиксация мгновенных значений составляющих сил резания, формируемых на режущем инструменте при различных значениях параметров резцов, разрушаемого массива и стружки, определяющих эффективность процесса резания.

На первом этапе были проведены в представительном объеме экспериментальные исследования по определению усилий резания и подачи при разрушение породного блока (относящегося к глинистым сланцам с крепостью f « 4), тангенциальным поворотным резцом типа РКС-1. В ходе эксперимента варьируемыми параметрами были толщина среза (Ь = 3; 6; 9 мм) и вели-

Рис. 2. Регрессионные зависимости усилий подачи от величины зад него кинематического угла при различной толщине среза

чина заднего угла резания в = -3°; 0°; 3°; 6°; 9°).

Полученные экспериментальные данные (в виде осциллограмм) о величине сил резания и подачи на поворотном резце типа РКС-1 были обработаны метода ми математической статистики, с использованием регрессионного анализа. В качестве примера на рис. 2 приведены регрессионные зависимости изменения усилия подачи от величины кинематического заднего угла при различной толщи не среза.

Анализ зависимостей усилия подачи от кинематических изменений заднего угла рис. 2 показывает, что в исследуемом диапазоне толщин среза Ь = 3, 6 мм и 9 мм, кинематическое уменьшение заднего угла приводит к росту усилия подачи. Величина коэффициент детерминации Н составляет 0,89-0,98. Это свидетельствует о существенной линейной зависимости роста усилия подачи от кинематических изменений заднего уг-

ла.

С учетом результатов экспериментальных исследований и принятых выше допущений для определения величины составляющей усилия подачи на резце при изменении кинематики его движения (при малой толщине среза Ь < 10мм) можно рекомендовать следующую эмпирическую зависимость:

% = р | где Ру - расчетное значение силы подачи определенное согласно по ОСТ 12.44.197-81; Кк

- коэффициент влияния кинематических параметров резца на силу подачи (Кк = 0,053); УП

- скорость подачи резца на массив м/с; Ур - скорость реза ния резца м/с.

Эта зависимость позволяет оценить дополнительное изменение усилия по дачи резца, обусловленного изменениями его скорости подачи на забой с учетом прочности разрушаемой породы и типа поворотного резца.

Величина коэффициент влияния кинематических изменений параметров резца на составляющую усилия подачи КЛ должна уточняться по мере накопления экспериментальных данных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гуляев В.Г. Научные основы оптимизации динамических свойств очистных комбайнов демпфирующими устройствами: Дис. ... докт. техн. наук. -М., 1985. - 498 с.

2. Семенченко А.К. Научные основы многокритериального синтеза горных машин как пространственных многомассовых динамических систем переменной структуры: Дис. ... докт. техн. наук. - Д. 1997

г.- 323 с.

3. Позин Е.З., Меламед В.3, Тон В.В. Разрушение углей выемочными машинами / Под ред. Е.З. По-зина. - М.: Недра, 1984. - 288 с.

4. ОСТ 12.44.197-81 Комбайны проходческие со стреловидным исполни тельным органом. Расчет эксплуатационной нагруженности трансмиссии и исполнительного органа. - М. 1982 г.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------

___________________________________________________________________________________________а

п

Семенченко А.К. - доктор технических наук, Донецкий государственный технический университет, Украина.

Шабаев О.Е. - кандидат технических наук, доцент, Донецкий государственный технический университет, Украина.

Семенченко Д.А. - аспирант, Донецкий государственный технический университет, Украина.