Влияние свойств привода на нагрузки выемочных машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 622.236.2

Д.А.ЗАДКОВ

Воркутинский горный институт (филиал Санкт-Петербургского горного института),

ассистент кафедры горной электромеханики

ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ПРИВОДА НА НАГРУЗКИ ВЫЕМОЧНЫХ МАШИН

Дан анализ влияния свойств привода на нагрузки выемочных машин с целью поиска наиболее эффективного способа отделения угля от массива. Выявлены недостатки традиционных выемочных комбайнов с роторным исполнительным органом. Целью исследований является определение характера изменения сил и скорости резания при изменении свойств привода. На основе кинетической теории разрушения хрупких массивов выдвинута гипотеза о возможности изменения характера процесса резания изменением свойств привода. Предложена физическая модель для проведения экспериментальных исследований и представлены первые результаты экспериментов.

The analysis of drive properties influence on the shearer load with the purpose of searching the most effective way of coal separating from the massif is made. It is pointed out the disadvantages of the traditional shearer with rotary cutting head. The aim of these researches is determination of nature changing of cutting force and speed and their interdependence when the drive properties are changed. On the basis of the kinetic theory of friable massifs destruction the hypothesis about possibility of changing the nature of cutting process by changing drive properties is proposed. The physical analog for carrying out experimental research is suggested and the first results of these experiments are presented.

В настоящее время одной из важнейших задач, стоящих перед угольной промышленностью, является повышение эффективности очистных работ. При решении этой задачи основная роль отводится повышению эффективности процесса отделения угля от массива по трем основным направлениям: снижение энергоемкости добычи; снижение динамики нагрузок и повышение ресурса горных машин; повышение интенсивности процесса отделения угля от массива.

Следует отметить, что структура современных горных машин такова, что их механизмы резания обладают высокой жесткостью, большими постоянными значениями скорости резания (2-4 м/с), и значительными моментами инерции. При этом сила резания на резцах исполнительных органов изменяется в широких пределах.

При традиционной добыче угля очистными комбайнами повышение производительности достигается увеличением мощно-

сти привода и, следовательно, момента инерции роторов электродвигателей. При разрушении хрупких массивов с постоянной скоростью резания это сопровождается высокой динамикой нагрузок и уменьшением ресурса машины.

Согласно уравнению одномассовой модели электропривода выемочной машины, в которой не учитывается упругая деформация, вращающий момент электродвигателя

M = MC±J

¿/со dt

(здесь Мс - статический момент нагрузки, приведенный к валу электродвигателя;

~ Динамический момент). При изменении ускорений динамический момент будет пропорционально увеличиваться или уменьшаться. Это в итоге увеличивает динамику нагрузок и снижает ресурс трансмиссии добычных машин.

166 ____

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. ТЛ52

а

Рис Л. Осциллограмма сил I и скорости и резания при постоянной (а)

и переменной (б) скорости резания

Е.З.Позин указывал, что «сопротивле'

ние углей их имманентным

менении свойств цели было

и

изменения сил 2 и ависимость от из-

3.

о

скои модели, которая

5

включает в себя эта-

у

взятый из

пласта Воркутского месторождения, и гид-

углей выемочными машинами, где скорость резания постоянна, а также при резании углей одиночным резцом с постоянной скоростью при измерениях всегда получали прак-

?

ния изменялись в широких пределах, Этот

свойств массива (рисЛ, а). Но разрушение

с о

с

ся последовательными сколами. Если при

ЙПП ГШЛГРТ ммт ГЪППР.тяпггрянн'П мяпп/т УЯ.

___ 167

Санкт-Петербург. 2002

V, м/с

0,5

0 *t

Рс, МПа

12 8

О

Рис.2. Процесс резания при шахматном по форме сечения срезе при сопротивляемости угля

резанию А = 250 кН/м и толщине среза п= 85 мм

Рс - давление в сети; Ри ~ давление в гидроцилиндре

онную массу, не менее чем на порядок среднее значение скорости резания и создать запас энергии в гидроприводе (в пнев-могидроаккумуляторах), то при резании угля одиночным резцом можно стабилизировать силу резания, а скорость резания будет изменяться аналогично изменению 2 при резании с постоянной скоростью. В этом случае соотношение среднего

фронта нарастания и снижения соответственно силы и скорости резания по сравнению с традиционным электроприводом очистных комбайнов будет другим (рисЛ, б).

При комбайновом способе отделения угля от массива время нарастания усилия

больше времени его спада (7] >Т2), а скорость резания постоянна. При использовании форсированного гидропривода время нарастания скорости меньше времени ее

спада (Тх < Т2), в то время как сила резания

постоянна.

Предварительные результаты исследований подтверждают изложенную гипотезу, т.е. можно существенно изменить характер процесса резания изменением свойств при-

вода, так как динамика давления Рц в гидроцилиндре резания и, следовательно, силы резания уменьшилась, а динамика скорости движения резца резко возросла (рис.2) .

дальнейших исследований можно сформулировать следующим образом:

© уточнение зависимости времени ожидания скола от величины приложенного к резцу усилия при постоянных геометрических параметрах срезов;

® выяснение характера изменения скорости и сил резания;

© определение взаимозависимости сил и скорости резания.

Если гипотеза будет подтверждена, то на основании результатов экспериментальных исследований могут быть скорректированы принцип выбора типа рационального привода выемочных машин и методика оп~

Габое В. В. Влияние гидропривода с мягкой механической характеристикой на процесс резания углей / В.ВХабов, Д.А.Задков // Человек на Севере в XXI веке: Сборник докл. республ. науч.-практ. конф. Воркута, 2001.

Научный руководитель д.т.н. доц.. В.ВТабов

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.152