Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Горные машины

Диссертационная работа:

Рязанцев Сергей Николаевич. Исследование и выбор параметров шнековых исполнительных органов очистных комбайнов для конкретных условий эксплуатации : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.06 : Люберцы, 2004 151 c. РГБ ОД, 61:04-5/3643

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ 10

  1. Способы и схемы механического разрушения угольного массива. Номенклатура и объемы применения различных типов исполнительных органов угледобывающих машин 11

  2. Основные типы шнековых исполнительных органов, их конструктивные особенности, параметры и номенклатура 14

  3. Основные понятия и определения при оценке эффективности функционирования исполнительных органов 20

  4. Характеристики разрушаемое угольных пластов, используемые в расчетах, связанных с выбором параметров исполнительных

органов 22

  1. Методы определения силовых и энергетических параметров процесса резания угля 24

  2. Основные методические положения при проведении исследований ... 28

  3. Задачи исследований 33

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРУШАЕМОСТИ
УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА НАГРУЖЕННОСТЬ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ КОМБАЙНОВ 34

2.1. Анализ характеристик разрушаемости угольных пластов основных

бассейнов России 34

2.2. Выбор и обоснование критерия для интегральной оценки
характеристик разрушаемости угольных пластов применительно

к выбору параметров исполнительных органов 47

2.3. Исследование прочностных свойств неоднородностей типичных

для основных угольных бассейнов литотипов 54

Выводы по главе 63

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТОЛЩИНЫ СТРУЖКИ И
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМБАЙНОВ ОТ ХАРАКТЕРИСТИКИ
РАЗРУШАЕМОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ. НАГРУЖЕННОСТЬ
РЕЗЦОВ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ИХ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ
ОРИЕНТАЦИИ В ПРОЦЕССЕ

НАРАБОТКИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА 64

  1. Экспериментальные исследования влияния характеристик разрушаемости пластов на толщину стружки при резании 64

  2. Влияние показателя эквивалентной сопротивляемости пласта

резанию Аэ на производительность комбайнов 72

  1. Влияние показателя Аэ на удельные энергозатраты при резании 75

  2. Исследование нагруженности резцов при изменении их пространственной ориентации 77

  3. Исследование процесса резания и усилий на резцах в процессе изнашивания гнезд резцедержателей 85

Выводы по главе 91

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШНЕКОВ
ПРИМЕНИТЕЛЬНО К КОНКРЕТНЫМ УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ПО ПОКАЗАТЕЛЮ Аэ 92

4.1. Расчет усилий на резцах с учетом изменения кинематических

углов резания по мере наработки исполнительных органов 92

4.2. Разработка методики расчета параметров шнеков для

конкретных условий эксплуатации 98

4.3. Разработка автоматизированной системы расчета параметров
исполнительных органов с использованием электронной базы

данных о характеристиках разрушаемости шахтопластов 106

4.3.1. Формирование базы знаний подсистемы оценки

условий применения исполнительных органов 106

4.3.2. Моделирование процесса выбора параметров
исполнительных органов применительно к конкретным
условиям эксплуатации при их проектировании 110

Выводы по главе 115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116

ЛИТЕРАТУРА 118

Приложение А 129

Приложение Б 140

Приложение В 145

Введение к работе:

Практически весь объем подземной добычи угля в России приходится на узкозахватные очистные комбайны, оснащенные шнековыми исполнительными органами (в дальнейшем изложении шнек). Шнек, оснащенный режущим инструментом, является начальным звеном во всей технологической цепи добычи угля. Поэтому, от того насколько правильно и в соответствии с условиями эксплуатации определены его параметры, зависит эффективность функционирования комбайна в целом.

Выпускаемые в настоящее время в России шнеки имеют параметры рассчитанные, как правило, для усредненных по группам типовых условий эксплуатации. Поэтому в ряде случаев, особенно когда разрабатываются угольные пласты, содержащие трудноразрушаемые породные прослои и крупные твердые включения, параметры серийных шнеков не отвечают требованиям по производительности комбайна, его динамической нагруженно-сти, требуемой сортности угля и надежности. Особенно это становится актуальным при переходе шахт на технологические схемы "лава-горизонт" и "лава-шахта", где нагрузки на очистной забой достигают 10 тыс. т в сутки и более.

Исследования, касающиеся определения факторов, влияющих на выбор параметров шнеков и закономерностей этого влияния достаточно широко проводились в ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского и в Московском государственном горном университете. В частности, в ИГД им. А.А.Скочинского разработаны научные основы и инженерные методы расчета параметров и схем расстановки режущего инструмента на исполнительном органе. В качестве основного критерия, характеризующего прочностные свойства угольного массива, принят показатель сопротивляемости пласта резанию Апл, а при оптимизации схемы расстановки принята неравномерность нагруженности

шнека, которая наряду с другими факторами зависит от толщины стружки, задаваемой в расчетах произвольно, исходя из фиксированной величины радиального вылета резца.

Однако, как показывает опыт эксплуатации, толщина стружки а, значит, и неравномерность нагруженности шнека, а также производительность комбайна и очистного забоя в целом, зависят от условий эксплуатации, характеризуемых целым рядом показателей разрушаемости угольного массива. В свою очередь принятая в расчетах параметров шнеков величина показателя сопротивляемости пласта резанию Апл не достаточно весомо реагирует на изменение таких характеристик пласта как содержание в пласте породных прослоев и твердых включений и их прочностных свойств. Между тем из практики известно, что наличие в пласте крепких породных прослоев и крупных твердых включений резко снижает производительность очистного комбайна и в значительной мере сказывается на их надежности.

Поэтому параметры шнека, рассчитанные по радиальному вылету произвольно принятого резца в ряде случаев, особенно при эксплуатации в сложных условиях, приводят к существенным ограничениям по производительности комбайна, его динамической нагруженности, пылевыделению и т.д. Кроме этого существующие методики расчета сил резания и подачи на исполнительных органах комбайнов не учитывают изменение в процессе наработки шнека кинематических углов резания при износе гнезд резцедержателей, что искажает точность расчетов, связанных с определением потребляемой мощности и выбором электродвигателей.

Таким образом, в научном плане речь идет об исследовании, имеющем двоякую направленность. С одной стороны необходимо исследовать характеристики разрушаемости угольных пластов и на их основе обосновать обобщенный критерий, весомо реагирующий на изменение прочностных свойств и содержание в пласте неоднородностей. С другой стороны необходимо установить закономерности его влияния на толщину стружки и производитель-

ность комбайна с учетом изменения кинематических углов резания в процессе изнашивания резцедержателей. С практической точки зрения необходимо разработать уточненную методику, позволяющую рассчитывать параметры при проектировании шнеков для эксплуатации в любых условиях по разрушаемое и сложности строения угольных пластов. В этом состоит общая направленность и актуальность проведенных в рамках данной диссертационной работы исследований.

Целью работы является исследование зависимостей параметров процесса резания угольных пластов сложного строения от характеристик их разрушаемое и разработка уточненной методики расчета параметров и силовой нагруженности шнеков применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Идея работы заключается в том, что параметры и нагруженность исполнительных органов должны определяться с учетом показателя, интегрально характеризующего прочностные свойства и особенности строения угольных пластов, влияющего на толщину стружки и скорость подачи комбайна при добыче.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем и их новизна:

  1. В качестве обобщенного критерия разрушаемости угольных пластов при выборе параметров шнековых исполнительных органов применительно к конкретным условиям эксплуатации очистных комбайнов может быть принят показатель эквивалентной сопротивляемости пласта резанию Аэ, оценивающий влияние на нагруженность исполнительных органов сопротивляемости резанию всех компонентов (угля, породных прослоев и твердых включений), слагающих пласт, с учетом их удельного содержания в массиве.

  2. Средняя и максимально возможная в конкретных условиях эксплуатации толщина стружки, равно как скорость подачи и производительность комбайна, зависят от показателя Аэ. С его увеличением толщина стружки,

скорость подачи и производительность комбайна гиперболически снижаются. При этом средняя толщина стружки при одинаковых Аэ зависит от установленной мощности комбайна и числа резцов в линии резания, а максимальная кроме этого ограничивается величиной радиального вылета резца.

  1. Нагрузки на резцах шнекового исполнительного органа при определении мощности комбайна необходимо рассчитывать с учетом изменения, по мере изнашивания гнезд резцедержателей, кинематических углов резания в их функциональной связи с показателем эквивалентной сопротивляемости пласта резанию, режимными параметрами комбайна и наработкой исполнительного органа.

  2. Выбор параметров шнековых исполнительных органов и расчеты по определению их силовой нагруженности следует производить по разработанной уточненной методике, учитывающей конкретные условия эксплуатации комбайна.

Обоснованность и достоверность разработанных научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: использованием апробированных методов математической статистики и теории резания угля, принятых при математической обработке результатов исследований; анализом многочисленных данных о скоростях подачи комбайнов при их работе в 43 очистных забоях; большим объемом статистических данных о сопротивляемости резанию угля, породных прослоев и твердых включений (341 шахтопласт); удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с данными, полученными в шахтных условиях - погрешности расчетов по разработанным в диссертации эмпирическим зависимостям в основном не превышали 15ч-20%.

Научное значение работы состоит:

- в установлении функциональных связей предела прочности на сжатие осж и коэффициента крепости f по проф. Протодьяконову с сопротивляемо-

стью резанию наиболее часто встречающихся в угольных пластах типов породных прослоев и твердых включений;

в обосновании критерия оценки разрушаемости угольных пластов, наиболее полно отражающего действие содержащихся в пластах крепких не-однородностей на нагруженность исполнительного органа, в установлении закономерностей изменения и расчетных зависимостей толщины стружки, скорости подачи и теоретической производительности комбайна в функции от показателя эквивалентной сопротивляемости пласта резанию Аэ;

в установлении расчетных зависимостей, учитывающих влияние на нагруженность шнека в конкретных условиях его эксплуатации толщины стружки, скорости подачи комбайна и меняющихся в процессе наработки шнека кинематических углов резания.

Практическая ценность работы заключается в разработке уточненной методики выбора параметров и расчета сил резания и подачи на шнековых исполнительных органах очистных комбайнов, алгоритма и прикладных программ для определения оптимальной схемы расстановки резцов применительно к конкретным условиям эксплуатации по показателю Аэ.

Методы исследований: систематизация и анализ литературных источников и результатов исследовательских работ по изучению характеристик разрушаемости угольных пластов и их влияния на работу очистных комбайнов; экспериментально - статистический метод с использованием элементов теории случайных функций; методы математической статистики с использованием программного пакета MS Excel.

Реализация работы. Результаты исследований были использованы ОАО ОУК "Южкузбассуголь" при проектировании и изготовлении шнековых исполнительных органов на заводе Тидромаш" для работы комбайнов в конкретных горно-геологических условиях.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались на Международной научно-практической конференции, проходившей в ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского в 2002 г., на II Международной конференции "Динамика и прочность горных машин", проходившей в 2003 г. в г. Новосибирске, а также на объединенном семинаре Института горного машиностроения ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений, содержит 26 рисунков, 25 таблиц, список использованной литературы из 94 наименований.

Автор выражает признательность сотрудникам ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского за предоставленную для анализа информацию о характеристиках разрушаемости угольных пластов и многочисленные фактические данные об испытаниях шнеков в различных условиях эксплуатации очистных комбайнов.

Подобные работы
Кузиев Дильшад Алишерович
Обоснование и выбор параметров гидроимпульсного привода шнеко-фрезерного рабочего органа карьерного комбайна
Городецкий Анатолий Васильевич
Исследование влияния пускового режима на выбор параметров линейной части ленточного конвейера на ходовых опорах
Галкин Владимир Иванович
Исследование динамических нагрузок и выбор конструктивных параметров роликоопор шахтных ленточных конвейеров.
Ковтуненко Валерий Владимирович
Исследование работы планетарных мельниц с целью рационального выбора их параметров при тонком измельчении карбонатных пород
Вержанский Александр Петрович
Развитие теории динамических процессов и выбор параметров рабочих органов мельниц для тонкого измельчения горных пород
Вдовиченко Владимир Павлович
Разработка метода определения основных параметров исполнительных органов проходческих комбайнов роторного типа для массивов с зональным проявлением выбросов породы
Старовойтов Вячеслав Савельевич
Определение рациональных параметров и режимов разрушения калийных солей шнековыми исполнительными органами очистных комбайнов : На примере ПО "Беларуськалий"
Линник Владимир Юрьевич
Повышение эффективности функционирования шнековых исполнительных органов очистных комбайнов в различных условиях применения
Маковеев Александр Владимирович
Обоснование параметров карьерных экскаваторов в зависимости от условий эксплуатации
Зырянов Игорь Владимирович
Повышение эффективности систем карьерного автотранспорта в экстремальных условиях эксплуатации

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net