1.2.Роль математического моделирования и численного анализа в горном деле.

В современном мире для решения инженерных задач особое место занимает математическое моделирование, позволяющее не только проанализировать данную задачу, но, используя различные методы, оптимизировать ее. Это позволяет на ранних стадиях проектирования устранить неточности, связанные с компоновкой машины или агрегата. При решении задач управления математическое моделирование позволяет, сравнить одну техническую систему с другой и далее, используя методы, подкорректировать как первый, так и второй.

Но в большинстве случаев математические модели это не простые задачи, которые можно решить классическими методами математического анализа, а огромные и достаточно сложные модели, поэтому для их анализа чаще всего приходится прибегать к численным методам. В инженерном деле это особенно актуально, так как деятельность инженеров практически всегда заканчивается конкретными численными результатами.

В настоящее время мобильные установки используются практически повсеместно (горное дело, строительство, сельское хозяйство и т.д.). Их применение очень удобно из–за высоких технических характеристик и сравнительно простой конструкции.

Объединение отдельных машин и агрегатов в установки, комплексно механизирующие тяжелые и трудоемкие процессы, дает возможность осуществить найвыгоднейшие режимы технологического и энергетического использования машин и решить задачи рационального комплектования системы машин для комплексной механизации производственных процессов.

В данном курсовом проекте требуется смоделировать процесс работы мобильной горной машины в стационарном режиме, рабочим органом которой является цепной бар. Необходимо с помощью этой модели найти оптимальное значение двух параметров работы машины: поступательную скорость машины и относительную скорость цепи бара. Все математические зависимости, описывающие работу машины и рабочего органа, необходимые для нахождения оптимальных скоростей составлены в систему нелинейных уравнений.

Для составления математической модели и решения задачи оптимитизации применяем метод скорейшего спуска.

2. Описание устройства, принципа действия машины, на которой используется в качестве рабочего органа цепной бар

Машина глубокого дренирования МГД-6Н представляет собой навесное оборудование к трактору С-100Б (рис. 1). Машина предназначена для рытья (в предварительно осушенной до 91,5% любой пнистой торфяной залежи) глубоких щелевых дрен и заложения непрерывных перфорированных трубок диаметром 40 мм из винипластовой пленки или пластмассовых трубок заводского изготовления.

Рис. 1. Машина глубокого дренирования МГД-6Н

При работе машина одновременно выполняет следующие операции: прорезает в торфяной залежи с любой пенистостью глубокие (до 2,5 м) и узкие (115 мм) щели, транспортирует сфрезерованную торфяную массу на поверхность залежи, изготавливает и укладывает на дно щели непрерывную трубку из винипластовой пленки и закрывает щели на глубину до 0,5 м.

Навесное оборудование машины состоит из рабочего органа (цепного бара), редуктора, кронштейна, гидросистемы, закрывающего аппарата, формователя непрерывных перфорированных трубок из винипластовой пленки, массоотводчика. Вес оборудования 1758 кг. Удельное давление-

среднее 0.304 кгс/см².

Цепной бар состоит из сварной рамы, натяжной звездочки, режущей цепи и оттяжного устройства. Рама бара служит для направления режущей цепи и для крепления ползуна с натяжной звездочкой. Рама шарнирно соединена с приводным редуктором навесного оборудования. Режущая цепь (рис. 2) состоит из специальных резцов-звеньев роликовой цепи и пальцев с шплинтами. На резцах-звеньях предусмотрены гнезда для крепления сменных режущих элементов цепи. Режущая цепь имеет 24 комплекта резцов трех различных видов. Резцы наплавлены твердым сплавом марки Т-620. Общее число резцов 72; скорость цепи 8,15 м/с.

Рис. 2. Режущая цепь:

/ — основание резца; 2 — звено цепи; 3 — резец

Привод цепного бара осуществляется непосредственно от коническо-цилиндрического редуктора через ведущую звездочку (рис. 3). Натяжная (ведомая) звездочка цепного бара и оттяжное устройство позволяют в процессе работы поддерживать цепь рабочего органа в постоянном натяжении. Это достигается за счет предварительно сжатой пружины в оттяжном устройстве.

Рис. 3. Кинематическая схема ма­шины МГД-6Н

Редуктор предназначен для привода цепного бара от вала отбора мощности трактора (ведущая звездочка цепного бара находится на выходном валу редуктора). На редукторе имеются специальные цапфы, служащие шарнирной опорой для рамы рабочего органа (редуктор трехступенчатый с одной парой конических и двумя парами цилиндрических шестерен).

Кронштейн служит для размещения и крепления редуктора и гидроцилиндров. Кронштейн установлен на месте снятой сцепки трактора и крепится к заднему мосту последнего болтами.

Гидросистема предназначена для подъема и опускания рабочего органа. Она состоит из шестеренчатого насоса НШ-46Д производительностью 0,77 дм³/с при давлении 10,0 МПа, клапанно-золотникового распределителя, масляного бака, гидроцилиндров диаметром 120 мм с ходом поршня 830 мм, системы трубопрово­дов и шлангов.

Формователь непрерывных перфорированных трубок из винипластовой пленки толщиной 0,5—0,9 мм и шириной ленты 144 мм состоит из корпуса, оборотного ролика, головки с механизмом формирования и сшивания, барабана для пленки. Головка и корпус формователя соединены шарнирно. Это позволяет головке поворачиваться относительно корпуса в пределах 0—30°. При укладке трубки на дно дрены для фиксирования головки в любом положении в пределах угла поворота у формователя предусмотрена компенсирующая пружина. Механизм формования и сшивания смонтирован на плите, являющейся одновременно одной из боковых стенок головки формователя; другой стенкой служит открывающаяся дверца. Перфорация трубок: 10—13 см² на 1 м. Формователь крепится болтами к раме бара и может быть легко снят.

В последней модели машины МГД-7Н предусмотрено устройство в виде катушки и спускного желоба, предназначенное для закладки на дно дрены непрерывной пластмассовой трубки диа­метром 40—50 мм (заводского изготовления).

Закрывающийся аппарат представляет собой два конусообразных диска. Закрытие дрены на глубину до 500 мм осуществляется с помощью гидроцилиндров, которые передают давление на диски.

Массоотводчик предназначен для отвода перемещаемой рабочим органом торфяной массы в сторону от щелевой дрены. Торфяная масса под действием центробежной силы, возникающей при вращении цепного бара, выбрасывается из ковшей цепи рабочего органа и отводится специальным кожухом (массоотводчиком) определенной формы на 500—600 мм от оси щелевой дрены.

Для получения рабочих скоростей на тракторе установлен хо-доуменьшитель, который обычно используется для работы машины МПГ-1,7. Ходоуменьшитель позволяет иметь восемь рабочих скоростей.