Горные машины и оборудование

hz z v

2

,

(2.34)

z

где индекс z означает, что толщина стружки определяется для линии резания

с числом резцов z.

У

При этом можно пользоваться и средним значением числа резцов в ли-

ниях резания, которое определяется по формуле (2.24).

Т

В исполнительных органах ряда горных машин, режущие элементы ко-

Н

торых совершают независимые вращательное и поступательное движения,

используются шнек-фрезы, ось вращения которых отклонена от направления

поступательного движения на некоторый угол, обычно равный π/2 или боль-

ше чем π/2 (рис.2.15).

Б

ω

й

v

и

А

А - А

оα

d

т

р

А

H

B = D

и

з

Рисунок 2.15 – Схема взаимодействия резцов шнек-фрезы с породой

о

п

Такие исп лнительные органы бывают двух типов: с непрерывной ре-

жущей кр мк й на наружной поверхности винтовой лопасти, и с отдельными

ре

зцами, рас оложенными на той же поверхности.

Для о ределения толщины стружки, снимаемой режущими элемента-

Р

ми, рассмотрим сечение А-А, перпендикулярное оси

вращения фрезы. В

h

2 v

sin ,

(2.35)

max

z

h

4v

sin ,

(2.36)

ср

z

движения резцов представляют собой винтовые кривые на поверхности ова-

лообразного тора (рис.2.16,б и в).

Т

Н

Б

й

и

р

со

т

и

Рисунок 2.16 – В д спереди ( стороны забоя) на сдвоенный планетарно-

з

дисковый сполн ельный орган проходческо-очистного комбайна

о

Диски, на которых расположены резцы, вращаются с угловой скоро-

У

Т

Н

Б

й

и

р

ωф

z

ωр

о

т

и

vп

з

х

о

у

Рисун к 2.16 (б,в) – Форма забоя и траектории движения резцов

е

планетарно-дискового исполнительного органа

Р

Тр тья составляющая скорости – поступательная скорость перемеще-

нияпвс го исполнительного органа в стационарном режиме работы выемоч-

ной машины остается постоянной как по величине, так и по направлению.

Поэтому в этом случае (рис.2.17) можно различать продольную и боковую

скорости подачи режущего элемента.

Передняя стружка имеет переменную от нуля до hmax толщину и может

быть определена так же, как и для цилиндрической фрезы

hmax

v

2

,

(2.37)

2

z2

hср

v

l p

.

(2.38)

2 z2

z

У

ωф1

ωp

Т

h

Н

y

x

й

ωф2

Б

h

и

р

арно

Рисун к 2.17 – К п еделению толщины стружки

плане

-диск вого исполнительного органа

и

Что касается боковой

олщины стружки,

то она является постоянной и

через

hб 1 R1

2

z2 .

(2.39)

определяется

параметры угловых скоростей переносного и относитель-

ного вращений следующ м образом

о

2

Конечно, полученные зависимости для определения толщины стружки

Р

рядаписполнительных органов выемочных машин не охватывают всех прин-

ципов таких органов и тем более всех видов движений их режущих элемен-

етов. Однако они дают возможность в необходимых случаях найти параметры

Прогнозирование состояния горной машины, а также её энергетиче-

ские, нагрузочные и прочностные расчёты базируются на основе общих за-

конов сохранения и уравнений движения механики. Среди законов сохране-

У

ния чаще всего используются материальные и энергетические, которые вы-

ражаются посредством уравнений балансов мощности, производительности,

Т

тепла и т. д. Уравнения движения горных машин составляются в виде урав-

нений движения механических и электромеханических систем. Они обычно

Н

представляются в форме уравнений Лагранжа 2-го рода, Аппеля и некоторых

специальных систем уравнений Лагранжа, а также в некоторых случаях

уравнения Аппеля. В целях облегчения усвоения материала приведем здесь

эти системы уравнений.

Уравнения Лагранжа 2-го рода обычно записываются в виде

d

дТ

дТ

Б

Q

,

(3.1)

дqi

i

dt

дqi

р

где Т - кинетическая энергия маш н, выраженнаяй

через обобщенные скоро-

сти и координаты;

о

qi

, qi

- обобщённые к динатыискорости машины;

Qi - число обобщённых к

динат.

Уравнения Аппеля записываются следующим образом

и

з

т

дS

Пi

,

(3.2)

о

д i

где S - энергия уск рений системы, выраженная через квазиускорения;

п

i

- квазиуск рения;

Пi

- квази б бщённые силы;

Р

i 1, n ,

где n - число степеней свободы системы.

На практике, кроме систем уравнений (3.1

и 3.2) и аналогичных им

n

m

n

У

Nдi

Nnij K Nij ,

Т

(3.3)

1

1

1

где Nдi - мощность i-го двигателя, установленного на машине;

n - число двигателей;

Н

Nnij - мощность, потребляемая j-м механизмом машины от i -го двигателя;

m - число механизмов, потребляющих энергию;

Б

K Nij - коэффициент запаса прочности.

Это уравнение формируется для

машины и чаще всего, в виде

системы уравнений, так как баланс

каждой

должен соблюдаться для каж-

дого двигателя в отдельности. Несмот я на кажущуюся его простоту, урав-

нение успешно используется для

мощности

ешения целого ряда задач, включающих

подбор двигателей, определение ск ростей работы механизмов и, в конечном

счёте – нахождение

р

е ре ическ й производительности машины в конкрет-

ных условиях эксплуа ац .

о

Наряду с уравнен ем баланса мощности для рационального, а иногда, и

т

оптимального выбора параметров и режимов работы механизмов машины в

расчётной практ ке

спользуют также уравнения баланса производительно-

и

сти, к т рые аписывают в виде

з

о

QОВ КQ Qx

,

(3.4)

Qi 1 KQi Qi

п

где

Р

Мощность энергетических установок горных машин, а также их произ-

водительность являются одними из важнейших технических параметров и,

как правило, приводятся в технических характеристиках, которые служат од-

У

ним из документов, сопровождающих процесс создания и жизненного цикла

машины.

Т

В не меньшей мере это относится и к такой величине, как производи-

тельность. В совокупности эти параметры определяют такой критерий каче-

ства машины, как энергоэффективность.

Н

В этой связи определение их расчётных значений и анализ представля-

ют одну из основных задач, решаемых на этапе выбора технических предло-

жений создания машины.

Б

Производительности различают объёмную и массовую. Они связаны

соотношением

й

G Q

,

(3.5)

и

где Q - объёмная производительность;

ρ - плотность разрабатываемой породы;

G – массовая производительность.

Объёмная и массовая п оизводительности выражаются различными

соотношениями.

т

ц

Для горных машин пери

рдического действия

з

оQ

V

,

(3.6)

t

по

где V – бъём риды, вынимаемой за время рабочего цикла;

п

tц – время с вершения цикла.

Для машин непрерывного действия

Р

Q F v ,

(3.7)

K p

V p

;

p

,

(3.8)

V

K p

где Vp - объём породы после её разрушения;

V - объём породы в массиве до разрушения;

ρр - плотность разрыхленной породы;

ρ - её плотность в массиве.

У

Производительность основных типов исполнительных органов горных

машин по ходу обычно приводится к производительности V, что удобно для

Т

проверки соотношений (3.4), тогда её можно выразить следующими соотно-

шениями:

- для исполнительного органа типа цепного бара

Q

F

u

KV

,

Н

(3.9)

ц.б

и.о

K p

где u – скорость цепи;

й

Fи.о - площадь поперечного сечения породы, передвигаемой цепным ба-

ром;

и

Б

b - ширина захвата цепного бара;

hp - вылет резцов;

р

h - глубина резания;

по

KV - коэффициент заполнения

одой рабочего пространства бара;

Kp - коэффициент разрыхления п

оды;

- для цилиндрическ й и дисковой фрезы

и

D2

з

K

V

d 2

1

K

V

D

2

2

B ,

Q т

B

d

(3.10)

ц.ф

K p

4

2

8 K p

о

где D - диаметр фре ы по концам ножей;

п

d - диаметр, на котором установлены режущие элементы фрезы;

е

B - её ширина;

Р

ω - угловая скорость вращения;

K

V

d 2

d 2

Q