Успешное решение повышения ресурса проходческого комбайна может быть обеспечено оптимизацией процесса разрушения забоя на основе математических моделей[2]. Существующие методики оптимизации, например, [3], не рассматривают как переменные проектирования зазоры в системе подвески исполнительного органа. В то же время, в реальной конструкции комбайна избирательного действия в направляющих выдвижения стрелы и шарнирных соединениях имеются зазоры, которые при максимальном износе достигают 1 – 5 мм. Это может привести к снижению ресурса комбайна из-за ударных нагрузок при перекладке зазоров. Поэтому необходимы дальнейшие исследования по изучению влияния зазоров на динамическую нагруженность проходческого комбайна.
В соответствии с общепринятой классификацией колебательных систем и процессов проходческий комбайн при выполнении рабочего процесса представляет собой автономную систему с конечным числом степеней свободы, определяющих динамическое состояние системы комбайн-забой в любой фиксированный момент времени. Особенность таких систем — возможность самовозбуждения и поддержания в них колебаний за счет внутреннего источника энергии неколебательной природы, например, двигателя, причем поступление энергии регулируется движением самого комбайна, осуществляющего рабочий процесс отделения и выгрузки полезного ископаемого (породы). Параметры установившихся автоколебаний в значительной степени определяются нелинейными свойствами системы. Наиболее существенные из них в системе комбайн-забой — это нелинейная кинетическая характеристика трения опор комбайна по направляющим конвейера и нелинейность резко переменных сил сопротивления, формирующихся на рабочих инструментах исполнительных органов, взаимодействующих с горным массивом со случайными характеристиками разрушаемости.
Непостоянство сил сопротивления на исполнительном и тяговом органах и наличие упругих связей в составе силовых систем комбайна служат причинами формирования в системе сложных динамических процессов. Особенность этих процессов — взаимосвязь между параметрами стружкообразования и соответствующими им силами, которые условно можно назвать внешними, и параметрами колебательных процессов в автономной системе комбайн-забой. Колебания силовых систем комбайна и обусловленные ими динамические нагрузки, в свою очередь, зависят от спектра сил сопротивления на исполнительных органах, динамических параметров силовых систем и их взаимодействия между собой и с внешней средой — органа с разрушаемым горным массивом, а двигателя — с сетью электроснабжения.
Целью работы является установление
- влияния параметров системы подвески исполнительного органа на нагруженность проходческого комбайна.
- влияния параметров системы подвески исполнительного органа на стружкообразование
Решение поставленной задачи проводится с помощью математического моделирования рабочего процесса исполнительного органа проходческого комбайна. Математическое моделирование дает возможность в какой-то мере упростить исследования и снизить их стоимость. Последнее особенно важно в сложившейся экономической ситуации. Главным требованием к модели является ее подобие объекту-оригиналу, то есть реальному процессу разрушения горных пород. Только при соблюдении условия адекватности результаты работы модели можно рассматривать как обоснованные и объективные и делать анализ этих результатов с последующими выводами.
В качестве переменной принимается зазор в системе подвески, а именно в направляющих выдвижения стрелы. В процессе работы используется программа MathCad, благодаря которой производится выявление зависимости накопленной повреждаемости от величины зазора. MathCad позволяет проводить ряд исследований с варьированием данных для получения более точной и ясной картины.
Рисунок1.- Расчетная модель
Расчетная модель (рис.1) представляет собой исполнительной орган в виде шарнирно закрепленной балки с приложенной сосредоточенной массой. При взаимодействии стрелы с горной породой работа проходческого комбайна сопровождается динамическими процессами, приводящими к колебаниям исполнительного органа в направляющих, что в свою очередь влечет за собой увеличение зазора.
