В результате теоретических и экспериментальных изысканий были получены и проверены уравнения, описывающие движение колебательной системы машины режущего типа при преодолении ее исполнительным органом сил внешнего сопротивления, носящих пульсирующий характер и имеющих функциональную зависимость от пути (перемещения) исполнительного органа машины. Исследования показали, что нагрузки в элементах трансмиссии машины в общем случае, как по частоте, так и по амплитуде и, следовательно, по форме отличны от нагрузок на исполнительном органе машины. Установлено, что эти нагрузки и законы движения системы зависят от состояния и характеристик основных частей системы:

    Если машина приводится в действие с помощью пневмоэнергии, законы ее движения и нагрузки в системе будут зависеть, помимо всего прочего, также от состояния и основных характеристик пневматической части системы.

    Энергия, поступающая от общей сети, проходя через все составляющие машину части, будет расходоваться на исполнительном органе машины на работу по разрушению горных пород.

    Если произойдет изменение нагрузки на исполнительном органе машины, это вызовет переходный процесс в механической части, затем в гидравлической и, наконец, в электрической или пневматической.

    Из-за последовательного влияния различных параметров частей, составляющих систему, характер, величина и частота нагрузок в элементах каждой из указанных частей будут в общем случае отличны для одного и того же периода времени. Поэтому если машина режущего типа имеет между электродвигателем и механической частью трансмиссии гидравлическую часть, то нагрузки во всех этих частях (электрической, гидравлической и механической) в рабочем режиме будут отличаться друг от друга. При этом самая высокая частота - частота колебания результирующих нагрузок - будет на исполнительном органе. При переходе к другим частям машины она постепенно уменьшается, самая низкая частота колебания нагрузок - в электрической части системы (колебания потребляемого электродвигателем тока).

    Помимо частоты, в различных частях системы машины режущего типа в рабочем режиме изменяются фаза, форма и амплитудные значения колебания нагрузок.

    Следовательно, как диаграммы результирующих нагрузок на исполнительном органе машины, так и диаграммы нагрузок в электрической части системы машины, получаемые с помощью точных приборов (например, шлейфов мощности или тока), не могут в общем случае использоваться непосредственно для расчета и выбора параметров механической части системы.

    Результаты экспериментальных исследований подтвердили вывод, вытекающий из теоретического рассмотрения формирования нагрузок в рабочем режиме выемочных машин, согласно которому вопрос сводится к задаче о преодолении колебательной системой сил внешнего сопротивления, носящих пульсирующий характер, а не к воздействию на систему пульсирующих внешних сил (вынуждающих сил). Математически это сводится к системам уравнений, описывающих движение элементов и учитывающих их инерционные, диссипативные и упругие силы во всех частях системы машины (механической, гидравлической и электрической) таким образом, чтобы в правой части уравнения движения исполнительного органа машины режущего типа стояла функция результирующих сил внешнего сопротивления на исполнительном органе, зависящая от его пути (перемещения).

    Так, для двухмассовой системы (одна масса - исполнительный орган с приведенными к нему элементами механической части системы, а другая - масса привода с отнесенными к нему элементами) уравнения будут (силы, пропорциональные скорости, для простоты не даются):

        (I)

    При разрушении горных пород режущим инструментом М представляет собой случайную функцию (по пути), характеризующуюся в каждом отдельном случае своей корреляционной функцией (или спектральной плотностью) и функцией математического ожидания.

    В общем случае машины режущего типа представляют собой многомассовые нелинейные колебательные системы. Однако применительно к струговым установкам вследствие линейности и большой податливости цепного тягового органа можно считать эквивалентной схему, состоящую из двух масс (масса струга с приведенными к ней элементами тягового органа и масса привода с приведенными элементами), уравнения движения которых описываются также системой уравнений (I), но применительно к линейным перемещениям х_с , х.

    Для исследований масса струга принята равной 100 кг.сек .м, а масса привода:

    25 кг.сек .м (соответствует маховым массам привода с гидростатической передачей);

    2500 кг.сек ,м (соответствует приводу с гидромуфтой или .турботрансформатором);

    10000 кг.сек .м (соответствует жесткому соединению трансмиссии с электродвигателем).

    Коэффициент жесткости С трансмиссии, пропорциональный длине рабочей ветви тягового органа, был принят:

    1,14.10* кг/м (длина установки 200 м),

    2,27.I04 -"- (-"- 100 м),

    1,14.10-* -"- ( -"- 100 м , струг находится на расстоянии от приводной головки 20 м).

    Указанным коэффициентам жесткости системы соответствуют раз¬личные собственные частоты колебания.

    Механическая характеристика привода определяется механиче¬скими характеристиками его элементов, участвующих в передаче мощности, и практически может иметь любую жесткость.

    Наибольшую жесткость имеет привод, оборудованный асинхронным электродвигателем, или система с нерегулируемой гидростатической передачей.

    Более мягкие механические характеристики имеют приводы с турбомуфтами (или турботрансформаторами). В этом случае жесткость рабочего участка механической характеристики привода явля¬ется результатом сложения характеристик собственно турбомуфты и двигателя.

    Наконец, как это следует из практики США, на машинах режущего типа и в том числе на стругах возможно применение двигателей постоянного тока.

    Таким образом, на машинах режущего типа можно иметь привод практически с любой жесткостью его механической характеристики - от весьма жесткой (синхронной) до мягкой (типа сериесной).