144

Моделирование, расчеты и проектирование сложных технических систем

ОБОСНОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРИВОДА
ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА ДЛЯ
ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАЗРУШЕНИЯ ПОРОД РАЗЛИЧНОЙ
КРЕПОСТИ
Мизин В. А., Мизин С. В.
(Донгипроуглемаш, каф. «Горные машины», ДонНТУ, г. Донецк, Украина)
Определяющим, для проходческих комбайнов область их применения, параметром, прежде всего по крепости разрушаемых пород, является окружная скорость резца. Если для угольных комбайнов Vокр=3-4,2 м/с, то для проходческих комбайнов, которые могут работать по смешанному забою с присечкой до 80% пород с σсж= 100-120 МПа, и абразивностыо а= 15-18 мг, такие скорости могут быть неприменимы, так как резец «горит» или идет интенсивный его износ. Поэтому для проходческих комбайнов должна иметь место пониженная скорость резания, порядка 1-2 м/с.
Проходческие комбайны избирательного действия применяются в настоящее время на самых различных горных работах. Они используются при проходке туннелей и штолен, добыче ценных минералов, обеспечивая точные профили горных выработок и высокую производительность проходки.
Рис.1. График зависимости износа резцов РКС-2 от скорости резания
Возможности применения проходческих комбайнов ограничиваются свойствами горных пород. При увеличении сопротивления па раздавливание с 80 до 120Н/мм2 и коэффициента износа с 0,5 до 0,7 Н/мм пропорционально возрастают износ резцов и производительные расходы в целом(рис.1,2).

ИНЖЕНЕР, № 3, 2002 г.

145

Рис.2. График зависимости износа резцов РКС-2 от контактной прочности
На основании исследований немецких ученых можно сделать вывод, что оптимизация процесса резания в настоящее время может быть достигнута за счет конструктивных и опытно-конструкторских мероприятий, а не за счет применения альтернативных режущих материалов. Увеличение глубин резания возможно за счет уменьшения плотности оснащения резцами режущих органов. Наряду с уменьшением степени износа, этот шаг приводит к сокращению удельного расхода энергии и образования пыли. Скорость резания можно уменьшить сокращением частоты вращения резцовой коронки, однако, так как мощность двигателя снижается, придется считаться с уменьшением производительности разрушения. Названный недостаток в некоторой мере может быть компенсирован путем увеличения коэффициента использования комбайна, который складывается из уменьшения времени, потребного для замены изношенных резцов, и снижения расхода резцов. При уменьшении скорости резания износ резцов снижается, благодаря чему диапазон применения комбайнов может быть смещен в сторону твердых и абразивных горных пород[1].
На исполнительных органах современных проходческих комбайнов скорость резания достигает от 2,5 до 3,5 м/с. Изменение скорости резания в процессе проходки в настоящее время возможно только на некоторых комбайнах. Из экспериментов с отдельными резцами известно, что путем снижения скорости резания до

146

Моделирование, расчеты и проектирование сложных технических систем

1 м/с можно уменьшить износ резцов, с незначительным уменьшением производительности разрушения [2].
Для граничных условий, регламентированных при исследованиях с точки зрения техники резания, на основе результатов экспериментов, можно констатировать, что в твердых и абразивных горных породах экономически благоприятной является скорость резания 1,5 м/с. При такой скорости сопротивление износу резцов еще не ограничивается критической температурой твердого сплава. Дальнейшее уменьшение скорости резания способствует лишь незначительному уменьшению износа, однако, с другой стороны, этот шаг приводит к пропорциональному снижению производительности разрушения. Так как при проходке пластовых штреков приходиться резать самые различные горные породы, привод режущей части проходческою комбайна избирательного действия должен быть выполнен таким образам, чтобы при нормальных условиях работы с повышенной скоростью резания можно было достичь высокой производительности разрушения, и, в случае работы в твердых, абразивных горных породах на пониженной скорости резания ограничить износ резцов [2].
Этот вывод справедлив при предположении, что уменьшение скорости вращения связано с уменьшением мощности электродвигателя при одновременном сохранении максимального вращающего момента [2].
Рис.3. Кинематическая схема привода исполнительного органа
На основании вышеизложенного, предложена кинематическая схема привода исполнительного органа проходческого комбайна (рис.3), обеспечивающая оперативность переключения скорости резания с 3 до 2м/с. Основная идея состоит в установке на комбайне одновременно двух двигателей с различными мощностями и частотами вращения, и при этом крутящий момент на коронке остается неизменным, по крепким породам работает двигатель N=75кВт и n=1000об/мин, а по слабым и углям- N=110кВт и n=1500об/мин.
Список литературы: 1. Дриш С, Кляйиерт Х.В., Хаф Е. Новые материалы режущих вставок резцов проходческих комбайнов избирательного действия // Глю-кауф.-1992.-№5.-С.85-91. 2. Дриш С. Исследования по выбору конических резцов и экономической скорости резания для проходческих комбайнов избирательного действия // Глюкауфю. -1992. -№5. -С. 91-97.