Обоснование параметров и определение нагруженности гидромеханических резцов струговой установки

• Автор: Король, Валерия Валерьевна
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Струговая: выемка'. Состояние и перспективы развития

1.2. Состояние и направления развития инструмента для стругов

1.3. Определение нагрузок на резцах и резцовой головке стругового исполнительного органа
1.4. Гидромеханическое разрушение угля и крепких пород, его практическое применение

Цель и идея работы. Постановка задач исследований

2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Общие положения методики

2:2. Стендовая база:
2.3. Характеристика пород и инструмента.:
Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ.1. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИМИ РЕЗЦАМИСТРУГОВОЙ УСТАНОВКИ:
3.1. Оценка эффективности влияние гидравлических параметров инструмента на усилие резания резца стругового исполнительного органа
3 .1.1. Влияния’давления .воды на.усилие резания резца стругового
исполнительного органа
3; 1.2 . ВДияния; диаметра выходного отверстия .насадки
струеформирующего устройства на усилие резания; стругового
исполнительного органа. :
3.2! Определение рациональных геометрических параметров?'
струеформирующих устройств:
3:2.1. Влияние отношения диаметра насадки к диаметру канала резца на показатели разрушения в зависимости от гидравлических: параметровинструмента.’
3.3. Влияние прочностных характеристик массива и параметров
сгружки на усилие резания резца стругового исполнительного органа
3.3.1. Влияние предела прочности на сжатие на усилие резания резца стругового: исполнительного!органа
3.3.2. Влияние шага резания 1на:усилие резания.резца стругового исполнительного органа-

3.4. Определение усилия резания на гидромеханическом резце стругового исполнительного органа
3.5. Определение рациональных параметров разрушения массива гидромеханическими резцами струговой установки
3.5.1. Влияние относительной толщины стружки на показатели разрушения в зависимости от гидравлических параметров инструмента
3.5.2. Влияние относительной толщины стружки на показатели разрушения в зависимости от предела прочности на сжатие
3.5.3. Влияние относительной толщины стружки на показатели разрушения в зависимости от шага резания
3.6. Расчетное определение рациональных параметров разрушения угольного массива
Выводы
4. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗОК НА РЕЗЦАХ И РЕЗЦОВОЙ ГОЛОВКЕ СТРУГОВОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА, ОСНАЩЕННОГО ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИМИ РЕЗЦАМИ
4.1. Основные положения
4.1.1. Выбор параметров системы струг-конвейер для гидромеханического струга
4.1.2. Характеристика строения и разрушаемости угольных пластов
4.1.3. Выбор параметров резцов для оснащения исполнительного органа гидромеханического струга
4.2. Методика выбора основных параметров резцовой группы исполнительного органа струговых установок
4.3. Методика расчета средних значений сил на резцах струга
4.4. Определение средних усилий на гидромеханической резцовой
головке струговых исполнительных органов
4.5. Алгоритм и программа определения нагрузок на резцах и резцовой головке стругового исполнительного органа, оснащенного гидромеханическими резцами
4.6. Пример определения нагрузок на резцах и резцовой головке с тругового исполнительного органа, оснащенного гидромеханическими резцами
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Одобренная Правительством Российской Федерации программа перспективного развития угольной отрасли до 2030 года предполагает повышение добычи угля на 40 % за счет интенсификации труда и внедрения современной техники и технологии. В этой связи применение струговой выемки является весьма перспективным направлением. К известным достоинствам стругов относятся простота конструкции машины, высокая по гранулометрическому составу сортность отделяемого от массива угля и возможность селективной разработки угольного пласта. Однако расширение области применения стругов сдерживается ограниченными возможностями механического способа разрушения прочных углей традиционным резцовым инструментом. Одним из путей решения этой проблемы является оснащение стругов комбинированным гидромеханическим инструментом, выполненным по схеме «струя через резец» и реализующим одновременное воздействие на массив высоконапорных струй воды и механических резцов. Однако процесс работы такого инструмента недостаточно изучен и, как следствие, отсутствуют рекомендации по его конструктивному исполнению. Кроме того, отсутствуют методы определения нагруженное™ гидромеханических резцов, режимов их работы, расчета установки в целом, что и определяет актуальность работы.
Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР и ОКР ТулГУ и Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов, а также при поддержке аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (2009-2010 гг.)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» (гос. контракт № П1120).
Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей процесса разрушения угля гидромеханическими резцами

Разработанная математическая модель В.В. Сафронова позволяет с применением современных компьютеров производить вычисления усилий резания, действующих на гидромеханические резцы с плоской передней гранью при разрушении углей с различными прочностными свойствами. Однако для применения в инженерных расчетах целесообразно использовать более простые функциональные зависимости. С целью получения упрощенных зависимостей был проведен регрессионный анализ результатов численного эксперимента. Результатом анализа стала следующая корреляционная зависимость:
рг = стск (12 8 /г'168 +101.6; е-0 02 />0,4'5 *0,42 (ОН Ь+03)-КУ, (1.7)
где асж - предел прочности угля при одноосном сжатии, МПа; Н - толщина стружки, см; Р - давление воды, МПа; Ь - ширина передней грани резца, см; Ку - безразмерный коэффициент, учитывающий угол резания (коэффициент идентичен коэффициенту учета угла резания по РТМ 12.14.001-77, в качестве угла эталонного резания принят угол 90°).
На основании результатов исследований В.В. Сафронова была разработана методика расчета нагруженности гидромеханических резцов струговых установок. Методика позволяет рассчитать силовые параметры, как вновь проектируемых струговых установок, оснащенных гидромеханическими резцами с плоской передней гранью, так и определить эффект применения гидромеханических резцов на уже существующих стругах. Так, результаты расчетов с использованием разработанной методики показали, что оснащение серийного струга СО-75 гидромеханическими резцами, выполненным по схеме «струя через резец» позволит расширить область его применения на угли сопротивляемостью резания до 400 Н/мм. Кроме того, разработанная методика позволила обосновать параметры асимметричного струга для технологии селективной выемки угля.
К основному результату, отмеченному всеми исследователями процесса гидромеханического разрушения угля и горных пород, следует отнести снижение механической реактивной составляющей на инструмент. Это особенно актуально в случае струговой выемки, где главным сдерживающим фактором