Совершенствование метода расчета нагрузок, действующих на резцы горных машин для добычи угля

• Автор: Чеботарев, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Промышленное использование угледобывающих комбайнов

1.2. Анализ методов и результатов расчета нагруженности резцов исполнительных органов проходческих и очистных комбайнов

1.3. Анализ характеристик разрушаемое™ угольных пластов

1.4. Анализ опыта применения режущего инструмента на исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов

1.5. Цель и задачи исследований

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА РЕЗЦОМ ГОРНОЙ МАШИНЫ

2.1. Схемы нагружения резца в процессе резания массива

2.2. Основные допущения, применяемые в модели

2.3. Определение удельных усилий резания и подачи, действующих
на резец при разрушении массива
2.4. Решение задачи механики разрушения для массива с уступом
2.5. Математическая формулировка задачи
2.6. Сингулярность полей напряжений и деформаций
2.7. Разбиение массива на конечные элементы
2.8. Определение координатных функций
2.9. Определение деформаций и напряжений
2.10. Вариационное уравнение для одного конечного элемента
2.11. Численное интегрирование
2.12. Система алгебраических уравнений
2.13. Решение системы уравнений
2.14. Программная реализация математической модели разрушения массива резцом горной машины
Выводы

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РЕЗЦЫ ПРИ РАЗРУШЕНИИ УГОЛЬНОГО МАССИВА
ЗЛ. Установление корреляционных связей вязкости разрушения угольного массива с его прочностными показателями
3.2. Обоснование характера распределения нагрузки по режущей поверхности резца
3.3. Установление координат точек приложения усилий, действующих на резец при разрушении угольного массива
3.4. Влияние вязкости разрушения, режимных, геометрических и установочных параметров процесса резания на усилия резания
и подачи
3.5. Определение расчетных зависимостей усилий резания и подачи при разрушении угля
3.6. Сопоставление расчетных зависимостей по определению нагру-женности резцов с экспериментальными данными
Выводы
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИЛ РЕЗАНИЯ, ПОДАЧИ И РАСХОДУЕМОЙ МОЩНОСТИ ПРИ РАЗРУШЕНИИ УГЛЯ ДЛЯ ЗАДАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМБАЙНА
4.1. Основные положения
4.2. Определение параметров снимаемой резцом стружки
4.3. Определение нагруженности инструмента при резании углей
4.4. Определение нагрузки привода
4.5. Пример расчета барабанного исполнительного органа проходческого комбайна Урал-320У
4.6. Программа определения усилий резания, подачи и расходуемой мощности при разрушении углей
В ы в о д ы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Исходный код программы для реализации математической
модели процесса разрушения массива резцом горной машины
Приложение Б. Исходный код программы по определению усилий резания, подачи и расходуемой мощности при разрушении углей

Однако М.И. Слободкин [26, 27] с позиций теории упругости разработал аналитическую теорию резания угля, в которой уголь рассматривается как анизотропное (ортотропное) тело. Для вычисления предельных сдвигающих напряжений автором было рекомендовано определять на образцах правильной формы 9 упругих констант, в том числе модули второго рода. Уравнения, выведенные в работе [26] для вычисления сопротивления анизотропного тела сжатию и сдвигу в заданном направлении, были проверены экспериментально в лабораториях ТулГУ и оказались достаточно точными для практических расчетов применительно к хрупким телам, углю и дереву [27]. Некоторые элементы теории упругости были использованы и в работах С.С. Некрасова [52] и Г.И. Сосунова [53], однако не получивших применения [11].
До возникновения признаков разрушения характер распределения напряжений в подрезцовом пространстве угольного массива может быть описан уравнениями теории упругости для воздействия штампа на угловой контур, связанный с обработанной поверхностью. Это справедливо, если не учитывать неоднородности и трещиноватости разрушаемого угольного массива, а также напряженное состояние, в котором он находится под действием вышележащих горных пород и газа [11].
Для углей отношение тангенциальных разрушающих напряжений к нормальным больше единицы, и соответственно уголь должен при одноосном нагружении разрушаться как хрупкое тело. Однако при изменении условий нагружения и увеличении степени объемности напряженного состояния возможно и пластичное течение углей большинства марок [11]. Б.М. Лейбо-вым также было установлено [11, 54], что у некоторых углей при вдавливании штампа наряду с упругими наблюдаются значительные пластические деформации (рис. 1.11).