Нагруженность и усталостная долговечность привода исполнительного органа горнопроходческих комбайнов

• Автор: Палев, Павел Павлович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1982
• Место защиты: Караганда
• Количество страниц: 425 c. : ил

4„Л* ехы**.■+■ (•■><* •) О С <*'* н-ни?

Одним из [ вамейдих /направлений в развитии машиностроения, определенных на ХШ съезде КПСС, является повышение ресурса и снижение металлоемкости машин, оборудования и металлоконструкций
В соответствии с Постановлениями ЦК КПСС и СМ СССР [I—з] и приказами Министра угольной промышленности СССР [4,б] перед горным машиностроением поставлена задача обеспечить в 1981-1985гг. увеличение ресурса работы основного горно-шахтного оборудования до его капитального ремонта при одновременном снижении металлоемкости и максимальном использовании прочности конструкционных материалов. Для решения этой важной народнохозяйственной задачи необходимо дальнейшее совершенствование методов расчета и испытаний, и создание систем автоматизированного расчета и проектирование горных машин.
Существенная экономия металлов может быть получена за счет уточнения расчетных нагрузок на узлы и детали машин и экономически обоснованного уровня надежности и долговечности.
Важнейшим направлением технического прогресса горнопроходческих работ является широкое внедрение комбайнового способа проведения подготовительных выработок.
Объем подготовительных выработок, проводимых с помощью проходческих комбайнов (ПК), непрерывно возрастает. В 1977 году третья часть подготовительных выработок (1855 км) пройдена при помощи ПК; в перспективе около 60$ выработок будут проводиться комбайновым способом [б ]
Наряду с увеличением объема комбайновой проходки расширяется и область применения ПК. В последнее время ПК находят применение при разработке калийных месторождений, где кроме механизации технологических процессов проведения подготовительных выработок, Ж

используются также и для ведения очистных работ [ 7 ].

Число Ж, работающих в горнодобывающей промышленности, постоянно увеличивается и уже сейчас они представляют массовые средства механизации проходческих работ. В условиях серийного производства становится весьма актуальной проблема создания экономически целесообразных конструкций Ж и их эффективного использования в эксплуатации. Современный уровень использования проходческой техники еще недостаточно высок [ 8 ] , что сдерживает темпы роста проведения выработок и производительности труда проходчиков. Как показывает опыт эксплуатации, надежность серийно выпускаемых Ж остается еще недостаточной и имеется значительный резерв повышения производительности комбайнов за счет увеличения наработки на отказ.
Проблема обеспечения и поддержания высокого уровня надежности Ж (как и других видов рабочих машин) должна решаться на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации. Для Ж, характерной особенностью которых является высокий уровень и широкопо-лосность спектра динамической напряженности узлов и деталей,весьма важным является обеспечение надежности на этапе проектирования. Центральное место в системе мероприятий по обеспечению надежности Ж на данном этапе занимает создание современных методов расчета на прочность и усталостную долговечность.
Опыт создания и эксплуатации Ж показывает, что основной причиной несоответствия результатов усталостных расчетов фактическим данным является существенное расхождение расчетных и реальных нагрузок в узлах и деталях исполнительных механизмов. Не -адекватность расчетных нагрузок приводит к недооценке сопротивляемости металлов усталостному разрушению и, как следствие, к погрешностям в расчетах.
Такое положение сложилось потому, что нагрузки в узлах и
деталях горных машин исследовались с помощью методов корреляционной теории стационарных случайных процессов и примыкающих к ней разделов математической статистики [9—22 ] . Однако для оценки сопротивления узлов и деталей Ж усталостному разрушению необходимы исследования нагруженности в усложненной постановке, более адекватно отображающие динамические процессы в системе "горная машина - разрушаемый массив". Проведение таких исследований связано с применением (наряду с методами корреляционного анализа) специальных методов общей теории случайных функций, а также методов качественной идентификации механических систем, взаимодействующих со средой, проявляющей стохастические свойства.
Определить динамические нагрузки в деталях и узлах исполнительных механизмов Ж в процессе проектирования можно методами математического моделирования системы "горная машина - разрушаемый массив". Математическое описание этой системы включает в себя описание динамических свойств горной машины, разрушаемого массива и их взаимодействие.
В настоящее время наиболее изученным является вопрос о построении математических моделей динамических свойств очистных [17] и проходческих [23 ] комбайнов. Менее изучены свойства горного массива, определяющие динамический характер разрушения его исполнительными органами горных машин.
Во взаимодействии исполнительного органа горной машины с забоем горный массив выступает как динамическое звено, представляющее собой пространство со случайно распределенными физико-механическими свойствами и, следовательно, необходимо иметь математическое описание его динамических свойств.
Математическая модель динамических свойств забоя включает в себя как собственно модель горного массива, представленную в виде случайных функций пространственных координат, так и модель

ния усилия резания.
И, наконец, рассмотрим определение закона распределения вероятностей усилия резания. Положим в (2.2.2) т^= £с- ,тогда
РхМг)‘вн(кик кл). (2-2'6)
Интегральная функция распределения вероятностей усилия резания в соответствии с (2.2.6)
Р &, У )’/" ^ А , • ■ -.ШЫк,... скк. (2.2.7)
{цЦки~.,кл)<у
Суммарное усилие резания на исполнительном органе, имеющем т резцов, определяется в предложении статистической независимости усилий резания на отдельных резцах [71 ] :
Математическое ожидание усилия РиоО.).'
1.0ШЩ^Л.ОРАЩ, (2-2-8)
где Л.0[ )] определяется по формуле (2.2.3)
Корреляционная функция усилия Рио(£ )

о а,^в)-1кр.р.а,{+в), (2.2.9)
ЪоРио *У
где ко Л ({: 1+8) определяется по формуле (2.2.4)
Плотность распределения вероятностей суммарного усилия Ра0 (£ ) будет представлять свертку функций плотностей распределения вероятностей усилий резания на отдельных резцах
<Р<Х>= /-/