Хіценко Микола Васильович. Обґрунтування параметрів системи подачі виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками

brief description

Хіценко Микола Васильович. Обґрунтування параметрів системи подачі виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками. : Дис... канд. наук: 05.05.06 2005

Хіценко М.В. Обґрунтування параметрів системи подачі виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.06 "Гірничі машини". Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2005.
Дисертація присвячена питанню обґрунтування параметрів системи подачі виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками. У роботі дається новий розв’язок актуальної практичної задачі підвищення продуктивності цих машин.
Розроблено метод аналізу ефективності способів регулювання навантаження на двигун приводу виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками на базі ймовірнісної математичної моделі умов його експлуатації. Встановлено, що область раціональних значень швидкості подачі повинна визначатися з урахуванням: параметрів коронки; можливості виникнення повторних блокованих зрізів, що істотно знижують ефективність процесу руйнування вибою; особливостей кінематики системи підвіски стріли і динамічних коливань стріли при руйнуванні вибою. З використанням розробленого методу встановлені закономірності впливу різних способів регулювання навантаження на ефективність роботи прохідницького комбайна в умовах Донбасу (Україна). З урахуванням отриманих результатів розроблена і реалізована у вигляді методики математична модель оптимізації параметрів системи подачі.

У дисертаційній роботі подане нове розв’язування актуальної науково-технічної задачі, що полягає в обґрунтуванні раціональних параметрів системи подачі виконавчого органу прохідницьких комбайнів з аксіальними коронками, що забезпечують підвищення продуктивності цих машин.
Використання результатів роботи дозволяє на стадії проектування прохідницьких комбайнів обґрунтувати раціональні діапазони і способи регулювання швидкості подачі в різних режимах роботи виконавчого органу і оцінити ефективність прийнятого способу регулювання навантаження на двигун приводу різання.
Основні висновки, наукові і практичні результати, отримані автором у дисертаційній роботі:
1. Розроблений метод аналізу ефективності способів регулювання навантаження на двигун приводу виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками на базі імовірнісної математичної моделі умов його експлуатації. Основний критерій ефективності - середня теоретична продуктивність на одиницю встановленої потужності у всій області використання комбайна, допоміжний - середньозважене за умовами експлуатації відношення накопичених пошкоджуваностей за цикл обробки вибою. Доведено, що в умовах змішаного вибою з широким діапазоном зміни міцнісних характеристик руйнованих порід середньозважена теоретична продуктивність прохідницького комбайна повинна визначатися як середнє гармонійне теоретичних продуктивностей руйнування порідних прошарків.
2. Обґрунтовані обмеження на швидкість подачі виконавчого органу з аксіальними коронками:
- максимальна за вильотом різця подача за оберт аксіальної коронки при рівномірній подачі визначається такими її параметрами як форма, радіус, довжина, крок установки різців і кутовий крок установки різців (різниця між кутами установки різців на одній спіралі в сусідніх лініях різання), кількість спіралей і кут нахилу різцетримача;
- при регулюванні швидкості подачі можливе виникнення режимів роботи різців аксіальної коронки з повторними блокованими зрізами, що істотно знижують ефективність процесу руйнування вибою. Отримана залежність умов виникнення повторних блокованих зрізів і експериментально встановлено підвищення питомих енерговитрат руйнування вибою поворотним різцем Р32-70 при повторному блокованому зрізі не менше ніж на 25 %;
- зменшення раціональних діапазонів зміни швидкості подачі, зумовлені особливостями кінематики системи підвіски стріли, істотні і для прохідницького комбайна П110 складають 29% для режимів з боковою подачею і 17% для режимів з вертикальною подачею;
- у режимі бокового різу динамічні коливання стріли комбайна П110 не призводять до збільшення максимальної товщини зрізу, тоді як у режимі вертикальної зарубки цей вплив істотний (в першому наближенні - в 1,2 разу).
3. Теоретично досліджена ефективність різних способів регулювання навантаження на двигун приводу виконавчого органу з аксіальними коронками в умовах Донбасу (Україна). У дослідженнях використаний показник коефіцієнт збільшення навантаження hp, що дорівнює відношенню потужностей різання породи однієї міцності при зміні регулюючих параметрів від максимальних до мінімальних значень. Отримані закономірності:
- ефективність плавних способів регулювання навантаження зростає із збільшенням коефіцієнта збільшення навантаження, найінтенсивніше зростання має місце при hpдо 5..10 і інтенсивність зростання збільшується із зменшенням заданої технічною характеристикою верхньої межі тимчасового опору руйнованих порід одноосному стискуванню;
- ефективність ступінчастих способів регулювання навантаження з кількістю ступенів до п'яти зростає при коефіцієнтах збільшення навантаження до 4..6 і далі убуває. При будь-якому коефіцієнті збільшення навантаження ефективність східчастих способів регулювання навантаження нижче, ніж плавних, і зростає із збільшенням кількості ступенів;
- незбалансованість за режимами роботи виконавчого органу має істотний вплив на ефективність способу регулювання навантаження.
4. Для комбайна типу П110 в умовах Донбасу (Україна) ефективності різних способів регулювання навантаження відносно способу, що забезпечує його вирівнювання у всьому діапазоні зміни міцнісних характеристик руйнованих порід, складають (в дужках наведені аналогічні величини при використанні збалансованого за режимами роботи виконавчого органу замість базового): без регулювання - 13 % (25 %); плавних без зміни кутової швидкості коронок - до 50 % (60 %); двоступінчастих без зміни кутової швидкості коронок - до 36 % (45 %); двоступінчастих з параметричною стабілізацією - до 40 % (50 %); плавних із параметричною стабілізацією - до 90 % (90 %). Ефективність способів регулювання без зміни кутової швидкості коронок, що застосовуються на практиці, складає не більше 60 %, тоді як використання параметричної стабілізації дозволяє підвищити рівень ефективності до 90 % (в 1,5 разу).
5. Розроблена математична модель оптимізації параметрів системи подачі виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками, що передбачає обґрунтування раціональних способу зміни і області значень швидкості подачі в різних режимах роботи виконавчого органу сумісно з вибором способу регулювання навантаження приводного двигуна виконавчого органу прохідницького комбайна за критерієм максимуму середньої теоретичної продуктивності на одиницю встановленої потужності у всій області використання комбайна.
6. Розроблена й апробована методика визначення раціональних параметрів системи подачі виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками.
Результати роботи можуть бути використані проектними і науково-дослідними інститутами гірничого машинобудування, а також машинобудівними заводами при створенні і модернізації прохідницьких комбайнів з аксіальними коронками.