Введение к работе
Актуальность работы.
При переходе отечественной экономики к рыночным отношениям предъявляются высокие требования к выпускаемым горным манатам, в частности, к проходческим комбайнам для калийных рудников, с позиций их технического уровня и конкурентноспособности.
В условиях Старобинского месторождения калийных руд наибольшее распространение получили випускавше на Украине проходческие комбайны с .роторным исполнительным органом (типа ІЖ-8МА), обеспечивающие проведение капитальных и подготовительных выработок. Однако при некоторых характерных режимах работы принятая структура привода исполнительного органа не является рациональной, а выбранные параметры роторов и трансмиссии к ним не позволяют полностью реализовать потенциальные возможности комбайна в целом.
В связи с этим является актуальным решение ряда задач, направленных на создание проходческих комбайнов роторного типа современного технического уровня на основе обоснованных рекомендаций по выбору структуры и параметров системы привода уравновешенного исполнительного органа.
Целью работы является обоснование рациональных параметров электромеханической системы различных структур двухдвигательных приводов уравновешенного роторного исполнительного органа проходческих комбайнов для добычи калийной руды, обеспечивающих заданные показатели производительности.
Идея работы заключается з учете показателей эквивалентной сопротивляемости смешанных сильЕИНИТо-галитовых пластов и особенностей формирования нагрузок при установлении рациональных параметров системы привода уравновешенного роторного исполнительного органа проходческого комбайна.
Научные полокения, разработанные лично соискателем, и ид
новизна:
впервые установлено, что при проектировании или модернизации проходческих комбайнов с роторным исполнительным органом для работы по смешанным сильвинито-галитовым пластам с существенно различными показателями сопротивляемости резанию составляющих слоев целесообразно в качестве основной характеристики разрушаемое массива полезного ископаемого принимать эквивалентную сопротивляемость резанир, определяемую с учетом фактических значений сопротивляемости отдельных слоев и длин путей резания всеми резцами исполнительного органа;
установлено, что динамические свойства систем двухдвига-тельных приводов роторных исполнительных органов проходческих комбайнов с динамическими характеристиками, аналогичными приводам комбайнов ПК-8МА и "Ротор-ЗООО", характеризуются следующими особенностями:
а) слабой связанностью парциальных подсистем "электродвигатель" - "механическая часть привода", что позволяет анализировать динамику этих систем в первом приближении как независимых;
0) амплитудно-частотные характеристики ветвей трансмиссии привода-внутреннего и наружного роторов в системах с кинематически связанными и раздельно работающими электродвигателями обусловливают .практически равнозначную динамическую нагруженность их трансмиссий при одних и тех же характеристиках нагрузок на исполнительном органе;
- впервые установлены закономерности формирования эксплуата
ционных нагрузок на -роторном исполнительном органе при разрушении
сильншшто-галнтовых пластов, характеризующиеся .следующим спект
ральным составом:
а) основная доля (41...63Ж) общей дисперсии динамических нагрузок приходится на случайные составляющие с быстро затухающей
экспоненциальной функцией (а - 1^2...157 с-1) и обусловлена механизмом разрушения работам инструментом вязких сильвинито-галитовнх пластов;
б) значительная (18...39) доля оба;ей дисперсии приходится
на низкочастотные (0,46...1,19 Гц) детерминированные составляю
щие, обусловленные периодическим прорезанием слоев различной со
противляемости и работой коешоеого погрузочного органа (при этом
относительная дисперсия низкочастотной составлящей момента сил
сопротивления на наружном роторе в среднем в 1,5 раза выше, чем
на внутреннем);
в) относительно невысокая (до 20%) доля общей дисперсии
приходится на три высокочастотные экспоненциально-косинусние сос
тавляющие, формирующиеся в частотных диапазонах, соответствующих
резонансным областям трансмиссии привода исполнительного органа;
- показано, что установление рациональных параметров системы привода исполнительного органа проектируемых проходческих комбайнов для калійних рудников с задаїпшм уровнем производительности должно основываться на обеспечении равенства моментов сил сопротивления на внутреннем и наружном роторах при полном использовании потенциальных возможностей приводных электродвигателей и минимальных удельных энергозатратах на разрушение.горных пород с учетом возможного изменения производительности комбайна при отклонении значений фактической эквивалентной сопротивляемости относительно расчетной.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов., я рекомендаций диссертационной работы подтверждается; использованием при решении поставленных задач, основных положений теории рабочих процессов горных машин; обоснованностью принятых допущений при разработке расчетных схем для анализа динамических свойств приводов исследуемых комбайнов; применением методов мате-
магической статистики и теории вероятностей; представительным объемом экспериментальных данных, полученных в вахтных условиях с применением современных методов исследований и средств измерешйї, обеспечивающих безыскаженную передачу информации; достаточной степенью сходимости основных статистических характеристик оценок значений нагрузок на -исполнительном органе и в его приводе, полученных расчетом и экспериментально (расхождение не превышает 20).
Научное значение работы заключается в развитии теории рабочих процессов и совершенствовании систем двухдвигательных приводов проходческих комбайнов с уравновешенным роторным исполнительным органом для добычи калийных руд.
Практическое значение. Результаты выполненных исследований позволяют:
определять рациональные, с позиций достижения задаваемой теоретической производительности, параметры различных структур системы привода уравновешенного роторного исполнительного органа проектируемых проходческих комбайнов;
выбирать режимы работы исполнительных органов, обеспечивающих высокую теоретическую производительность и устойчивость проходческих комбайнов роторного типа существующих конструкций.
Реализация работы. Научные и прикладные результаты работы использованы:
- СКБ г.Ясиноватая. при разработке технического задания на
создание комбайна "Ротор-ЗОШ" и эскизного проекта указанного
комбайна;
- Донецким государственным техническим университетом при
выполнении научно-исследовательских работ и е учебном процессе.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научно-технической кокфе-
рзіаош "Проблеми безопасной разраоотіш калийных месторождений" (г.Солигорск, (990 г.), на мендународной межвузовской .научно-практической конференции "Совершенствование конструкций, технологии изготовления и эксплуатации горного оборудования и средств автоматизации" (г.Москва, 1Э92 г.), на семинаре с международным участием ученых, аспирантов, инженеров и студентов "Проблемы и перспективы развития горной техники" (г. Москва, 1994 г.), на заседании научно-технического совета СКБ г. Ясиноватая (1994 г.), на расширенном заседании кафедры горных машин ДТТУ (г. Донецк, 1994 г.).
Публикации. По тема диссертационной работы опубликовано 9 статей.
Структура и объем работы. Диссертационная рабсгга состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Работа излокена на 112 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков, 12 таблиц, список литературы аз 100 наименований и 4 приложения.