Введение к работе
Актуальность работы. Проведение горных выработок на предприятиях угольной промышленности является одним из основных звеньев современной технологии добычи угля подземным способом.
Наиболее прогрессивным методом ..роходки, как показывает многолетний опыт, является комбайновый. Применение проходческих комбайнов позволяет снизить стоимость проходки выработок в 1,3 - 1,4 раза, увеличить скорость их проведения а 2,5 раза, а производительность труда в 1,5 раза.
Однако, в последние годы наметилась тенденция к снижению эффективности применения проходческих комбайнов избирательного действия при проведении горных выработок, что является отражением комплексного влияния организационно-технических и горно-геологических факторов.
Одним из направлений решения этой проблемы признано создание исполнительных органов, способных осуществлять комбинированное воздействие на массив, в частности, органов корончатого типа, реализующих для интенсификации процесса разрушения эффект вибрации.
Тульским государственным техническим университетом совместно с институтом ЦНИПодземмаш разработан исполнительный орган с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний к проходческому комбайну избирательного действия. Испытания в стендовых и шахтных услоииях показали работоспособность конструкции и практическую целесообразность активизации режущей коронки гармоническими колебаниями.
Однако, надостаточность теоретических и экспериментальных обоснований парзметроа таких исполнительных органов сдержииаот их широкое практическое использование и определяет актуальность работы.
Работа выполнялась в соответствии с тематическими планами ПНР и ОКР ЦНИИПодземмаш и по темам НИР ТулПИ (П roc. per. 0186.0098412, 0189.0047908 ).
Цель работы. Обоснование конструктивных и режимных параметров исполнительного органа с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний на основе выявленных взаимосвязей их с характеристиками колебаний рв.кущей коронки, обеспечивающего эффективное использование проходческих комбайнов избирательного действия в смешанных углепородных забоях с присечкой пород повышенной крепости.
Идея рабоїьі. Применение исполнительного органа с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний с обоснованно выбранными параметрами обеспечивает эфективиое разрушение присечки
- 4 -пород повышенной крелосщ смешанных забоев проводимых выработок.
Метод исследования- комплексный, включающий анализ и систематизацию результатов ранее выполненных работ по разрушению горных пород комбинированным способом; теоретические и экспериментальные исследования виброактианого исполнительного органа в стендовых и шахтных условиях ; обработку экспериментальных данных на ЭВМ методами математической статистики; технико-экономическое обоснование применения проходческих комбайнов избирательного действия с инброактивным исполнительным органом в сложных горно-технических условиях.
Научные положен и я, разработанные лично соискателем, их новизна:
разработана математическая модель исполнительного органа с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний, устанавливающая взаимосвязь характеристик колебаний режущей коронки с конструктивными и режимными параметрами исполнительного органа;
получены аналитические зависимости для расчета количества, размеров и массы дебалансов еиброаозбудиголя, конструктивных параметров упругой муфты исполнительного органа, обеспечивающие рациональные их сочетания;
экспериментально установлены закономерности изменения силовых и энергетических показателей процесса разрушения массива исполнительны?.! органом с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний а зависимости от частоты колебаний.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждает-с я:
представительным объемом экспериментальных данных, полученных в стендовых и шахтных условиях с применением современных средста и методов исследования;
корректным применением методов математической статистики и теории вероятности при обработке экспериментальных данных с применением ЭВМ;
удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований ( расхождение не превышает 11%);
положительными результатами применения экспериментального образца виброактивного . исполнительного органа в производственных условиях.
Научное значение работы заключается в установлении взаимосвязи между конструктивными параметрами виброактивного исполнительного органа и характеристиками колебаний
- b -режущей коронки и создание на этой основе методики, позволяющей обоснованно проводить выбор параметров виброактивного исполнительного органа, обеспечивающего эффективное применение проходческих комбайнов избирательного действия в сложных горно-технических условиях.
Практическое значение работы:
экспериментально доказана эффективность оснащения проходческих комбайнов избирательного действия исполнительными органами с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний;
разработана и испытана в производственных условиях конструкция исполнительного органа с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний к проходческому комбайну 1ГПКС;
і ' ' - разработана "Методика расчета конструктивных параметров исполнительного органа с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний проходческого комбайна избирательного действия ".
Реализация результатов работы:
- разработан, изготовлен tt испытан в производственных условиях
экспериментальный исполнительный орган с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний к проходческому комбайну ІҐПКС на шахтах ПО "Воркутауголь" и "Укрзападуголь", расчетный годовой экономичес- кий эффект по результатам шахтных испытаний составляет 05.7 тыс.руб. на один комбайн ( в ценах 1991 года);
- "Методика расчета конструктивных параметров исполнительного
органа с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний
1 проходческого комбайна избирательного действия" принята институтом ЦНИИПодземмаш и исгользована при разработке технической документации виброактивных исполните ьных органов к проходческим комбайнам ІГПКС и 4ПП-2М;
- в соответствии с заказом ПО "Тулауголь" ведутся работы по
созданию виброактивного исполнительного органа к проходческому ком-
байну ПК-Зр;
рабочая документация на исполнительный орган с встроенным вибровозбудителем крутильных колебаний к проходческому комбайну ІГПКС передана Министерству топлива и энергетики Российской Федерации для изготовления опытно-промышленной партии;
совместно с Сианьским горным институтом и Нанкинским машиностроительным заводом (Китай) начаты работы по созданию еиброак-тивного исполнительного органа к проходческому комбайну китайского производства.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на XXV-XXIX
- 6 -научно-технических конференциях профвссорсхо - преподавательского состава Тульского ордена Трудооого Красного Знамени политехнического института ( г.Тула, 1989-1993 г.); на II семинаре по угольному машиностроению Кузбасса (г.Комерово, 1931 г.); на встрече специалистов угольной промышленности "проблемы развития научно-технического прогресса подземного способа добычи угля" (г.Москва,1992 г.); на научно-техническом совете ПО "Тулауголь" (г.Тула, 1992 г.); на за-, свдании кафедры "Горные машины и комплексы" ТГТУ (г.Тула,1993 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 4 печатных работы и направлены в ВНИИГПЭ две заявки на предполагаемые изобретения.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 198 страницах, содер- . жит 47 рисунков, 15 таблиц , список испольэованой литературы на 118 наименований и 5 приложений.