Разрушение угольных пластов при добыче выемочными машинами
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 319
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
Дополнительное профессиональное образование
ISBN: 978-5-16-016705-3
ISBN-онлайн: 978-5-16-109292-7
DOI:
10.12737/1218150
Артикул: 748153.01.01
Доступ онлайн
от 384 ₽
В корзину
Монография посвящена имеющим важное практическое значение вопросам научного обоснования путей повышения эффективности функционирования исполнительных органов угледобывающих машин, используемых при подземной разработке угольных пластов.
Новыми по постановке и ранее не публиковавшимися в формате монографии являются результаты исследований надежности разрушающих органов. Описана модель и дано физическое толкование закономерностей отказов узлов и элементов шнеков, предложены методики оценки надежности и эффективности применения шнеков и режущего инструмента для конкретных условий эксплуатации с использованием традиционного вероятностного и нового энергетического подходов.
Адресована инженерно-техническим работникам проектно-конструкторских учреждений, заводов и шахт, занимающихся конструированием и эксплуатацией очистных комбайнов и стругов.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
- Аспирантура
- 21.06.01: Геология, разведка и разработка полезных ископаемых
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Ю.Н. ЛИННИК В.Ю. ЛИННИК РАЗРУШЕНИЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПРИ ДОБЫЧЕ ВЫЕМОЧНЫМИ МАШИНАМИ МОНОГРАФИЯ Москва ИНФРА-М 2022
УДК 662.74(075.4) ББК 33.31 Л59 Линник Ю.Н. Л59 Разрушение угольных пластов при добыче выемочными машинами : монография / Ю.Н Линник, В.Ю. Линник. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 319 с. — (Научная мысль). — DOI 10.12737/1218150. ISBN 978-5-16-016705-3 (print) ISBN 978-5-16-109292-7 (online) Монография посвящена имеющим важное практическое значение вопросам научного обоснования путей повышения эффективности функционирования исполнительных органов угледобывающих машин, используемых при подземной разработке угольных пластов. Новыми по постановке и ранее не публиковавшимися в формате монографии являются результаты исследований надежности разрушающих органов. Описана модель и дано физическое толкование закономерностей отказов узлов и элементов шнеков, предложены методики оценки надежности и эффективности применения шнеков и режущего инструмента для конкретных условий эксплуатации с использованием традиционного вероятностного и нового энергетического подходов. Адресована инженерно-техническим работникам проектно-конструкторских учреждений, заводов и шахт, занимающихся конструированием и эксплуатацией очистных комбайнов и стругов. УДК 662.74(075.4) ББК 33.31 ISBN 978-5-16-016705-3 (print) ISBN 978-5-16-109292-7 (online) © Линник Ю.Н., Линник В.Ю., 2021
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................... 8 ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ОРГАНАМИ ВЫЕМОЧНЫХ МАШИН. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ .......................... 12 1.1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ПРИ ДОБЫЧЕ УГЛЯ ............................................... 12 1.2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ....................................... 13 ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ КАК СРЕД, РАЗРУШАЕМЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ОРГАНАМИ ВЫЕМОЧНЫХ МАШИН .......................................................................................................................................... 17 2.1. ОЦЕНКА СЛОЖНОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ................................................................................................................................... 18 2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ РЕЗАНИЮ ................................................................................................................................... 20 2.3. ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ХРУПКОСТИ И СПОСОБНОСТИ УГЛЯ К ИЗМЕЛЬЧЕНИЮ .................................................................................................................. 26 2.4. РАЗРУШАЕМОСТЬ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ............................................................ 29 2.5. АБРАЗИВНОСТЬ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ................................................................. 30 2.6. КЛАССИФИКАЦИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПО РАЗРУШАЕМОСТИ И ОСОБЕННОСТЯМ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ .............................................. 31 ГЛАВА 3. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ И РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ МАШИН ............................................................................................. 37 3.1. СПОСОБЫ И СХЕМЫ РАЗРУШЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ОРГАНАМИ ПРИ ДОБЫЧЕ .................................................... 37 3.2. УСТРОЙСТВО ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ .................................................... 40 3.2.1. Исполнительные органы угледобывающих комбайнов ...................................... 40 3.2.2. Струговые исполнительные органы ........................................................................ 51 3.3. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМБАЙНОВ И СТРУГОВ ................................................................................................................................ 53 3.3.1. Режущий инструмент комбайнов ............................................................................. 53 3.3.2. Режущий инструмент стругов ................................................................................... 58 3.3.3. Требования, предъявляемые к режущему инструменту ...................................... 59 ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ УГЛЯ РЕЗЦАМИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ........................................................................ 62 4.1. ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ УГЛЯ МЕХАНИЧЕСКИМ СПОСОБОМ ............................................................................................................................... 62 4.2. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА РЕЗЦЫ В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ ......................... 64 3
4.3. ПАРАМЕТРЫ И КРИТЕРИИ ОПТИМАЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ УГЛЯ ............................................................................................................................................ 67 ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРУШАЕМОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМБАЙНОВ ................................................................................... 69 5.1. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРУШАЕМОСТИ НА ТОЛЩИНУ СТРУЖКИ И СКОРОСТЬ ПОДАЧИ КОМБАЙНОВ ПРИ ДОБЫЧЕ ........................... 69 5.2. ВЛИЯНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ ПЛАСТА РЕЗАНИЮ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМБАЙНОВ ............................................................................................................................ 71 5.3. ВЛИЯНИЕ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ РЕЗАНИЮ И СТЕПЕНИ ХРУПКОСТИ УГЛЯ НА СИЛОВЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ .................................................................................................................................... 73 ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЦОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ........................................... 76 6.1. ШИРИНА РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ....................................................................................... 76 6.2. УГОЛ РЕЗАНИЯ ................................................................................................................. 78 6.3. УГЛЫ ЗАДНИЙ И БОКОВЫЕ ........................................................................................ 79 ГЛАВА 7. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ УГЛЯ ............................................ 83 7.1. ВИДЫ РЕЗАНИЯ ................................................................................................................ 83 7.2. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ УГЛЯ ............................................................................................................................................ 86 7.2.1. Толщина, ширина и сечение стружки ..................................................................... 86 7.2.2. Скорость резания и подачи ........................................................................................ 90 7.3. НАГРУЖЕННОСТЬ РЕЗЦОВ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ .......................................................................................................................... 91 ГЛАВА 8. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И РАСЧЕТ НАГРУЖЕННОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМБАЙНОВ .................. 95 8.1. ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ........................................................................................... 95 8.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О СХЕМАХ РЕЗАНИЯ И РАССТАНОВКИ РЕЗЦОВ НА ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНАХ ................................................................................. 95 8.3. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ КОМБАЙНОВ ............................................................................................................................ 98 8.4. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ РАССТАНОВКИ РЕЗЦОВ ................................................. 108 8.5. РАСЧЕТ СРЕДНИХ НАГРУЗОК НА РЕЗЦАХ КОМБАЙНОВ .............................. 110 8.5.1. Общие положения ...................................................................................................... 110 8.5.2. Расчет средних сил резания, подачи и боковых на резце................................... 111 8.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНИХ НАГРУЗОК НА ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНАХ КОМБАЙНОВ .......................................................................................................................... 119 4
8.7. ОЦЕНКА НЕРАВНОМЕРНОСТИ СРЕДНИХ НАГРУЗОК НА ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНАХ КОМБАЙНОВ .......................................................... 122 8.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАВНОДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ РЕЗАНИЯ И КООРДИНАТ ТОЧЕК ИХ ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................. 125 8.9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК НА РЕЗЦАХ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНАХ ДЛЯ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ТРАНСМИССИИ НА ПРОЧНОСТЬ ................................................................................... 127 8.9.1. Максимальные нагрузки на резце .......................................................................... 127 8.9.2. Максимальные нагрузки на исполнительном органе ........................................ 130 8.10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЕКТРА НАГРУЗОК НА РЕЗЦАХ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНАХ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМБАЙНОВ ....................................................... 132 ГЛАВА 9. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И РАСЧЕТ НАГРУЖЕННОСТИ СТРУГОВЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ .......................................................................................... 137 9.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ НА РЕЗЦАХ СТРУГОВ ................................................ 137 9.2. ОЦЕНКА НЕРАВНОМЕРНОСТИ НАГРУЗОК НА РЕЗЦАХ ................................. 139 9.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ НА ГОЛОВКЕ СТРУГА ............................................... 141 9.4. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ УСИЛИЙ ПРИЖАТИЯ СТРУГА К ЗАБОЮ ......... 142 9.5. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОГО УСИЛИЯ В ТЯГОВОЙ ЦЕПИ СТРУГА ................. 146 9.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ УСИЛИЙ В ТЯГОВОЙ ЦЕПИ СТРУГА ............................................................................................... 154 ГЛАВА 10. НАДЕЖНОСТЬ ШНЕКОВЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМБАЙНОВ ................................................................................. 163 10.1. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ .................................................................... 163 10.2. ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ОПРЕДЕЛЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ .................................................................................................................................. 166 10.3. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ОТКАЗОВ ШНЕКОВЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ .................................................................................................................................. 174 10.4. МОДЕЛЬ НАДЕЖНОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ........................... 180 10.5. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ НА НАДЕЖНОСТЬ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ................................................ 183 10.6. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ ИЗНАШИВАНИЯ РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЕЙ ......................................................................... 185 10.7. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИЗНОС РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЕЙ ...... 187 10.8. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ПО ПОЛОМКАМ РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЕЙ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ............... 203 10.9. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ПО ОТКАЗАМ УЗЛА КРЕПЛЕНИЯ ШНЕКА НА ВАЛУ ПРИВОДА .................................................................. 213 10.10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНИХ ЗНАЧЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ШНЕКОВ ................................................................................................................................... 215 5
10.11. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ НА ОСНОВЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ВЫЕМКИ УГЛЯ ...................................................... 217 10.12. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ РЕЗЦОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ............................... 223 10.12.1. Оценка вероятности безотказной работы резцов и наработки с учетом структуры отказов ............................................................................................................... 223 10.12.2. Исследование зависимости показателей надежности резцов от показателя эквивалентной сопротивляемости пласта резанию ...................................................... 226 10.13. НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА РЕЗЦОВ ................................................................. 230 10.14. НАГРУЖЕННОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СРЕДСТВ КРЕПЛЕНИЯ РЕЗЦОВ...................................................................................................................................... 235 ГЛАВА 11. ВЛИЯНИЕ НАДЕЖНОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ МАШИН ..... 242 11.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ПРИ ИЗНАШИВАНИИ ГНЕЗД РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЕЙ ............................................................................................................ 242 11.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ НА РЕЗЦАХ ПРИ ИЗНАШИВАНИИ ГНЕЗД РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЕЙ ............................................................................................................ 249 11.3. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОТКАЗОВ РЕЗЦОВ И РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЕЙ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМБАЙНОВ .......................................................................................................................... 251 11.3.1. Производительность ................................................................................................ 251 11.3.2. Режимные параметры комбайнов ........................................................................ 253 11.3.3. Неравномерность нагруженности исполнительного органа ........................... 258 11.3.4. Расчет устойчивой мощности двигателей комбайнов при отказах резцедержателей ................................................................................................................... 259 11.3.5. Влияние отказов на энергоемкость и сортность угля при выемке ............... 261 11.4. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ В КОНКРЕТНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ .................................................................................................................. 266 ГЛАВА 12. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ НА ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ .................. 270 12.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ................................................................................................ 270 12.2. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ...................................................... 270 12.3. ПОГРУЗОЧНАЯ СПОСОБНОСТЬ КОМБАЙНОВЫХ И СТРУГОВЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ...................................................................................... 272 12.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМОГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА И УСТОЙЧИВОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ........................................... 277 12.5. УСТОЙЧИВОСТЬ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМБАЙНОВ................................. 279 6
12.6. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМБАЙНОВ ............................................................................. 281 12.7. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПРИВОДА СТРУГА ..................................................................................................................................... 284 ГЛАВА 13. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ УГОЛЬНОГО МАССИВА ВЫЕМОЧНЫМИ МАШИНАМИ ...................................................................... 292 13.1. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ВЫЕМОЧНЫХ МАШИН ......................................... 292 13.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ДОБЫЧИ УГЛЯ .................... 296 13.2.1. Ограничения производительности по тяговому усилию подающей части ....................................................................................................................................... 296 13.2.2. Ограничение скорости подачи по условиям переизмельчения угля ............ 297 13.2.3. Ограничения по прочности и долговечности элементов трансмиссии........ 298 13.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ .......................................................................................... 303 13.4. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ ..................................................................... 305 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................ 310 7
ВВЕДЕНИЕ Предлагаемая вниманию читателей монография является итогом многолетних исследований в области резания угля исполнительными органами угледобывающих машин. В нее вошли как результаты научных изысканий прошлых лет, так и последние достижения в данной области. В основу исследований положена признанная в России и за рубежом экспериментально-статистическая теория резания угля, которая служит в настоящее время основой для инженерных расчетов параметров резцов, исполнительных органов и режимов работы очистных машин. В процессе ее формирования сложилась научная школа, которую возглавляли М.М. Протодьяконов и А.И. Берон, а впоследствии - Е.З. Позин и Ю.Н. Линник. В настоящее время принцип действия всех типов выемочных машин, как в России, так и за рубежом, основан на механическом способе воздействия на угольный массив режущими инструментами исполнительного органа. Тенденции развития отечественной и мировой науки в области разрушения угля свидетельствуют о том, что этот способ воздействия на массив и в дальнейшем будет главенствующим. Главным узлом выемочной машины является ее разрушающий орган, оснащенный режущими инструментами (резцами). Рабочий процесс исполнительного органа очистной машины в любой момент времени представляет собой сочетание отделения угля от массива и полное или частичное удаление продуктов разрушения из зоны резания. Исполнительный орган является начальным звеном во всей технологической цепи добычи угля, а резцы исполнительного органа непосредственно воспринимают весь спектр нагрузок со стороны разрушаемого угольного массива, передаваемый затем к элементам трансмиссии выемочной машины. Поэтому от того, насколько правильно и в соответствии с условиями эксплуатации определены параметры исполнительного органа, зависит эффективность функционирования выемочной машины в целом. Особенно это становится актуальным при переходе шахт на технологические схемы «лава - горизонт» и «лава - шахта», где нагрузки на очистной забой достигают более 10 тыс. т/сут. Монография посвящена имеющим важное практическое значение вопросам научного обоснования путей повышения эффективности функционирования исполнительных органов угледобывающих машин, используемых при подземной разработке угольных пластов. Исследования, касающиеся определения факторов, влияющих на выбор параметров исполнительных органов выемочных машин и закономерностей этого влияния, в свое время достаточно широко проводились в Институте горного дела имени А.А. Скочинского, Московском государственном горном университете, Тульском, Новочеркасском и Кузнецком технических университетах. В частности, в Институте горного дела имени А.А. Скочинского разработаны научные 8
основы и инженерные методы расчета параметров и схем расстановки режущего инструмента на исполнительном органе. Композиционно монографию можно условно разделить на несколько частей. В первой части изложены особенности разрушения угольного массива исполнительными органами и факторы, влияющие на эффективность этого процесса. Даны сведения о разрушающих органах угледобывающих комбайнов и стругов. Описаны характеристики разрушаемости угольных пластов как сред, разрушаемых резцами исполнительных органов, методы и средства для их измерения и оценки. Предложены интегральный показатель и база данных для комплексной оценки свойств угольных пластов, явившиеся основой для разработки классификации по особенностям строения и разрушаемости пластов. Приведение этих данных в систематизированном виде позволяет анализировать и использовать последующие материалы монографии, не прибегая к другим источникам. Значительный объем монографии посвящен методам расчета и оптимизации параметров исполнительных органов. В рамках данного исследования изложены основные представления о процессе резания угля резцами исполнительного органа, с новых позиций оценено влияние характеристик разрушаемости угольных пластов на показатели эффективности функционирования комбайнов. Освещены закономерности влияния геометрических параметров резцов и режимных параметров на показатели процесса резания. Достаточно подробно и последовательно изложены методики определения параметров и расчета нагруженности исполнительных органов угледобывающих комбайнов. Изложенные результаты исследований явились основой для моделирования процесса выбора параметров исполнительных органов комбайнов применительно к конкретным условиям их эксплуатации. Результаты исследований, посвященных определению максимальных нагрузок на резцах и исполнительных органах легли в основу определения спектра нагрузок для расчета элементов трансмиссий на прочность. Новыми по постановке и ранее не публиковавшимися в формате монографии являются рассмотренные в книге вопросы научного обоснования путей повышения надежности и эффективности применения исполнительных органов угледобывающих комбайнов. Необходимость проведения систематических исследований по этому направлению возникла потому, что интенсификация процессов разрушения углей за счет создания очистных (угледобывающих) машин повышенной энерговооруженности не сопровождалось ожидаемым ростом производительности из-за недостаточной надежности комбайнов и в первую очередь их разрушающих (исполнительных) органов. При конструировании очистных машин, как правило, не обеспечивается достижение наиболее эффективных параметров разрушения по сортности угля и энергоемкости, поскольку при этом снижается надежность исполнительных органов и трансмиссий к ним. 9
На практике надежность разрушающих органов значительно разнится в различных условиях эксплуатации, что обусловлено существенными отличиями в свойствах и строении угольных пластов. Все это определило методологические особенности выполненных исследований, сводящиеся к тому, что надежность исполнительных органов комбайнов изучалась в совокупности с характеристиками угольных пластов как разрушаемых сред и режимами резания. Такой подход позволяет представить количественные показатели надежности не только как статистические величины, характеризующие ту или иную конструкцию, но и как функцию, зависящую, при прочих равных условиях, от свойств пластов и режимов их разрушения. В то же время такой методический подход позволяет усовершенствовать способы определения оптимальных режимов разрушения, увязав их с задаваемыми характеристиками надежности исполнительных органов. В свете изложенных методических подходов в соответствующих параграфах монографии описана модель и дано физическое толкование закономерностей постепенных (износовых) и внезапных (поломочных) отказов узлов и элементов исполнительных органов, предложены методики оценки надежности и эффективности применения шнеков и режущего инструмента для конкретных условий эксплуатации с использованием традиционного вероятностного и нового энергетического подходов. Полученные при этом результаты позволяют прогнозировать межремонтный ресурс исполнительных органов и наметить пути повышения их надежности. Новыми по постановке и результатам являются исследования эффективности работы комбайнов при понижающейся в процессе эксплуатации надежности их исполнительных органов. Выполненные исследования позволили по-новому, с учетом надежности, оценить эффективность применения исполнительных органов очистных комбайнов. Значительная часть материалов монографии посвящена вопросам оценки влияния конструкции исполнительных органов на такие параметры процесса разрушения угольных пластов, как погрузочная способность исполнительных органов и устойчивость угледобывающих машин. Приведены методические подходы для определения допустимого крутящего момента и устойчивой мощности электродвигателя, а также предложен алгоритм расчета необходимой мощности двигателей угледобывающих комбайнов и стругов. Здесь же изложены методический подход к оценке эффективности процесса разрушения угольного массива выемочными машинами с учетом технических, технологических и экономических ограничений процесса добычи угля и физические представления о формировании гранулометрического состава угля при резании. На этой основе предложены инженерные методы расчета сортности при работе угледобывающих машин. Дана методика оценки машин по пылевому фактору и сортности угля. В заключительной части монографии предложены инженерные расчеты режимов работы и основных параметров угледобывающих комбайнов и стругов, 10
Доступ онлайн
от 384 ₽
В корзину