книги / Расчет эксплуатационных параметров проходческо-очистных комбайнов для добычи калийных руд
..pdfКоэффициент формы передней грани резца определяется по табл. 2.
|
|
|
Таблица 2 |
|
Коэффициент формы передней грани резца |
||||
|
|
|
|
|
Форма режущей |
Форма передней грани резца |
|||
|
полукруглая |
|
||
кромки |
плоская |
крышевидная |
||
|
|
выпуклая |
|
|
Полукруглая выпуклая |
0,57–0,62 |
0,57 |
0,66–0,74 |
|
Прямоугольная |
0,93–1,00 |
– |
– |
|
долотчатая |
||||
|
|
|
||
Треугольная |
0,79–0,84 |
0,68–0,71 |
0,77–0,85 |
Коэффициент ориентации резца
kψ = 1 + 0,006Sк,
где Sк – расчетная площадь контакта рабочей части резца с боковой поверхностью угла развала, мм2, определяется из следующих выражений:
– для неповоротного резца с плоской боковой гранью
Sк |
|
8,6 sin з |
; |
|
2sin |
p 2,145sin cos sin р |
|||
|
|
– для неповоротных резцов с выпуклой боковой гранью
3,35 3,44 sin р 0,65 sin2 р Sк 0,47 1,41 sin р 0,86 sin2 р ;
– для поворотного резца
Sк = 5dк + 0,01· 2р – 0,1(αз – 50 ) – 3,
где dк – диаметр керна, мм; – задний угол резца, град.; ψp – угол разворота резца относительно направления движения (средний), град.
р уст к,
11
уст – угол установки резца относительно плоскости диска, град.;
к – угол разворота резца относительно направления движения (средний) кинематический, град.,
к arctg Dи.о Dд (1 cosi в ) ,
Dд i 2Asin i в
где в – угол поворота водила, град.,
в |
arccos |
|
2H |
|
|
|
i |
1 |
D |
и |
. |
||
|
|
|
|
д |
|
|
Коэффициент вращения резца
kвр |
2,3 0,0024 |
р |
93 2 |
. |
|
0,021 р |
0,04 |
||||
|
|
Средняя сила подачи (H)
PY 0,8PZo k ,
где PZo – сила резания острым неразвернутым резцом, H,
PZo PZ , k
здесь k – коэффициент, учитывающий влияние разворота инструмента относительно направления движения,
k = 1 + 0,008Sк.
Средняя боковая нагрузка на резец (H)
PX 0,0246Sк k 0,0185 0,055 t1hсрt2 PZo ,
где t1, t2 – величина межрезцовых целиков, см,
12
t1 Dср |
iZp |
; |
t2 |
Dср |
iZp |
|
|
|
, |
||||
k iZp |
2 k iZp |
где Dср – средний диаметр исполнительного органа, см.
1.2. Расчет энергетических показателей рабочих органов
Мощность (кВт), расходуемая на резание исполнительными органами от привода относительного движения,
|
|
N |
Zр.р PZ vр |
, |
|
|
|
|
|||
|
|
1000 |
р |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
и.о |
|
|
|
|
|
|
где P |
– сила резания; |
v |
– скорость резания, |
v |
|
Dд o |
м/с; |
||||
|
|||||||||||
Z |
|
р |
|
|
|
|
|
р |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р, и.о – КПД редуктора и исполнительного органа; Zp.р – число
резцов, одновременно участвующих в резании; Dд – диаметр исполнительного органа (диска) по резцам; o – частота относи-
тельного вращения исполнительного органа, об/мин.
При общем количестве резцов на исполнительном органе Zи.о число резцов, находящихся в контакте с забоем, определяется следующим образом:
– для роторных исполнительных органов
Zp.р = Zи.о;
– для барабанных, шнековых и планетарно-дисковых исполнительных органов
|
|
|
2H |
|
|
|
Zи.о arccos 1 |
D |
и |
||
|
|
|
|
|
|
Zр.р |
|
д |
. |
||
360° |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
13
При расчете скорости резания для роторных исполнительных органов вместо Dд используют диаметр планшайбы (сред-
ний) D Dmax Dmin (Dmax, Dmin – наибольший и наименьший
п |
2 |
|
диаметры планшайбы).
Средняя мощность (кВт), расходуемая на резание переносным движением планетарно-дискового исполнительного органа,
Nп |
PX Zр.р Dср п |
|
PZ Zр.р A |
, |
|
|
|||
|
60 пер |
99,5 и.о |
где пер – КПД переносного движения исполнительного органа.
Удельный расход энергии (кВт·ч/т) для каждого исполнительного органа
HW |
|
N Nп |
, |
|
60 |
Sи.о об vк |
|||
|
|
где Sи.о – площадь забоя, обрабатываемая каждым исполнительным органом, м2; γоб – объемная плотность руды, т/м3.
Мощность, расходуемая на погрузку разными исполнительными органами, определяется по формулам:
– планетарным
Nпогр |
|
1,0vк |
; |
|
|
0,054Qт |
|||
|
|
|
|
|
– роторным |
|
|
|
|
Nпогр |
|
1,5vк |
; |
|
|
0,057Qт |
|||
|
|
|
|
|
– шнековым |
|
|
|
|
Nпогр |
|
0, 21vк Lш |
, |
|
|
|
|||
|
0,015Qт Lш |
|
|
14
где κ – количество исполнительных органов; vк – скорость подачи комбайна, м/ч; Lш – длина шнека, м; Qт – техническая производительность комбайна, т/ч.
Мощность, расходуемая на погрузку переносным движением планетарно-дискового исполнительного органа,
Nпогр |
0,5vк |
. |
|
||
|
0,027Qт |
|
Площадь участка забоя, разрушаемого одним шнеком в |
||
средней части камеры, |
|
|
|
|
D |
|
|
Lp |
|
1 |
D2 |
2 |
|
|
|||
|
S1 |
и.о 1 |
cos 1 |
|
|
|
|
|
и.о |
|
1 |
sin 2 1 |
, |
|
|
2 |
2 |
|
|||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
8 |
180° |
|
|
||||
где |
arcsin |
Lр |
; L – расстояние между осями исполнитель- |
|||||||||||
|
||||||||||||||
|
1 |
|
Dи.о |
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ных органов.
Площадьучастказабоя, разрушаемогошнекомрядом сфрезой,
S2
где Lш
|
D |
|
|
Lp |
|
1 |
D2 |
|
|
2 α |
|
|
||||
|
и.о 1 |
cos α2 |
Lш |
|
|
|
|
|
|
|
и.о |
|
|
2 |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
8 |
|
|
180° |
|
|||||
– длина шнека; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
L |
0,5L |
|
|
|
|
||||||
|
|
α2 |
arcsin |
|
ш |
|
|
|
|
p |
. |
|
|
|
||
|
|
|
0,5Dи.о |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суммарная площадь двух участков забоя
Sc = S1 + S2.
sin α2 ,
Площадь забоя, обрабатываемая отбойным устройством,
So = 2S1.
15
При расчете приводов комбайнов с параллельноосевым расположением исполнительных органов необходимо учитывать снижение мощности, обусловленное наличием общей зоны разрушения забоя. У планетарно-дисковых органов, кроме того, снижению мощности способствует разрушение горного массива с открытой поверхности при движении резцов по новому следу.
1.3. Определение выхода труднообогатимого класса руды
При известных шаге резания (tср) и глубине резания (hср) удельный путь резания (км/м3)
L 10 . |
|
уд |
tср hср |
|
От удельного пути резания зависит выход (%) труднообогатимых мелких классов руды (менее 0,25 мм), который определяется по формуле
J0,25 100 |
Lуд |
|
1,2. |
|
Lуд |
32 |
|||
|
|
2. РАСЧЕТ СИЛ РЕАКЦИИ ЗАБОЯ НА ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ, ТЯГОВОЙ
СПОСОБНОСТИ, НАПОРНОГО УСИЛИЯ И МОЩНОСТИ ГУСЕНИЧНОГО ОРГАНА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
Методика расчета сил реакции забоя на исполнительные органы, напорного усилия комбайна и тяговой способности гусениц предложена составителем методических указаний.
16
2.1.Определение сил реакции забоя на исполнительный орган
Для определения тяговой способности и напорного усилия гусеничного органа перемещения необходимо знать силы реакции забоя на исполнительный орган в направлении подачи комбайна и в перпендикулярном направлении. От суммы проекций сил резания и подачи на направление движения комбайна зависит напорное усилие, а от суммы проекций сил резания и подачи на перпендикулярное направление – тяговая способность гусеничного органа перемещения.
Схема реза с серповидной стружкой и сил, действующих на резец исполнительного органа, приведена на рис. 2, а характер изменения сил резания, подачи и их суммы в направлении перемещения комбайна в зависимости от угла поворота резца – на рис. 3.
Рис. 2. Схема реза и сил, действующих на резец исполнительного органа
Сила реакции забоя равна суммарной силе на резце (сумме сил резания и подачи). Для определения средней суммарной силы на резце в направлении перемещения комбайна Rср и перпендику-
17
лярном направлении Тср необходимо взять интеграл по углу контакта резца с забоем:
|
1 |
|
|
РY i |
|
cos αi d i ; |
||
Rср |
|
к |
sin αi PZi |
|||||
к |
||||||||
|
0 |
|
|
|
||||
|
1 |
|
|
|
|
|
||
Tср |
|
к PYi |
cos αi PZi |
sin αi dαi , |
||||
|
αк |
|
||||||
|
|
0 |
|
|
|
где αк – средний угол контакта резца с забоем; αi – текущее значение угла контакта.
Рис. 3. Графики изменения силы резания, подачи
исуммарной силы на резце исполнительного органа
внаправлении подачи комбайна
После интегрирования получим:
R |
|
1 |
|
P |
1 |
cos α |
к |
P |
sin α |
; |
||
|
αк |
|||||||||||
ср |
|
|
Ym |
|
Zm |
|
|
к |
||||
T |
|
1 |
|
P |
1 |
cos α |
к |
P |
sin α |
|
, |
|
αк |
|
|||||||||||
ср |
|
Zm |
|
Ym |
|
к |
где PZm , PYm – максимальные силы резания и подачи.
18
При α |
|
|
R |
|
2 |
Р ; |
T 0, так как проекции сил в |
||
|
|
||||||||
|
|
|
ср |
|
Ym |
|
ср |
||
обоих дисках направлены встречно. |
|||||||||
Максимальные силы резания и подачи (см. подразд. 1.1) оп- |
|||||||||
ределяются следующим образом: |
|||||||||
– на неповоротном затупленном резце планетарно-дисковых, |
|||||||||
шнековых, барабанных исполнительных органов |
|||||||||
|
|
|
PZm Aр hm kt |
kb kα kзат kф k ; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
PYm 0,8РZm ; |
|||
– на неповоротном затупленном резце роторных исполни- |
|||||||||
тельных органов |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
PZ Ap h kt |
kb kα kзат kф k ; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
PY |
0,8РZ ; |
– на поворотном затупленном резце планетарно-дисковых, шнековых и барабанных исполнительных органов
PZm Aр hm kt kb kα kвр kф kψ;
h
PYm 0,8РZm .
Полная реакция (H) забоя на исполнительные органы в направлении подачи Rз и в перпендикулярном направлении Тз определяется по формулам:
– для планетарно-дисковых исполнительных органов (на один диск)
Rз Rср Zр, Тз Тср Zр;
– для шнековых и барабанных исполнительных органов
Rз Rср Zр, Тз Тср Zр;
– для роторных исполнительных органов
Rз RZ Zи.о, Тз PY Zи.о.
19
2.2.Расчет тяговой способности, напорного усилия
имощности гусеничного органа перемещения
Схема расчетных сил и моментов, действующих на комбайн, при прямом ходе в выработке с углом приведена на рис. 4.
На схеме приняты следующие обозначения: Rз.д, Тз.д – реакция забоя на резцовые диски; Rзаб, Тзаб – реакция забоя на забурники; Rз.о.у, Тз.о.у – реакция забоя на отбойное устройство; Rз.ш, Тз.ш – реакция забоя на шнеки; Rз.б.ф, Тз.б.ф – реакция забоя на бермовые фрезы; Мр1, Мр2 – реактивные моменты реакции забоя; Gк – вес комбайна; Тпр – тяговое усилие от прицепного устройства; Т1, Т2 – сопротивления перемещению гусениц; F1, F2 – силы тяги гусениц; R1, R2 – силы прижатия гусениц к почве выработки.
Тяговая способность (H) гусеничного органа перемещения зависит от сил прижатия гусениц к почве выработки и от коэффициента сцепления f:
Р1 R1 f ; |
Р2 R2 f . |
Силы прижатия гусениц (H) направлены по нормали к поверхности почвы выработки и определяются из уравнений моментов всех сил относительно О1 и О2 (см. рис. 4):
m |
Tзibi M1,2 |
1 |
|
|
R1,2 i |
, |
|||
B |
||||
i |
|
|
где bi – расстояние от точки О2 (О1) до линии действия силы Тзi, м; mi – количество резцов на исполнительном органе; В – расстояние между осями гусениц, м.
Величина реактивного момента (H·м) от действия сил резания для роторных исполнительных органов
mi
Мp РZi m Ri ,
i
где Ri – радиус установки резца.
20