Басов, И. Г.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

Том 158 1968И З В Е С Т И ЯТОМСКОГО О РД ЕН А  ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМ ЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГОИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВАО П Р Е Д Е Л Ь Н Ы Х  Р Е Ж И М А Х  Р А Б О Т Ы  Б А Р О В О Г О  И С П О Л Н И Т Е Л Ь Н О Г О  О Р Г А Н А  П Р И  Р Е З А Н И И  М Е Р З Л О Г О  Г Р У Н Т АИ. Г. БАСОВ(Представлена кафедрой горных машин, рудничного транспорта и горной механики)Резание  мерзлого грунта баровым исполнительным органом х а р а к ­терно тем, что режущ ая  цепь одновременно с отделением грунта от массива производит транспортирование (подъем) разрыхленного грунта из щели, на поверхность. Режущ ие цепи, применяемые на землерез­ных машинах,  конструктивно выполнены так,  что транспортирующая поверхность отдельного кулака с зубком далеко не полностью перекры­вает сечение врубовой щели,  через которое поднимается разрыхленный мерзлый грунт. Поэтому активное транспортирование грунта из щели наступает только тогда,  когда пространство перед рабочей ветвью цени заполняется разрушенным грунтом. Кулаки с режущими зубками в т а ­ком случае перемещаются полностью погруженные в разрыхленный грунт и сообщают его частицам скорость, равную скорости движения цепи. Ho в результате действия сил сопротивления (сопротивления сте­нок щели; сопротивления отдельных частиц, потерявших скорость дви­жения; силы тяжести) средняя скорость потока разрыхленного мате­риала  всегда меньше скорости движения режущей цепи.Следовательно,  режим работы цепного режущего органа должен быть таким, чтобы производительность режущей цепи по рыхлению мерзлого грунта была меньше или равна ее производительности по у д а ­лению (подъему) продуктов рыхления из врубовой щели. Если такое соотношение не соблюдается,  то чрезмерное количество разрушенного грунта скапливается  в свободном сечении щели перед баром, уплотня­ется, затрудняет  процесс отделения мерзлого грунта от массива.  При этом увеличиваются усилия подачи и протягивания режущей цепи и з  конечном счете резко повышается расход мощности двигателя.Таким образом, соотношение скоростей движения режущей цепи (резания) и перемещения землерезной машины ѵи должно выби­раться из условия своевременного удаления продуктов разрушения грунта из врубовой щели.Д л я  определения условий нормальной работы барового органа р а с ­смотрим схему образования и удаления разрыхленного грунта из вру­бовой щели. В общем случае баровая землерезная  машина (рис. 1) прорезает врубовую щель глубиной H m и шириной В при угле установ­ки бара  к вертикали р.,55При установившемся  режиме работы барового  органа (постоян­ные ѵр и ѵп) его  производительности  по ры хлени ю  и тран с п о р т и р о ­ванию грунта д о л ж н ы  быть  равны,  т. е.Qrp +  Qn =  Q под +  Qn, (1)где Qrp — производительность  барового  исполнительного органа по отделению грунта  от массива (с учетом коэффициента р азры хлен ия) ,  м3ім ш,<7ц — объем р азруш енн ого  грунта,  затягиваемый холостой ветвью  цепи на раб очую  ветвь  в единицу времени,  Mi;мин;Qnoji — производигельность  р е ж у щ е й  цепи по п о д ъ е м у  р азр у ш ен ­ного  грунта из вр у б о во й  щели,  м3/мин ; qn — количество разр ы х л ен н о го  ірун та ,  п р о х о д я щ е г о  из з а б о й ­ного  пространства  в р убовой  щ е л и  в зазоры м еж д у  ее стенками и плитами бара,  м3/мин .П роизводительность  р е ж у щ е й  цепи по образованию рыхлой мас­сы м ерзлого  грунта м о ж е т  быть найдена из вы р а ж е н и яQrp =  Hm-B-Vn-Kpy M31l MUHt (2)г д е  кр — ко эф ф и ц и е н т  р а зры хлен и я  грунта.  Количество  р а з р ы х л е н ­ного грунта,  п р о х о д я щ е г о  из забойного пространства  в р у б о в о й  щ ел и  в зазоры м е ж д у  ее стенками и плитами бара,  м ож ет  быть найдено из вы раж ени яqn =  H ux (В — Т) Vnt м3/мину (3)где T — толщина н а п р авл я ю щ е й  рамы бара,  м.О б ъем  грунта ,  затягиваемый холостой ветвью цепи на рабочую в единицу  времениtfu =  * V t f n ,  M3Imu h , ( 4 )где  к ] — к о эф ф и циент  пропорциональности.О б ъ ем  грунта ,  п о д л е ж а щ е г о  выносу  из врубовой щ е л и  в едини­ц у  времени на основании (1) и (4) б у д е т  равенQ под — Qrp +  tfn (кх I ), M31 мин.Зам еняя  в последнем  уравнении Qrp и q n их значениями,  из (2) и (3) найдем, чтоQпод =  HuxVn [Я (кр — кх +  I) +  T (кх +  1)], м3/мин. (5)56Таким образом,  для  нормальной работы р е ж у щ е й  цепи необхо­димо, чтобы транспортирую щ ая  способность ее обеспечивала  с в о е ­временное удаление  разруш енного  грунта,  т. е. д олж но  соблюдаться  условиеФпод ^  Qrp Qn (#1 1)- (6 )Как у ж е  вы ш е  было отмечено,  р е ж у щ а я  цепь,  снимая с т р у ж к у  мерзл ого  грунта  толщ и ной  Л, образует  в единицу времени объем рыхлой массы Qrp, из которой часть у д ал яе тс я  на поверхность  Q n o ^  а д р у гая  часть q0CT ссга<тся в щели (рис. 1).П оскол ьку  мы выше условились  рассматривать р е ж у щ у ю  цепь в вертикальном  врубе  как транспортное средство непрерывного  д е й ­ствия ,  то его  производительность  б у д ет  равна^под GO-S-Viuj-Km M3JMUH1 (^)где  S — п л о щ а д ь  поперечного сечения потока рыхлого  грунта ,  р а в ­ная средней площ ади  поперечного сечения свободного про­странства п е р ед  р е ж у щ е й  цепью, м2;^шт— скорость  потока грунта ,  м сек\ кп — коэффициент  плотности потока грунта  в сечении S.Средняя  площ адь  поперечного сечения забойного пространства врубовой  щ ели  перед  рабочей ветвью р еж у щ ей  цепи, которое з а ­полняется разруш енным мерзлым грунтом, мож но  принять равнымS = т-В - a, M 21 (9)где т — коэффициент  увеличения  сечения  S за счет  пространства  между* кулаками цепи; а  — вылет  р е ж у щ и х  зубков ,  м.П р е д е л ь н у ю  п р ои зводител ьность  р е ж у щ е й  цепи по п о д ъ е м у  разруш енного  грунта из врубовой  щели,  соответствую щ ую  макси­мально возможной скорости подачи машины, м ож но  найти из выра­жения<Зпод.шах =  60 S1 Vp1 K1_  ^( 10)TCгде к =  ZfL—коэффициент ,  указы ваю щ и й,  во ско л ько  раз  ско-^  LLITрость  движения  р е ж у щ е й  цепи б ол ьш е  скорости п о ­тока штыба .В период ,  бл изко  п р е д ш е с т в у ю щ и й  состоянию,  когда  б у д е т  н а ру ­шено условие  (6), плотность  потока  грунта  можно считать  м акси ­мальной,  т. е. кп = 1. Тогда ,  подставив  в у р ав н ен и е  (IQ) значение  S, из (9) получимQ под.шах =  60 — ,^ . ( 11)кП риравн ивая  п р а в ы е  части уравнений (Г) и (11), найдем при собл ю дени и  условия ( 6) значение  коэффициента,  х ар ак т ер и зу ю щ е го  скорость потока р а зры хл ен н ого  грунта,K =    60 D <  а  т _  _Нщѵп [В (кр — к\ +  I) +  T (к{ +  1)или максимально возможную скорость  подачи при данной скорости резаниюGO-В-Ѵр-а-т .^ п .та х  — "TI TU“  . .  ~ IT - : ~ ~7~ , MjMUHj ( 1 ^ )или минимально возможную скорость движения режущей цепи при данной скорости подачиP n [ ^ ( K r, —  K 1 +  1 ) + 7 1 ( K i +  1 ) ]6 0 - ВPptnin ---H u l-K м сек. (H )На рис. 2 п р е д с т а в л е н ы  графики зависимостей  (13) и (15), п остроен­ные в в и д е  номограммы для барового  исполнительного  органа типаКМЫ при к =  1,5; лср= 2 ;  /с, = 0 ,5 ,  ß =  0; т = 1 , 2 5  [1]. По номограм­ме, зная глубину щели для  данной скорости резания,  можно найти предельн о  возм ож ную  ско ­рость подачи машины по тран­с п о р ти р у ю щ е й  способности ре ­ж у щ е й  цепи. Д л я  той же  с к о р о ­сти резания  в верхнем квадранте  номограммы м ож ет  быть найде­на' предельная  т ол щ и на  ст р у ж ­ки для  данных ѵр и ѵи. .Т а к ,  например,  при üp ^ 2 , 5  мсек  и H ux= 1,3 м предельная  скорость  подач и  ^п.тах ~  128 м час и Acp =  =R 16 мм. С повышением ск о р о с ­ти резания  для  данной  глубины щели предельная  толщ ина  струж-  кй уменьш ается :  С увеличением  Hux максимально  возможная  тол ­щина стружки т а к ж е  д олж на  уменьшаться .Из уравнения (15) видно, что при нарезании щелей в мерз­лом грунте одинаковой глубины вертикально поставленным или наклонным баром, в последнем случае, при прочих равных усло­виях, предельная толщина струж­ки всегда будет меньше. Следо­вательно,  и энергетические п о к а ­затели этих двух случаев резания грунта будут неодинаковыми.Таким образом, параметры, характеризующие режим работы цепного исполнительного органа при резании мерзлого грунта, выбранные по оптимальным энергетическим показателям, должны проверяться из условия транспортирующей спо­собности режущей цепи по предлагаемой методике.ЛИТЕРАТУРА1. В. П. Ф о м и ч е в .  Расчет нагрузок на врубные машины. М ., Госгортехиздат, !961.2. А. И. Б а р о н ,  А.  С. К а з а н с к и й ,  Б. М.  Л е й б о в ,  Е. 3 . П о з и н. Резание угля. М., Госгортехиздат, 1962.Рис. 2. Номограмма для определения предельных режимов работы барового исполнительного органа типа КМП

О предельных режимах работы барового исполнительного органа при резании мерзлого грунта

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University