автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Методика расчета малогабаритной машины для механизации проведения выработок небольшого сечения в породах невысокой крепости

1 I) им - 5 ЛОР 1993

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, Г^СШЕЙ Г'ОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт-Петербургский ордена Ленина, ордена Октябрьско'

Революции и о^ена Трудового Красного Знамени государственный горный институт имен" Г. В.Плеханова (Технический университет)

На правах рукописи

• ШУЕЙ ХЫУ ЛБЫ •

МЕГГОДИКА РАСЧЕТА МАЛОГАБАРИТНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ ПРОВЕДЕНИЯ. ШРАБОТЖ НЕБОЛЬШОГО СЕЧЕНИЯ. В ПОВОДАХ НЕВЫСОКОЙ КРЕПОСТИ

Специальность 05.05.05 - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саян? -Петербург 1393

РаЖ а выполнена'в Санкт-Петери.ургокс I ордене Ленина, орд на Октябрьской Реводкшя и ордена Трудового Красного Знамена г суда,, ^твенном горном институте имени Г.В.Плеханова (Техняческс университете).

1..1УЧШЙ руководитель: доктор технических наук, професс

М.Д.Колошйцов

Официальные апонентн: - доктор техв-.ческих наук

К.Г.Лсатур

- канда 1т технических каук ЛН.Тунквль

Ведущая организация: - зявод пневматических машип

"Шзвмагика"

Защита эстоитоя " апреля 1993 г. в час.

4 шя. на заседании спеипатазяроаанаого совета Д 053.15.: в Санкт-Петербургском государственном горном институте шлани "".В.Плеханова (Техническом университете) по адресу. 199025, Санкт-Петербург, 21-я линия, 2 ауд. Д

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сапкг-Пе бургского государственного горного института им.Г.В.Плеханов (Т хничесрого университета).

Автореферат разослан " «¿«2." марта 1993 г.

Ученый секретарь |

специализированного совета, л ^

д.т.п., профессор /^К^^Л И.П.Тимофеев

ОНЦАЯ лАРАКГЕРЖЯЖА РАБОТЫ

Актуальность теш. Повышение производительности и безоп но-сти работ в шахтах и рудниках при добыче полезного ископаемого или при строительстве тоннелей и линий метро возможна только при комплексной механизации работ, когда механизированы не только ос-' новные операции технологического цикла (добыча полезного ископа- • емого, проведение выработок), но и все сопутствующие вспомогательные работы: выемка нжг, нарезка лаз, проведение сбоек и вспомогательных в- работок небольшого сечения или протяженности.

Для выработок небольшого сечения или протяженно~ти отсутствуют технические средства их гооведентя. Ниши в комплексно-механизированных лавах и сбойки на шахтах Ленметростроя проходят отбойными молотками или буровзрывным способом. Вследствие действия вибрации, вызываемой работой отбойного молотка, у рабочего в зни-кает ряд профессиональных заболеваний. Для мех- "газации проведения вспомогательных выработок и облегчения труда горнорабочего в боях ограниченного г змера необходимы принципиально новые малогабаритные установки с производятельнг -¡тью выше чем отбойный'молоток и главное, с улучшенными санитарно-гигис.шческими условиями эксплуатация.

Одной из важнецких задач, стоящей перед хозяйством Вьетнама-является дальнейшее развитие топливной промышленности и, " первую очередь горнодобывающей угольной отрасли.

Угольные шахты Вьетнама характеризуются слсшшм геологическим строением и неблагоприятными условиями разработки, что затрудняет применение высокопроизводительных горных маша г очистнь" и подготовительны-" работах. Шемка угля, в основном, проводится, "руками" или ручными инструментами. В этих уел ^виях необходимы горные машины и механизмы небольшого сеса, галогабаритине с минимальными нагрузками которые соответствуют сложным горно-геологическим уоловиягл н действительности "ручной вые ки" на шахтах Вьетнама.

Поэтому создание разработка метода расчета малогабаритной ручной установки для механизации проведения вспомогательных вы- . работок в породах нпвнеоко'' чрепооти является, гц-'.туальной зг -ачей, тещей научное, экономическое и оопиашюу ггиачакие. •"•.'•■-*■

Цель работы. Обосновать тип и-основные кояютруктявдае и режимные, параметры и дать метод расчета малогабаритной установки, • обеоаечиваздей разрушение горных пород невысокой крепости резанием . в условиях вспомогательных выработок. .

Основные задача работы. Для Енподненвя исставяеняой пали рв-■г.'оеян олелушие задачж - . •

- Исследовано состояяяе проблема; проведен анализ литературы я. патентов по раосматриваемоЯ проб,?®.»; рассиотрэии машины и механизмы; пргюгеняэмие ;дя проведения выработок »«большого оетче-ния; язучзн процэсо разрушения резанием пород при аабольшк усилиях иа разяах.

- Ойоснована пржсшгальяаяс я конструктивная схема малогабаритной ручной уотааовка (ручной комбайн "НС); .создан опятдай образси э?о2 установки и проведены предварительные ее испытания на вахтах. ' .

' - Разработана методика расчета установок типа "Ж"; выбраны ~ рашгоашгьЕая конструкция, размеры а ролям работа установка с у»е-тои условий работы я доьуотимис сааятарцо-гогиагасчвоких норм (усилие, Егбрапия, шум, гоигеобраяозание); обоснована и рзготоз-леиа установка второго гтапа с учетом гэзультатов расчета я ис-пктаняй опытного образа первого этапа; выработаны рекомендации • по дальне йзе*..«у созе^екотвованяв конструкции установки.

- Определена-облаоть аффективного пртаенеяия установкл.путем разработка, метода расчета производительности я сошаяьно-эко-нощческой эффеггявкостя использования "Ж"} .приседая пряяер сопоставления э^екглвностя проседензя сбоек м<пду 6сновньгш1 тук. нолями не;шахтах Леямэгросто)? о.Упомовд» «дойного глолотка я установки

. . Методы доследования, Б качестве мэтодо: гичаской базы работы яепоязьзокша."деотаиюяая яаукя и результаты исследований российских и зарубеясцкх ученых. Исслеглвакия оценивались сопоставла-. шем,результатов теэрегаческьх и экспериментальных работ. Про-*Лоо разрушения горных пород резанием: прэдстявлея матэиатической моделью, что позволило разработать алгоритм по определению ка-.грузок, действующих на рзаец я ка исполнительный орган " ?-К", и их неравномерности, а также зависимостей нагрузок от кокструети- .

вннх и режимах параметров созданной установки:" геометрии ее резцов, их-взаимного расположения барабане, диаметра и ширины барабана, его числа оборотов з скорости подача. . '

Научная новизна представлена следующими полоненияот.

- Теоретически доказана бозшеностз механизации работ.го выемке нш, нарезке лав, проведение сбоек и вспомогательна внработок небользого сечения в породах невысокой крепости, с помотаю малогабаритного "реяущаго" исполнительного органа, с приводом от ручного сверла» болео эффективного и 'комфортного чем отборный молоток.

- Разработан метод расчета рациональных констгукгитшх и режимных параметров малогабаритной ручной установки, который сояо- ' ван на тдеэ, что за оптимум конструкция и резинных параматрон яря-нимаются шншатьпне усилия подучи и рззания, момент врасения и их неравномерность, а не мощность как у обичЕЫХ комбайнов.

Практическая деннсстъ работа состоит в

- облегчении работы и повышении безопасности горнорабочих, работающих в подземных условиях при проведении внработок.небольшого сечения;

- повышении производительности работ в шахтах и рудниках в. результате комплексной механизации основных операций технологического никла и .лвх сопутствующих работ;

- соответствии разработанной ручной установки горно-геолота-ческим условиям аа::т Вьетнама, что позволяет с пемотьп подобных машин позыс!ггь"с^фектлвность очистных я проходческих работ на угольных шахтах Вьетнама.

Достоверность научных положений, выводов и рекомекдатай подтверждается достаточным оЗъег/ом теоретических и экспериментальных исследований с досгаточю хсроазИ сходимость» расчетных и опытных данных. ' . '

Адробания работы. Основные лолокзния диссертационной работы докзадь'зал'лсь на ксяферошйях молодах ученых "Авгсматизапзд г механизация горных работ" (.НИ, Г39С, 1931, 1Э92).

Реализация выполненной работы накачается на угольных'шахтах Вьетнама, СЕП? и шахтах Ленглет рост рол.. ' .

Публ'псаикя. По теме дисоертацязкной работы опубликована одна

.. - s -

статья (на руслом . ;ыке).

Зьё • работы. Диссертационная работа состоит из ввадения.че-•ткрех глав, оби; ;с выводов и заключения, списка литературы из 69 наименований. Работа изложен? на 90 страницах машиногисяого текста, содержит 40 рисунков и 2S таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснозывг. тся актуальность теш д^ссертацион-kной работы, ставятся ноль и задачи ^следования, обоснован« научная и .рактнчеикаг цекностт диссе ртаписнко-Л работы, методика исследований, достоверность результатов.

В первой главе рассмотрены существующие маашш и механизму, щ. меняемые в настояще время для .проведения выработок небольшого сечения и*ч протяженности. В результат анализа литературных и-точник^в и патентного поиска установлено, что:

- чем больше развиваются горно-добгвакиая промышленность я строительство подземных вооружений, тем больше становится объем работ по провед .иго выработок и всиомогательних камер небольшого сечения (при проведении сбоек, ниш, кутков я т.д.), тем остр?0 становится -роблека разработки ручной -геркоЗ мащщш, которая обеспечивает эффективную паботу на вспомогательных выработках и является, конкурентоспособной отбойному молотку.

Анализ показывает, что в каст*.,гщое время отсутствуют в забоях шахт one зальнне калогабарктнке махины для механизация вспомогательних-работ.

Наиболее широкое применение получилипневматические отбой-нце молотки. Они предназначен» для отбойки угля к иекоторнх других. полезных ископаемых. В угольной промышленности они используются при разработке тонких крутых пластов или при походке ниш и других вспомогательных выработок.

Ка основании исследований горных машин небольшие размеров разработана в диссертации "X к"чсси:Ьгкапия, позволяющая рас'преде лить эти вшины по общим признакам и свойствам. Это облегчает выбор рационального типа проектируемой усччковки "НС".

Во втппой главе сделан знбор конптругаглч малогабариткой м» сини для разрушения ropioix пород невысокой крепости. Для это^о:

- Проанализированы требования, предъявляемые к горной руч-. ной машине, обоснована кинематическая схема и модель конструкции машины, проведен предварительный расчет её нагрузо , режимных и

• конструктивных параметров.

- Разработаны рабочие чертежи *- изготовлена первая модель опытного образца, которая испытана в реальных производственных условиях шахты Ленметросгроя.

- Проведена корректировка конструкции; изготовлен более работоспособный вариант машины, предназначенной для горно-геологя-чеоких условий шахт Ленметростроя.

На основании ана.лза общих и специальных требований ручная малогабаритная'машина, которая исполх. дуется для механизации проведения вспомогательных выработок должна удовлетворять следупиим требованиям:

- Усилие -й вес, приходящиеся на руки, не должны превышать значений, установленных ГОСТ 1770-86 (т.е. меньше 300 Н). '

Санитарно-гигиенические и. технические нормы шума и виб^..-шш должны соответствовать отраслевым нормативным документам бывшего Минуглепрома ССОР (РД ,12.23.¿02-85. Машины горные) .

- Производительность установок типа "РК" не должна быть меньше, чем отбойного "шотка'в рассматриваемых условиях.

Анализ показал- то исполнительные органы горных машин,разрушающие горне порода- резанием, имеют следующие преимущества: процесс разрушения происходя? непрерывно, что обеспечивает в прянштз более высокую техническую п^оиглодительность, более бла- * гопряятные санитарно-гигиенические условия эксплуатации в забое.

Ручная малогабаритная установка типа "РК" (ручной комбайн) первого этапа разрабатывается на базе ручного пчевмосверла с различными инструментами, обеспечивающая разр*пяение резанием пород невысокой крепости (/¿2).

Специфическая особенность горных мазик в том, что этот класс техники испытывает динамические нагрузки, которие весьма оложно , рассчитать с достаточной точность». Только экспериментально на работающей в за без катана можно с достаточной точность?) отработать ее конструкцию. Поэгот.гу для опенки дхиамичесюяс тгрузок п работоспособности устаяовт мэтсдикоГ- прзяусиогрзио созданле

опытных натуральных моделей о промышленной их проверкой в забоях шахт. Испытание и проверка первого образца на шахте Ленметро-строя позволили выявить недостатки констругагл и провести необ-ходмую ее корректировку. На основ<~ши проведенного исследования была разработана конструкция модернизированное образца установ-", кк типа "Ш" (см. рис Л).

В тЪетъеЯ тл: е разработана .методика расчет^ и выбора рациональных конструктивных и рекимгшх параметров малогабаритной установки Tzna "31".

Определение рациональных конструктивна и режимных параметров установок типа "РК" производится исходя из обеспечения макси калькой произволительносы и допустимых усилий ка- рукоятках, а . .icse санитарно-гигиенических условий работы установки в забое.

Методика расчета малогабаритной установки типа "ТК" этлича-отся от методов расчета р?*т.ма работг исполнив .ьных органов гср них мытам тем, кто за оптимум конструктивных и режимных параметров принимаются минимальные допустимые усилия подача, резания е ее неравномерности. Такой подход требует уменьшения толщины стру жка и увеличения числа оборотов, ч^о приводит к увеличению удель них энергозатрат, но сникает усилия к динамические нагрузки.

В процессе работы ~тя создания усилий резания и подачи, а также сохранения равновесия установки . дбочий должен создавать на ее руко.тгках силы FM , Я/в , Flf> , Fit , , fS3 , , f40 , яьашодеЗствуппке с силами реакции забоя.

На рис.2 представлена схома сил. действующих на ЯРКИ в процессе работы.

Для -явно-зсяя момента .силы- резаяь.. (рис.2 Б)

tFiA + i * м, =

F X 2 е I г г \ (3-1)

Для ргвнсаесяя сил в направлении пудачн (ps^.2 В) i + ^ Яге - Ъ '

Ад 4*(р,ЙА+ЬвА) . , (з~2)

гг

i

Cî

о с

0

1

CJ

1 © i? 1

а CD Cl

О о

ю Ш W

, е. к сг СО

и. s « ь

р) о

» es о

л в, V о

<Х • 1 tê О W

ф » 03 t

<< tí

с ■à

О •t g *

a s *

а «

Х> Pi

I _

- R

CNÎ

I <3

s К р-

в) «

s g

g к

s; я

с »

1 и.

иГ

<0

« M

il M

О M

Г» С)

в.

о

к

сЗ •о

CS

л

rt ■о

Е â £? о И

Е- I

'J

îU 'Л

CJ 3>

S M? в.

r> N а.о tí . " о о р> . g «

ß H

к А я а

rao И к

о я M f!

о о о о

о

• IS

о о и ÍÁ о о

рг

О 0J

О N

а-н

cl

И 1-1 % !•:

Ж «

с

i

г>

S*

о

g

о ei

fe

Ä

О

и о V о о

TJ

Pi

s. s

Рис.2. Схема :ля расчета'допустимых усилий на установке И а - схема сил реакции забоя, действующих ьа устано-.; - , вку; б - с ¡ма равновесия момента силы р-зания; г '■ - схема ра^овб^ия сил в направлении подачи; • г - охеыа равновесия сил в р-ртикалъной плоскости; д - схема равнодзйс ,вущей силы на рукоятках уста. _ аовки.

i *

f»a + F»e > Яь -

R»u 4 * W ■ 0-3)

Для равновесия сил в вертикаль..эй плоскости (рио.2 Г)

Р+Л f^e ^ - Ral :

[ & - (Л*д + »W )] * ' R 1- FW)] • (3~4) Рассмотрим усилие на рукоятке А (рис.2 Д)

Fa = ( + F/ fyj + (3-5)

По ГОСТ 1770-88 выбираем допустимые усилия + = 300 «

Допустим = - = ;

Рдя - • Из формулы (3-5) получаем f¡Ajl » t tAA * = =.

я ~ 61 н. Таким образом, подставив фактические конструктивные параметра установки "FK" ( 0 , Í , /«, it, б- ) в выражениях (3-1), (3-2),(3-3), (3-.), получаем пределы^е значения допустимых сил реакции забоя:

; йен ¡ f6H ^ 4 332н" (з-б) ■

Расчет средних сил резания и подачи на резне и на барао'ане установки типа "ЕК" производится на "ЧЛ. По методике отраслевого стандарта бывшего 1ЛУП СССР сила резвния на остром регше:

•= 40Af K„ÍM5^_t£ílL h t K,Kj, Kf Ke , H (3-7)

•где: - среднее расчетное значение сопротивляемости резанию пласта, Ц/мм; К,г - кг 1ф$яииент отжима угля; К , t - толщина и ширина стружки, ом; - коэффициент обнажения за di; ^ ■ - коэффициент влияния угла резания на нагрузки розп; - коэффициент влияния формы передней поверхности режыеЯ части резка; кс - коэффициент, учитывающий влияние схемн резания; / - угол между главной плоскостью резпа и напрг -лением подачи; Е - показатель jrene-ни хрукости угля; Ье - средняя mprna реяуиоЯ кромки реэпа. Сила

7 ' ■

подачи назатуг^енна резце определяется по выражению: • u. - е -г ■ н (Чоч

^ ' Е- 0,6 ЕМ (3"8>

• • -

где: S - шгощадаг затупления резца,'определенная как проекция поверхности затуплею.^ резца на плоскость резания, си^.

• Сшга реза. ая яа затупленном резце определяется по выра-ению:

- \ 2, = Zaí (yL -^l.Z.J Г (3-9)

где: - коэффициент сопротивления резаною.

Суммарная средняя сила резания (окружная сила) на барабане:

•;••'. ^ W<wf «« >h (3-10)

.Сумм }ная средняя сила подачи на барабане

; =ir>н (З-И)

Где К/вУВ- ковадилиент, характеризующий влияние угла контакта барабана с разрушаемой пачкой угля.на силы резания; КОЬл - коэффициент ослабления массива; N, - число групп резцов на барабана.

.'Из-за неравномерного расположения резцов усилие резания,действующее на исполнительный орган (бегабая) установки меняется в пределах оборота барабана даже при постоянстве сопротивляемости порода' резанию и скорости подачи. При повороте барабана на 180° • • толщина струяки изменяется от минимальной величины до максимально^ и опять до минимальной величины. Определение усилий резания и подачи производится для каждого резпа при повороте барабана на , центральный угол У* (число-рассматриваемых положений K^IS). Суммирование нагрузок на всех резлах, находящихся в контакте с . угле;- за один полный оборот барабана позволяет получить суммарные силы резаш;.! Ff и подави F¡, . на барабане. Расчет мг "овенннх нагрузок на резцах и на барабань в соответствии о его углом поворота в работе производится на ЭШ.

В работё выполнены исолёдовш-ля по влиянию .кинематичеоких углов резда на усилия, действующие на резец, а также на барабан

в пропеоое резания.

. Чем больше кинематические задний и передний углы, тем меньше силы на резцах установки, направленные по осям X я У (подачи и .резания), поэтому тем меньгч оилы, воспринимаемые руками рабочего. При этом задний и передний углы резцов должны выбираться таким образом, чтобы обеспечивать допустимую прочность режущей чаоти резда. В нашем случае, когда ус *лг на резцах минимальны, вти углы мог^т составлять 25°.

При расчете средних нагрузок использована средняя толщина резания ,

ьер = = 200V« /*ги т, , см (3_12)

Ширина с.ружки при установившемся режиме зависят от расстояния мевду лин ями ¿вэатся (_ага резания) и одре/ ляет<*4:

Ле- -' * = в. , см (3-13)

тг Ь п, 1

' Если вносим в выражение (3-7) значения толщины резания и ширины стружки, отделенные выражениями (3-12) и (3-13), то выражение.(3-7) имеет вид .

7 К • Уп В, ■• -Н (3-14)

*-с С? — ----'

( Ь" + Е \Г20О Уп_ )п -

Л и «5

ГД0 « --^К К.Г (0,35-^4-0,5) К, к, К^Л^-

При исподьзова..ли соотноленпя п^ = 60 об/мин, :>< юлу-

5Г О •

чаем ■ • ..,

^В* /н (3-15)

, 60 (Ь, г Е^/НШГ)^ Л V, тР I

Подставив из выражения (3-14) или (3-15) в выражения

(3-8),(3-9),(3-10),(З-П), получаем зависимость усилий на барабане от основных конструктивных к режимных параметров устаноБют"Ш:'\

М^.'и.ОЛЛ); »>=Яч.,П.5,0Л,\я).

- 14 -

, *

Для определения "рапионатьных значений конструктивных и режимных параметров установки "РК" построим графика, выражающие соотношения (3-16) и прямые линии, характеризуй: з допустимые силы.

И«д , , *>д . Рашганашшв качения УП(„,г)^ ,буду? определены точками пересечения между прямыми и -сривыми линиями. На рио.З представлены зависимости сил, действуюцих на барабан от скорости подачи в. ,рой модели ош.ного экземпляра уотановки "НС" при исходных данных для расчета (для. условий шахт Ленметростроя):

А» = 100 и/мм; Е

К,

» 5; л^у я

о

»V

0,9; К3 » 0,695; Кф » 0,92; Ку»1,33: 0Д62 см2; Ьг « 0,7 ом; сарг » -I;

I; 4■« 0,38; 5

» 12. Получав1 зледу^пие результаты для случаи ручной подачи

О.? «г ^

145 4 О^ац. *

95 4 в,^ « 320 ¿ И^з. 4

1.1

235 150

по

ц/мин

мм

мм

об, мт

(3-17)

У„,м/мин.

Рис.3. Зависимость сил, действующих на баг "5ан "РК" от

скорости подачи, к, забоя на барабане;

, - с&.л ревизии - допустимые силы.

де"ствуищие на барабан, для обеспечения допустимы: сил на руки рабочего.

В чеу.ертой главе рассмотрены производительность и эффективность использования установки "FK" в горной промышленности. Расчет произведен для условий шахт Дрнмет. остроя.

Производительность исследуемой малогабаритной установки -основной показатель, характеризуюций уровень ее качества и технического совершенства. Производительность установки "И-' зависит от горно-геологических и горно-техничесих условий, конструктивного совершенства, допустимых нагрузок и технологической схемы работы в заоое. Возможны три разных варианта: - работа "с рук". "РК" подается вручную по направляющей, - РК подается принудительно податчиком. Расчет обоснованной производительности анализируемой малогабаритной горной установки.отличается двумя специфическими особенностями по сравнению о методикой аналогичного расчета существувдих горн-х машин.

- Скорость подачи ограничивается для ручной подачи допустимыми усилиями на рукоятках установки. При принудительной подаче скорость подачи ограничивается мог^нтом вращения 'мо-цностью) пневмооверла и усилие:* податчика.

- Затраты времени на Еьгголнение вспомогательных операций зависят от типа применяемых направляющих потатчиков и поддержек. Бели установка "Ш" используется без поддеркек, направлящих и. податчиков, скорость подачи становятся меньше,, а затраты времени на вспомогательных операциях шнишль. i. Если использовать принудительную подачу и поддержку - скорость П'-^ачи увеличивается, но удельные затраты времени на выполнение вспомогательных оиерапий тоже растут. Поэтому в зависимости от размеров выработки и, главное, крепости разрушаемой порода выбирается теуология priora я-производительность установки.

Время на снят..te одной полосы Н * L (глубиной Bs ):

мин мин •

где tT и t„4 - время рабо- ' и 'аузн за врем1» хода, мин. iai- затраты времени на внедрение установки на новый цикл, мин; -Гц - время цикла, мин; L - размер разрушаемой поле -и (ширина

Tu.Í = ( tp +tni)-y Tu, = luí + i(it e

забоя), м; V„ - оке эсть подачи, м/мин.

Г яи'т течение смены простои in определяются только пода-■чей- по забою, а ое другие вспомогательные операции совмещены по времени о работой установки (крепление, уборка породы, перемещение манипулятора т т.д.), то эксплуатационную производительность установки "Ш" удобн . определить по формуле

Q, = —Т , .,.. м/смену или 1,- —— M3/cMtjy (4-1) ^ м, -i +- м,

» v v

где: Т - время смены, мин; ri - высота .выработкам; V - чистая скорость проведения в"?аботок (без учета ;.гизбежных простоев)

V

- -.JbJJOiL_ ■ ы/ша

j- H ~ LH

M} - удельные затраты времени на выполнение вспомогательных one раций, связанных с. простоем установки в течение „ходки выработки на величину 63 , отнесенные к I мэтру уходкя

м, =_t!iiz_ =АЛ_ , ми/i £

Б, &J о

"tn; - затраты времени на неизбежные технические и организационные прбегои за цикл, мяк. ПодотаЕлл. значение V к в вырадение , (4-1) , т лучим: • ■ .

, . ' MVcmsh? (4-2)

Таким.образом, формулы (4-1), (4-2) позволяют определить эксплуатационную производительность установки "PR" о ;четом конструкции (0,6,, v„ ), условий ее работы (и , L ж сво*чтя породы,. лиятащ: на V„ , tp ) 2 организации и'технологии работы, определяющей, простои -t„ . '

■ Учит' чая суммарную- среднюю силу резания и подачи по выражениям. (3-10),, <3-Ц), используя фоолулк' (3-.), (3-8), (3-9), мы пофпш соотношения между скоростью подачи и сспротиЕЛЯСтстьо . резанлю разрушаемой породы. Ниже приведены эти соотношения для

условий шахты Ленметроотроя.

а) При принудительной подаче

¡> $ ?га

* к * У I ги- ' '00°ЧгРА -]ГКЛ>*» Кося £ гЧ>< "р« ^ ^--, . .

г

где ^ в 1,9 кВт - номинальная мощность пньвмосверла; я =0,75 - коэ^аниент полезного действия привода р( ¡ания; Коса ■ I; N. ■ I; ГЦ, «12; V, =» 4,03 м/с

(117 1? х <000. 0,4$.4,<3

2«, ^ И ' ' Выбираем Х^ = «

Е -М

40А,к,т ^ к, к, * ■

используя цифровые эне зния, получим

М60 ^ 0,06 Аг = 5-е

О,? -Г 2,/ЛЧ

(4-3)

решая (4-3), полу''чем

• м-»

б) При ручной подаче ш рассмотри- ус. эвия для обеспечения допустимой силы, действующей на руки рабочего яя напрвление подачи.

Кь = $ Ибн

"Г к*«. К,*, 2 У««*,,- Ч "б

л ( г ^

4 3.0,3 N Выбираем у^ЗОК»

- - +- =30

• Е ~ 0,6 ^ Е +4

0,4 5" £ О,?6 А, V» 6бЛ< _

. —. + '

г 30

(Е - (0,7 У'К, ) . ЕН

0,39 Ар V,, + (0,3* А, -63,9) .У* + (0,« Ар -2^=0 (4-5)

решая (4-5), получаем ■_■

г-(о.з»А, -6»,9 )-»У(0>>»*»' -63, Э)* - 1 ^ м/ммн

1=1 2.0,39^ (4-6)

и/мин.

, П. Т, . ' М*/СМ£Ь\(

ТЛ * 6.5 «

О И «о (Л) Ар,и/м*

Рис.4. График для определения облает:? эффективного использования установки "РК". I - при ручной подаче, 2 -при принудительной подаче. а„ , о,«, й», производительность установка "РК" по схемам работы в забоях; йогг - производительность отбойного молотка.

Таким образом, формулы (4-4), (4-6) выражаят зависимость до

;устимо.1 с орости подачи от сопротивляемости резапита разрушаемой юроды Vn - f ( ар) при принудительной и ручной подаче.

Совместно построим графика, вираж '.сщие зависимости Q = i V z ¡f(Á'p) , получим соотношение Q= •£(£,), по котором определл-зтся возможная производительное.ь установки "Ж" для условий п, ленения пи разрушаемое«! (с?,:, рис. 4).

ОБЩИЕ ШЗОДН И 3.-ÍE. ЗШ

В диссертационной работе содержится пт.онерское предвататель-ное решение актуальной научно" и практической задачи по создан;... ручных малогабаритных горних машин, разрушающих горные породы невысокой крепости резанием в забоях с н.есЗольшта объемом разрушаемой породы (...злнх сечений или протяженности), где применение комбайнов и дру; :х ч эдииионн. типов горных машин нерационально пли из-за стесненности прязабойного прост, .листва или неоольлого объема работ. Такие машины, названные: ручной кембайн "НС", признаны заменить в рассматриваекых условия'" отбойные мол ira .. ручной ия- . струмент, а такт буровзрывной способ разрушения горных пород.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволите сделать следующие основные еьгво; ;:

1. Для облегчения условии, труда, повышения производительности я безопасности работ з специфических условиях проведения выработок небольшого сечения (сбоек, ни: к т.д.) целесообразно использовать малогабаритные о ручкой или побудительной подачей установки типа "РК", укрепляете на трубчатую нгправлягсдуъ.

2. Установки типа "РК." целесообразно изготавливать на базе ручных пновмссверл. Такие установки обладают минимальным лесом на единицу мощности. При отсутствии в забое пневматической энергии, установки "I '." могут изготавливаться на базе ручных электросверл или дизельного привода.

3. Принципиальной конструктивной особенностью установки: типа "РК" по сравнению с существующими исполнительными органами гс~яых макин является: частично самозатягльанке резиоз в направлении по-дач1* что обеспечивается их г' мет^ией и создает минималы^е усилия подачи и нагрузи, воздействующие на руки рабочего.

1. Расчет геометрических параметров резцов, их г-аимного

' Г 20 -

расположения на исполнительном органе, скоростей резания и подачи для устан.зок типа "РК" должен производиться по разработанной в диссертации методике. В© основное отличие от существующих методов расчета режима работы исполнительных органов горных малин заключается в минимизация суммарных усилий резания и подачи исполнительного органа, а не удельных энергозатрат и мощности привода.

5. С увеличением крепости разрушаемых горшх пород эффективность работы установок типа "НС" снижается. Растут усилия подачи и резания; увеличивается вибрапия и нагрузки, воздействующие на рука рабочего; снижаются скорость подачи и производительность. . Поэтому в породах с сопротивляемостью резанию более 150 Н /мм использование "РК" с_ручний подачей становится неэффективным.

6. Для пород с сопротивляемостью резанию Яр =»100+150 Н:/мм применение установки "НС", укрепляемой на трубчатой направлящей, обеспечивает, как показали расчеты, погашение производительности рабочего при проведении вспомогательных выработок (например, сбоек медду туннелями на шахтах Ленметростроя) по сравнению о отбойными молотками на 15 процентов.

7. Ом: вноЗ эффект от внедрения установки типа "РК" в рассматриваемых условиях шахт Ленметростроя будет социальной - снижение" зябрации по сравнению о отбойными молотками и облегчение условий труда шахтеров; при разрушвнаи более мягких пород повышается производительность и с юг зется себестоимость работ.

8. Потенциальные возможности дальнейшего повншения эффективности работы я расширения облаоти применения установки "Ш" значительны за счет совершенствования конструкции облегченных (трубчатых) резпов, рациональной геометрии, изготовления барабана из легких материалов, .применения пылеотсоса и т.д.