автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование и выбор параметров исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов нового поколения для добычи калийных руд

На правах рукописи

48Э/Т*1

СЕМЕНОВ Виктор Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ПРОХОДЧЕСКО-ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ ДОБЫЧИ КАЛИЙНЫХ РУД

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 3 ОКТ 2011

Тула-2011

4857141

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении Высшего профессионального образования «Тульский государственный университет» (ТулГУ) на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Жабин Александр Борисович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Сидоров Петр Григорьевич,

кандидат технических наук, доцент Грабский Александр Адольфович.

Ведущая организация: ОАО «Галургия» Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии, г. Пермь.

Защита диссертации состоится «/ » //(МУЦ 2011 г. в «/^ » часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.04 при Тульском государственном университете по адресу: 300012, г. Тула, пр. Ленина, 90,6 уч. корпус, ауд. 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан «30 у> ГГуК^Ц 2011

Ученый секретарь ^____

диссертационного совета /^у/ ЛР^Б- Копылов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основная часть мировых запасов калийной руды приходится на Канаду (38 %), Россию (33 %) и Белоруссию (9 %), где расположены соответственно три крупнейших бассейна - Соскачеванский, Верхнекамский и Старобинский. Добычу и переработку калийных руд в России осуществляет крупнейшее предприятие — ОАО «Уралкалий». В 2010 гаду добыча калийных руд в России выросла по сравнению с 2009 г. на 40 % (10290 млн. тонн КС1), тем не менее, страна по-прежнему уступает по этому показателю Канаде.

Мировой калийный рынок замкнут и жестко поделен между производителями, образуя сбалансированную систему, резкие изменения которой способны его дестабилизировать. Негативными для рынка являются спорадические действия отдельных поставщиков, направленные на достижение индивидуальных преимуществ. Эти действия могут привести к снижению цен на хлористый калий, лишить российские предприятия долгосрочных конкурентных преимуществ и ослабить их позиции на рынке. Вместе с тем, экспортные затраты России (Китай, Индия, Бразилия) становятся все более сопоставимыми с затратами мировых производителей калия при меньшей эффективности производства, что сдерживает развитие российской калийной отрасли. Перспективен путь консолидации сил, позволяющий противостоять конкурентам, в том числе и в области совершенствования добычной техники, что даст возможность калийной промышленности России сохранить позиции на мировом рынке.

Одной из первоочередных задач совершенствования существующих отечественных комбайнов является увеличение их производительности, направленное на повышение эффективности комбайновой выемки в целом. Повышение производительности комбайнов достигается не только за счет повышения энерговооруженности исполнительных механизмов, но и за счет новых конструктивных решений по исполнительному и погрузочному органам благодаря рационализации их параметров и режимов работы, а также более эффективного использования установленной мощности приводов. Однако специальных научных исследований в этой области применительно к исполнительным органам комбайнов нового поколения «Урал-61» и «Урал-20Р» до настоящего времени не проводилось, что и определяет актуальность работы.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР и ОКР ТулГУ (шифр тем 032702 и 320802) и Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов, а также при поддержке аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» (гос. контракт № П1120).

Целью работы является установление новых и уточнение существующих закономерностей процесса резания калийных руд для обоснования рациональных параметров и выбора резцов комбинированных исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов нового поколения, обеспечивающих увеличение производительности по отбойке и погрузке калийной руды.

Идея работы заключается в том, что увеличение эффективности комбайновой выемки достигается путем обоснованного выбора резцов и реализации рациональных параметров комбинированных исполнительных органов, установленных на основе усовершенствованных зависимостей по определению нагруженности инструмента при разрушении калийных руд и более полного использования мощности двигателей исполнительных органов.

Метод исследования - научный анализ и обобщение опыта расчета, проектирования и эксплуатации проходческо-очистных комбайнов для добычи калийных руд и результатов ранее выполненных работ по их разрушению режущим инструментом; аналитические исследования процесса резания калийных руд; проведение и обработка результатов численных экспериментов с применением методов математической статистики и использование результатов экспериментальных исследований других авторов и промышленных испытаний опытных образцов комбайнов для сопоставления этих результатов с расчетными данными.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Рациональное значение угла скола при резании калийных руд, обеспечивающее минимальные удельные энергозатраты на разрушение, определяется по зависимости, учитывающей угол резания и коэффициент трения руды по передней поверхности резца.

2. Угол установки резца, который обусловливает угол резания, должен определяться:

- расстоянием по оси резца, установленного в кулаке, от его режущей кромки до точки пересечения этой оси с радиусом вращения кулака, перпендикулярным опорной поверхности последнего;

- радиусом реясущего диска по резцам планетарно-дискового исполнительного органа, частотой его вращения в относительном движении и скоростью подачи комбайна;

- утлом заострения конуса твердосплавного керна поворотного резца или твердосплавной вставки в вертикальной плоскости неповоротного резца, а также их задним углом;

3. Учет прочностных свойств калийных руд при расчете нагруженноста резцов должен осуществляться на основе зависимостей между показателями сопротивляемости резанию калийных руд, определяемыми различными способами, и пределом прочности на одноосное сжатие, а также между пределами прочности калийных руд на одноосное сжатие и сдвиг.

4. Расчет нагрузок, действующих на резцы планетарно-дисковых исполнительных органов при разрушении калийных руд, необходимо производить по усовершенствованным зависимостям, которые учитывают:

- взаимосвязь угла скола с углом резания и трением руды по передней грани резца;

- взаимосвязь угла резания с углом установки резца и задним углом;

- угол между плоскостями, проходящими через ось резца при его развороте и вектор абсолютной скорости движения центральной точки его главной режущей кромки;

- тип резца и форму его передней грани.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлена расчетная зависимость угла скола при резании калийных руд от угла резания и коэффициента трения руды по передней поверхности резца;

- установлена взаимосвязь угла установки резца, обусловливающего значения угла резания и заднего угла, с типом резца, его конструкцией и кинематикой, а также задним углом;

- установлены взаимосвязи между определяемыми различными способами показателями сопротивляемости резанию калийных руд, и пределами прочности на одноосное сжатие и сдвиг;

- усовершенствованы зависимости нагрузок, действующих на резцы при разрушении калийных руд, позволяющие учесть большее число факторов, влияющих на процесс резания.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: корректностью постановки задач исследований; корректным использованием апробированных методов исследования процесса резания калийных руд; достаточным и статистически обоснованным объемом и представительностью выполненных численных экспериментов; корректным применением методов математической статистики при обработке и анализе экспериментальных данных; удовлетворительной сходимостью (в пределах 20 %) результатов теоретических и экспериментальных исследований по нагруженности резцов, а также промышленных испытаний опытных образцов комбайнов с расчетными данными; практическим опытом использования усовершенствованной методики расчета и проектирования исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов на ОАО «Копей-ский машиностроительный завод».

Научное значение работы заключается в обосновании методических положений расчета параметров процесса резания по прочностным свойствам калийных руд и усовершенствовании расчетных зависимостей действующих на резцы нагрузок при разрушении калийных руд, что позволяет выполнять более полную количественную оценку силовых и энергетических показателей работы комбинированных исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов.

Практическая значимость работы:

- найден диапазон значений заднего угла, обеспечивающий рациональное значение угла установки резца, а следовательно, и угла резания, при котором нагрузки, действующие на инструмент, будут минимальны;

- усовершенствована методика, позволяющая: определять рациональные параметры режима резания, установочные и рабочие параметры резцов, обеспечивающие эффективность процесса разрушения калийных руд; выбирать тип резцов и их количество; рассчитывать силовые и энергетические показатели работы исполнительных органов, а также погрузочную способность бермового органа;

- рекомендованы наиболее эффективные типы резцов и рациональные значения углов их установки и разворота на исполнительных органах комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р», обеспечивающие минимум энергозатрат;

- обоснованы и выбраны наилучшие варианты сборки главных планетар-но-дисковых исполнительных органов с забурниками комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р», обеспечивающие повышение производительности по отбойке руды;

- установлены рациональные конструктивные и режимные параметры бермового органа комбайна «Урал-61», обеспечивающие эффективную погрузку руды;

- получены результаты сравнительных исследований исполнительных органов комбайнов «Урал-20Р» и «Мариетга-900А» («Сандвик» N№320) (США).

Реализация результатов работы.

Результаты исследований использованы ОАО «Копейский машиностроительный завод» при разработке исполнительных органов комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р». Кроме того, результаты исследований внедрены в учебные курсы «Горные машины и оборудование подземных разработок», «Расчет и проектирование горных машин и комплексов» и «Математическое моделирование физических процессов в горном машиностроении» для студентов Тульского государственного университета (ТулГУ), обучающихся по специальности 150402 «Горные машины и оборудование». Программное обеспечение используется при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических советах ОАО «Копейский машиностроительный завод» (г. Копейск, 1997 - 2010 гг.); технических совещаниях ОАО «Уралкалий» и ОАО «Сильвинит» (г. Березники, 1997 - 2010 г.), ВНИИ Галургии (2005,2007 и 2009 гг.) и ОАО «Галургия» (г. Пермь, 2010); ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2006 - 2011 гг.); 2-ой и 3-ей Международных конференциях «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (г. Тула, 2002 и 2010 гг.); 8-ой Международной научно-практической конференции «Освоение ми-

неральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута, 2010 г.); «Неделе горняка» в Московском государственном горном университете (г. Москва, 2009 и 2010 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 2 патента и 3 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 156 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 54 таблицы, список использованной литературы из 145 наименований.

Автор выражает глубокую признательность канд. техн. наук, доценту И.Г. Шмакину за ценные советы и консультации, а также помощь и поддержку при выполнении настоящей работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Наибольший вклад в теорию и практику создания средств механизации для добычи калийных руд внесли В.А. Бреннер, К.Д. Бондарев, Д.В. Бруси-ловский, Ю.П. Волчок, A.A. Гавриков, Г.А. Гиршович, А.Я. Гринберг, В.И. Зайков, З.С. Зильберт, В.А. Зыков, С.К. Кабиев, Е. И. Киселев, Ю.Д. Красников, В.И. Крутилин, Я.А. Лейман, К.А. Лоханин, Д.М. Любощинский, М.А. Мальчер, С.П. Морозов, П.П. Палев, P.C. Пермяков, В.П. Петров, В.Л. Пинский, В.В. Савицкий, П.Г. Сидоров, A.B. Соболь, Л.И. Старков, A.C. Шилов, И.Г. Шмакин, Г.А. Шманев и другие ученые и конструкторы.

В настоящее время основным средством механизации добычи калийных руд в России являются проходческо-очистные комбайны «Урал-10А», «Урал-61» и «Урал-20Р» с планетарно-дисковым исполнительным органом, которые практически полностью удовлетворяют потребности калийных рудников в добычной технике. Анализ показывает, что эти машины имеют преимущества перед отечественными комбайнами с буроскалывающим исполнительным органом, и в ближайшие 15...20 лет они останутся основными средствами механизации добычи калийных руд в камерах.

Комбайн «Урал-10А» выпускается заводом с 1991 г. и опыт его эксплуатации свидетельствует о том, что резервы повышения производительности при установленной мощности приводов исполнительных органов исчерпаны. Это обусловлено тем, что конструкция машины «Урал-ЮА» отлажена и надежна, режимы работы и параметры исполнительных органов исследованы и выбраны оптимальными, и при этом обеспечивается заданная техническими условиями производительность 5 т/мин.

Однако о комбайнах «Урал-61» и «Урал-20Р» этого сказать нельзя, поскольку они являются новыми и выпускаются заводом относительно недавно. При разработке первых образцов этих машин использовался в основном конструкторский опыт, накопленный при создании комбайнов «Урал-10» и «Урал-20».

Результаты приемочных испытаний опытного образца комбайна «Урал-61», в частности показали следующее. Потребляемая мощность приводного двигателя режущих дисков почти в 1,5 раза меньше установленной мощности, комбайн при проходке не устойчив в забое, а шнек не справляется с подачей руды на конвейер. Полученная по результатам измерений техническая производительность, равная 3,41 т/мин, не соответствует сопротивляемости руды резанию по техническим условиям 450 Н/мм.

Результаты промышленных испытаний опытных образцов комбайнов «Урал-20Р» свидетельствуют о том, что углы установки резцов на режущих дисках исполнительного органа не обеспечивают оптимальных режимов резания, а при работе комбайна электродвигатели резцовых дисков, переносного вращения, верхнего отбойного устройства и бермового органа не догружены.

Следовательно, существуют резервы повышения производительности машин «Урал-61» и «Урал-20Р».

Анализ ранее выполненных работ по разрушению калийных руд показывает, что не обоснованы отдельные параметры процесса резания и прочностные свойства калийных руд. Показатель сопротивляемости калийных руд резанию определяется различными авторами с использованием различных методов, что вносит путаницу и неточности в расчетные формулы. Установленные зависимости по определению нагруженности резцов носят во многих случаях фрагментарный характер, поскольку не учитывают ряд основных параметров и многие из них справедливы для узкого диапазона варьирования влияющих факторов. Поэтому расчетные зависимости требуют усовершенствования, а это позволит в свою очередь выполнять обоснованную и более точную количественную оценку силовых и энергетических показателей работы исполнительных органов. В качестве подлежащих усовершенствованию зависимостей для определения усилий, действующих на резцы при разрушении калийных руд, приняты расчетные формулы, полученные в результате глубоких аналитических и экспериментальных исследований, проведенных под руководством И.Г. Шмакина на кафедре горных машин и комплексов ТулГУ. Эти зависимости по определению нагруженности резцов наряду с геометрией инструмента и параметрами режима резания учитывают и такие важные факторы как хрупко-вязкие свойства калийной соли, динамику процесса резания, коэффициент трения руды о поверхность резца и параметры его изнашивания в процессе работы. Отличительной особенностью этих расчетных зависимостей является и то, что в них прочностные свойства калийных руд оцениваются пределами прочности на сжатие и сдвиг. Расчетные формулы И.Г. Шмакина широко апробированы и на протяжении длительного времени успешно используются на практике. Однако они не учитывают взаимосвязь угла скола с углом резания и трением резца о массив, угла установки резца с задним углом, угла разворота резца с положением его в про-

странстве при планетарном движении, а также не конкретизируют параметры новых типов резцов и их передней поверхности.

Существующие методики расчета исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов имеют ряд недостатков. Некоторые из них не предусматривают расчет вспомогательных рабочих органов, другие при проектировании режущих дисков не учитывают тип резца, его геометрию, усилие подачи и потребляемую мощность приводных двигателей относительного и переносного движений. В третьих расчет нагруженности резцов и дисков в целом осуществляется в одном их положении при максимальной глубине стружки по зависимостям, имеющим узкую область применения. Все это снижает точность расчетов при проектировании исполнительных органов и обусловливает необходимость совершенствования методики расчета и выбора конструктивных и режимных параметров, как главного исполнительного органа, так и вспомогательных органов, исходя из более полного использования установленной мощности приводов и наибольшей производительности по отбойке и транспортировке полезного ископаемого. Целесообразность совершенствования методики подтверждается еще и тем, что известные методики расчета в настоящее время на практике не применяются. Кроме того, на сегодняшний день имеется широкая номенклатура рабочего инструмента. Однако вопрос о применении того или иного типа резцов на комбайнах для добычи калийных руд еще однозначно не решен, и поэтому отсутствуют научно обоснованные рекомендации по их выбору и ориентации на исполнительных органах.

Несмотря на преимущества комбайнов с дисково-планетарными исполнительными органами перед комбайнами с буроскалывающими органами, вопрос об их сравнительной эффективности до сих пор остается открытым. В этой связи по заказу ОАО «Уралкалий» в 2006 г. на Верхнекамском месторождении был запущен в промышленную эксплуатацию зарубежный комбайн с буроскалывающим исполнительным органом «Мариетга-900А» («Сандвик» МР-320). Поэтому для определения необходимости покупки зарубежных комбайнов российскими соледобывающими предприятиями возникает безотлагательная потребность в проведении объективных сравнительных исследований комбайна «Мариетта-900А» с наиболее близким к нему по массе отечественным комбайном «Урал-20Р». В рамках настоящей работы целесообразно сопоставить эти машины по массе, энерговооруженности и соответствующей им производительности по отбойке руды в одинаковых условиях.

На основании изложенного, а также в соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи исследований:

1. Усовершенствовать расчетные формулы для определения нагрузок, действующих на резцы при разрушении калийных руд.

2. Установить расчетные зависимости: для определения углов скола при резании калийных руд и установки резцов на исполнительных органах; меж-

ду показателями сопротивляемости резанию калийных руд, определяемыми различными способами, и пределами прочности на одноосное сжатие.

3. Усовершенствовать методику расчета и выбора конструктивных и режимных параметров исполнительных органов.

4. Исследовать режимы работы исполнительных органов комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р» для различных условий эксплуатации и установить для них рациональные параметры и обосновать выбор резцов;

5. Провести сравнительные аналитические исследования исполнительных органов комбайнов «Мариетта-900А» и «Урал-20Р».

Усовершенствованные расчетные формулы для определения усилий резания Рг и подачи Ру, действующих на резцы при резании калийных руд (в Н), имеют следующий вид:

Рг =100-[А-Е-к2 +(В-Е+2-К-/3)-Н+/3-Ы3]-Кр ■ (1)

где А - глубина резания, - коэффициент трения руды по задней поверхности резца; N. - усилие, действующее на заднюю поверхность резца, Н; <рк -конструктивный угол между боковой гранью неповоротного резца и его осью в плане или угол половины конуса режущей головки поворотного резца, град; Кр - коэффициент, учитывающий влияние угла между плоскостями, проходящими через ось резца и вектор абсолютной скорости движения центральной точки его главной режущей кромки /?; А,В,Е,КкЬ- параметры, зависящие от геометрии и ориентации инструмента, а также прочностных свойств калийных руд.

Усилие Ы3, действующее на заднюю поверхность резца, определяется из выражения

. (3)

где ак - длина главной режущей кромки резца (длина (диаметр) твердосплавной вставки (керна)), см; А - ширина фаски износа резца по задней поверхности, см; хаз ~ разрушающее напряжение дробления в направлении действия

задней поверхности резца, МПа; Ар- параметр, учитывающий форму контактной площадки задней поверхности резца с массивом.

Принятые в зависимостях (1) и (2) параметры А, В, Е, К нЬ определяются по следующим формулам:

а. -г..

J ■ sina■cos2Ц)к ' У

Е = (*та + /п-со*а)-П3.П2-Кф ■ К = Аб ■ т,б ■ Ау, 1 = (/„'*та-солос)• П3 ■ П2-Кф ,

(4)

где т!С и хш -напряжения сдвига соответственно в главной и боковых плоскостях крупного элемента скола, МПа; тм - напряжения дробления разрушаемого материала в направлении действия боковых поверхностей резца, МПа; а - угол резания, град; О - угол скола при резании калийных руд, град; Лб -

ширина фаски износа резца по боковым поверхностям, см; А^ - параметр,

учитывающий форму контактной площадки боковых поверхностей резца с массивом;/,, - коэффициент трения соли по передней поверхности резца; П2 -параметр, характеризующий динамику процесса резания калийных руд (отношение средних усилий к максимальным); П3 - параметр, учитывающий взаимовлияние соседних резов (для блокированного резания П3 = 1); Кф -коэффициент, учитывающий тип резца и форму его передней поверхности. Параметр 3 зависит от углов скола й и резания а, а также коэффициента/,.

Между углом резания инструмента, углом скола элемента массива и коэффициентом трения по передней грани инструмента существует закономерная связь, имеющая вид

3= 5т(а+О)+/„С0з(а+О) =1,15-0,0062а . (5)

Графическое решение этого уравнения с применением методов линейной регрессии позволило получить зависимость для определения рационального значения угла скола, при котором обеспечивается минимум усилий резания и подачи, следующего вида:

0 = 97,8-/я-(24,7+0,193-а)-0,5-а . (6)

Сопоставление расчетных данных, полученных графически, с рассчитанными по формуле (6) указывает на удовлетворительную сходимость, поскольку коэффициент их вариации составил 2,3 %.

На основании рассмотрения связи вылета резца 1р и угла установки резца иок с изменением заднего угла а, при наибольших значениях скоростей резания и подачи работы одиночного резца нулевого положения (без разворота) установлено (рис. 1), что

где в - угол смещения плоскости резания из-за вылета кромки резца относительно опорной поверхности кулака; <р3 - угол заострения конуса твердосплавного керна поворотного резца или твердосплавной вставки в вертикальной плоскости неповоротного резца; а, - задний угол; х - угол смещения плоскости резания в абсолютном движении резца при перемещении его на забой со скоростью подачи комбайна У„. Углы ви~х определяются по формулам

(I -сохи Л ( У-

9 = агсит и х =

2ж-К -п

где гк - радиус вращения режущей кромки резца; пио - частота вращения исполнительного органа.

и ' г \ V уС и

опорная побеохност \ и*! \ /

ку/юкц которая прибориба&пся \ к исполнительному органу \

Рис. 1. К определению угла установки резцов на исполнительном органе:

1 -резец; 2 - кулак

Подставив формулы (8) в выражение (7), получим следующее трансцендентное уравнение для определения угла установки резцов на исполнительном органе:

г1_ -со$и„\ ( ~" "

и„„ + агсзт

\

Ь. 2

2-к■г -п

'но

+ сс,

(9)

Зная угол установки резца иок, можно определить угол резания а, который входит в расчетные формулы (1) и (2), из следующего выражения:

<Р,

(Ю)

В качестве показателя, характеризующего прочностные свойства калийных руд, обычно используют сопротивляемость их резанию. Этот показатель определяется в шахтных или лабораторных условиях при помощи специальных установок ДКС-3 и СДМ-1 или стандартных резцов как отношение усилия резания соответствующего инструмента к его глубине резания. Наши исследования по установлению взаимосвязей предела прочности калийных руд с показателями их сопротивляемости опираются на результаты экспериментальных и теоретических исследований по определению сопротивляемости калийных руд резанию различными установками и инструментами, их удовлетворительную сходимость, а также основные закономерности резания калийных руд. На рис. 2 представлена схема элементарного цикла разрушения, лежащего в основании закономерностей разрушения калийных руд режущим инструментом.

Среднее усилие резания в направлении вектора скорости резания практически острым резцом, когда нормальными силами, действующими на заднюю и боковые грани, можно пренебречь, определяется по зависимости

Р = Nrn(sina+ f -cosa) , (11)

Z.cp TLCp \ J П / '

где Nn.cp - среднее значение нормальной силы резания, действующей на переднюю грань резца.

Рис. 2. Схема элементарного цикла разрушения

При этом N„.cp определяется из выражения

ь—„

(12)

где Р0р - усилие дробления; hx - текущее заглубление резца в массив в процессе дробления; hxmax- максимальное заглубление резца в массив при резании с глубиной А, при котором усилие дробления Рдр будет равно усилию скола Рск-

Усилие дробления рассчитывается по зависимости

Р = №-Гдр . 2 \sin а

■ti+-

sino.

■xd ■ KF - KoS ,

(13)

где та - предельные разрушающие напряжения дробления; Кр - параметр, учитывающий форму контактной поверхности передней грани резца с массивом; Коб - параметр, учитывающий влияние дополнительной обнаженной поверхности при полублокированном резании.

Кроме того, на рис. 2 показано, что точка а соответствует отделению крупного элемента скола при максимальном усилии Л^щ^, точка Ъ - случаю хрупкого разрушения без наличия вязких деформаций, точка Ъ - случаю вязкого деформирования, ъЫ„ск- усилие скола (точка <1), которое незначительно отличается от усилия

Для решения поставленной задачи мы воспользовались известными экспериментальными данными по определению сопротивляемости резанию калийных руд А, Н/мм, Старобинского и Верхнекамского месторождений уста-

новками ДКС-3 и СДМ-1, а также резцами Д6.22 (РС-14) в блокированном режиме. Анализ, представленный в диссертации, показал, что они хорошо согласуются с достаточной для практики точностью с расчетными данными, полученными при использовании зависимости (11).

Для установления связи между предельными напряжениями дробления и показателями сопротивляемости резанию калийных руд, и основываясь на результатах анализа экспериментальных данных по сопротивляемости калийных руд резанию, представим уравнение (13) для резцов с углом приост-рения в плане (рк = 0 в следующем виде:

(14)

siria

Полагая постоянным параметр KF ,т.е. принимая прямолинейную зависимость усилий Pip = f(hx) (см. рис. 2), что допустимо в соответствии с результатами ранее выполненных исследований, после интегрирования по уравнению (12) получим

--Кшв-и-К-г-К* ■ ■ (15)

¿ * SlVffl*

Заменив в этом уравнении величину Лхтах на произведение eh (где е - коэффициент полноты заглубления резца в массив (см. рис. 2)) и подставив JVacp в формулу (11), найдем

(sina + fn-cosa)-aK-e • h ■ та ■ KF ■ Ки 2 ■ sina

Разделим Р2.ср из этого уравнения на А и после преобразований получим уравнение связи между разрушающими напряжениями и сопротивляемостью резанию

2 • А • sirva

т- ~7~-—77— \-T—¡T ' (17>

{sina+fn • cosa)-ак-е-КР-Коб

где t¡¡¡ - разрушающие напряжения массива в заданном направлении; A¡ - сопротивляемость резанию любым стандартным резцом.

С учетом того, чтота = <т,-^X-(l-l) , где л = тл la¡ после преобразований выражение (17) примет вид

«г, = --2^-SÍna-, , (18)

[sina + fn -cosa)-aK-e-KF -KoS -^X-(l-k)

где o-/- предел прочности калийной руды на одноосное сжатие.

Формула (18) устанавливает связь между пределом прочности на сжатие и сопротивляемостью резанию.

На основании исследования отношений показателей сопротивляемости резанию калийных руд к разрушающим напряжениям по опытным и расчетным величинам для различных геометрических параметров инструментов

14

/ц.=----íHh—d F " • (16)

(установки ДКС-3 и СДМ-1 и резцы РС-14) из выражения (18) получены следующие зависимости для определения предела прочности калийных руд на одноосное сжатие (в МПа):

^ = 0,128 ■ Адкс; <Усж=0, 064 ■ Амс_пс;

осж = 0,088■ Аст осж= 0,09-АР ; т = 0,33 -асж, (19)

где Адкс, Адкс_пс, Асдм и Ар- сопротивляемость калийных руд резанию,

определяемая приборами ДКС-3, ДКС-ПС (сопротивляемость с учетом пластических свойств руды), СДМ-1 и резцом РС-14 соответственно, Н/мм; т -предел прочности калийной руды на сдвиг, МПа.

Зная значения асж и т для калийных руд, вычисленные по формулам (19), можно определить разрушающие напряжения г5С, х5т И тт (см. формулы (3) и (4)) по известным зависимостям.

Формулы (1) и (2) учитывают также и разворот резца на исполнительном органе, обеспечивающий режим подрезного резания, то есть режим с меньшими усилиями и удельной энергоемкостью процесса, и форму передней поверхности инструмента при помощи коэффициента Кф. От значений этих факторов существенно зависит величина усилий, действующих на инструмент при работе комбайнов. Формула для расчета поправочного коэффициента Щ, имеет следующий вид:

{1-0,0244-р при р < Д,„т;

' \0,61 + 0,029-(Р-Ропт) при р >рогт, где р - угол разворота резца между направлением вектора скорости и проекцией оси резца на плоскость резания, град; Роп„ - оптимальный угол разворота резца (для калийных руд Р0„т =16 + 18,5 °).

Применительно к дисково-планетарным исполнительным органам угол р (рис. 3) изменяется в процессе их работы и трансформируется в угол между плоскостями, проходящими через ось резца и вектор абсолютной скорости движения центральной точки его главной режущей кромки, и находится по формуле

0=Л-уг, (21)

где X - угол разворота резца на режущем органе, град; у/ - угол ориентации в плоскости забоя вектора абсолютной скорости движения центральной точки главной режущей кромки резца планетарно-дискового исполнительного органа относительно плоскости диска, град.

Угол ц/ определяется по формуле (см. рис. 3)

(

у/ — агс ¡ап

со. - г-0050.,

■0,5-с1д+сов

(22)

где <м„ и «а - угловые скорости переносного движения водила и относительного движения диска, соответственно, с"1; г- радиус расположения режущей

15

кромки резца относительно оси вращения водила, м; а, — угол между проекцией радиуса г и плоскостью, нормальной к оси вращения водила, град; <4 -диаметр диска по резцам, м.

Место Т ■

\

Вид А

Рис. 3. К определению угла (} между плоскостями, проходящими через ось резца и вектор абсолютной скорости движения центральной точки его главной режущей кромки: Уабс - вектор скорости резца в абсолютном движении;

У0 - вектор скорости резца в относительном движении; Упер. - вектор скорости резца в переносном движении;

Рх — боковое усилие; М - крутящий момент в переносном движении; Уп — скорость подачи

Знаки « - » или « + » в зависимости (22) соответствуют случаям несовпадения или совпадения направлений проекций векторов скоростей относительного и переносного движений на плоскость, перпендикулярную оси вращения режущего диска.

Радиус расположения режущей кромки резца относительно оси вращения водила г находится по формуле (см. рис. 3)

г = ^(с -0,5-dà- cosy)2 + в2 . (23)

где с - расстояние между осями вращения водила и диска, м; в - смещение плоскости режущего диска в направлении переносного движения относительно геометрической оси водила, м;<р- угол расположения режущей кромки резца (как материальной точки) в плоскости забоя (угол поворота диска), град.

Угол ce¡ (см. рис. 3) определяется по зависимости

/ \

( в (24)

а, = arc tan --- ■ v '

\с-0,5-ай-сощ )

Рациональные значения заднего угла (см. формулу (9)), при которых усилия резания и подачи являются минимальными, рекомендуется принимать, как показывает анализ выполненных исследований, от 8 до 12. Результаты аналитических исследований с достаточной для практики точностью удовлетворительно совпадают с экспериментальными данными. Коэффициент вариации опытных данных относительно расчетных для Рг равен 10,7 % и для Ру-19,3%.

Усовершенствованные расчетные зависимости для определения усилий резания (1) и подачи (2) с учетом входящих в них установленных выше параметров процесса резания и показателей прочностных свойств калийных руд проверялись на достоверность путем сопоставления расчетных данных с результатами экспериментальных исследований. Сопоставление проводилось для различных типов резцов и условий процесса резания. Установлено, что отклонение расчетных значений по формулам (1) и (2) от экспериментальных данных не превышает, как правило, 10... 12 %.

На основании результатов проведенных исследований по усовершенствованию расчетных зависимостей усилий резания и подачи и обоснованию параметров и показателей процесса резания, а также показателей свойств калийных руд усовершенствована методика расчета и выбора конструктивных и режимных параметров исполнительных органов комбайнов для добычи калийных руд.

Для заданной теоретической производительности по отбойке, и исходя из более эффективного использования установленной мощности приводов исполнительных органов, методика, которая изложена в диссертации, позволяет:

- определять рациональные параметры режима резания и установочные и рабочие параметры резцов, обеспечивающие эффективность процесса разрушения калийных руд;

- выбирать тип резцов и их количество;

- рассчитывать силовые и энергетические показатели работы исполнительных органов (главного планетарно-дискового рабочего органа, роторного или планетарного забурников, бермового органа и отбойного устройства);

- рассчитывать погрузочную способность бермового органа.

В соответствии с усовершенствованной методикой и расчетной программой для ПК проведены теоретические исследования в виде численных экспериментов по определению загруженности приводов комбинированных режущих частей комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р» для заданной их производительности по отбойке. При этом рассматривались четыре типа резцов и различные сочетания конструктивных и режимных параметров отдельных исполнительных органов.

Анализ результатов исследований показывает, что использование на режущих дисках комбайна «Урал-61» резцов РС-14 и РКС-1И по нагруженно-сти является менее эффективным по сравнению с резцами РКС-1КС и ПС1-8У. Определены рациональные значения углов установки и разворота резцов РКС-1КС и ПС1-8У на режущих дисках планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-61». Углы установки резцов РКС-1КС и ПС1-8У составляют 42 и 37° соответственно, а угол разворота для обоих типов резцов равен 25°.

Установлено, что наиболее эффективным вариантом сборки планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-61» для разрушения калийных руд с пределом прочности на одноосное сжатие 40,5 МПа является вариант с двумя резцовыми дисками и двумя симметрично расположенными относительно геометрической оси водила дисками планетарного забурника. При этом каждый резцовый диск необходимо оснащать 11 резцами ПС1-8У или РКС1-КС, а каждый диск забурника 2 резцами РС-14. Исполнительный орган, собранный таким образом, обеспечивает теоретическую производительность по отбойке руды от 3,2...3,4 до 4,3...4,6 т/мин при скоростях подачи 11 и 15 м/ч соответственно (паспортная производительность серийного комбайна «Урал-61» составляет 3 т/мин). При этом суммарная мощность, потребляемая исполнительным органом в целом, не будет превышать мощность установленных двигателей. Исходя из обеспечения рациональных режима резания и расходуемой мощности, рациональным шагом расстановки резцов РС-14 для фрезы следует считать 30.. .35 мм, а для шнека - 45...50 мм.

Производительность бермового органа по транспортировке и погрузке калийной руды достаточна для обеспечения производительности по отбойке от 3,2...3,4 до 4,3...4,6 т/мин при оснащении:

- фрез двумя спиралями с шагом 0,8 м при частоте их вращения 23,2 об/мин или одной спиралью с шагом 0,45 м при частоте вращения 43,5 об/мин;

- шнеков двумя погрузочными спиралями и увеличенными по длине четырьмя лопастями барабана при частоте вращения 40,2 об/мин или одной спиралью и базовом исполнении погрузочного барабана при четырех лопастях и частоте вращения 75,3 об/мин.

Установлено, что для оснащения всех режущих дисков исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» необходимо использовать резцы ПС1-8У как наиболее эффективные по сравнению с резцами РС-14. Резцы ПС1-8У на ос-

новных и центральных дисках необходимо устанавливать под углом 37°. Разворачивать же резцы на основных дисках необходимо на 25°, а на центральных дисках - на 20°. При такой ориентации резцов обеспечивается режим рационального полублокированного резания и затраты мощности на относительное вращение дисков будут минимальными для заданной производительности по отбойке.

Центральные (дополнительные) диски в переносном вращении загружены меньше, чем роторный забурник. Забурник, оснащенный как резцами РС-14, так и ПС1-8У потребляет при переносном движении примерно одинаковую мощность. При этом наблюдается рациональный режим полублокированного резания при угле установки резцов 37° без разворота.

Наиболее эффективным вариантом сборки планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» при высоте выработки 3,1 м является вариант с 11 резцами ПС1-8У на основных дисках. При этом затраты мощности на относительное и переносное вращения дисков являются наименьшими по сравнению с другими вариантами. В этом случае за счет использования резерва мощности исполнительный орган обеспечивает скорость подачи комбайна до 16 м/ч и производительность по отбойке руды до 8,8 т/мин при разрушении калийных руд с пределом прочности на одноосное сжатие 40,5 МПа (паспортная производительность серийного комбайна «Урал-20Р» составляет 7,0 т/мин). С уменьшением прочности калийной руды производительность возрастает, а диапазон приемлемых вариантов сборки расширяется.

Наилучшим вариантом сборки планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» при высоте выработки 3,7 м являются варианты с 11 или 15 резцами ПС1-8У, при которых затраты мощности на относительное и переносное вращения примерно одинаковы. Такая компоновка исполнительного органа обеспечивает скорость подачи комбайна до 9,2 м/ч и производительность по отбойке руды до 6,5 т/мин при разрушении калийных руд с пределом прочности на одноосное сжатие 40,5 МПа. При разрушении более слабых руд с асж = 36 МПа производительность по отбойке для этих вариантов компоновки составит 7,6 т/мин, что превышает производительность комбайна 7 т/мин в соответствии с техническими условиями. При дальнейшем понижении прочности солей до 27 МПа производительность повышается и достигает 11,4 т/мин.

При сравнительных исследованиях комбайнов «Мариетга-900А» и «Урал-20Р» при высоте выработки 3,1 м установлено, что расчетная производительность по отбойке этими комбайнами одинакова при резании руды прочностью на сжатие асж = 36 ... 40,5 МПа. При асж > 40,5 МПа комбайн «Урал-20Р» с меньшей установленной мощностью приводов исполнительных органов (590 кВт) может иметь преимущество перед комбайном «Мариетга-900А» (746 кВт). При резании руды с асж < 31,5 МПа комбайн «Мариетга-

900А» имеет заметное преимущество перед «Урал-20Р» по расчетной производительности по отбойке из-за большего вылета радиальных неповоротных резцов относительно кулаков.

Результаты исследований использованы ОАО «Копейский машиностроительный завод» при разработке исполнительных органов комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р». Кроме того, результаты исследований внедрены в учебные курсы «Горные машины и оборудование подземных разработок», «Расчет и проектирование горных машин и комплексов» и «Математическое моделирование физических процессов в горном машиностроении» для студентов Тульского государственного университета (ТулГУ), обучающихся по специальности 150402 «Горные машины и оборудование». Программное обеспечение используется при курсовом и дипломном проектировании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности процесса резания калийных руд, позволяющие обосновать рациональные параметры и выбор резцов комбинированных исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов нового поколения для добычи калийных руд, обеспечивающих увеличение производительности по отбойке и погрузке калийной руды, что имеет существенное значение для калийной промышленности России.

Основные выводы, научные и практические результаты работы сводятся к следующему.

1. Получена расчетная формула для определения рационального значения угла скола при резании калийных руд в зависимости от угла резания инструмента и коэффициента трения руды по передней поверхности резца, обеспечивающего минимальные удельные энергозатраты на разрушение.

2. Установлена расчетная зависимость для определения угла установки на исполнительном органе резца, который обусловливает его угол резания, учитывающая тип резца, его конструкцию и кинематику. Значения заднего угла при этом рекомендуется выбирать из интервала 8 - 12°, обеспечивающего минимальные нагрузки, действующие на инструмент.

3. Установлены зависимости между определяемыми различными способами показателями сопротивляемости резанию калийных руд и пределами их прочности на одноосное сжатие и сдвиг.

4. Усовершенствованы расчетные зависимости нагрузок, действующих на резцы планетарно-дисковых исполнительных органов при разрушении калийных руд.

5. Усовершенствована методика расчета и выбора конструктивных и режимных параметров исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов для добычи калийных руд, а именно: главного планетарно-дискового исполнительного органа, роторного или планетарного забурников, бермового органа и отбойного устройства.

6. Использование на режущих дисках комбайна «Урал-61» резцов РС-14 и РКС-1И по нагруженности является менее эффективным по сравнению с резцами РКС-1КС и ПС1-8У. Установлены рациональные значения углов установки и разворота резцов РКС-1КС и ПС1-8У на режущих дисках планетар-но-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-61». Углы установки для резцов РКС-1КС и ПС1-8У составляют 42 и 37° соответственно, а угол разворота для обоих типов резцов равен 25°.

7. Наиболее эффективным вариантом сборки планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-61» для разрушения калийных руд с пределом прочности на одноосное сжатие 40,5 МПа является вариант с двумя резцовыми дисками и двумя симметрично расположенными относительно геометрической оси водила дисками планетарного забурника. При этом каждый резцовый диск необходимо оснащать 11 резцами ПС1-8У или РКС1-КС, а каждый диск забурника 2 резцами РС-14. Исполнительный орган, собранный таким образом, обеспечивает теоретическую производительность по отбойке руды от 3,2 - 3,4 до 4,3 - 4,6 т/мин.

8. Рациональным шагом расстановки резцов РС-14 для фрезы комбайна «Урал-61» следует считать 30 — 35 мм, а для шнека - 45 - 50 мм. Производительность бермового органа по транспортировке и погрузке калийной руды достаточна для обеспечения производительности по отбойке от 3,2 - 3,4 до 4,3 - 4,6 т/мин при оснащении:

- фрез двумя спиралями с шагом 0,8 м при частоте их вращения 23,2 об/мин или одной спиралью с шагом 0,45 м при частоте вращения 43,5 об/мин;

- шнеков двумя погрузочными спиралями и увеличенными по длине четырьмя лопастями барабана при частоте вращения 40,2 об/мин или одной спиралью и базовом исполнении погрузочного барабана при четырех лопастях и частоте вращения 75,3 об/мин.

9. Для оснащения всех режущих дисков исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» необходимо использовать резцы ПС 1-8 У как наиболее эффективные по сравнению с резцами РС-14. Резцы ПС1-8У на основных и центральных дисках необходимо устанавливать под углом 37°. Разворачивать же резцы на основных дисках необходимо на 25°, а на центральных дисках - на 20°.

10. Наиболее эффективным вариантом сборки планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» при высоте выработки 3,1 м является вариант с 11 резцами ПС1-8У на основных дисках. В этом случае исполнительный орган обеспечивает производительность по отбойке руды до 8,8 т/мин при разрушении калийных руд с пределом прочности на одноосное сжатие 40,5 МПа.

11. Наилучшим вариантом сборки планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» при высоте выработки 3,7 м являются варианты с 11 или 15 резцами ПС 1-8 У. Такая компоновка исполнительного орга-

на обеспечивает производительность по отбойке до 6,5 т/мин при разрушении калийных руд с пределом прочности на одноосное сжатие 40,5 МПа.

12. Расчетная производительность по отбойке комбайнов «Урал-20Р» и «Мариетга-900А» («Сандвик» MF320) одинакова при резании руды прочностью на сжатие асж = 36 - 40,5 МПа. При асж > 40,5 МПа комбайн «Урал-20Р» с меньшей установленной мощностью приводов исполнительных органов (590 КВт) будет иметь преимущества перед комбайном «Мариетта-900А» (746 КВт). При резании руды с <тсж < 31,5 МПа комбайн «Мариетга-900А» имеет заметное преимущество перед «Урал-20Р» по расчетной производительности по отбойке из-за большего вылета радиальных неповоротных резцов относительно кулаков.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Совершенствование конструкции соледобывающих комбайнов типа «У рал »/В. А. Бреннер., И. Г. Шмакин, В.В. Семенов и др.//Технология и механизация горных работ: Сб. науч. тр.- М.: Изд-во АГН, 1998. С. 9-17.

2. Семенов В.В., Чабан Я.И. Развитие производства горно-про-ходческой и очистной техники//Горная промышленность. 2005. № 5. С. 4-7.

3. Семенов В.В. Надежный партнер - производитель надежной техни-ки//Уголь. 2005. № 8. С. 95-97.

4. Семенов В.В., Мальчер М.А., Петров В.П. Российские проходческо-очистные комбайны для добычи калийной руды и каменной соли//Глюкауф. 2007. № 1. С. 31-33.

5. Семенов В.В. ОАО «Копейский машиностроительный завод»: устойчивое перспективное развитие//Глюкауф. 2007. № 3. С. 80-81.

6. Семенов В.В., Шмакин И.Г. Обоснование рациональных параметров режущих органов комбайнов типа «Урал»//Горное оборудование и электромеханика. 2008. № 4. С. 49-52.

7. Обоснование параметров и выбор резцов планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-20Р»/В.В. Семенов [и др.]//Известия ТулГУ. Естественные науки. Тула, 2009. Вып. 3. С. 300-309.

8. Обоснование параметров и выбор резцов исполнительного органа про-ходческо-очистного комбайна для добычи калийных руд «Урал-61»/В.В. Семенов и [др.]//Горное оборудование и электромеханика. 2010. № 4. С. 6-10.

9. Совершенствование метода расчета нагруженности резцов при разрушении калийных руд/В.В. Семенов [и др.]// Горное оборудование и электромеханика. 2010. № 4. С. 13-17.

10. Результаты исследований бермового органа проходческо-очистного комбайна для добычи калийных руд «Урал-61»/В.В. Семенов [и др.у/Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения/Труды 8-ой Междунар. науч.-практич. конф. 7-9 апреля 2010 г. Филиал СПГГИ (ТУ) «Воркутинский горный институт». Воркута, 2010. С. 374-377.

И. Определение нагруженности планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» при высоте выработки 3,7 м/В.В. Семенов [и

др.]//Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства/Мат-лы 3 Междунар. конф. по проблемам рационального природопользования. ТулГУ, 8-10 июня 2010 г. Тула. 2010. С. 91 - 96.

12. Обоснование рациональных параметров бермового органа проходче-ско-очистного комбайна для добычи калийных руд «Урал-61»/ В.В. Семенов [и др.]// Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства/ Мат-лы 3 Междунар; конф. по проблемам рационального природопользования. ТулГУ, 8-10 июня 2010 г. Тула. 2010. С. 96 - 102.

13. А. с. 1245696 СССР, Е21С 35/18. Режущая вставка горного комбай-на/Г.А. Гиршович [и др.] (СССР). Опубл. в Б. И. 1986. № 27.

14. А. с. 1263838 СССР, Е21С 35/18. Резец для горных машин/В.И. Крути-лин [и др.]. (СССР). Опубл. в Б. И. 1986. № 38.

15. А. с. 1451263 СССР, Е21С 35/19. Исполнительный орган горной ма-шины/Г.А. Гиршович [и др.]. (СССР). Опубл. в Б. И. 1989. № 2.

16. Пат. 2287059 РФ Е 21С 25/62. Машина для нарезания щелей/Ю.П. Волчок [и др.]. Зарегистрирован 10.11.2006.

17. Пат. 2319835 РФ Е 21С 27/00. Комбайн проходческо-очистной/Ю.П. Волчок [и др.]. Зарегистрирован 20.03.2008.

Изд. лиц. Л Р № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать ¿1 ш Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л.1. Уч.-изд я. / Тираж экз. Заказ

Тульский государственный университет. 300012, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ

300012, г. Тула, просп. Ленина, 95 •

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Промышленное использование комбайнов для добычи калийных руд

1.2 Сравнительная характеристика и анализ параметров и показателей работы проходческо-очистных комбайнов . 17.

1.3. Анализ результатов исследований нагруженности резцов при разрушении калийных-руд

1.4. Анализ методов ^результатов расчета и проектирования исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов.

1.5. Анализ опыта применения режущего инструмента на исполнительных органах; комбайнов «Урал».

1.6. Цель и задачи исследований.

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА НАГРУЖЕННОСТИ РЕЗЦОВ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЗАНИЯ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ СВОЙСТВ КАЛИЙНЫХ РУД

2.1. Установление рациональной величины угла скола при разрушении калийных руд резанием.

2.2. Определение угла установки резцов на планетарно-дисковых исполнительных органах комбайнов.

2.3. Установление связей предела прочности калийных руд на сжатие с показателями их сопротивляемости резанию.

2.4. Усовершенствование расчетных зависимостей по определению нагрузок, действующих на резцы. —.

2.5. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований по определению нагруженности резцов ;.

2.6. Исследование влияния заднего угла резца на его нагруженность.

Выводы.

3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ

ОРГАНОВ ПРОХОДЧЕСКО-ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ.

3.1. Основные положения.

3.2. Алфавитный указатель обозначений и терминов.

3.3. Методика расчета и выбора конструктивных и режимных параметров исполнительных органов комбайнов для добычи калийных руд.

3.3.1. Определение параметров снимаемой резцом стружки.

3.3.2. Определение установочных и рабочих параметров резцов.

3.3.3. Определение нагруженности инструмента при резании калийной руды.

3.3.4. Определение нагрузки приводов.

3.3.5. Расчет напорного усилия механизма подачи.

3.3.6. Погрузочная способность фрезы и шнека.

Выводы.

4. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР РЕЗЦОВ ИСПОНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ КОМБАЙНА «УРАЛ-61».

4.1. Общие положения.

4.2. Главный планетарно-дисковый исполнительный орган.

4.2.1. Резцовые диски.

4.2.2. Роторный забурник.

4.2.3. Планетарно-дисковый забурник.

4.2.4. Обобщение результатов исследований главного планетарно-дискового исполнительного органа.

4.3. Бермовый орган.

4.3.1. Бермовые фрезы.

4.3.2. Шнеки.

4.3.3. Процесс погрузки.

Выводы.

5. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР

РЕЗЦОВ ПЛАНЕТАРНО-ДИСКОВОГО ИСПОНИТЕЛЬНОГО

ОРГАНА КОМБАЙНА «УРАЛ-20Р».

5.1. Общие положения.

5.2. Обоснование рациональных параметров и выбор резцов исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» при высоте выработки 3,1 м.

5.2.1.Основные (периферийные) резцовые диски.

5.2.2. Центральные (дополнительные) диски и роторный забурник

5.2.3. Суммарная загрузка приводов планетарно-дискового исполнительного органа.

5.3. Обоснование рациональных параметров и выбор резцов исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» при высоте выработки 3,7 м.

5.3.1. Основные (периферийные) резцовые диски.

5.3.2. Центральные (дополнительные) диски и роторный забурник

5.3.3. Суммарная загрузка приводов планетарно-дискового исполнительного органа.1.

5.4. Сравнительные аналитические исследования исполнительных органов комбайнов «Мариетта-900А» и «Урал-20Р».

5.5. Определение напорного усилия механизма подачи комбайна

Урал-20Р».

Выводы.

Актуальность работы. Основная часть мировых запасов калийной руды приходится на Канаду (38 %), Россию (33 %) и Белоруссию (9 %), где расположены соответственно три крупнейших бассейна — Соскачеванский, Верхнекамский и Старобинский. Добычу и переработку калийных руд в России осуществляет крупнейшее предприятие - ОАО*«Уралкалий». В 2010 году добыча калийных руд в России выросла по сравнению с 2009 г. на 40 % (10290 млн. тонн KCl), тем не менее, страна по-прежнему уступает по этому показателю Канаде.

Мировой калийный рынок замкнут и жестко поделен между производителями, образуя сбалансированную систему, резкие изменения которой способны его дестабилизировать. Негативными для рынка являются спорадические действия отдельных поставщиков, направленные на достижение индивидуальных преимуществ. Эти действия могут привести к снижению цен на хлористый-калий, лишить российские предприятия долгосрочных конкурентных преимуществ и ослабить их позиции на рынке. Вместе с тем, экспортные затраты России (Китай, Индия, Бразилия) становятся все более сопоставимыми с затратами мировых производителей калия при меньшей эффективности производства, что сдерживает развитие российской^ калийной отрасли. Перспективен путь консолидации сил, позволяющий противостоять конкурентам, в том числе и в области совершенствования добычной техники, что даст возможность калийной промышленности России сохранить позиции на мировом рынке.

Одной из первоочередных задач совершенствования существующих отечественных комбайнов является увеличение их производительности, направленное на повышение эффективности комбайновой выемки в целом. Повышение производительности комбайнов достигается не только за счет повышения энерговооруженности исполнительных механизмов, но и за счет новых конструктивных решений по исполнительному и погрузочному органам благодаря рационализации их параметров и режимов работы, а также более эффективного использования установленной мощности приводов. Однако специальных научных исследований в этой области применительно к исполнительным органам комбайнов нового поколения «Урал-61» и «Урал-20Р» до настоящего времени не проводилось, что и определяет актуальность работы.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР и ОКР ТулГУ (шифр тем 032702 и 320802) и Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов, а также при поддержке аналитической ведомственной целевой' программы «Развитие научного потенциала высшей школы (20092010 гг.)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» (гос. контракт № П1120).

Целью работы является установление новых и уточнение существующих закономерностей процесса резания калийных руд для обоснования рациональных параметров и выбора резцов комбинированных исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов нового поколения, обеспечивающих увеличение производительности по отбойке и погрузке калийной руды.

Идея работы заключается в том, что увеличение эффективности комбайновой выемки достигается путем обоснованного выбора резцов и реализации рациональных параметров комбинированных исполнительных органов, установленных на основе усовершенствованных зависимостей по определению на-груженности инструмента при разрушении калийных руд и более полного использования мощности двигателей исполнительных органов.

Метод исследования — научный анализ и обобщение опыта расчета, проектирования и эксплуатации проходческо-очистных комбайнов для добычи калийных руд и результатов ранее выполненных работ по их разрушению режущим инструментом; аналитические исследования процесса резания калийных руд; проведение и обработка результатов численных экспериментов с применением методов математической статистики и использование результатов экспериментальных исследований других авторов и промышленных испытаний опытных образцов комбайнов для сопоставления этих результатов с расчетными данными.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Рациональное значение угла скола при резании калийных руд, обеспечивающее минимальные удельные энергозатраты на разрушение, определяется по зависимости, учитывающей угол резания и коэффициент трения руды по передней поверхности резца.

2. Угол установки резца, который обусловливает угол резания, должен определяться:1

- расстоянием по оси резца, установленного в кулаке, от его режущей кромки до точки пересечения этой оси с радиусом вращения кулака, перпендикулярным опорной поверхности последнего;

- радиусом режущего диска по резцам планетарно-дискового исполнительного органа, частотой его вращения в относительном движении и скоростью подачи комбайна;

- углом заострения конуса твердосплавного керна поворотного резца или твердосплавной вставки в вертикальной плоскости неповоротного резца, а также их задним углом;

3. Учет прочностных свойств калийных руд при расчете нагруженности резцов должен осуществляться на основе зависимостей между показателями сопротивляемости резанию калийных руд, определяемыми различными способами, и пределом прочности на одноосное сжатие, а также между пределами прочности калийных руд на одноосное сжатие и сдвиг.

4. Расчет нагрузок, действующих на резцы планетарно-дисковых исполнительных органов при разрушении калийных руд, необходимо производить по усовершенствованным зависимостям, которые учитывают:

- взаимосвязь угла скола с углом резания и трением руды по передней грани резца;

- взаимосвязь угла резания с углом установки резца и задним углом;

- угол между плоскостями, проходящими через ось резца при его развороте и вектор абсолютной скорости движения центральной точки его главной режущей кромки;

- тип резца и форму его передней грани.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлена расчетная зависимость угла скола при резании калийных руд от угла резания и коэффициента трения руды по передней поверхности резца;

- установлена взаимосвязь угла установки резца, обусловливающего значения угла резания и заднего угла, с типом резца, его конструкцией и кинематикой, а также задним углом;

- установлены взаимосвязи между определяемыми различными способами показателями сопротивляемости резанию калийных руд, и пределами прочности на одноосное сжатие и сдвиг;

- усовершенствованы зависимости нагрузок, действующих на резцы при разрушении калийных руд, позволяющие учесть большее число факторов, влияющих на процесс резания.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: корректностью постановки задач исследований; корректным использованием апробированных методов исследования процесса резания калийных руд; достаточным и статистически обоснованным объемом и представительностью выполненных численных экспериментов; корректным применением методов математической статистики при обработке и анализе экспериментальных данных; удовлетворительной сходимостью (в пределах 20 %) результатов теоретических и экспериментальных исследований по на-груженности резцов, а также промышленных испытаний опытных образцов комбайнов с расчетными данными; практическим опытом использования усовершенствованной методики расчета и проектирования исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов на ОАО «Копейский машиностроительный завод».

Научное значение работы заключается в обосновании методических положений расчета параметров процесса резания по прочностным свойствам калийных руд и усовершенствовании расчетных зависимостей действующих на резцы нагрузок при разрушении калийных руд, что позволяет выполнять более полную количественную оценку силовых и энергетических показателей работы комбинированных исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов.

Практическая значимость работы:

- найден диапазон значений заднего угла, обеспечивающий рациональное значение угла установки резца, а следовательно, и угла резания, при котором нагрузки, действующие на инструмент, будут минимальны;

- усовершенствована методика, позволяющая: определять рациональные параметры режима резания, установочные и рабочие параметры резцов, обеспечивающие эффективность процесса разрушения калийных руд; выбирать тип резцов и их количество; рассчитывать силовые и энергетические показатели работы исполнительных органов, а также погрузочную способность бермового органа;

- рекомендованы наиболее эффективные типы резцов и рациональные значения углов их установки и разворота на исполнительных органах комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р», обеспечивающие минимум энергозатрат;

- обоснованы и выбраны наилучшие варианты сборки главных планетар-но-дисковых исполнительных органов с забурниками комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р», обеспечивающие повышение производительности по отбойке руды;

- установлены рациональные конструктивные и режимные параметры бермового органа комбайна «Урал-61», обеспечивающие эффективную погрузку руды;

- получены результаты сравнительных исследований исполнительных органов комбайнов «Урал-20Р» и «Мариетта-900А» («Сандвик» МБ320) (США).

Реализация результатов работы.

Результаты исследований использованы ОАО «Копейский машиностроительный завод» при разработке исполнительных органов комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р». Кроме того, результаты исследований внедрены в учебные курсы «Горные машины и оборудование подземных разработок», «Расчет и проектирование горных машин и комплексов» и «Математическое моделирование физических процессов в горном машиностроении» для студентов Тульского государственного университета (ТулГУ), обучающихся по специальности 150402 «Горные машины и оборудование». Программное обеспечение используется при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные результаты работы,докладывались на; научно-технических. советах ©АО «Копейский машиностроительный; завод» (г. Копейск, 1997 - 2010 п\);. технических совещаниях ОАО «Уралкалий» и ОАО «Сильвинит» (г. Березники, 1997 - 2010 г.), ВНИИ Галургии (2005, 2007 и 2009 гг.) и ОАО «Галургия» (г. Пермь, 2010); ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2006 - 2011 гг.); 2-ой и 3-ей Международных: конференциях «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи- полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (г. Тула, 2002 и 2010 гг.); 8-ой Международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута, 2010 г.); «Неделе горняка» в Московском? государственном горном университете (г. Москва, 2009 и 2010 Фг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано; 17 работ, в том числе 2 патента и 3 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 156 страницах машинописного текста, содержит 28: рисунков, 54 таблицы, список использованной литературы из 145 наименований.

Основные выводы, научные и практические результаты работы сводятся к следующему.

1. Получена расчетная формула для определения рационального значения угла скола при резании калийных руд в зависимости от угла резания инструмента и коэффициента трения руды по передней поверхности резца, обеспечивающего минимальные удельные энергозатраты на разрушение.

2. Установлена расчетная зависимость для определения угла установки.на исполнительном органе резца, который обусловливает его угол* резания, учитывающая тип резца, его конструкцию и кинематику. Значения заднего угла при этом рекомендуется выбирать из интервала 8 - 12°, обеспечивающего минимальные нагрузки, действующие на инструмент.

3. Установлены зависимости между определяемыми различными способами показателями сопротивляемости резанию калийных руд и пределами их прочности на одноосное сжатие и сдвиг.

4. Усовершенствованы, расчетные зависимости нагрузок, действующих на резцы планетарно-дисковых исполнительных органов при разрушении калийных руд.

5. Усовершенствована методика расчета и выбора конструктивных и режимных параметров исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов для добычи калийных руд, а именно: главного планетарно-дискового исполнительного органа, роторного или планетарного забурников, бермового органа и отбойного устройства.

6. Использование на режущих дисках комбайна «Урал-61» резцов РС-14 и РКС-1И по нагруженности является менее эффективным по сравнению с резцами РКС-1КС и ПС1-8У. Установлены рациональные значения углов установки и разворота резцов РКС-1КС и ПС1-8У на режущих дисках планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-61». Углы установки для резцов РКС-1КС и ПС1-8У составляют 42 и 37° соответственно, а угол разворота для обоих типов резцов равен 25°.

7. Наиболее эффективным вариантом сборки планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-61» для разрушения калийных руд с пределом прочности на одноосное сжатие 40,5 МПа является вариант с двумя резцовыми дисками и двумя симметрично расположенными относительно геометрической оси водила дисками планетарного забурника. При этом каждый резцовый диск необходимо оснащать 11 резцами ПС1-8У или РКС1-КС, а каж^ дый диск забурника 2 резцами РС-14. Исполнительный орган, собранный таким образом, обеспечивает теоретическую производительность по отбойке руды от

3.2 - 3,4 до 4,3 - 4,6 т/мин.

I 8. Рациональным шагом расстановки резцов РС-14 для фрезы комбайна

Урал-61» следует считать 30 - 35 мм, а для шнека - 45 - 50 мм. Производи-,. т. 5 тельность бермового органа по транспортировке и погрузке калийной руды достаточна для обеспечения производительности по отбойке от 3,2 - 3,4 до f >

4.3 - 4,6 т/мин при оснащении:

- фрез двумя спиралями с шагом 0,8 м при частоте их вращения 23,2 об/мин или одной спиралью с шагом 0,45 м при частоте вращения 43,5 об/мин;

- шнеков двумя погрузочными спиралями и увеличенными по длине четырьмя лопастями барабана при частоте вращения 40,2 об/мин или одной спиралью и базовом исполнении погрузочного барабана при четырех лопастях и I частоте вращения 75,3 об/мин.

9. Для оснащения всех режущих дисков исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» необходимо использовать резцы ПС1-8У как наиболее эффективные по сравнению с резцами PC-14. Резцы ПС1-8У на основных и центральных дисках необходимо устанавливать под углом 37°. Разворачивать же резцы на основнь1Х дисках необходимо на 25°, а на центральных дисках - на 20°.

10. Наиболее эффективным вариантом сборки планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» при высоте выработки 3,1 м является вариант с 11 резцами ПС1-8У на основных дисках. В этом случае исполнительный орган обеспечивает производительность по отбойке руды до 8,8 т/мин при разрушении калийных руд с пределом прочности на одноосное сжатие 40,5 МПа.

11'. Наилучшим вариантом сборки планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-20Р» при высоте выработки 3,7 м являются варианты с 11 или 15 резцами ПС1-8У. Такая компоновка исполнительного органа обеспечивает производительность по отбойке до 6,5 т/мин при разрушении калийных руд с пределом прочности на одноосное сжатие 40,5 МПа.

12. Расчетная производительность по отбойке комбайнов «Урал-20Р» и «Мариетта-900А» («Сандвик» MF320) одинакова при резании руды прочностью на сжатие асж - 36 - 40,5 МПа. При осж > 40,5 МПа комбайн «Урал-20Р» с меньшей^ установленной мощностью приводов исполнительных органов (590 КВт) будет иметь преимущества перед комбайном «Мариетта-900А» (746 КВт). При резании руды с асж <31,5 МПа комбайн «Мариетта-900А» имеет заметное преимущество перед «Урал-20Р» по расчетной производительности по отбойке из-за большего вылета радиальных неповоротных резцов относительно кулаков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности процесса резания калийных руд, позволяющие обосновать рациональные параметры и выбор резцов комбинированных исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов нового поколения для добычи калийных руд, обеспечивающих увеличение производительности по отбойке и погрузке калийной-руды, что имеет существенное значение для калийной промышленности России.

1. Комбайны для добычи калийных руд/ С.К. Кабиев, П.ГТ. Палев, В.А. Бреннер и др. М.: Недра, 1990. - 200 с.

2. Головков Б.Ю. Калийная отрасль промышленности России и Республики Беларусь/ Горный журнал. 2007. - № 8. - С. 9-12 .

3. Пинский В.Л. Развитие техники и технологии добычи калийных руд в России/ Горный журнал. 2007. - № 8. - С. 13-17.

4. Режимы работы комбайнов для добычи калийных руд/ В.А. Бреннер, И.С. Зильберт, В.А. Зыков и др. М.: Недра, 1978. - 216 с.

5. Старков Л.И., Земсков А.Н., Кондрашов П.И. Развитие механизированной разработки калийных руд. Пермь — Соликамск, 2007. — 522 с.

6. Семенов В.В., Мальчер М.А., Петров В. П. Российские проходческо-очистные комбайны для добычи калийных руд и каменной соли//Глюкауф— 2007.- № 1.-С.31-33.

7. Semenow V. Russische Vortriebs- und Gewinnungsmaschinen für die Gewinnung von Kali- und Steinsalzen/ Semenow V., Maltscher M., Petrow W.// Glückauf. 2006. - № 11. - P. 505-507.

8. Семенов B.B., Чабан Я.И. Развитие производства горно-проходческой и очистной техники//Горная промышленность. 2005. — № 5. — С. 4-7.

9. Семенов В.В. Надежный партнер производитель надежной техники/Уголь. - 2005. - № 8. - С. 95-97.

10. Семенов В.В. ОАО «Копейский машиностроительный завод»: устойчивое перспективное развитие/Глюкауф. 2007. - 2007. — № 3. - С. 80-81.

11. Савицкий В.В. Установление рациональных параметров взаимодействия с массивом планетарного исполнительного органа соледобывающих комбайнов: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 1984. - 17 с.

12. Гавриков A.A. Обоснование параметров планетарных исполнительных органов со скрещивающимися осями, обеспечивающих повышение производительности проходческих комбайнов: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 1986.-23 с.

13. Крутилин В.И. Создание унифицированного проходческого оборудования, обеспечивающего повышение технического уровня горноподготовительных работ: Дис. в форме науч. докл. канд. техн. наук. М., 1987. -18 с.

14. Пермяков P.C., Романов B.C., Бельды М.П. Технология добычи солей. М.: Недра, 1981. - 272 с.

15. Пат. 2319835 РФ, Е21С 27/00. Комбайн проходческо-очистной / Ю. П. Волчок, М.А. Мальчер, С.П. Морозов, В.П. Петров, В.В. Семенов. Зарегистрирован 20.03.2008.

16. Комбайн проходческо-очистной «Урал-20Р». Технические условия ТУ 3142-024-00165623-2002.-21 с.

17. Комбайн проходческо-очистной «Урал-61». Технические условия-ТУ 3142 021 - 00165623 - 2001. - 26 с.

18. Акт приемки и протокол приемочных испытаний опытного образца проходческо-очистного комбайна «Урал-61» от 16 июня 1996 г., г. Березники. -6 с.

19. Акт о промышленных испытаниях опытных образцов проходческо-очистных комбайнах «Урал-20Р» № 3, 7, 10 от 24.01.2002 г., г. Соликамск. 5 с.

20. Повышение эксплуатационных качеств забойного оборудования: отчет о НИР / Перм. политех, ин-т. Пермь, 1975. — 82 с.

21. Анализ параметров органов разрушения комбайнов типа «Урал-КС»: отчет о НИР / Перм. политех, ин-т. — Пермь, 1987.

22. Исследования привода экспериментального комбайна «Урал-Ротор»: отчет о НИР / Перм. политех, ин-т. — Пермь, 1990.

23. Резание угля / А.И. Берон, A.C. Казанский, Б.М. Лейбов и др. М., Гос-гортехиздат, 1962. 440 с.

24. Позин Е.З. Сопротивляемость углей разрушению режущим инструментом. М., Наука. — 1972. — 238 с.

25. Отраслевой стандарт. Комбайны очистные. Выбор параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах. Методика. ОСТ 12.47.001.73. М., 1973. Донгипроуглемаш. - 184 с.

26. Позин Е.З. Основы выбора и поддержания оптимальных режимов исполнительных органов угледобывающих комбайнов. Автореф. дис. докт. техн. наук. М., ИГД им. A.A. Скочинского, 1968. - 48 с.

27. Берон А. И. Разрушение угля исполнительными органами резцового типа в режиме крупного сколоа. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., ВУГИ, 1956.-20 с.

28. Любощинский Д.М. Исследование основных параметров рабочих органов с целью увеличения производительности добычных машин и повышения уровня механизированной повалки в условиях Карагандинского бассейна. М., ИГД им. А. А. Скочинского, 1962. - 35 с.

29. Берон А.И. Основы расчета и особенности органов крупного скола. -Уголь, 1957. № 2. - С. 25-32.

30. Определение нагрузок на исполнительном органе комбайнов для добычи калийных руд / И.С. Зильберт, В.А. Бреннер, Д'.М. Любощинский и др. // Машины и оборудование для горных работ. М., НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1975.-С. 12-17.

31. Крапивин М.Г. Горные инструменты. -М.: Недра, 1979.-214 с.

32. Струев Л.А. Исследование и создание комбайна бурового типа для разработки калийных и каменных солей: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1972.-20 с.

33. Барон Л.И., Курбатов В.М. Определение показателей свойств соляных пород Верхнекамского, Старобинского и Прикарпатского месторождений: отчет по теме № 127/ИГД им. A.A. Скочинского. М., 1970. - 181 с.

34. Светличный Д.М., Деветьев В.З. Исследование разрушаемости соляных пород в установившемся режиме резания с учетом влияния затупленности режущего инструмента: отчет по теме № 25/ПермНИУИ. — Пермь, 1964. 156 с.

35. Светличный Д.М., Деветьев В.З. Изучение режимов разрушения соляных пород и разработка параметров добычных машин для Верхнекамских калийных рудников: отчет по теме № ИС-27/ПермНИУИ. Пермь, 1965. - 134 с.

36. Светличный Д.М., Деветьев В.З. Опытно-промышленная проверка рекомендаций проведенных исследований по разрушению соляных пород на реальных машинах: отчет по теме № 31/ПермНИУИ. Пермь, 1966. - 144 с.

37. Солод В.И., Зайков В.И. Исследование режимов работы исполнительных органов комбайнов для разработки калийных солей: отчет по теме № МП-2-7/Московский институт радиоэлектроники и горной электромеханики. — М.,1965.-127 с.

38. Светличный Д.М:, Деветьев В.З. Исследование сопротивляемости разрушению соляных пород Верхнекамского калийного месторождения: отчет по теме № 24/ПермНИУИ. Пермь, 1963.- 189 с.

39. Зайков В.И. Исследование режимов работы исполнительных органов комбайнов для разработки калийных солей: Автореф. дис. канд. техн. наук. — М., 1968.-20 с.

40. Исследование сопротивляемости разрушению соляных пород Верхнекамского месторождения резцовым инструментом/ В.З. Деветьев и др. // Разрушение горных пород механическими способами: Сб. науч. тр. М., Наука.1966.-С. 57-63.

41. Машинная выемка калийных солей/ ВJI. Пинский и др. — Л.: Химия, 1971.-287 с.

42. Проскуряков Н.М., Пермяков P.C., Черников А.К. Физико-механические свойства соляных пород. — Л., Недра, 1973. — 271 с.

43. Соболь A.B., Пинский В.Л., Брусиловский Д.В. Механизация очистных работ на калийных рудниках. — Л., Химия, 1974. — 180 с.

44. Шилов A.C. Исследование процесса резания каменной соли стружками большого сечения и разработка исполнительного органа выемочной машины: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Новочеркасск, 1982. — 22 с.

45. Крутилин В.И., Шмакин И.Г. Методика определения рациональных режимов работы машин для добычи калийных солей // 17-й Междунар. симпозиум по применению ЭВМ и математических методов в горных отраслях промышленности. ЦНИЭИуголь, 1980. - т. 4. - С. 332-342.

46. Крутилин В.И., Шмакин И.Г. Методика определения рациональных режимов работы соледобывающих машин с применением ЭВМ // Применение ЭВМ и математических методов в горном деле. Т.1 «Горное дело». М.: Недра; 1982.-С. 181-185.

47. Леванковский И.А. Научные основы создания высокоэффективных инструментов для разрушения горных пород и породосодержащих композитов: Автореф. дис. докт. техн. наук. М., 2000. - 34 с.

48. Метод расчета усилий, действующих на поворотные резцы при разрушении горных пород. М.: НЦП «Пигма» АГНРФ, 1998. - 12 с.

49. О влиянии износа резцов на величину сил, действующих на заднюю грань резца/ В.А. Романов, И.Г. Шмакин //Известия вузов. Горный журнал. — 1977.-№5.-С. 94-97.

50. Совершенствование конструкций соледобывающих комбайнов типа «Урал» / В.А. Бреннер, И.Г. Шмакин, В.В. Семенов и др. // Технология и механизация горных работ: Сб. науч. тр. -М.: Изд-во АГН, 1998. — С. 9-17.

51. Барон Л. И. Определение показателей свойств соляных пород Верхнекамского, Старобинского и Прикарпатского месторождений / Л.И. Барон // Отчет ИГД им. A.A. Скочинского. М., 1970.

52. Любощинский Д.М., Позин Е.З., Казак Ю.Н. Разрушение углей исполнительными органами выемочных машин. М., Госгортехиздат, 1961. — 220 с.

53. Лейбов Б.М. Метод определения сопротивляемости углей разрушению. Углетехиздат, 1957. 24 с.

54. Позин Е.З. Инструкция по определению показателей сопротивляемости углей разрушению при резании с помощью динамометрического сверла СДМ-1. М., ИГД им. А.А Скочинского, 1964. 35 с.

55. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород/ В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, М.М. Щеголевский. М.: Изд-во АГН, 2000. - 343 с.

56. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидроабразивное резание торных пород/ В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, М.М. Щеголевский. М.: Изд-во МГГУ, 2003. - 279 с.

57. Гидроструйные технологии в промышленности. Расчет и проектирование гидромеханических исполнительных органов проходческих комбайнов/ Н.М. Качурин, В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, М.М. Щеголевский, И.М. Лавит. -М.: Изд-во МГГУ, 2003. 293 с.

58. Мерзляков В.Г., Бафталовский В.Е. Физико-технические основы гидроструйных технологий в горном производстве. М., ННЦГП-ИГД им. А.А. Скочинского, 2004. 645 с.

59. Виброактивное разрушение горных пород проходческими комбайнами / В.А. Бреннер, И.П. Кавыршин, В.А. Кутлунин и др. Тула, Тульский полиграфист, 2000. - 203 с.

60. Бауман Д., Хеннеке И. Снижение усилия подачи и увеличение скорости проходки тоннелепроходческих машин с помощью высоконапорных водяных струй // Глюкауф. 1980. - № 5. - С. 193-196.

61. Бауман Л., Хеннеке И. Эксперименты с водяными струями высокого давления на тоннелепроходческом комбайне бурового действия // Глюкауф. -1980.-№21.-С. 26-30.

62. Барон Л.И., Глатман Л.Б. Контактная прочность горных пород. М.: Недра, 1966.-228 с.

63. ГОСТ Р 50703 2002. Комбайны проходческие со стреловидным исполнительным органом. Общие технические требования и методы испытаний. — М.: Госстандарт России, 2002. - 32 с.

64. ГОСТ 21153.2-75. Породы горные. Метод определения предела прочности при одноосном сжатии. М., 1982. - 35 с.

65. ГОСТ 21153.2-84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии. — М., 1982. 9 с.

66. Карпов В.И. Исследования прочностных и, абразивных свойств горных пород при вращательном бурении шпуров: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1962.-22 с.

67. Манаков В.М. Исследование влияния скорости резания горных пород на работу режущего инструмента: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Новочер-каск, 1967. 18 с.

68. Маркман Л.Д., Гуменюк Г.Н. О возможном принципе классификации горных пород по сопротивляемости механическому разрушению: Науч. тр. КНИУИ. Караганда, 1972. - Вып. 38. - С. 178-184.

69. Шрейнер Л.А. Физические основы механики горных пород. М.: Гос-гортехиздат, 1050. - 212 с.

70. Разрушение горных пород комбинированными исполнительными органами/ Ю.Л. Худин, Л.Д. Маркман, Ж.П. Вареха и др. М.: Недра, 1978. -224 с.

71. Совершенствование и унификация исполнительных органов комбайнов для добычи калийных солей // Отчет по теме № 75-456. Инв. № Б. 650066. Науч. руков. Шмакин И.Г. / ТулПИ. Тула, 1977. - 267 с.

72. Исследование основных закономерностей резания калийных солей // Отчет по теме № 72-31. Инв. № Б.288398. Науч. руков. Шмакин И.Г. / ТулПИ. -Тула, 1973.- 126 с.

73. Исследование основных закономерностей резания калийных солей // Отчет по теме № 72-31. Инв. № Б.416542. Науч. руков. Шмакин И.Г. / ТулПИ. -Тула, 1974.-147 с.

74. Исследование основных закономерностей резания калийных солей // Отчет по теме № 72-31. Инв. № Б.475901. Науч. руков. Шмакин И.Г. / ТулПИ. -Тула, 1975.-211 с.

75. Шмакин И.Г., Романов В.А., Браккер И.И. К исследованию усилий при резании калийных солей // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск, 1980. - № 6. - С. 53-57.

76. Бреннер В.А., Шмакин И.Г., Гиршович Г.А. Тангенциальные поворотные резцы РКС-1КС // Информационный листок № 264-86 НТД, № 61-81 НТД, серия 56 / ТулЦНТИ. Тула, 1981.

77. Определение рационального типа поворотного резца для соледобывающих комбайнов / И.Г. Шмакин, В.А. Романов, И.И. Браккер, Г.А. Гиршович // Деп. рук. в ЦНИЭИуголь. М., 1985. - № 3559.

78. A.c. 1199938 СССР* Е21С 27/22. Способ непрерывной обработки забоя дисковым пространственно-планетарным исполнительным органом/ И.Г. Шмакин, В. А. Бреннер, A.A. Гавриков и др. (СССР). Опубл. в Б. И. - 1985. -№47.

79. Бреннер В. А., Гиршович Г.А., Шмакин И.Г. Унифицированные фрезерные диски с резцами РКС-1.02.00.010 // Информаионный листок № 264-86 НТД, серия 56 / ТулЦНТИ. Тула, 1981.

80. Романов В.А., Шмакин И.Г. О влиянии износа резцов на величину сил, действующих на заднюю грань //Известия вузов. Горный журнал. 1977. — №5.-С. 94-97.

81. Анализ возможностей работы комбайна 1К58М в Карагандинскомбассейне / И.Г. Шмакин, В.Г. Лукиенко, В.П. Полежаев и др. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск, 1973. — № 6. — С. 106-109.

82. Шмакин И.Г. Исследование основных закономерностей процессов разрушения хрупких анизотропных тел (углей) резцовым инструментом: Авто-реф. дис. канд. техн. наук. — Тула, 1966. — 22 с.

83. Крапивин М.Г., Раков И .Я., Сысоев Н.И. Горные инструменты. М.: Недра, 1990.-256 с.

84. Комбайны проходческие со стреловидным исполнительным органом. Расчет эксплуатационной нагруженности трансмиссии исполнительного органа. ОСТ 12.44.197-81.-М., 1981.-48 с.

85. ОСТ 12.44.258-84 Комбайны очистные. Выбор параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах. Методика. 107 с.

86. Меламед В.З., Цыпин Я.Л. Нагруженность поворотных резцов типа РКС при разрушении углей исполнительными органами очистных комбайнов// Вопросы разрушения горных пород: Научн. сообщ. ИГД им. A.A. Скочинского. М., 1986. - Вып. 249. - С. 30-34.

87. Позин Е.З., Любощинский Д.М., Антонов П.Е. Исследование перемещения узкозахватных комбайнов//Технология и техника струговой выемки антрацитов: Сб. науч. тр. ШахтНИУИ. Вып. 12. - Шахты, 1972,- С. 195-203.

88. Исследование динамической нагруженности многодвигательных приводов исполнительного органа проходческого комбайна / Ю.Д. Красников, Шмарьян E.H., Хургин З.Я. // Научн. сообщ. ИГД им. A.A. Скочинского. М., 1970.-№80.-С. 70-73.

89. Динамические процессы горных машин / A.B. Докукин, Ю.Д. Красников, З.Я. Хургин и др. М.: Наука, 1972. - 150 с.

90. Михайлов В.Г., Крапивин М.Г. Горные инструменты. М.: Недра. — 1970.-215 с.i

91. Топчиев A.B., Солод В.И. Расчет производительности выемочных агрегатов. М.: Недра. - 1966. — 100 с.

92. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Губенков Е.К. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Научно-методические основы. Разрушение резцовым инструментом. М.: Наука, 1968. - 216 с.

93. Лоханин К.А., Грибов В.Ф. Работы Гипроуглемаша в области создания комбайнов для добычи калийных руд//Совершенствование технологии и механизации- очистных работ на комбинате «Беларускалий»: Сб. науч. тр. -Минск. ВНИИГ, 1972. - С. 102-113.

94. Определение производительности комбайнов для» добычи калийных РУД с учетом сопротивляемости резанию/ И.С. Зильберт, Д.М. Любощинский, Я.А. Лейман и др. Горный журнал, 1972. - № 4. - С. 52-56.

95. Пинский В.Л., Соболь A.B., Брусиловский Д.В. Машинная выемка калийных руд. Л.: Химия, 1971. - 90 с.

96. Соболь А. В. Развитие калийной промышленности//Развитие машинной выемки калийных руд. — Вып. 4. Л., ВНИИГ, 1971. — 64 с.

97. Брусиловский Д.В. Исследование сплошной и щелевой схем разрушения соляных пород- калийных рудников роторными исполнительными органами комбайнов: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., ИГД им. A.A. Скочин-ского, 1969. — 24 с.т

98. Зайков В.И. Эффективность применения комбайновых исполнительных органов различных типов при разработке калийных солей//Расчет и конструирование горных машин и комплексов: Сб. науч. тр. М., Недра, 1971. -С. 56-66.

99. Соболь A.B., Пинский В.Л., Брусиловский Д.В. Механизация очистных работ на калийных рудниках. — Л.: Химия, 1974. 180 с.

100. Проскуряков Н.М., Пермяков P.C., Черников А.К. Физико-механические свойства соляных пород. — Л.: Недра, 1973. 271 с.

101. Зыков В.А. Классификация комбайнов для выемки калийных руд//Технология и механизация разработки калийных и каменносоляных месторождений: Сб. науч. "тр./ВНИИГ. Л.,1974. - Вып. 66. - С. 53-56.

102. Пинский В.Л., Соболь A.B. Отраслевая методика расчета производительности очистных и проходческих комплексов, включающих комбайн и средства самоходного транспорта (в условиях калийных рудников). — Л., ВНИИГ, 1972.-35 с.

103. Зыков В.А., Лоханин К.А. Состояние и перспективы машинной выемки калийных руд//Технология и механизация разработки калийных и каменносоляных месторождений: Сб. науч. тр./ВНИИГ. Л., 1974. - Вып. 66. -С. 3-8.

104. Пат. 2287059 РФ, Е21С 25/62. Машина для нарезания щелей / Ю.П. Волчок, М. А. Мальчер, С.П. Морозов, В'.П. Петров, В.В. Семенов. Зарегистрирован 10.11.2006.

105. Испытания резцов на комбайнах типа «Урал» / A.C. Афанасьев, Т.Е. Денькевич, В.В. Савицкий и др. // Горный журнал. 1982. № 6. - С. 60.

106. А. с. 1263838 СССР, Е21С 35/18. Резец для горных машин/В.И. Кру-тилин, Г.А. Гиршович, В.В. Семенов и др. (СССР). Опубл. в Б. И.-1986. -№38.

107. Г. Применение резцов различных типов на комбайне «Урал-ЮКС» / A.C. Афанасьев, Т.Е. Денькевич, М.Д. Любощинский и др. // Информационный листок № 62-79. Караганда. - ЦНТИ, 1979. - 3 с.

108. Каталог ООО «Управляющая компания «Кузнецкий механический завод»». — Новокузнецк (Кемеровская обл.). 2003.

109. Каталог ООО «Горный инструмент». Новокузнецк (Кемеровская обл.).-2003.

110. Каталог ЗАО «Белтехнология и М». Минск, 2004.

111. Каталог Краснолучского машзавода. Красный Луч (Украина), 2003.

112. Протокол промышленных испытаний резцов круглого сечения на комбайне «Урал-20А». г. Березники. - 1997. - 7 с.

113. Каталог ОАО «Копейский машиностроительный завод». — Копейск (Челябинская обл.), 2008.

114. А. с. 1245696 СССР, Е21С 35/183. Режущая вставка горного комбай-на/Г.А. Гиршович, Л.Б. Глатман, В.В. Семенов и др. (СССР). Опубл. в Б. И.— 1986.-№27.

115. А. с. 1451263 СССР, Е21С 35/19. Исполнительный орган горной машины / Г.А. Гиршович, Л.Б. Глатман, В.В. Семенов и др. (СССР). Опубл. в Б. И.-1989.-№2.

116. Протокол и акт проведения испытаний резцов типа ПС со вставкой диаметром 8 мм, заточенной под углом 60°. г. Березники. - 2000. - 3 с.

117. Семенов В.В., Шмакин И.Г. Обоснование рациональных параметров режущих органов комбайнов типа «Урал»//Горное оборудование и электромеханика. 2008. - № 4. - С. 49-52.

118. Обоснование параметров и выбор резцов исполнительного органа проходческо-очистного комбайна для добычи калийных руд «Урал-61»/ В.В. Семенов, И.Г. Шмакин, А.Б. Жабин и др.//Горное оборудование и электромеханика. 2010. - № 4. - С. 6-10.

119. Романов В.А., Шмакин И.Г. О связи предельных напряжений дробления передней поверхностью резца с показателями сопротивляемости угля разрушению // Механизация горных работ на угольных шахтах: Сб. науч. тр. ТулПИ. Тула, 1975. - С. 77-81.

120. Шмакина Ю.И. К определению сопротивляемости калийной соли резанию. Фонды кафедры ГМиК. ТПИ, Тула. 1976.

121. Шмакин И.Г. О закономерностях разрушения углей резани-ем//Известия вузов. Горный журнал. — 1962. — № 12. С. 3.

122. Совершенствование метода расчета нагруженности резцов при разрушении калийных руд/В. В. Семенов, И.Г. Шмакин, А.Б. Жабин и др.// Горное оборудование и электромеханика. 2010. - № 4. - С. 13-17.

123. Исследование резцов типа РКС и рациональных областей их применения на выемочных и.проходческих комбайнах //.Отчет по теме № 80-857. № гос. регистр. 80042838. Инв. № 02850027751. Науч. руков. Шмакин И.Г. / ТулПИ. Тула, 1984. - 328 с.

124. Аналитическое исследование рациональных параметров режущих органов соледобывающих комбайнов «Урал-61» и «Урал-20Р» // Отчет по теме № 032702. Инв. № Б.475901. Науч. руков. Шмакин И.Г. / ТулГУ. Тула, 2008. -75 с.

125. Обоснование режимных параметров исполнительных органов соледобывающего комбайна «Урал-61». Отчет по хоздоговору с ООО «КУРС» № 96-47. Тульский гос. ун-т/ Научн. руков. И.Г. Шмакин. — Тула, 1997. 41 с.

126. Барон Л.И., Глатман Л.Б. Контактная прочность горных пород. М.: Недра, 1966.-228 с.

127. РД 1321-77. Комбайны проходческие избирательного действия. Расчет исполнительных органов. — М., 1977. 73 с.

128. РД 12.25.137-89. Комбайны проходческие избирательного действия. Расчет исполнительных органов. — М., 1989. — 75 с.

129. Акт приемки и протокол приемочных испытаний опытного образца комбайна «Урал-61» для проходки выработок арочной формы., г. Солигорск, 20.07.1995.

130. Отчет о результатах измерений мощности, потребляемой двигателями комбайна «Урал-20Р», зав. № 10. ООО «Региональный канатный центр». — Пермь, 2001 г.

131. Протокол промышленных испытаний' резцов круглого сечения на комбайне «Урал-20А». г. Березники, 1997 г.

132. Компания Sandvik Mining Construktion подписала контракт с ОАО «Уралкалий» о поставке горных комбайнов. «Горная промышленность» — 2008. -№5. -14 с.

133. Кошурников Н.С. Проблема создания поточной технологии разработки сильвинитовых пластов на Верхнекамском калийном месторождении. -Известия вузов. Горный журнал. - 2007. - №7. - С. 17-21.

134. Брусиловский Д.В. Режущий инструмент отечественных и зарубежных калийных комбайнов/ Д.В. Брусиловский, JI.H. Вировец, С.М. Ушеренко// Обзор, инф. Сер. «Калийная промышленность». М., НИИТЭХИМ, 1983. 44 с.

135. Автоматизация проектирования режущих частей горных машин/ Бреннер В.А., Шмакин И.Г., Романов В.А. и др.// Технология и механизация горных работ. Сб. науч. тр-ов. М.: Изд-во АГН, 1998. - С. 64-70.

136. Шмакин И.Г. Расчет на персональных ЭВМ режимов работы горных машин/Фонды кафедры Г и СПС ТулГУ, № 2365. Тула, 2000.

137. Обоснование параметров и выбор резцов планетарно-дискового исполнительного органа комбайна «Урал-20Р»/В.В. Семенов, И.Г. Шмакин, А.Б. Жабин и др. // Известия ТулГУ. Естественные науки. - Тула, 2009. -Выпуск 3.-С. 300-309.