автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование параметров системы привода роторного исполнительного органа высокопроизводительного проходческого комбайна для калийных рудников

РГ5 и«

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КАЛЮЖНЫЙ Виталий Георгиевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ПРИВОДА РОТОРНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА ДЛЯ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ

Специальность 05.05.06 - Торные машины"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Донецк - 1984

Работа выполнена в Донецком государственном техническом университете.

Научный руководитель- доктор технических наук, профессор Гуляев В.Г.

Официальные оппоненты! доктор техничоских наук, профессор Франчук В.П.; кандидат технических наук Святнып H.A.

Ведущее предприятие - СКВ г.Псиновагая

Занята диссертации состоится "У6 " ße/caf/pg 1994 г. в час. на заседании сие ци алинираванного совота Д 058.20.02 при Донецком государственном техническом университетеi 3400QQ, Донецк, ул. Артема, Б8.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донецкого государственного технического университете.

Автореферат разослан ^¿>jfffifi 1994 года.

Учений секретарь специализированного совота профоссор, докт. техн. наук

В.-И. ЧЕРНЯЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

При переходе отечественной экономики к рыночным отношениям предъявляются высокие требования к выпускаемым горным манатам, в частности, к проходческим комбайнам для калийных рудников, с позиций их технического уровня и конкурентноспособности.

В условиях СтароОннского месторождения калийных руд наибольшее распространение получили выпускаемые на Украине проходческие комбайны с .роторным исполнительным органом (типа ПК-8МА), обеспечивающие проведение капитальных и подготовительных выработок. Однако при некоторых характерных режимах работы принятая структура привода исполнительного органа не является рациональной, а выбранные параметры роторов и трансмиссии к ним не позволяют полностью реализовать потенциальные возможности комбайна в целом.

В связи с этим является актуальным решение ряда задач, направленных на создание проходческих комбайнов роторного типа современного технического уровня на основе обоснованных рекомендаций по выбору структуры и параметров системы привода уравновешенного исполнительного органа.

Целью работы является обоснование рациональных параметров электромеханической системы различных структур двухдвигательйых приводов уравновешенного роторного исполнительного органа проходческих комбайнов для добычи калийной руды, обеспечивающих заданные показатели производительности.

Идея работы заключается з учете показателей эквивалентной сопротивляемости смешанных сильЕИНИТо-галитовых пластов и особенностей формирования нагрузок при установлении рациональных параметров системы привода уравновешенного роторного исполнительного органа проходческого комбайна.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и юс

новизна:

- впервые установлено, что при проектировании или модернизации проходческих комбайнов с роторным исполнительным органом для работы по смешанным сильвинито-галитовым пластам с существенно различными показателями сопротивляемости резанию составляющих слоев целесообразно в качестве основной характеристики разрушаемое™ массива полезного ископаемого принимать эквивалентную сопротивляемость резанир, определяемую с учетом фактических значений сопротивляемости отдельных слоев и длин путей резания всеми резцами исполнительного органа;

- установлено, что динамические свойства систем даухдвига-тельных приводов роторных исполнительных органов проходческих комбайнов с динамическими характеристиками, аналогичными приводам комбайнов ПК-8МА и "Ротор-ЗООО", характеризуются следующими особенностями:

а) слабой связанностью парциальных подсистем "электродвигатель" - "механическая часть привода", что позволяет анализировать динамику этих систем в первом приближении как независимых;

0) амплитудно-частотные характеристики ветвей трансмиссии привода-внутреннего и наружного роторов в системах с кинематически связанными и раздельно работающими электродвигателями обусловливают .практически равнозначную динамическую нагруженность их трансмиссий при одних и тех же характеристиках нагрузок на исполнительном органе;

- впервые установлены закономерности формирования эксплуатационных нагрузок на -роторном исполнительном органе при разрушении сильшшнто-галитовых пластов, характеризующиеся .следующим спектральным составом:

а) основная доля (41...63Ж) общей дисперсии динамических нагрузок приходится на случайные составляющие с быстро затухающей

экспоненциальной функцией (а - 1¿2...157 с-1) и обусловлена механизмом разрушения работам инструментом вязких сильвпнито-галйтовых пластов;

б) значительная (18...39%) доля оба;ей дисперсии приходится на низкочастотные (0,46...1,19 Гц) детерминированные составляющие, обусловленные периодическим прорезанием слоев раз липой сопротивляемости и работой ковшового погрузочного органа (при этом относительная дисперсия низкочастотной составляющей момента сил сопротивления на наружном роторе в среднем в 1,5 раза выше, чем на внутреннем);

в) относительно невысокая (до 20%) доля общей дисперсии приходится на три высокочастотные экспоненциально-косинусные составляющие, формирующиеся в частотных диапазонах, соответствующих резонансным областям трансмиссии привода исполнительного органа;

- показано, что установление рациональных параметров системы привода исполнительного органа проектируемых проходческих комбайнов для калийных рудников с заданным уровнем производительности должно основываться на обеспечении равенства моментов сил сопротивления на внутреннем и наружном роторах при полном использовании потенциальных возможностей приводных электродвигателей и минимальных удельных энергозатратах на разрушение.горных пород с учетом возможного изменения производительности комбайна при отклонении значений фактической эквивалентной сопротивляемости относительно расчетной.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов., я рекомендаций диссертационной работы подтверждается; использованием при решении поставленных задач, основных положений теории рабочих процессов горных машин; обоснованностью принятьгх допущений при разработке расчетных схем для анализа динамических свойств приводов исследуемых комбайнов; применением методов начв-

магической статистики и теории вероятностей; представительным объемом экспериментальных данных, полученных в иахтных условиях с применением современных методов исследований и средств измерений, обеспечивающих безыскаженную передачу информации; достаточной степенью сходимости бсновных статистических характеристик оценок значений нагрузок на исполнительном органе и в его приводе, полученных расчетом и экспериментально (расхождение не превышает 20%).

Научное значение работы заключается в развитии теории рабочих процессов и совершенствовании систем двухдвигательных приводов проходческих комбайнов с уравновешенным роторным исполнительным органом для добычи калийных руд.

Практическое значение. Результаты выполненных исследований позволяют:

- определять рациональные, с позиций достижения задаваемой теоретической производительности, параметры различных структур системы привода уравновешенного роторного исполнительного органа проектируемых проходческих комбайнов;

- выбирать режимы работы исполнительных органов, обеспечивающих высокую теоретическую производительность и устойчивость проходческих комбайнов роторного типа существующих конструкций.

Реализация работы. Научные и прикладные результаты работы использованы:

- ОКБ г.Ясиноватая при разработке технического задания на создание комбайна "Ротор-ЗОСЮ" и эскизного проекта указанного комбайна;

- Донецким государственным техническим университетом при выполнении научно-исследовательских работ и е учебном процессе.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научно-технической конфе-

ранции "Проблемы безопасной разработки калийных месторождений" (г.Солигорск, (990 г.). на мендународной межвузовской .научно-практической конференции "Совершенствование конструкций, технологии изготовления и эксплуатации горного оборудовать и средств автоматизации" (г.Москва, 1Э92 г.), на семинаре с международным участием ученых, аспирантов, инженеров и студентов "Проблемы и перспективы развития горной техники" (г. Москва, 1994 г.), на заседании научно-технического совета СКБ г. Ясиноватая (1994 г.), на расширенном заседании кафедры горных машин ДГТУ (г. Донецк, 1994 г.).

Публикации. По теиз диссертационной работы опубликовано 9 статей.

Структура и объем работы. Диссертационная рабсгга состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков, 12 таблиц, список литературы аз 100 наименований и 4 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЦ

Различным аспектам создания и совершенствования проходческих комбайнов посвящены работы ИГД им.Скочинского, ЩШШгадзешаша, Гипроуглемашз, Донгипроуглемаша, Автоматгормаша, МГИ, ДЛИ, ТПИ, ДонУШ, КузНКУИ, СКБ г.Ясиноватая и ряда других организаций. Как следует из проведенных исследований, повышение эффективности работы проходческих комбайнов монет быть обеспечено только при научно обоснованном выборе рациональных параметров их конструкций, обеспечивающих рациональные режимы разрушения полезного ископаемого. Вместе с тем, результаты эксплуатации и анализ конструкций таких комбайнов, а также рассмотрение результатов научно-исследовательских работ, предшествовавших их создании, показывают, что отсутствие йредставительных' и достоверных эксперимента.™-

них данных и соответствующих теоретических обобщений привел! в ряде случаев к недостаточной обоснованности принятых решений по выбору структуры и параметров системы привода исполнительного органй. Так опыт эксплуатации комба£ша ПК-8МА в условиях калийных рудников Старобинсдого месторождения свидетельствует о том, что данная машина не в полной море отвечает предъявляемым'к ней требованиям по производительности, надежности и безопасности ведения работ.

В свете изложенного сформулированы цель работы, ее идея и поставлены слодуюздое задачи:

1. Исследовать динамические свойства различных структур электромеханических систем двухдвигательного привода роторного исполнительного органа проходческих комбайнов.

2. Исследовать спектральный состав и установить закономерности формирования динамических нагрузок в. элементах системы привода и на самом.исполнительном органе.

3. Исследовать режимы работы и.условия питания электродвигателей системы привода исполнительного органа проходческого комбайна в реальных условиях-.эксплуатащш.

4. Разработать методику определения теоретической производительности., существующих конструкций проходческих комбайнов с роторным исполнительным органом.

5. Установить параметры систем привода, позволяющие обеспечить рациональные ретчы работы уравновешенного исполнительного органа и заданную теоретическую производительность.

Решила этих задач вызвало необходимость разработки комплексной методики проведения теоретических и экспериментальных "исследований с- использованием современных средств вычислительной и измерительной техники.

Б качества основных обьектов исследований были приняты

серийный проходческий комбайн ПК-8МЛ и проектируемый в настоящее время "Ротор-3000".

Динамические свойства систем привода в значительной мере обусловливают характер и уровень действующих динамических нагрузок, а, следовательно, долговечность элементов систем и устойчи-, вый момент двигателей. Поэтому при расчете и проектировании высокопроизводительных проходческих комбайнов необходимо проведение соответствующего динамического анализа тяжелонагруяэшшх электромеханических систем привода исполнительного органа.

Для приводов исполнительного органа комбайнов ПН-8МА и "Ротор-3000" были определены инерционные, упругие и. диссипатиглше характеристики. Построены динамические модели и определены петли-тудно-частот1ше характеристики (АЧХ) элементов привода "исполго!-тельннй орган - двигатель" (р. (ы)) и "исполнительный орган -трансмиссия" (р. (и)).

Ртюлинные исследования динамических свойств электромэхзни-ческих систем привода исполнительного органа комбайнов "Ротор-3000" и ПК-8МА позволили сделать следующие основные выводы:

1. Электромеханические системы привода исполнительного органа комбайнов "Ротор-3000" и ПК-8МА могут быть представлены соот-ветствешо в виде рядных двух двухмассовнх и пятимассовой разветвленной динамических моделей.

2. Связанность парциальных подсистем привода .обеих структурных схем незначительна (а < 0,!4), поэтому в первом приближении можно считать их изолированны!.®.

3. Результаты анализа АЧХ систем приводя комбайнов типа "Ротор-зооо" и ПК-8МА свидетельствуют о примерном равенстве.коаф-фициентов усиления■аналогичных подскстеМ.

Целью экспериментальных исследований явилось выявление закономерностей, характеризующих эксплуатационную нагрукошгасть сгзо-

темы привода исполнительного органа проходческого комбайна с со-осными роторами при работе в представительны:? горно-геологических условиях калийных рудников Старобинского месторождения.

Исследуемый проходческий комбайн ПК-8МА в процессе изготовления был оснащен рядом измерительных узлов, которые позволили в процессе его ■ эксплуатации измерить и зафиксировать величины, характеризующие режимы работы и нагруженность системы привода исполнительного органа.

Для решения поставленных в настоящей работе задач предусматривалось измерение и регистрация следующих величин:

- в прийоде исполнительного' органа (рис.1): Мвр - крутящий момент на валу внутреш!его ротора; Мп и М" - крутящие моменты в правой и левой ветвях трансмиссии; Рвр - осевое усилие на валу внутреннего ротора; пнр - частота вращения наружного ротора; 1)п и И" - мгновенные мощности на клеммах электродвигателей;

- в гусеничной ходовой части: Б- путь, проходимый комбайном.

На орновашш проведенных экспериментальных исследований была

получена возможность определить силовые и энергетические характеристики комбайна с роторным исполнительным органом.

Из полученных данных следует, что мощность на преодоление сил сопротивления погрузке, в зоне рабочих скоростей подачи комбайна (V =0,1...0,3 м/мш) достигает 10 кВт, а суммарных сопротивлений - 20 кВт; приведенные к валам двигателей значения моментов сил сопротивления на внутреннем и наружном роторе практически равны, но их абсолютные значения .на.роторах существенно различаются, что говорит о значительной неуравновешенности всего в целс?м исполнительного органа комбайна ПК-8МА.

В результате экспериментальных исследований проходческого комбайна ПК-8МА в представительных условиях эксплуатации получена информация, позволяющая оценить статистические характеристики

Рис Л. Схема установки датчиков при вкспефицвнтальншс исследованиях коибаГша ПК-ША

Рис,Фрагмент осциллограммы нагрузок й трансииссни привода исполнительного органа

эксплуатационных нагрузок в привода роторного исполнительного органа. Характерный фрагмент одной из осщшюграфических записей представлен на рис. 2.

Анализ данных статистической обработки свидетельствует о следующем:

- гистограммы значений крутящих моментов и мгновенных мощностей подчиняются нормальному закону распределения;

- значения коэффициента вариации относительно невысоки и не превышают 0,3. С высокой степенью вероятности это объясняется относительно большим числом резцов, одновременно контактирующих с забоем, стабильным характером стружки на каждом резце, значительными по величине вращающимися массами и, кроме '.того, повышенным скольжением приводных электродвигателей ВА0ПК-2803-4У2-5;

- автокорреляционные функции представляют собой сочетания следующих составляющих: экспоненциальной й1ехр(-а1•|т|), экспоненциально - косинусной й2ехр(-«2•|т|)соз р2т и квазипериодических (13соз рус и <14соэ р^т, где сЦ- доля дисперсии, приходящаяся на данную составляющую; а^ - коэффициент, характеризующий быстроту затухания корреляционной связи; ^ - преобладающая круговая частота.

Из анализа результатов аппроксимации корреляционных функций можно сделать следующие вывода:

- экспоненциальная составляющая обусловлена случайной стационарной нагрузкой'на исполнительном органе, возникающей в процессе разрушения калийной руды;

- экспоненциально-косинусная составляющая обусловлена в значительной' мере особенностями работы ковшового погрузочного устройства и разрушением резцами слоев сильвинита и галита с различной сопротивляемостью резанию;

- квнаишраодичвскив. составляем в исследуемых процессах

имеют довольно значительный удельный, вес по дисперсии ш 60%). Физическая природа их формирования объясняется динамическими свойствами слабо демпфированного привода исполнительного органа (чаоготы практически совпадают со значениями собственных частот свободных крутильных колебаний в системах привода).

С использованием известных положений корреляционного и спектрального анализа линейных динамических систем определены спектральные плотности и корреляционные функции нагрузок на роторах исполнительного органа.

В результате аппроксимации получены аналитические выражения корреляционных функций, описывающих полный спектр составляющих внешней нагрузки на. исполнительном органе и имееладх вид:

Ки (г) = сЦехр(-сх11 тт|) + ^созр^с + й^ехр(-аэ | т| .)соз|3^т +• ¿4ехр(-а4|г| )собР4'Г + й5ехр(-а5 | т| )епз,0ст.

Диапазон численных значений параметров корреляционных функций указан в таблице.

Результаты аппроксимации корреляционных Функций, описывающих составляющие внешней нагрузки на роторном исполнительном органе при разрушении калийных пластов 'сложного строения, могут быть использованы для прогнозирования спектрального состава динамических нагрузок как на исполнительном органе, так и в системе его привода применительно к проходческим комбайнам, имеющим аналогичные конструктивные решетя.

В качестве примера оценена динамическая нагруженность привода роторного исполнительного органа проектируемого комбайна "Ро~ тор-3000". Выполненные при этом вычисления коэффициентов вэриящги показывает, что последние не превышают аналогичных значений, зафиксированных в приводе комбайна НК-бМА (и < 0,23).

Одним из базовых показателей, характеризуют:!«, процесс разрушения каякйяой руды, является сспртк&ляемость рззат®.

Таблица

Параметры корреляционных функций внешней нагрузки

Параметр, Значения параметров

размерность внутренний ротор наружный ротор

0.53. ..0,63 0,41...0,53

«..с-1 1 122. .. 1 48 134... 157

с], "0,18. ..0,24 0,28...0,39

Г.п'1 4,35. .'.7,5 2,9...3,5

'"Ь 0,05. ..0,07 0,04...0,05

о3,с ' 5,19. ..5,33 5,02...5,26

р^иГ1 вз. .. 127 47...118

"4 0,05. ..0,06 0,03...0,05

а., с"1 4,10. ..4,34 .4,26... 4,49

202. ..211 2¡5...23!

% 0,04. ..0,06 0,04...0,0Г

5,44. ..5,68 5,57...5.94

А 242. 1 ..253 264...282 1

Р. работе разработана методика определения эквивалентных юказателей сопротивляемости смешанных сильвинито-галптовых пластов с учетом конструктивных особенностей роторных исполнительных органов, 'Зизико-мбхянических свойств и расположения отдельных слоев относительно исполнительного органа.

Эквивалентная сопротивляемость смешанного еильвинито-гялитоного пласта, обрабатываемого роторным исполнительным оога-иом о р--линиями резания определяется по зависимости

А — _^___________ .

£ А. 1=1 *

г л*? П^ - радиус 1-Й линии резпнин;

7J - центральный угол (рад), зарактеризуюшиП путь, проходп™*

резцом в каждом ¿-м слое; й.. - фактическая сопротивляемость ;|-го слоя, п, - количество обрабатываемых слоев.

В работе рассмотрены вопросы определения потенциальных коо--могяаствП проходческих комбайнов с роторным истшнителнгом оргл ном существующих конструкция в различных условиях эксилуптации. С помощью введенного понятия "грятпппя эюшрплен гная сонротвклпо • моять резанию" численные значения теоретической производители«.».' • ти могут бить установлены в результате сопостарляшя соотпотс'тву • тацих характеристик нзгруженности исполнительных органов и показателей, отражающих такие параметры кобайнов, как: .потенциалыт" возможности приводных электродвигателей, возможности механизм?, перемещения, конструктивный вылет резцового инструмента.

При разработке методики выбора параметров различных структур системы привода исполнительного органа проектируемых проходческих комбайнов учитывалось, что необходимое значение устойчивого момента приводного элотродригателя определялось исходя из регламентируемой в соответствии с твхиико-экономически!.'. требованиями теоретической производительности, а наиболее радионалыим является он достижение при минимальных или близких к ним энергозатратах и равенстве моментов сил сопротивления на соосных роторах исполнительного органа.

■ Теоретическая производительность проходческого комбайна о роторшм исполнительным органом определяется по'зависимости:

К. • Б -гг -и п б яо тппх -др рл

О ------, (1 )

т и

где 3 - шкярддь сечения выработки, обрабатываемая исполнит? аыим

органом, м2;

Кб - коэффициент, учитывающий площадь, обрабатываемую бермо-выми Срезами и отрезными барабанами (для ПК-8МА Кб=1,07). Чпах- макс;имально возможная толщина среза на одиночном резце, м;

п - число резцо"в в линии резания.

п - частота враще1шя ротора приводного электродвигателя, об/мин;

и - передаточное отношение трансмиссии привода исполнительного органа.

Согласна ( 1 ), возможность достижения максимальной производительности для конкретных горно-геологических условий определяется передаточным отношением трансмиссии привода исполнительного

органа.

Из условия полной загрузки приводного электродвигателя, передаточное отношение трансмиссии равно

и = - , (2)

М ■Т1 дв 'тр

где М - устойчивый момент приводного электродвигателя или момент, полученный исходя из допустимой по нагреву (тепловой) мощности электродвигателя (более жесткое ограничение), Н-м;

Т1тр - коэффициент полезного действия трансмиссии; ^ - радиус 1-Й линии резания;

= КАд.й^^) - усилие резания в 1-й линии, где Аэ- эквивалентная сопротивляемость в 1-й линии резания Ь х- максимальная толщина среза в 1-й линии-резания. Определено что, случайная величина эквивалентной сопротивляемости обрабатываемого забоя подчиняется нормальному закону распределения.

Очевидно, что теоретическая производительность проходческого

комбайна при различных текущих значениях эквивалентной сопротивляемости забоя будет принимать различные значения, т.е. Q = Р(АЭ). Конкретное значение эквивалентной сопротивляемости забоя, которое следует принимать при выбора передаточного отношения трансмиссии, следует устанавливать по условию достижения максимально возможной величины средневзвэшенной по вероятности теоретической производительности с учетом возможных ограничений.

Для произвольно выбранного значения эквивалентной сопротивляемости забоя Аэ по зависимостям (1) и (2) определяется передаточное отношение трансмиссии привода исполнительного органа и ого теоретическая производительность.

При снижении значений эквивалентной сопротивляемости забоя толщина среза должна быть увеличена из условия полного использования устойчивого момента двигателя. Однако толщина' среза увеличена быть не может, так как достигла критической величины, соответствующей конструктивному вылету режущего инструмента, и двигатель, как следствие, не будет полностью загружен. Следовательно, в этом случае будет иметь место относительное снижение теоретической производительности, избежать которого можно увеличением скорости вращения исполнительного органа. Данное обстоятельство учитывается -коэффициентом потенциальных потерь Кпот :

2 М (А_)

= у C0nv •Р(А.ч). 1= 1,2...П,

ПОТ L* %r I к \ * Э1 ' i сопр Э1

где Мсопр(Аэ) - момент сил сопротивления на исполнительном органе при принятом значении Аэ;

Mcünp(A3Í) - момент сил сопротивления на исполнительном органе при эквивалентной сопротивляемости забоя. A3i, меньшей, чем Аэ;

- вероятность появления эквивалентной сопротикл.чамосг::

»э1.

Снижений фактической производительности по сравнению с расчетной при уыличинни эквивалентной сопротивляемости забоя оцени-•шстся кслпМ«ций»П'ОМ Фактически* потерь:

к И Л

где - вероятность появления эквивалентной сопротивляемости

V.

- Фактическая толщина среза при экьивалетной сопротивляемости А,^.

Интегральный коэффициент потерь производительности при экви-йялантной соиротивляьмости А3 определяется как сумма коаффшдаен-тоб нотанциальных и фактических потерь:

К - К + К..

ИНТ пот ф

Зависимость сродаавзвещвшюй но вероятности появления ънии-^-■.лентной сопротивляемости забоя производительности с учетом интегрального коаЭДициента потерь производительности тлеет вид:

0Т(А )

=р-» л К (А } инт Э

гдь 0Т(АЭ) - теоретическая производительность комбайна с роторным исполнительным органом при эквивалентной сопротивляемости А,.,;

К (Аэ;- интегральный коэффициент потерь производительности исполнительного органа при эквивалентной сопротивляемости

Из полученной зашсимос;ш средневзвешенной производительности устанавливается представительная с точки зрения максимальной !;;ч'и53вод11тельМОс:ти акьивалентная сопротивляемость забоя. По зави-мости (2) определяется передаточное отношение трансмиссии, ^гг-аечлиакцее наиоодое полное использование потенциальных воз-

т&

можнсстей приводного ?лектродвигчтеля при роботе с максимальной толщиной среза в забое с установленной представительной эквивалентной сопротивляемостью. Данное передаточное отношение обеспечивает максимальную производительность проходческого комбайна. Этот режим разрушения будем нязнеэть рашшалышм, а передаточное отношение трансмиссии привода исполнительного органа, его обеспечивающее рациональным передаточнш отношением.

Применение комбайнов с правильно Еыбраю-шми параметрами раз-делыюго двухдвигательного привода исполнительного органа в условиях калийных рудников Старобинского месторождения может обоспе-' чить рост эффективности проводимых работ, по сравнению с существующими конструкциями ( ПК-6МА ), за счет:

- повышения технической производительности;

- снижения трудоемкости ремонтов и технических обслуживании;

- повышения безопасности ведения работ и улучшения устойчивости комбайна за счет разделения приводов внутреннего и наружного роторов.

Выбранные с учетом рекомендаций работы параметры кинематически связанного двухдвигательного привода роторного исполнительного органа позволят увеличить производительность проходческого комбайна существующей конструкций на 20 % , уменьшить удельные энергозатраты и улучшить устойчивость комбайна относительно продольной оси.

ЗАКЛЙЧШГ/Л

Е диссертационной работе дано новое рещение^актуальной научной задачи., заключающейся в установлении закономерностей формирования нагрузок и сбссновании рациональных, параметров систомь привода уравновешенного роторного исполнительного органа проходческого комбайна с уч'ггем эквивалентной сопротивляемости сиа'л.га~

них сильвшшто-галитовых пластов. Это позволяет обоснованно, на стадии проектирования или модернизации, устанавливать рациональные параметры электромеханической системы различных структур двухдЕигателыхых приводов уравновешенного роторного исполнительного органа проходческого комбайна для добычи калийной руды, обеспечивающих заданные показатели производительности и устойчивости. а .следовательно, и эффективности его работы в условиях Стэробинского. месторождения.

Основные выводы, научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Разработана методика определения эквивалентной сопротивляемости смешанных сильвинито-галитовых пластов, позволяющая учитывать конструктивные особенности роторных исполнительных органов, физико-механические свойства и расположение отдельных слоев с различной сопротивляемостью относительно исполнительного органа, что создает новую методическую основу для проектирования уравновешенного роторного исполнительного органа.

2. Разработаны теоретические основы и методика выбора рациональных параметров различных структур системы привода исполнительного органа проектируемых проходческих комбайнов, основывающаяся на учете еозмсжных потерь производительности при изменении фактической эквивалентной сопротивляемости относительно расчетной. Выбранные таким образом рациональные параметры обеспечивают задаваемую в соответствии с технико-экономическими требованиями теоретическую производительность при полном использовании потенциальных возможностей приводных электродвигателей и минимальных удельных энергозатратах на разрушение горных пород.

3. 11а основании введенного понятия "граничной эквивалентной сопротивляемости резанию" разработана методика определения нагрузок на роторном исполнительном органе и теоретической производи-

тельности существующих конструкций проходческих; комбайнов, позго-лявдзя оценить »Активность их работы з различных условиях эксплуатации.

4. Теоретические исследования динамических свойств электромеханических систем привода исполнительного органа, илобхэламдо для сравнительного анализа с точки зрения динамики различных структурных схем привода, установления дойсгвнтзльннк значений устойчивого момента .приводных электродвигателей и определение исходных данных для расчета дэталой трансмиссии па выносливость, позволили установить:

а) связанность парциальных подсистем применяемых структур привода весьма н«значительна и дина'шческие процессы, протокэгдаэ в двигателях при установившихся режимах работы практически но оказывают влияние ла формирование динамических нагрузок ъ трансмиссии;

б) полученные амплитудно - частотша характеристики ветвей привода внутреннего и наружного роторов в системах с кшгенатичве-ки связанными и раздельно работающими электродвигатели?,и показывают, что динамическая нагрукенность трансмиссий при одних и тох :;:е характеристиках нагрузок на резцах практически равнозначна.

5. Анадшз результатов статистической обработки экспериментальных данных, полученных при исследовании нагрузок и режимов работы проходческих комбайнов о роторным исполнительным органом и шахтных условиях,- разрешил:

а) установить спектральный состав динамических нагрузок в элементах системы привода исполнительного органа;

б) подтвердить основные результаты выполненных теоретических исследований динамических свойств системы привода исполнительного органа;

в) выявить основные закономерности формирования деторминиро-

вэшшх низко- и высокочастотных составляющих эксплуатационных нагрузок.

6. Полученные аналитические выражения корреляционшх функций, описывающих полный спектр составляющих внешней нагрузки на роторном исполнительном органе при разрушении сильвинито-галито-вих пластов Старобинского месторождения, позволяют прогнозировать спектральный состав динамических нагрузок в трансмиссии привода исполнительного органа комбайнов данного типа. Сравнительный анализ прогнозируемых спектральных плотностей нагрузок в системах двухдвигательных приводов, выполненных на основе структур ii параметров, принятых в комбайнах типа ПК-8ИА и "Ротор-3000", позволяет подтвердить вывод о примерно одинаковом уровне динамической нагружешюсш их трансмиссий.

7. Установленные силовые и энергетические характеристики роторного исполнительного органа в реальных условиях эксплуатации позволили:

а) определить количество энергии, расходуемой на преодоление уил сопротивления погрузке и сопротивлений, обусловленных работой резцов на периферийной части ковшей (до 30%);

б У сделать вывод о недостаточной обоснованности принятых решений по выбору параметров роторного исполнительного органа проходческого комбайна типа ПК-8МА.

Реализация разработанных методик, еыводов и рекомендаций в конструкциях модернизированных или создаваемых проходческих комбайнов с роторным исполнительным органом для калийных рудников позволит существенно повысить эффективность их применения' за счет рационального использования потенциальных возможностей привода и повышения безопасности ведения горных работ.

СКВ г.Ясиноватая при создании комбайна "Ротор-ЗООО4 использованы рекомендации по расчету нагрузок и установлен!«) рациональ-

инх параметров системы привода исполнительного органа. Отупеете экономический эффект от применения данного комбайна по сравнение с Чествующим ПК-8МА составит 72,4 тыс.руб. на одну машину в год • (В йенах 1989 года).

Основные положения диссертации опубликованы в следугдих ра>-ботах:

1. Гуляев В.Г;, Петрушкин Г.В., Калкгашй В.Г. Динамические нагрузки в приводе роторного исполнительного органа проходческого комбайна ПК-8МА // Межвуз.сб.научн.трудов: Механизация горных работ.- Кемерово, 1990.- С. 28-33.

2. Петрушкин Г.В., Данилов В.Н., Калюжный В.Г. Экспериментальные исследования режимов работы основшх систем проходческого комбайна ПК-8МА // Разработка месторождений полезных ископаемых.-Киев: Техника. Вып. 88, 1991.- С. 45-47.

3. Гуляев В.Г., Петрушкин Г.В., Калюжный В.Г. Модель проходческого комбайна для анализа его нагрукенности при случайных колебаниях // Тр. мездунар. научн.- практич. конф. молода ученых, аспирантов и инженеров 19-23 октября 1992 г.- М: МГМ, 1992, ч. 1,- с. 13-18.

4. Петрушкин Г.В., Калюжный В.Г., Ефимович Определение рациональных параметров привода бермового исполнительного органа проходческого комбайна ГОС-8МА / Донецк.политехн.кн-т.- Донецк, 1990.- 8 с. Деп. в ЩШЭМУголъ, Я 5127.

5. Петрушкин Г.В., КалкжныЯ В.Г., Василенко Д.М. Детерминированные составляющие нагрузок в приводе роторннх исполнительных органов проходческих комбайнов / Донецк.полтохн.ип--?.- Донецк. 199!.- 17 с. Деп. в ЩПСЗИУголь, Л 5302.

6. Петрушена Г.В., Соколовский Ю.А., Данилов й.П., Каякяшй В.Г. Силовые и энергетические характеристики роторного исполнительного органа проходческого комбайна ПК-ЗМА / Донецк.политехи.

ин-т.- Донецк, 1990,- 21 с. Деп. в ЦНИЭИУголь, ^042.

7. Петрушюш Г.В., Осокин П.А., Калюжный В.Г. Маляренко Т.А. Определение параметров механической характеристики электродвигателя привода исполнительного органа комбайна типа ПК-бМА в реальных условиях эксплуатации / Донецк.политехи.ин-т.- Донецк, 1991.17 с. Деп. в ЦНИЭИУголь, Я 5301.

8. Петрушкин Г.В., Калюжный В.Г., Данилов В.Н., Кордоков А.Н. Определение рациональных параметров исполнительного органа и привода проходческого комбайна с соосными роторами / Донецк, политехи, ин-т.- Донецк, 1990.- 13 с. Деп. в ЦШШУголь, №125.

9. Петрушюш Г.В., Калюжный В.Г., Комар В.П. Определение рациональных параметров кинематически связанного двухдвигательно-го привода роторного исполнительного органа проходческого комбайна / Донецк, политехи, ин-т.- Донецк, 1990.- 13 с. Деп. в ЦНИЭИУголь, * 5126.

КАЛШШИ Виталий Георгиевич. Обоснование параметров системы привода роторного исполнительного органа высокопроизводительного проходческого комбайна для калийных рудников.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.06 - Горные машины, ДонГ'ГУ, Донецк, 1994.

Защищается диссертационная работа, в которой содержатся теоретические исследования по обоснованию рациональных параметров электромеханической систеш различных структур двухдвигательных приводов уравновешенного роторного исполнительного органа проходческих комбайнов для добычи калийной руда, а также результаты экспериментальных исследований. Установлено, что при проектировании или модернизации проходческих комбайнов необходимо учитывать показатели • эквивалентной сопротивляемости смешанных сильвикято-галитовых пластов и особенности формирования нагрузок на роторном исполнительном органа.

Результаты исследований использованы при разработке технического задания на создание комбайна "Ротор-£ООО".

Vltaly G. Kalyuzhny. The ground of rotor cut tins; tool drive system parameters for highcapasity heading machine 'for potassium mines.

Thesis for a technical, sciences candidate's descree on speciality 05.05.06 - Mining machines, DonSTU, Donetsk, 1994.

The thesis In which theoretical anallses on ground of elect-roraechanic system rational parameters for different structures of blpropelled drives of balanced rotor cutting tool in heading machines for potassium ore output which provide for the specified capaaity index and also the results of experimental tests Is defended. It Is established,'that under design and modernization of the heading machines it is necessary take into consideration the indexes or equivalent resistance mixed sylvanit-halite seams and special features of load3 formation on the rotor cutting tool.

The results of investigations wex'e used in request for proposal design for creation "Hotor-3000" heading machine.

Ключов! слова: роторний виконавчий орган, екв!валентна onipHicTb р!занню, капшш руда, прох1дницысий комбайн, рац1ональн1 параметри, продуктивн!сть.

Ответственный за выпуск 'заведующий кафедрой Торные машины" докт. техн. наук, профессор

В.Г. Гуляев