автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Повышение эффективности машин для добычи камня путем снижения жинамической нагруженности трансмиссий

Министерство .высшего и сроднего специального образования

£) •'•; рсфср

Тульокий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт

11а правах рукописи

ШЕКЯН 1&лерик Бениковяч

УДК 622.35:679.8.053.8:621.85

.ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН ДЛЯ ДОБЫЧИ КАМНЯ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСШ ТРАНСМИССИЙ

Специальность 05.05.06 - ГЪрные машин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула - 1987

Работа выполнена в Ереванском ордена Трудового

Красного Знамени политехническом институте им.К.Маркса

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Макарян Л.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Глатман Л.Б. , кандидат технических наук, доцент Кавыряшн И.П.

СКТБ "Строммашина" Минстройдормаша СССР

Ведущее предприятие:

Защита диссертации состоится " МСУО/и-К- 1988

года

часов на заседании специализированного совета К 063.47.04 Тульского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92, учебный корпус 9, ауд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульскогс ордена Трудового Красного Знамени политехнического института.

Автореферат разослан "_£_" с^Цса&^Л 1987 г

Ученый секретарь специализированного //

совета Пискунов О.М.

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Б "Основных на -правлениях экономического и социального развития СССР на 19861990 годи и на период до 2000 года" поставлена задача ускоре -ння социально-экономического развития страны. Для достижения этой цели предусматривается, в частности, повышение эффектив -ности производства в горнодобывающей промышленности путем создания новых и модернизации существующих машин, средств меха -низации и инструмента. Это в полной мере относится к созданию высокоэффективного камнедобывающего и каынеобрабатыващего оборудования.

Основной объем разрабатываемых в СССР местородцений при -родного камня составляют граниты, мраморы, известняки, ту^ы и др., из которых в 1986 году произведено около 7 млн.м3 изделий. Из этого объема около 1,3 млн.м3 составили изделия из туфа, свыше 90 % которых произведены в Армянской ССР.

В настоящее врет добычу природного камня, и в частности туфа, производят камнерезными машинами (КРМ), оснащенными в ■ основном (на 85 %) дисковыми исполнительными органами. Низкая эффективность КРМ, узлы и детали которых, работая в условиях значительных динамических перегрузок, часто выходят из строя, препятствует дальнейшему росту производства изделий из природного камня.

Учитывая важность проблемы, Совет Министров Армянской ССР в постановлении й 689 от 10 ноября 1978 г. поручил науч -ным организация!,! республики "... созданием новых и модернизацией, действующих камнерезных машин и оборудования", решить вопрос повышения их технического уровня.

В связи с этим, пошшение эффективности машин для добычи камня на основе улучшения их технического уровня путем выявления законов формирования и установления способов снижения динамической нагруженности трансмиссий узлов является акту -альнбй научной и практической задачей.

Цель работы заключается в снижении динамической нагруженности трансмиссий на основе установления закономерностей ее формирования в результате колебательных процессов,.обеспечивающей повышение эффективности машин для добычи камня.

Идея работы заключается в том, что пошшение эффективности машин для добычи камня достигается путем рацио -налышх сочетаний конструктивных и технологических параметров, с учетом комбинаций в работе узлов, предусмотренных технологией добычи.

Метод исследования - комплексный, включающий экспериментальные (с разработкой специальной установки) и аналитические (с применением ЭВМ) исследования.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:

- разработана математическая модель режущего узла, отличающаяся тем, что нагружение на ее входе произведено экспериментально определенным моментом сил сопротивления резанию, позволяющая обосновать конструктивные и технологические параметры узла и исполнительного органа;

- установлены закономерности изменения момента сил сопротивления при резании туфов, имеющем пять основных, низкочао -готных форм, характеризуемых темпом роста момента и зависящих от параметров породы, исполнительного органа и конструктивно -технологических параметров КРМ, а его высокочастотными состав-

лягцими можно пренебречь, как не оказывавших, по оравнению о основными формами, супественного влияния на формирование динамических нагрузок в трансмиссии;

- установлена взаимосвязь динамической нагруженности трансмиссий с конструктивными и технологическими параметрами исполнительных органов,позволившая обосновать их рациональные диапазоны.

Достоверность научных положений,выводов и рекомендаций подтверждаются:

- удовлетворительной сходимостью результатов расчетов и экспериментальных исследований (расхождение результатов не превышает 15 %)',

- использованием в экспериментах установки, повышающей точность измерений и снижающей уровень помех на 70...80 %•,

- объемом экспериментальных работ, обеспечивающих о доверительной вероятностью 0,9 отклонение результатов экспериментов в пределах 10 %;

- обработкой результатов экспериментов на ЭНЛ с использованием методов математической статистики и теории вероятностей.

Научное значение работы заключается в установлении закономерностей формирования динамической нагруженности трансмиссий в результате колебательных процессов в них в зависимости от конструктивных й технологических факторов, включая количество резцов на исполнительных органах, а также характеристик двигателя и момента сил сопротивления резанию, что позволило определить рациональные сочетания конструктивных и технологических параметров, обеспечивающих повышение эффективности м!ашин для добычи камня.

Практическое значение работы:

- определены диапазоны рационального количества резцов исполнительных органов и их взаиморасположение, обеспечивающие снижение динамических нагрузок в трансмиссиях узлов машин для добычи камня и энергоемкости процесса резания;

- обоснован выбор технологической схемы резания, снижающей динамические нагрузки в трансмиссиях режущих узлов;

- разработана установка для теазометрирования вращающихся деталей, повышающая точность и производительность экспериментов;

- разработан исполнительный орган о дисковыми пилами уменьшенного диаметра и толщины, позволяющий вести разработку камня на глубину, превышающую их диаметр.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы на Ленинакан-ском заводе "Строммашна" Министерства строительного, дорожного о коммунального машиностроения (МСДКМ) СССР при изготовлении опытной партии исполнительных органов с рекомендованным количеством резцов к взаиморасположением для попарной установки. Материалы по предложенному исполнительному органу приняты для использования СКТБ "Сгроммашина" МСДКМ СССР проектируемой КРМ . нового технического уровня, разработка технической документации и опытного образца которой должны быть завершены в 1988 г.

Расчетный экономический эффект от внедрения предложенных мероцриятвй на Ленинаканскон заводе "Строммашина" составляет 121,8тыс. руб. в год.

А п р об а"ц и я работы. Основные материалы, положения в вывода диссертационной работы, докладывались и были обсуждены на ¡кучно-технических конференциях профессорско -

преподавательского состава Ереванского политехнического института (г.Ереван, 1973-1986 гг.); ХУШ научной конференции про -фессорско-преподавательского состава втузов Закавказских республик (г. Ереван, 1975 г.); совместном заседаний кафедр "Детали малшн" и "Механика грунтов, ОиФ" Ереванского политехни -частого института (1987 г.); расширенном заседании технического совета СКТБ "Строммалгина" МСДО1 СССР (г.Ленивакан, 1987 г.); ИГД им. А.А.Скочшюкого (г.Люберцы, 1987 г.); расширенном заседании кафедры 'Торные машины и комплексы" Тульского политехнического института (г. Тула, 1987 г.).

Публикации . По результатам выполненных исследований опубликовано 7 статей и получено авторское свидетельство.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, заключения, изложенных на 195 страницах машинописного текста; содержит 40 рисунков, 18 таблиц,список литературы из 107 наименований и 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Анализ состояния механизации добычи и обработки природного камня показывает, что существенной причиной, сдерживающей дальнейшее развитие отрасли, является низкий технический уровень и эффективность оборудования, в частности КРМ,вследствие работы трансмиссий их узлов в условиях значительных динамических нагрузок. Одним из путей повышения эффективности КРМ является установление закономерностей формирования динамических нагрузок в трансмиссиях узлов и разработка на этой основе способов и средств их снижения.

Решение указанной задачи базируется на трудах советских ученых В.Д.Абезгауза, Р.В.Акопова, А.И.Берона, Г.С.Белорусова.В.А.

Бреннера, Н.Г.Верескунова, В.Н.Гетопакова, Л.Б.Глатмана, Б.Л. Давыдова, В.А.Дейниченко, А.В.Докукина, И.П.Кавцршина, Н.Г. Картавого, М.В.Касьяна, Ю.Д.Красникова, М.Г.Лейиша, Л.М.Макаряна, Р.Ю.Подэрни, Е.З.Позина, Б.А.Скородумова, В.И.Солода, И.А. Тер-Азарьева, З.Я.Хургина, а также исследованиях, проведенных в ИГД им. A.A. Скочинского, МШ, НПО "Камень и силикаты" Минстроймате-риалов АрмССР, Лениншсанском СКТБ "Строммашна", ТулПИ и других организациях. Однако, полученные результаты, не могут быть непосредственно использованы цри анализе работы КРМ для ее совершенствования путем снижения динамической нзагруженности трансмиссий узлов. Это объясняется отсутствием математической модели узла ' КРМ, отражающей взаимное влияние исполнительного органа, двигателя и трансмиссии, учитывающей, их основные параметры, включая ко- ' личество резцов исполнительного органа, а также неравномерность его движения и взаимодействие порода и инструмента. Недостаточно' четко установлено влияние частоты возбуждающих систему сил, а также конструктивных и технологических параметров на формирование динамических нагрузок в трансмиссии.

В соответствии с изложенным были сформулированы следующие основные задачи:

- разработка математической модели режущего узла, отражающей взаимное влияние исполнительного органа, двигателя и трансмиссии а учетом их основных параметров, включая количество резцов исполнительного органа;

- установление основных параметров момента сил сопротивления резанию в зависимости от конструктивных и технологических факторов, влияющих на формирование динамических нагрузок в трансмиссии и оценка их роли в этом процессе;

- исследование крутильных колебаний трансмиссий узлов КРМ под воздействием основных возбувдающих сил с учетом и с п о ль зов я— пня гашы выпускаемых исполнительных органов, установление наиболее опасных' ре.шолов и оценка динамической нагруженности участков валопроводов, а также установление рациональных диапазонов чясла резцов исполнительшх органов, обеспечивающих снижение динамических нагрузок с учетом комбинаций работы, предусмотренных технологией добычи;

- разработка на основе проведенных исследований мер по снижении динамической нагруненности трансмиссий и новой конструкции исполнительного органа.

На основе анализа работы КРМ установлено, что тлеются два обобщенных параметра, связанных с неравномерностью движения и влияющих на формирование нагрузок в трансмиссиях режущих узлов:

а) неравномерность движения верхней тележки или КРМ;

б) неравномерность движения исполнительного органа.

Вопросы влияния неравномерности движения КРМ в направлении

реза на формирование нагрузок в трансшссиях в настоящее время недостаточно изучены и являются, йо нашему мнению, темой отдельной работы. Учет влияния этого параметра произведен косвенным путем, посредством реального момента сил сопротивления на исполнительном органе, полученном в результате экспериментов. Неравномерность движения исполнительного органа, приводящая к измене-кию мгновенной суммарной толщины стружи, снимаемой резцами, способствует неравномерности движения машин в целом, что в свою очередь воздействует на фбрмироваше закона движения исполни -тельного органа. В связи с этим,'важное значение имеет выявление 'закона движения исполнительного органа под воздействием указанных факторов и в результате колебательных явлений в вало-

10 ■ . проводе режущего узла, которые играют решающую роль .в формировании нагрузочного режима трансмиссии. Для этого, в первую очередь, необходимо иметь закон изменения момента сил сопротивления на исполнительном органе, при определении которого экспериментальным путем нужно установить длительность реализации, достаточной для "улавливания" как высокочастотных, так и низкочастотных составляющих. Тензометрирование нагрузок с использованием токосъемника необходимо производить с помощью установки, обеспечивающей в специфических условиях камнедобы^авдего производства высокую производительность работы и достоверность получаемой информации. Дня решения этого вопроса, наш предложена и реализована установка (рис.1)сущность которой заключается в предварительном ■усилении полезного сигнала до поступления его на токосъемник. Сравнительными испытаниями установлено, что уровень помех при этом снижается на 70...80 %, а ширина "размыва" нулевой линии полного оборота тензометрируемой детали на рабочей скорости не зависит от времени работы и превышает нормальную не долее чем в 1,5...2 раза.

Для определения длительности реализации (опта) нами предложена уточненная методика, заключающаяся в том, что из условия реализации «юнималажй частоты процесса, в первом приближении оценивают величину длительности реализации Т0п, В соответствии о которой получат предварительную осциллограмму записи наг -рузки и вычисляют нормированную корреляционную функцию. Время корреляции может быть определено из уравнения •.

00

где /Г^-норп:"ровавная корреляционная •функция. Ою геометричес- . ни равно основанию прямоугольника с высотой К(г)0= I, имеюде-

го площадь, равную площади заключенной между кривой К(Г) и осьв абсцисс. Величину этой площади удойно определять планиметрированием графика К(г)0, вычерченного для повышения точности в увеличенном масштабе. При известном Гк величину Топ уточняют из условия обеспечения допустимой погрешности основных статистических характеристик процесса.. .

Блок-схема установки для тензометрирования ' вращающихся деталей

а - тензомэтрнруемая деталь; б - неподвижный блок; I - тензо-датчики; 2 - предусшштель; 3 - токосъемник; 4 - тензоусили -тель; 5 - фазовый детектор; 6 - фильтр; 7 - осциллограф; 8 -генератор,

• Рис Л.

Обработка осциллограмм записи, полученных при резании большинства добываемых в АрмССР туфов, показала,, что момент. сил сопротивления включает пять основных низкочастотных составляющих с частотой: 240...290 рад/с, определяемой количеством резцов и частотой вращения исполнительного органа, характеризуемых темпом роста нагрузки и зависящих от схемы резания, величины износа резцов и др. (табл.!.), а также высокочастотные составляющие о частотой до 850...920 рад/с. IIa рис.2 приведены типич -ные графики нормированной корреляционной функции и единичной спектральной плотности момента сил сопротивления при резании

артикского туфа исполнительным органом с количеством резцов

2 => 24 (скорость резания 4,81 м/с, скорость подачи 2,45 м/мин).

Графики нормированной корреляционной, функции и единичной спектральной плотности

к(т)

0,5.

I а

I г Щом 1л ^ сс

-0,5 --------------. . ■■ ,

0,2 0,3 0,8 а),10 раде

а - корреляционная функция; б - спектральная плотность.

Рис.2.

Решение вопроса оценки динамической составляющей нагрузки в трансмиссии сводится к установлению закона движения ротрра двигателя либо исполнительного органа под воздействием движущего момента двигателя и момента сил сопротивления резанию,Особенностью привода режущего узла современной КрМ является нали чие двух основных маховых масс, расположенных по конщм транс -миссии, - это массы ротора двигателя и исполнительного.органа. Промежуточные элементы с массами,меньшими, чей массы исполни -■ тельного органа и ротора двигателя, не- оказывают существенного влияния на возникающую в трансмиссии динамическую составляющую нагрузки. Это позволяет упростить эквивалентную.схему привода' режущего узла до двухмаосовой- о представлением момента инерции промежуточных элементов в виде равномерно распределенной между ' ротором лвигателя и исполнительным органом (рис.3).

Движение такой системы описывается дифференциальными уравнениями:

Таблица I

Формы момента сил сопротивления на исполнительном органе

I »да 1 Схема г резания Характер нагрузки Средние значения Ц и Гг при Т = = 0,0217 с и отношений (мгмо)/(мгм0) Частость

I попутная МСП) Ма\ г 1 1 1 м' ЛЧ / V / 1 \ / 1 ^ч^/ ! 1 ! 0,0039 о 80

Г, г г,+т гт

1 мр УЛ

2 & о Я Но ' и "<\ 1 / Л IV ) I ! . ! 0,02 о 87

г, г ^ггг г

нс(п Ц = 0,0043 с

3 | О в "о /Г ! « 1 /| |\ / ч/1 1 \/ ] 1 1 1 ! 1 ! Тг = 0,0141 о ГАГгМ0)/(Мг-М^ =1,38 70

Г, г Г^т гл*Т 2Т /

4 1. о/ (9 ф Ч /] 1 1 р м, | /ГЛ Г 1 г, = 0,0067 о . Гг = 0,0184 о Ц'М0)^Мг-М0) = 0,8 73

Г, £ Т 5+Г Г,*Т2Г t

5 И И о <о -о о 1% \ /1 \ / 1 1 . 1 М>/\ ' \У 1 \/ Т 1 1 г 1 1. Г?-.0,5Т 45

Г, г г,*т 2т г

12)

где Зд - момент

здФд+- с[%-% + мст/с]+мд(Ф)д

1%+оя Фд--с[%-% *М0С]-мса)

инерции ротора двигателя, кг.м^; Зц и Зд- приведенные к ротору двигателя моменты инерции соответственно исполнительного органа и элементов трансмио.сии, кг.м2; За- суммарная приведенная к ротору двигателя жесткость участков трансмиссии, Н.м/рзд; Мд(фд)=Мн+Кд(и)н- (ръ) - крутящий момент двигателя, Н.м; Мн- номинальны!'! крутящий момент двигателя,- Н.м; коэффициент крутизны устойчивой ветви механической характеристики двигателя, Н.м.с/рад; и)„- номинальная угловая' скорость ротора двигателя, рад/с; и)0- угловая скорость ротора двигателя при нулевом скольжении, рад/с; номинальное скольжение двигателя, %\ (рд- угловое перемещение ротора двигателя,' рад; Ц>и- угловое . перемещение исполнительного органа, приведенное к'ротору двигателя, рад.

Двухмассовая эквивалентная схема режущего -узла .

%

Г)

О

пи!

Оси

ю

13

О

м/п

ои

Рис.3.

Решая систему уравнений (2) относительно <Ри> опуская индекс при нем, вводя обозначение (7) = Мн~ Мс(() и применив к полученному дифференциальному уравнении четвертого порядка преобразование Лапласа с учетом начальных условий (при /" = 0, (р(0)= </>,; ф{0)=ф1;(р(0)~ф1\ф(о)=ф1, а также,учитывая условие периодичное-

ти в интервале 0 < t<T , получим изображение:

Ф (э) - ^ * Ф,(Р+о,)+Ф,(Р2ЩР+аг)Щ(Р3ЩРг+огР Щ)

*(1-р-рТ) , ОоШ (3)

\ ... Р**о,Р*+агрг+а3р

где Г- время, с; Г-период функции Mc(t) , с; 0f... 04 - постоянные, зависящие от динамических параметров системы; р - ком -плексная переменная.

Для нахождения оригинала выражения (3) надо HaiiTH изображение функции' Fit), в которую входит Mc(t). Первая по табл.1 форма M/f) аппроксимируется кусочно-аналитической функцией:

^itHuftî'm-r^htriua^-uft-T)]*

(4)

^(T-m[u(t)-u(t-T)]M0,

где tl(t),.. u(t-Т) _ единичные функции Хевисайда; h=(Mt~Mg}/t1 и q = (Mf-M0)/(r-rf)2 - параметры функции Mc(t) .

Обозначая М= Мн~ М0 , находим изображение уравнения (4) :

г/-- ^ е-^о (5>

Подставляя выражение (5) в (3) и производя обратное преобразование при д< t <Т, находит«! оригинал ipo(t) . Аналогичным обра - • зом найдены оригиналы выражения (4) дая других форм M/t) . Расчеты с входными данными, соответствующими узлу горизонтальных пил КРЙ, показывают, что при формах, соответствующих встречной схеме резания,.возникают меньшие ускорения исполнительного органа. Это позволяет рекомендовать к использованию встречную схему резания, при которой наблюдается Mc(t) с меньшим темпом роста в течение периода Г(отношение. Т/ ц ) л меньшие динамические -нагрузки в трансмиссии. Для изучения влияния темпа

роста момента сил сопротивления величина T/ft в расчетах ва -рьировалась в диапазоне 1,05...20. "Расчетами установлено, что уменьшением теша роста Mc(t) можно снизить динамические нагрузки на величину до 16 %.

Момент сил сопротивления включает как низкочастотную, так и высокочастотные составляющие, учет которых в принятой модели Mc(t) максимально приближает ее характер к реальному. Для оценки влияния высокочастотной составляющей на колебательный процесс и нагрузки в трансмиссии она представлена в виде гармонической функции, наложенной на- основную форму:

f(th[u(t)-u(t-T)]M*sin(kt+5), (6)

где N - амплитуда высокочастотной составляющей, Н.м; к- круговая частота, принятая равной частоте периодической высокочастотной компоненты корреляционной функции Mc(t), рад/с; $-фаза,рад. Изображение уравнения (6) с учетом изображения (3) тлеет вид:

Ф*(п) - kcos5 + p&in5) у° р(кг+рг)(р3+а,р+а2р+а3Х (?)

Сложение уравнений (3) и (7) с последующим обратным преобразованием позволяет определить ifjt). Расчеты произведены при варьировании круговой частотой в диапазоне до 1737,3 рад/с. Фаза варьировалась в диапазоне Q...237 с иагом .77/6. Установлено, что для каждого оначеши сгиксированной круговой частоты, име г-ется фаза, которой соответствует максимум динамических натру -зок, а амплитуды изменения последних снижаются- с увеличением частоты. Поэтому;, целесообразна определять максщ.1ально,возыож-. ные значения. /ф'1тах при варьировании' S-. Цр:ч?аще.йие'макби - . ыально возданного,ускорения (рис,4) при; аэдши уде высокочас тотной составляющей Д?*= 10 Л.м(6-$ от. величина М^ Ид),может.

17 ч

достичь величины до 250...300 рад/с2, что соответствует росту динамических нагрузок в трансмиссии на 15...20 которые, однако, резко уменьшаются (до I.. .3 %) при частоте К>530...560 рад/с. Таким образом, в практических расчетах составляющие момента сил сопротивления резанию с частотой,вше указанной,можно не учитывать, т.к. они не оказывают существенного влияния на формирование динамических нагрузок в трансмиссии.

Изменение количества резцов, приводит к изменению времени,

ч

необходимого для поворота исполнительного органа на угол между двумя соседними резцаш, т.е. периода Т. С использованием первой по табл.1 форглы ^^произведены расчеты при изменении Jв диапазоне 0,005...0,07 с с шагом 0,005 с, что при частоте вращения исполнит елъного органа 115 мин-^ соответствует изменению количества резцов в диапазоне Z~8.,,I04. На рис.5 приведен график зависимости максимального ускорения исполнительного органа от периода Г. Из графика явствует, что снижение макси -мального ускорения исполнительного органа обеспечивается При конструктивно приемлемом количестве резцов 2= 16...18, либо 2 ? 34. При примерно равных уровнях 'максимального ускорения предпочтение следует отдать ¿?= 16...18, что хорошо согласуется с экспериментальными данными, согласно которым, в этом -случае, снижаются износ резцов и энергоемкость процесса резания. Оснащение исполнительного органа резцаш в количестве 2^34 оправдано лишь при резании камня повышенной прочности.

С целью определения режимов, опасных в резонансном отношении, определены собственные частоты свободных крутильных колебаний трансмиссий узлов,'рассмотренных в виде многомассовых систем, и произведен.анализ частот основных внешних, возбузде-

Зависимость максимального приращения ускорения исполнительного органа от частоты высокочастотной составляющей момента сил сопротивления

ЩаХс*, рад-с'г

гоо

юо

5 о)с= 13Ю'Нм-рш)~' ЫсАМКРНнрад'1 (Н^ткГНмрад'1 г)с°2.зи?Нмрад~*

И 0 А ■ г Г

0.5 ),0 . 15 к- Ю'рае/с

; М = 10 Н.м Рис.4

Зависимость максимального ускорения исполнительного органа от длительности периода Г

раде

300

600

300

\

V / V

/

У / J ¡5 /1 л 16... 18

0,01 0,02 0.05 ОМ 0.05 0,06 Г,с

¿ш'ц1 70 4о ~20' /? 12 11 ю 9 8 Приведенная жесткость трансмиссии С = 2.001.103 Н.м/рад Рис.5

■ . 19

ний, включая гамму производных исполнительных органов с учетом комбинаций работы узлов, предусмотренных технологией добычи.Установлено, что собственные частоты трансмиссий узлов КРМ распределены таким образом, что возможно возбуждение режущих узлов, и лишь в области низших частот. Основным возбуждающим звеном являются исполнительные органы, частота вращения и количество резцов которых определяют частоту возбуждающих сил действующих на вхо-, дах систем. Для оценки динамической нагружешюсти участков трансмиссий уачов на входах дяюгомассовых систем приложены единичные гармонические моменты. Динамические моменты на участках определены методом гармонических коэффициентов влияния. Составлены системы уравнений, посредством которых построены графики зависимостей динамических моментов на участках трансмиссии от частоты возбуждения. Установлено, что некоторые участки трансмиссий могут претерпевать значительные перегрузки на входе в пять и более раз. Анализом работы трансмиссий с учетом оснащения КРМ гаммой производимых исполнительных органов установлено, что рациональное количество их резцов необходимо выбирать с учетом динамической нагружешюсти участков и трансмиссий в целом. Результаты анализа сведены в табл.2. Для предотвращения . повышения частоты возбуждения со стороны исполнительных органов при установке их параш, .и как следствие, работы трансмиссий в зонах,блйзких к резонансным, предложена технология изготовле -ния выходных фланцев режущих узлов и исполнительных органов, обеспечиваюдая синхронность входа их резцов в забой, внедренная на Ленинаканском заводе "Строшашина" МСКДМ СССР.

Предложен.новый исполнительный орган с дисковыми пилами уменьшенного диаметра и толщины, позволяющий резать породу на 'глубину, превышающую их диаметр .Исполнительный орган принят

Таблица 2

Рациональные количества резцоэ 2 исполнительных органов

Узлы КРМ при &сж < 20 МПа при > 20 МПа

горизонтальных пил г = 16. ..18 32...34

вертикальных пил г = 30. ..32 г = 50...52

СКТБ "Огроммашина" МСКЦМ СССР для использования в составе разрабатываемой КРМ нового технического уровня.

Расчетный экономический эффект от внедрения предложенных мер на Ленинаканском заводе "Строммашина" составляет 121,8 тыс. руб. в год.

ЗАКШШШЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи, состоящей в установлении закономерностей формирования динамической нагруженности трансмиссий узлов в результате колебательных процессов в них, в зависимости от технологических и конструктивных факторов, включая количество резцов на иопол -нательных органах, а также характеристик двигателя и момента сил сопротивления резанию, что с учетом комбинаций работы уз -лов, предусмотренных технологией добычи, позволило определить рациональные сочетания конструктивных и технологических пара -метров, обеспечивающих повышенйё эффективности машин для добычи камня.

Основные вывода, научные в практические результату исследований заключаются в следующей.

I. Разработана математическая модель режущего узла натру-женяая. экспериментально определенным моментом сил сопротивления резанию и отрезающая взаимовлияние исполнительного органа, дви-

Гателя и трансмиссии, с учетом их основных параметров, включая Количество резцов исполнительного органа.

2. При резании туфов момент сил сопротивления имеет пять основных, низших по частоте форм, характеризуемых темпом роста момента и зависящих от параметров породы и инструмента, величины подачи на резец, их количества и конструктивно-технологических параметров, машны. Высокочастотные составляющие момента сил сопротивления вызывают приращения (до 20 л) максимальных нагрузок в трансмиссии, пропорциональные их амплитудам. В практических расчетах следует учитывать составляющие с частотой в диапазоне до 530...560 рад/с.

3. Исполнительные органы являются основным возбуждающим фактором трансмиссий узлов, моделированием которых в виде многомассовых линейных систем и исследованием их в режимах свободных и вынужденных колебаний установлено, что некоторые детали могут претерпевать значительные перегрузки, превышающие нагрузки на входе в пять и более раз. Исполнительные органы на режущих узлах необходимо устанавливать без углового смещения резцов одного относительно другого. Для достижения■ этого в технологию изготовления исполнительных органов введены специальные приспособления.

'4. Эксплуатацию камнерезных машин необходимо производить на встречной схеме резания, при которой, вследствие меньшего темпа роста момента сил сопротивления, динамические нагрузки в трансмиссии снижаются до 16 %.

5. При резании пород прочностью до 20 Ша исполнительные органы необходимо оснащать резцами в количестве: для узла горизонтальных пил 2 = 16...18; для узла вертикальных пил Е = 30...

...32, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. При резании пород прочностью свыше 20 Ша- количество резцов исполнительных органов должно быть соответственно ¿>32... 34 п г? 50...52, причем верхний предел г? определяется исходя из конструктивных предпосылок.

6. Разработан новый исполнительный орган с дисковыми пилами уменьшенного диаметра и толщины, позволяющий вести разработку камня на глубину, превышающую 1„с диаметры.

Основные положения диссертации внедрены на Ленинаканском заводе "Строммаш:ша"при изготовлении партии исполнительных органов и фланцев с рекомендованным количеством резцов и взаиморасположением для установки их napai.ni. Материалы по исполнительному органу с дисковыми пилами уменьшенного диаметра приняты для использования СКТБ "Строт,машина" МСДШ. СССР в составе проектируемой КРМ нового технического уровня, разработка технической документации и опытного образца которой должны быть завершены в 1988 г.

Расчетный экономический эффект от внедрения предложенных мероприятий на Ленинаканском заводе "Стром.шшна" составляет 121,8 тыс. руб. в год.

Основные псложения диссертация опубликованы в следующих работах::

1. ГЛакарян Л.М., Шекян Г. Б. О неравномерности ■ движения исполнительных органов камнерезных машин // Тез. докл. XX науч.-техн. конф. профессоров, препод., науч. работников к аспирантов инстггута / Ерев. политехи, ин-т им. К. Маркса. - Ереван, 1973. - С. 222-223.

2. Макат'-гн Л.!"., Шекян Г.Б. Повышение производительности

камнерезных машин // Промышленность Армении. - 1974. - Je 6.

- С. 35-37. .

3. Макарян Л.М., Шекян Г.Б. Определение коэффициентов усиления участков трансмиссий режущих узлов камнерезных машин // Изв. АН АрмССР. Сер. техн. наук. - 1975. - ХШ11. - № 2.

- С. 8-15.

4. Макарян Л.М., Шекян Г.Б. О влиянии жесткости трансмиссий режущих узлов камнерезных машин на формирование динамических нагрузок // Тез. докл. науч. конф. профессорско-преподават. оостава втузов Закавказских республик 20-24 октября 1975 г.

- 1£еван, 1975. - С. 71.

5. Макарян Л.М., Шекян Г.Б. К вопросу составления расчетных эквивалентных схем узлов камнерезных машин // Межвуз. сб. науч. тр. Сер. ХУ1. Вып. I. Машиностроение. - Ереван. - 1976.

- С. 145-150.

6. Способ тензометрирования вращающихся деталей камнерезных машин / Макарян Л.М., Адамян Л.Б., Оганесян С.А., Мартиросян С.А., Шекян Г.Б. Строительные материалы: Информ. листок № 2.

- Ереван: АрмНИШТИ, 1976. - 4 с.

7. Макарян Л.М., Шекян Г.Б. Об одном способе определения прочности бетона // Тез. докл. IУ Республиканской науч.-техн. конф; молодых науч. работн. и спец. по'мелиор. и вода, хозяйству АрмССР, 16-17 дек. 1982 г. - Ереван, 1982. - С. 50-51.

8. A.c. 604699 СССР, МКИ3 В 28 Д I/I2. Камнерезный инстру-' мент / Макарян Л.М., Шекян Г.Б. (СССР). - й 2146003/29-33; Заявлено 19.06.75, Опубл. 30.04.78, Вол. й 16 // Открытия. Изобретения. - 1978. - № 16. - С. 49.