автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Повышение прочности тангенциальных поворотных резцов горных очистных комбайнов

На правах рукописи

Крестовоздвиженский Павел Дмитриевич

ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ ПОВОРОТНЫХ РЕЗЦОВ ГОРНЫХ ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 [у]АР 2011

Кемерово - 2011

4840443

Работа выполнена на кафедре теории механизмов и машин и основ конструирования Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк.

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Дворников Леонид Трофимович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Герике Борис Людвигович

кандидат технических наук, доцент Леконцев Юрий Михайлович

Ведущая организация: «Научно-исследовательский испытательный центр КузНИУИ» (ЗАО «НИИЦ КузНИУИ»)

Защита состоится «31» марта 2011 года в 15°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28. Факс (3842) 36-16-87, e-mail: kuzstu@kuzstu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан » февраля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.102.01

А.Г. Захарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Индустриальным способом добычи угля в мировой практике является механический способ с применением высокопроизводительных шнековых очистных комбайнов, вооруженных тангенциальными поворотными резцами.

Несмотря на достаточно большую номенклатуру используемых в горном деле типов очистных комбайнов - не менее трех десятков конструкций, выпускаемых заводами различных государств, принципиально они отличаются незначительно. Основная часть установленной на комбайнах мощности приводов передается на разрушение углей через инструмент. В силу того, что одновременное непосредственное воздействие на забой от шнеков осуществляется через ограниченное количество резцов, последние оказываются высоконагружен-ными.

В связи с этим задача повышения прочности и износостойкости резцов, очистных шнековых комбайнов оказывается не просто актуальной, а одной из важнейших для угледобывающей отрасли. Исследования и рекомендации, направленные на совершенствование резцов угольных комбайнов, являются востребованными и могут способствовать целям повышения их производительности и уменьшения энергопотребления. Многое в обозначенном направлении уже достигнуто, однако возникающие новые задачи требуют изучения накопленных результатов по исследованию тангенциальных поворотных резцов и отыскания путей их дальнейшего совершенствования.

Благодаря использованию современных методов моделирования взаимодействия резцов с угольным массивом становится возможным решать задачи по обоснованию оптимальных геометрических форм и материалов как непосредственно режущих элементов, так и корпусов резцов в целом, прочности которых посвящается настоящее исследование.

Цель работы состоит в разработке рекомендаций по созданию высокопрочного рабочего инструмента очистных комбайнов на основании изучения процессов его взаимодействия с разрушаемой средой.

Идея работы состоит в повышении прочности конструкций тангенциальных поворотных резцов, в частности, за счет исключения концентраторов напряжений в теле твердосплавных вставок.

Задачи исследований:

- определить основные параметры напряженно-деформированного состояния (НДС) в твердосплавной вставке и головной части резца в соответствии с основными закономерностями процесса взаимодействия тангенциального поворотного резца с разрушаемым массивом;

- обосновать критерии гарантированной прочности твердосплавной вставки и головной части резца и на их основе исследовать напряженно-деформированное состояние тангенциальных поворотных резцов с привлечением метода конечных элементов;

- на основе математического моделирования и физического эксперимента разработать рекомендации по совершенствованию конструкций тангенциальных поворотных резцов.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Применение безлезвийных твердосплавных вставок, в тангенциальных поворотных резцах, выполненных в виде эллипсоидов вращения, позволяет устранять в них концентраторы напряжений и обеспечивать деформации, не превосходящие упругих, что гарантирует их прочность.

2. Применение метода конечных элементов к исследованию напряженно-деформированного состояния тангенциального поворотного резца, позволяет на стадии проектирования исключать концентрации напряжений в опасных сечениях резцов.

3. Применение резцов новой конструкции (со вставкой в форме эллипсоида вращения), позволяет воздействовать на забой значительно большим усилием, обеспечивающим уменьшение энергоемкости процесса разрушения угля.

Научная новизна работы:

1. Установлены параметры напряженного состояния резцов с учетом их реальных форм и размеров на основании классических задач и методов теории упругости.

2. Обосновано применение в качестве твердосплавных вставок тангенциальных поворотных резцов тел вращения, в виде двухосного эллипсоида как гладкой поверхности 2-го порядка, не содержащей концентраторов напряжений.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами теоретических исследований, основанных на фундаментальных положениях механики деформированного твердого тела, теории упругости, строительной механики; корректностью сделанных допущений при построении расчетных моделей; представительным объемом экспериментальных данных, полученных в промышленных условиях; использованием современного компьютерного оборудования и программного обеспечения.

Методы исследований включают: анализ литературных источников, посвященных использованию тангенциальных поворотных резцов; аналитическое, численное и имитационное моделирование напряженного состояния тангенциального поворотного резца и угольного массива на основе методов строительной механики, теории упругости, сопротивления материалов; научное обобщение теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты позволяют рассчитывать рациональные параметры тангенциальных поворотных резцов при их конструировании в соответствии с горно-техническими и горно-геологическими условия использования.

Личный вклад автора заключается: в установлении влияния формы корпуса резца на напряженно-деформированное состояние тангенциальных поворотных резцов; в определении влияния формы твердосплавной вставки на разрушение массива; в проведении испытаний тангенциальных поворотных

резцов на шахтах Кузбасса, разработке конструкции тангенциального поворотного резца, обладающего повышенным ресурсом. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит формализация поставленных задач, обобщение и анализ результатов.

Реализация выводов и рекомендаций. Результаты исследований напряженно-деформированного состояния тангенциальных поворотных резцов представлены в «Рекомендациях к конструированию и изготовлению резцов», принятых к практическому использованию на предприятии ООО «Горный инструмент» г. Новокузнецк и использованы при разработке новых конструкций резцов защищенных патентам РФ.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались и получили одобрение на международных научно-практических конференциях «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения» (Новокузнецк, 2001, 2005, 2007, 2008), «Наука. Промышленность. Оборона» (Новосибирск, 2007), «Уголь России и Майнинг» (Новокузнецк, 2008, 2009), «Неделя горняка» (Москва, 2008), «Современные техника и технологии» (Томск, 2009), «Актуальные проблемы механики и горного машиноведения, развития науки и интеграции ВУЗов» (Ош, Киргизия, 2009), «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2010» (Кемерово, 2010).

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 2 научных статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ; 11 публикаций в материалах Международных и Всероссийских конференций; 1 изобретение и 2 полезных модели.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста и включает в себя введение, пять глав, заключение и список литературы из 164 наименований, содержит 75 рисунков и 32 таблицы.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Дворникову Леониду Трофимовичу за чуткое руководство и помощь в осмыслении результатов при проведении исследований и написании диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована актуальность темы, определены цель и задачи диссертационной работы, отмечена научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В главе 1 «Анализ известных исследований процессов разрушения углей тангенциальными поворотными резцами» приведен анализ накопленных результатов исследований, направленных на изучение процесса взаимодействия резцов горных очистных комбайнов с угольным массивом при его разрушении шнековыми исполнительными органами.

Значительный научный и практический вклад в этом направлении, в частности в области обоснования оптимальных условий разрушения углей резцами, внесли А.И. Берон, Л.И. Барон, Е.З. Позин, В.З. Меламед, В.И. Солод, А.Н. Коршунов, В.Н. Гетопанов, М.И. Слободкин, A.C. Казанский, Г.И. Ягод-

кин и другие. Анализ показал, что большинство известных работ были посвящены разрушению углей так называемыми радиальными резцами.

Промышленное применение тангенциальных поворотных резцов (ТПР) в очистных комбайнах началось не ранее 1970 года.

Первые конструкции ТПР были заявлены в 1962 (А.8шре) и 1965 (С.Кгеке1ег) годах. К настоящему времени известны десятки конструкций таких резцов различной геометрии обусловленной условиями их применения, в частности прочностью разрушаемых углей.

Необходимость создания тангенциальных поворотных резцов возникла в связи с потребностью увеличения производительности комбайнов и уменьшения нагрузок на их рабочие органы.

Можно отметить, что в развернутой монографии А.И. Берона, Б.М. Лей-бова, Е.З. Позина «Резание угля», опубликованной в 1962 году, ни о шнеках, ни о ТПР речи не шло, откуда следует, что до 1962 года каких-либо исследований по рассматриваемой в настоящей работе проблеме не проводилось.

На современном этапе угледобычи использованию шнековых исполнительных органов и тангенциальных поворотных резцов альтернативы не просматривается. Не менее 95% действующих очистных забоев оснащены именно шнековыми комбайнами, при этом условия нагружения ТПР постоянно усложняются, вследствие явно просматривающейся тенденции увеличения установленной мощности двигателей узлов резания комбайнов. В частности, мощность двигателей узлов резания очистных комбайнов, созданных в 1956-1995гг. не превышала 200 кВт, в 1995-2000гг. - она была доведена до 300 кВт, в 2000-2005гг. - варьировалась в интервале 400 - 1000 кВт, а в комбайнах создаваемых в последнее время (2005-2010гг.), она достигает 800 - 1500 кВт.

На некоторых последних (2010г.) модификациях очистных комбайнов использован привод мощностью до 2150 кВт.

Очевидно, что при росте мощности узлов резания существенно возрастают нагрузки на резцы комбайнов и задачи повышения прочности и поиска рациональных конструкций тангенциальных поворотных резцов становятся принципиально важными.

В главе 2 «Исследование напряженно-деформированного состояния тангенциальных поворотных резцов» подробно рассматривается геометрия и кинематика воздействия поворотных резцов на разрушаемую среду, их силовое нагружение и напряженно-деформированное состояние.

В результате поступательного движения комбайна вдоль забоя со скоро-

стью V,, и вращения шнекового исполнительного органа со скоростью со= ;

резцы комбайна движутся по кривым (рисунок 1), описываемым системой уравнений (1)

При этом срезаемая стружка угля изменяется по толщине от нуля до максимального значения (Итш), угол воздействия на забой относительно естест-

х - смр-гът<р, у = -гсо$(р.

(1)

венной слоиности угля меняется, что приводит к существенному изменению нагрузок на резец во времени.

...............- А

Рисунок 1 - Схема движения резца в пространстве забоя: 1 - траектория движения резцов при V,, = 0; 2,3 - траектории движения вершин резцов; 4 - угольный массив; к - толщина стружки; V,, - скорость подачи; Ури-скорость резания; V,, - результирующая скорость; а - угловая скорость; а - ордината точки с наибольшей толщиной стружки; г - радиус шнека

Величина ктах определяется выражением

V.

1г...... =-

(2)

60 тп

где т - количество резцов в линии резания, п = 9.5со - частота вращения шнека, мин"1.

При существующих параметрах очистных комбайнов толщина стружки при резании изменяется в интервале к = 0.03 - 0.06 м.

Непосредственно одновременно на забой воздействуют не более половины резцов, установленных на шнеке, то есть вся мощность двигателей резания передается на разрушение угля через вполне конкретное число резцов - от 15 до 30, что позволяет судить о реальных нагрузках, испытываемых резцами.

На рисунке 2 показана схема сил, действующих на резец. Основными составляющими являются сила сопротивления резанию 2, сила сопротивления подаче резца У и боковое усилие.

Известно, что угли Кузнецкого угольного бассейна в зависимости от сопротивляемости резанию делятся на три категории (А = 110; 220; 330 кН/м), откуда следует, что максимальные значения сил 5 = , действующих на резец при резании углей, находятся в диапазоне значений от 2 до 15 кН.

Результаты испытаний резцов, проведенных на угледобывающих предприятиях Кузбасса, Хакассии, Ростовской области, позволили сформулировать причины выхода резцов из строя, связанных с недостаточной прочностью тех или иных их элементов.

Рисунок 2 - Схема взаимодействия ТПР с забоем: 1 - разрушаемая среда, 2 - ТПР, X - сопротивление резанию, У- сопротивление подаче резца, 5 - результирующая сила

Основными причинами выхода из строя резцов являются:

— скол корпуса ТПР в зоне закрепления твердосплавной вставки;

— продольный или поперечный скол рабочей части твердосплавной вставки;

— односторонний износ корпуса резца;

— излом корпуса ТПР в области перехода головной части в хвостовую;

— равномерный износ корпуса резца.

Все причины поломок резцов свидетельствуют о их перегруженности и недостаточной прочности отдельных элементов.

Естественно, основной была поставлена задача об изучении напряженно-деформированного состояния тела резца с привлечением подходов с позиций теории упругости.

В первом приближении, то есть без учета конструктивных элементов (переходов, выточек), тангенциальный поворотный резец может быть представлен в виде конуса (рисунок 3), с углом при вершине а, нагруженного результирующей силой 5, приложенной к его вершине.

В основу исследования были положены известные задачи теории упругости, поставленные и решенные Дж. Митчеллом. Речь в них шла о распределении напряжений в бесконечном конусе с углом конусности а, нагруженном сжимающей и изгибающей силами, приложенными к вершине конуса.

Решение, найденное Митчеллом, было сведено к получению коэффициентов, определяющих напряженное состояние в общем виде.

N - изгибающая сила, Р - сжимающая сила, S - результирующая сил,

а - угол конусности, /5 - угол, определяющий положение рассматриваемой точки по отношении к действующей силе, R - радиальная составляющая тензора напряжений, В - окружная составляющая, А - нормальная составляющая, г- радиус сферы, описывающей расстояние от вершины до рассматриваемой точки

В деформациях это решение имеет вид , F sin«cos В

I Ur ---'

4лС г

A + 3G F sin ¡5 < 2(Л + 2С)4лС г ' (3)

_ A + 3G F cos«cosР V Ua ~ 2(Л + 2G) 4/zG Г '

где ur, up, иа - радиальное, окружное и нормальное смещения; G и Л - коэффициенты Лямэ.

Применительно к поворотным резцам в наиболее опасном сечении ф=0) компоненты напряжений выражаются зависимостью

Лг =-1,2x10

вт а

(4)

=17,37—^—5, г

Ар=Вг= 0,

Аг =-17,37 ^ г

Частное решение задачи Митчелла, применительно к тангенциальным поворотным резцам, позволило найти взаимосвязь предельной по упругости силы 5 от угла конусности «(рисунок 4).

Н

Рисунок 4 - График зависимости предельной силы 5 от угла конусности а

Из полученной зависимости следует, что в интервале значений угла ^

от 15 до 30 градусов (угол между образующей конуса и осью конуса) величина предельного значения силы сопротивления может быть описана уравнением

5 = ^(«-СГ0), (5)

где к = у- коэффициент пропорциональности, ао - минимальный угол конусности (15 градусов), а- угол конусности рассчитываемого резца.

При превышении величины предельного значения силы 5, определенной по (5), в конструкции резца могут возникать необратимые деформации, приводящие к его разрушению, так при угле а= 25 "действующая на резец сила 5 не

и

должна превышать значения 3,5 - 4кН. Данные результаты подтверждаются структурой поломок корпуса тангенциальных поворотных резцов при проведении испытаний на угледобывающих предприятиях.

Решая задачу о гарантированной прочности ТПР от действующих на него нагрузок со стороны массива, необходимо одновременно обеспечить условия наименее энергоемкого разрушения забоя. Одним из решений, в этом направлении рассматривается идея устранения на резцах участков с концентрацией напряжений, приводящих к их локальным разрушениям. Целесообразно воздействующие на забой инденторы выполнять в виде гладких поверхностей. Эта идея ранее была использована при создании бурового инструмента ударного действия (J. Kelli, 1965).

В настоящем исследовании изучен процесс взаимодействия индентора в виде жесткого штампа с разрушаемой средой с точки зрения контактной задачи теории упругости, которая применительно к упругим телам, ограниченным поверхностями второго порядка, была решена Г. Герцем.

Применяемые в настоящее время в серийных конструкциях поворотных резцов твердосплавные вставки выполняются заостренными (лезвийными), то есть с концентратором напряжений в их вершине. Использование в качестве твердосплавных вставок безлезвийных инденторов, выполненных в частности, в форме полуэллипсоида вращения (рисунок 56) с посадочной ступенью в виде усеченного конуса и отношением полуосей рабочей ступени эллипсоида 1,8-2,2, существенно меняет картину распределения напряжений _ _

под индентором. Такой ин- Рисунок 5 - Схема воздействия на массив

дентор, не имея собственно инденторами: Р - действующая нагрузка, лезвия, обеспечивает квази- 1 " разрушаемая среда, 2 - инденторы конус (а) постоянную удельную на- и полуэллипсоид (б)

грузку на среду. «Острота» такого индентора является величиной обратной скорости изменения контактной площадки по мере внедрения индентора.

Удельное давление р(р) под индентором зависит от геометрии индентора и определяется зависимостью

4 ЕС

(6)

1 р

""У V" N

*

В формуле (6) обозначены: Е - модуль упругости, V - коэффициент Пуассона среды, С - коэффициент продольного растяжения поверхности, а - радиус площадки контакта, р- полярный радиус рассматриваемой точки.

К настоящему времени в соответствии с формулой (6) разработаны компьютерные программы, в частности Куклиным С.А., дающие возможность находить поля контактных напряжений и деформаций в среде при различных формах инденторов.

Сравнение инденторов - конуса и полуэллипсоида по напряжениям, возникающим в среде при их воздействии на разрушаемую среду (Е=5000МПа, у=0.3), приведено на рисунке 6.

Рисунок 6 - Распределение давления под инденторами (а-конус, б-полуэллипсоид)

Закономерности распределения давлений показывают, что давление под индентором-эллипсоидом близко к равномерному и существенно, в разы меньше максимального давления под индентором-конусом, откуда следует, что при «остром» инденторе в нагружаемой среде происходят локальные разрушения малых объемов и добиться возникновения высоких напряжений в больших объемах среды невозможно.

Иная ситуация возникает при воздействии на среду «тупым» индентором. В этом случае напряжения накапливаются без локальных разрушений среды и лишь при достижении ими предельных значений происходят разрушения значительно больших объемов массива крупным сколом и с меньшими затратами энергии. На рисунке 7 показаны зависимости нарастания усилий, прикладываемых к инденторам в форме «конуса» и «эллипсоида» по мере их внедрения в массив, из которых следует, что более затратным по усилиям является процесс внедрения «эллипсоида», однако энергоемкость разрушения массива при этом может уменьшаться в разы за счет откалывания крупных фрагментов.

Исходя из приведенных соображений автором настоящего исследования, был предложен к применению в практике добычи угля шнековыми очистными комбайнами новый тангенциальный поворотный резец с твердосплавной вставкой в виде двухосного эллипсоида (Пат. №2212535).

Таким образом, основываясь на использовании известных классических задач теории упругости (Дж. Митчела и Г. Герца), удалось сформулировать и реализовать новые подходы к конструированию тангенциальных поворотных резцов.

а

7 в 5 4 3 2 1

О 0.1 0.2 0,3 0.4 0.5 0,6 0.7 0.8 0.9 10 к т Рисунок 7 - График зависимости усилия внедрения /''от глубины внедрения 1г инденторов в форме «конуса» (1) и эллипсоида (2)

В главе 3 «Исследование напряжений в корпусах тангенциальных поворотных резцов методом конечных элементов» проводится изучение напряженно - деформированного состояния головных частей и твердосплавных вставок тангенциальных поворотных резцов различных форм с применением метода конечных элементов.

Прежде всего, сравнению были подвергнуты головные части ТПР. отличающиеся видом образующей их боковой поверхности: линейной, вогнутой и выпуклой (рисунок 8). __

Рисунок 8 - ТПР с различной формой образующей головных частей: линейной, вогнутой, выпуклой и напряжениями, действующими на главных

площадках

В качестве конечного элемента использовался элемент Б0и095, широко используемый при моделировании статического нагружения консольных балок различной конфигурации.

Расчетные модели соответствовали по геометрии реальным конструкциям головных частей резцов - одного из основных производителей резцов в Кузбассе - ООО «Горный инструмент», изготовленных из легированной стали 35ХГСА с физическими характеристиками Е= 2.15*10? МПа, 1/= 0.3. К вершине резца прикладывалась изгибающая сила в 4 кН. Торцевая поверхность головной части закреплялась неподвижно.

Результаты расчета представлены напряжениями, действующими на главных площадках (5/, а также нормальными напряжениями (5Л, Бу, 5г) и

эквивалентными напряжениями.

Как и следовало ожидать, наиболее прочным является резец с выпуклой поверхностью головной части, однако эксперимент показал, что отличие в уровне напряжений, с некоторым приближением, можно считать незначительным и вполне допустимо использование в практике резцов с вогнутой образующей, особенно при резании углей с малым сопротивлением резанию.

Особое внимание в работе было уделено исследованию напряженно-деформированного состояния твердосплавных вставок ТПР, как элементов, не-

эллипсоида вращения вставок (5/)

Напряженное состояние твердосплавных вставок ТПР представлено на рисунке 9. Физические параметры расчетных моделей, соответствовали вольф-рамокобальтовому сплаву ВК10КС.

На том же рисунке 9 показаны уровни касательных напряжений на главных площадках сечений (5;, 52, 5?).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что значения напряжений в теле твердосплавных вставок цилиндрической и «грибковой» форм от действия изгибающей силы отличаются мало, в то время как напряжения, возникающие в теле вставки-эллипсоида, имеют существенно меньшие значения.

Таким образом, результаты исследования НДС твердосплавных вставок различных форм позволяют утверждать, что с точки зрения прочности конструкций вставок очевидные преимущества имеют вставки в форме тел вращения второго порядка, в частности эллипсоида вращения (ввиду меньшего значения гауссовой кривизны).

В главе 4 «Разработка рекомендаций по совершенствованию тангенциальных поворотных резцов» представлен ряд решений для создания более прочных и менее металлоемких конструкций тангенциальных поворотных резцов.

Результаты исследований, приведенных в главе 2, позволили разработать новую конструкцию тангенциального поворотного резца, приведенную на рисунке 10, тело индентора в нем выполняется в виде вытянутого полуэллипсоида

режущая часть которой выполнена в форме эллипсоида вращения: а - угол конусности посадочной части вставки, £); - диаметр опорной части ТПР, в- угол установки ТПР, Но - конструктивный вылет, В2 - диаметр хвостовой части ТПР, 1 - головная часть ТПР, 2 - твердосплавная вставка, 3 - хвостовая часть, 4 - стопор, 5 - разрушаемая среда, хх - линия резания

При этом посадочная часть вставки выполняется в виде усеченного конуса с углом конусности в диапазоне значений от 0 до 3 градусов, что обеспечивает упругое самоторможение вставки в корпусе.

В связи с тем, что рабочая поверхность вставки выполняется гладкой, то есть не содержит конических точек, она подвержена разрушению в меньшей степени.

Изучение особенностей применяемых в практике конструкций ТПР различных производителей, показало, что, при сохранении конструктивного вылета, головные части резцов, обладающие индивидуальными конфигурациями и размерами, отличаются друг от друга незначительно.

Переменный поперечный размер резцов может быть рассчитан исходя из закона изменения сечений его головных частей, обеспечивающего равнопроч-ность конструкций при поперечном изгибе и записываемого в виде

й =3

\32F-x

П- <7 '

(7)

где х - переменный конструктивный вылет, F - изгибающая сила, ах - предельный нормальные напряжения материала резца.

Основываясь на зависимости (7) вполне возможно решить задачу об унификации размерного ряда разрушающего инструмента очистных комбайнов.

1г

1х

\

Рисунок 11 - Унифицированный тангенциальный поворотный резец (Пат. №44744)

На рисунке 11 приведена конструкция унифицированного тангенциального поворотного резца, сущность которого заключается в том, что отношение длины головной части к длине хвостовой части выбирается в интервале

значений = 0,8...1,2, а

радиус поперечного сечения головной части увеличивается от твердосплавной вставки к хвостовику с квазилинейной интенсивностью.

Анализ причин выхода резцов из строя при работе по углю с твердыми включениями показал, что основным видом поломки является скол твердосплавной вставки. Было предложено использовать в качестве материала режущей вставки - инструментальную сталь Х12МФ (Пат.№54628), что позволило бы избежать как сколов режущей вставки, так и достигнуть пропорционального износа по конструктивному вылету головной части резца.

В главе 5 «Результаты шахтных испытаний новых видов тангенциальных поворотных резцов» приводятся данные наблюдений за тангенциальными поворотными резцами на шахтах Кузбасса. Испытания резцов проводились с целью определения удельного расхода резцов, а также проведения сравнительного анализа работоспособности и причин выхода из строя резцов с различными материалами и геометрией твердосплавной вставки и корпуса.

В период подготовки диссертации (2004-2010 гг.) было проведено более тридцати испытаний резцов на шахтах Кузнецкого угольного бассейна, Ростовской области и Республики Хакассия, в настоящем исследовании результаты испытаний приведены частично.

В 2004 году на ш. Комсомолец г. Лениск-Кузнецкий в лаве №1726 пласта Бреевский были проведены несколько серий испытаний тангенциальных поворотных резцов. Основной целью испытаний явилась потребность в снижении удельного расхода резцов при работе по углю. Условия проведения испытаний: очистной комбайн К500Ю, схема отработки - односторонняя; пласт Бре-

евский, состоит из угольных пачек крепостью/= 1.5, с породными прослойками алевролита мелкозернистого, крепостью/= 2-3.

За период проведения испытаний было добыто 26.6 и 18.6 тысяч тонн угля соответственно для резцов РШ 32-70/165К (ТПР с «грибковым» твердым сплавом) и РШ 32-70/16 (ТПР с цилиндрическим твердым сплавом), а удельный расход резцов составил 0.52 и 0.91 шт./тыс.тонн.

Таким образом, опираясь на результаты проведенных испытаний (подтвержденные аналогичными итогами на ряде других шахт) можно сделать вывод о том, что применение ТПР армированного «грибковым» твердым сплавом при работе по углю, является целесообразным в сравнении с цилиндрическими твердосплавными вставками.

Анализ причин выхода ТПР из строя, позволил сформировать требования к «нетвердосплавным» (из инструментальной стали) вставкам, основным требованием является обеспечение соизмеримой интенсивности износа режущей вставки с износом корпуса резца вокруг области закрепления вставки.

Опытные конструкции ТПР со вставкой из инструментальной стали (в количестве 6 шт.) были опробованы в вышеперечисленных условиях. Результаты испытания показали, что применяемые конструкции работоспособны, в ходе испытаний фиксировалось уменьшение конструктивного вылета резцов, при сохранении требуемого «заострения», масса отбитого угля составила 8000 тонн.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

На основании выполненных аналитических и экспериментальных исследований с целью отыскания путей увеличения прочности тангенциальных поворотных резцов очистных комбайнов, можно сделать следующие выводы:

1. Использование классической задачи теории упругости - задачи Митчелла о напряженно-деформированном состоянии бесконечного конуса, позволило найти закономерность между углом конусности и усилием, прикладываемым к вершине конуса, обеспечивающим его упругое состояние.

2. На основании изучения взаимодействия твердосплавных вставок тангенциальных поворотных резцов с обрабатываемой средой, используя решение контактной задачи Герца, найдены новые «безлезвийные» формы поверхности вставок, в частности в виде эллипсоида вращения.

3. Обоснование возможности широкого использования применительно к тангенциальным поворотным резцам численных методов, в частности метода конечных элементов, позволяет проводить исследование напряженно-деформированного состояние резцов с учетом их реальных форм и определять наиболее нагруженные элементы.

4. Проектирование тел тангенциальных поворотных резцов в виде равнопрочной по изгибу балки с учетом их конструктивных особенностей обеспечивает повышение ресурса работы резцов.

5. Предложены новые конструкции тангенциальных поворотных резцов, защищенные патентами РФ (№2212535, 44744, 54628), которые могут найти широкое применение в практике угледобычи очистными комбайнами.

6. Проведены промышленные сравнительные испытания тангенциальных поворотных резцов на угледобывающих предприятиях Кузнецкого угольного бассейна, на шахтах: Октябрьская, им. С.М. Кирова, Абашевская, Юбилейная, Новая и многих других.

7. Научные и практические результаты, приведенные в настоящем исследовании, могут явиться серьезным основанием для создания единых методов проектирования тангенциальных поворотных резцов.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Крестовоздвиженский П.Д. Некоторые результаты наблюдений за работой очистных комбайнов на шахтах Кузбасса [Текст] / П.Д. Крестовоздвиженский // Горный информационно-аналитический бюллетень. - МГГУ. - Москва,2009. - Вып.6. - С. 121-124.

2. Крестовоздвиженский П.Д. Об одном из направлений совершенствования конструкции резцов горных очистных комбайнов [Текст] / П.Д. Крестовоздвиженский //: Вестник КузГТУ. - Кемерово, 2009. - Вып.З - С. 11-13.

3. Крестовоздвиженский П.Д. К вопросу о совершенствовании поворотных резцов проходческих комбайнов [Текст] / JI.T. Дворников, П.Д. Крестовоздвиженский // Труды региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Под общ. ред. С.М. Кулакова; СибГИУ,- Новокузнецк, 2001.- Вып.5. - Ч.Н. Технические науки. - С. 289-290.

4. Крестовоздвиженский П.Д. Нагружение поворотного резца горного комбайна и исследование его напряженно-деформированного состояния [Текст] / JI.T. Дворников, П.Д. Крестовоздвиженский // Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Под общ. ред. С.М. Кулакова; СибГИУ.- Новокузнецк, 2005.- Вып.9,- Ч.П. Технические науки. -С. 287-292.

5. Дворников JI.T., Тангенциальный поворотный резец [Текст] / J1.T. Дворников, С.И. Прокушенко, П.Д. Крестовоздвиженский // Материалы регионального конкурса. Инновации и изобретения года / Кузбасская торгово-промышленная палата.- Кемерово, 2005.- С. 27-28.

6. Крестовоздвиженский П.Д. Определение максимального усилия на одном резце комбайна SL-300 [Текст] / П.Д. Крестовоздвиженский // Труды VIII Всероссийской научно-технической конференции: Наука. Промышленность. Оборона,- НГТУ,- Новосибирск, 2007. - С. 322-324.

7. Крестовоздвиженский П.Д. Определение оптимального типоразмера тангенциального поворотного резца при разрушении угля очистным комбайном [Текст] / Л.Т. Дворников, П.Д. Крестовоздвиженский // Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых/ Под общ. ред. С.М. Кулакова; СибГИУ. - Новокузнецк, 2007. - Вып. 11.-Ч.З.Технические науки. - С. 259-261.

8. Крестовоздвиженский П.Д. К вопросу о траектории движения тангенциального поворотного резца очистного комбайна [Текст] / Л.Т. Дворников, П.Д. Крестовоздвиженский // Труды Всероссийской научной конференции сту-

дентов, аспирантов и молодых ученых. - СибГИУ.- Новокузнецк, 2008.-Вып.12. - С. 121-125.

9. Крестовоздвиженский П.Д. К вопросу о закреплении тангенциальных поворотных резцов горных комбайнов [Текст] / П.Д. Крестовоздвиженский // Труды XV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» / ТГУ,-Томск, 2009.- Т.1.- С. 315-316.

10. Крестовоздвиженский П.Д. К вопросу о возможности посадки с натягом режущих вставок тангенциальных поворотных резцов горных комбайнов [Текст] / П.Д. Крестовоздвиженский // Сб. статей Международной научно-практической конференции «Уголь России и Майнинг 2009»; СибГИУ. - Новокузнецк, 2009,- С. 86-88.

11. Крестовоздвиженский П.Д. Анализ напряженно-деформированного состояния механических крепежных устройств тангенциальных поворотных резцов горных комбайнов [Текст] / П.Д. Крестовоздвиженский // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей / Под общ. ред. В.Н. Фрянова. - СибГИУ,- Новокузнецк, 2009. - С. 86-88.

12. Крестовоздвиженский П.Д. К вопросу об условиях применения тангенциальных поворотных резцов горных комбайнов с различной конструкцией головной части [Текст] / П.Д. Крестовоздвиженский, J1.T. Дворников // Материалы международной научной конференции «Актуальные проблемы механики и горного машиноведения, развития науки и интеграции ВУЗов» Международный научный журнал №1, часть 2, спецвыпуск. - Ош, 2009 - С. 94-95.

13. Крестовоздвиженский П.Д. Исследование напряженно-деформированного состояния инденторов тангенциальных поворотных резцов очистных комбайнов [Текст] / П.Д. Крестовоздвиженский // Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2010»/ редкол.: В.Ю. Блюменштейн (отв. редактор), ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2010. - С. 215-217. Патенты на изобретения и полезные модели:

1.Пат. 2212535 РФ, МПК Е21С35/18. Тангенциальный поворотный резец [Текст] У JI.T. Дворников, С.И. Прокушенко, П.Д. Крестовоздвиженский, H.A. Полынцев; - № 2001134315/03; Заявл.17.12.2001; 0публ.20.09.2003.

2. Пат. 44744 РФ, МПК Е21С35/18. Тангенциальный поворотный резец [Текст] / JI.T. Дворников, С.И. Прокушенко, П.Д. Крестовоздвиженский;

№ 2004123541/22; Заявл.04.08.2004; 0публ.27.03.2005.

3. Пат. 54628 РФ, МПК Е21С35/18. Резец добычного комбайна [Текст] / JI.T. Дворников, С.И. Прокушенко, П.Д. Крестовоздвиженский;

№ 2006100399/22; Заявл.10.01.2006; Опубл. 10.07.2006.

КРЕСТОВОЗДВИЖЕНСКИЙ ПАВЕЛ ДМИТРИЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ ПОВОРОТНЫХ РЕЗЦОВ ГОРНЫХ ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 24 февраля 2011г. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ.л. 1,16. Уч.-изд.л. 1,3. Тираж 120 экз. Заказ № 113

Сибирский государственный индустриальный университет 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42. Издательский центр СибГИУ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ УГЛЕЙ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫМИ ПОВОРОТНЫМИ 8 РЕЗЦАМИ

1.1. Условия эксплуатации тангенциальных поворотных резцов очистных 8 комбайнов

1.2. Конструктивные особенности горных очистных комбайнов ^

1.3. Конструкция и область применения тангенциальных поворотных 25 резцов очистных комбайнов

1.4. Цели и задачи исследования

1.5. Выводы по главе

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОГО 38 СОСТОЯНИЯ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ РЕЗЦОВ

2.1. Геометрия и кинематика движения тангенциальных поворотных резцов

2.2. Силовое взаимодействие резцов с разрушаемой средой ^

2.3. Напряженно-деформированное состояние тела резца

2.4. Исследование и поиск оптимальных условий воздействия на 59 разрушаемую среду вставок различных геометрических форм

2.5. Выводы по главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В КОРПУСАХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ ПОВОРОТНЫХ РЕЗЦОВ МЕТОДОМ 73 КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

3.1. Методика исследования напряженного состояния тангенциальных 73 поворотных резцов

3.2. Определение напряженно-деформированного состояния тангенциального поворотного резца с применением метода конечных элементов

3.3. Определение напряженного состояния твердосплавных вставок

§2 тангенциальных поворотных резцов различных форм

3.4. Сравнительный анализ напряженного состояния крепежных устройств

§у тангенциальных поворотных резцов

3.5. Выводы по главе ^

4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ 91 ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ ПОВОРОТНЫХ РЕЗЦОВ

4.1. Выбор рациональных геометрических параметров тангенциальных поворотных резцов

4.2. Разработка твердосплавной вставки в виде эллипсоида вращения

4.3. Оценка параметров износостойкости резца и выбор рациональных ¡00 материалов

4.4. Применение составного тангенциального поворотного резца ^^

4.5. Выводы по главе

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ШАХТНЫХ ИСПЫТАНИЙ НОВЫХ ВИДОВ Ц2 ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ ПОВОРОТНЫХ РЕЗЦОВ

5.1. Условия применения тангенциальных резцов на шахтах Кузбасса ^^

5.2. Обобщенная методика приемо - сдаточных испытаний по 115 показателям прочности и износостойкости

5.3. Анализ результатов шахтных испытаний

Индустриальным способом добычи угля в мировой практике является механический способ с применением высокопроизводительных шнековых очистных комбайнов, вооруженных тангенциальными поворотными резцами.

Несмотря на достаточно большую номенклатуру используемых в горном деле типов очистных комбайнов — не менее трех десятков конструкций, выпускаемых заводами различных государств, принципиально они отличаются незначительно. Основная часть установленной на комбайнах мощности приводов передается на разрушение углей через инструмент. В силу того, что одновременное непосредственное воздействие на забой от шнеков осуществляется через ограниченное количество резцов, последние оказываются высоконагружен-ными.

В связи с этим задача повышения прочности и износостойкости резцов, очистных шнековых комбайнов оказывается не просто актуальной, а одной из важнейших для угледобывающей отрасли. Исследования и рекомендации, направленные на совершенствование резцов угольных комбайнов, являются востребованными и могут способствовать целям повышения их производительности и уменьшения энергопотребления. Многое в обозначенном направлении уже достигнуто, однако возникающие новые задачи требуют изучения накопленных результатов по исследованию тангенциальных поворотных резцов и отыскания путей их дальнейшего совершенствования.

Благодаря использованию современных методов моделирования взаимодействия резцов с угольным массивом становится возможным решать задачи по обоснованию оптимальных геометрических форм и материалов как непосредственно режущих элементов, так и корпусов резцов в целом, прочности которых посвящается настоящее исследование.

Цель работы состоит в разработке рекомендаций по созданию высокопрочного рабочего инструмента очистных комбайнов на основании изучения процессов его взаимодействия с разрушаемой средой.

Идея работы состоит в повышении прочности конструкций тангенциальных поворотных резцов, в частности, за счет исключения концентраторов напряжений в теле твердосплавных вставок.

Задачи исследований: определить основные параметры напряженно-деформированного состояния (НДС) в твердосплавной вставке и головной части резца в соответствии с основными закономерностями процесса взаимодействия тангенциального поворотного резца с разрушаемым массивом; обосновать критерии гарантированной прочности твердосплавной вставки и головной части резца и на их основе исследовать напряженно-деформированное состояние тангенциальных поворотных резцов с привлечением метода конечных элементов; на основе математического моделирования и физического эксперимента разработать рекомендации по совершенствованию конструкций тангенциальных поворотных резцов.

Научные положения, выносимые на защиту: )

1. Применение безлезвийных твердосплавных вставок, в тангенциальных поворотных резцах, выполненных в виде эллипсоидов вращения, позволяет устранять в них концентраторы напряжений и обеспечивать деформации, не превосходящие упругих, что гарантирует их прочность.

2. Применение метода конечных элементов к исследованию напряженно-деформированного состояния тангенциального поворотного резца, позволяет на стадии проектирования исключать концентрации напряжений в опасных сечениях резцов.

3. Применение резцов новой конструкции (со вставкой в форме эллипсоида вращения), позволяет воздействовать на забой значительно большим усилием, обеспечивающим уменьшение энергоемкости процесса разрушения угля.

Научная новизна работы:

1. Установлены параметры напряженного состояния резцов с учетом их реальных форм и размеров на основании классических задач и методов теории упругости.

2. Обосновано применение в качестве твердосплавных вставок тангенциальных поворотных резцов тел вращения, в виде двухосного эллипсоида как гладкой поверхности 2-го порядка, не содержащей концентраторов напряжений.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами теоретических исследований, основанных на фундаментальных положениях механики деформированного твердого тела, теории упругости, строительной механики; корректностью сделанных допущений при построении расчетных моделей; представительным объемом экспериментальных данных, полученных в промышленных условиях; использованием современного компьютерного оборудования и программного обеспечения.

Методы исследований включают: анализ литературных источников, посвященных использованию тангенциальных поворотных резцов; аналитическое, численное и имитационное моделирование напряженного состояния тангенциального поворотного резца и угольного массива на основе методов строительной механики, теории упругости, сопротивления материалов; научное обобщение теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты позволяют рассчитывать рациональные параметры тангенциальных поворотных резцов при их конструировании в соответствии с горно-техническими и горно-геологическими условия использования.

Личный вклад автора заключается: в установлении влияния формы корпуса резца на напряженно-деформированное состояние тангенциальных поворотных резцов; в определении влияния формы твердосплавной вставки на разрушение массива; в проведении испытаний тангенциальных поворотных резцов на шахтах Кузбасса, разработке конструкции, тангенциального поворотного резца, обладающего повышенным ресурсом. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит формализация поставленных задач, обобщение и анализ результатов.

Реализация выводов и рекомендаций. Результаты исследований напряженно-деформированного состояния тангенциальных поворотных резцов представлены в «Рекомендациях к конструированию и изготовлению резцов», принятых к практическому использованию на предприятии ООО «Горный инструмент» г. Новокузнецк и использованы при разработке новых конструкций резцов защищенных патентам РФ.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались и получили одобрение на международных научно-практических конференциях «Наука и молодеясь: проблемы, поиски, решения» (Новокузнецк, 2001, 2005, 2007, 2008), «Наука. Промышленность. Оборона» (Новосибирск, 2007), «Уголь России и Майнинг» (Новокузнецк, 2008, 2009), «Неделя горняка» (Москва, 2008), «Современные техника и технологии» (Томск, 2009), «Актуальные проблемы механики и горного машиноведения, развития науки и интеграции ВУЗов» (Ош, Киргизия, 2009), «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2010» (Кемерово, 2010).

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 2 научных статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ; 11 публикаций в материалах Международных и Всероссийских конференций; 1 изобретение и 2 полезных модели.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста и включает в себя введение, пять глав, заключение и список литературы из 164 наименований, содержит 75 рисунков и 32 таблицы.

5.4. Выводы по главе:

1. Результаты испытаний показали, что рациональный подбор разрушающего инструмента позволяет повысить производительность комбайна, за счет более стойкой работы резцов и соответственно, снижения времени простоя комбайна необходимое для замены резцов.

2. Применение замковых устройств с технологическим дефектом или несоответствующей конструкции влечет появлению потерь инструмента сопоставимых с удельным расходом.

3. Тангенциальные поворотные резцы, со вставкой из инструментальной стали - работоспособны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных аналитических и экспериментальных исследований с целью отыскания путей увеличения прочности тангенциальных поворотных резцов очистных комбайнов, можно сделать следующие выводы:

1. Использование классической задачи теории упругости - задачи Митчелла о напряженно-деформированном состоянии бесконечного конуса, позволило найти закономерность между углом конусности и усилием, прикладываемым к вершине конуса, обеспечивающим его упругое состояние.

2. На основании изучения взаимодействия твердосплавных вставок тангенциальных поворотных резцов с обрабатываемой средой, используя решение контактной задачи Герца, найдены новые «безлезвийные» формы поверхности вставок, в частности в виде эллипсоида вращения.

3. Обоснование возможности широкого использования применительно к тангенциальным поворотным резцам численных методов, в частности метода конечных элементов, позволяет проводить исследование напряженно-деформированного состояние резцов с учетом их реальных форм и определять наиболее нагруженные элементы.

4. Проектирование тел тангенциальных поворотных резцов в виде равнопрочной по изгибу балки с учетом их конструктивных особенностей обеспечивает повышение ресурса работы резцов.

5. Предложены новые конструкции тангенциальных поворотных резцов, защищенные патентами РФ (№2212535, 44744, 54628), которые могут найти широкое применение в практике угледобычи очистными комбайнами.

6. Проведены промышленные сравнительные испытания тангенциальных поворотных резцов на угледобывающих предприятиях Кузнецкого угольного бассейна, на шахтах: Октябрьская, им. С.М. Кирова, Абашевская, Юбилейная, Новая и многих других.

Научные и практические результаты, приведенные в настоящем исследовании, могут явиться серьезным основанием для создания единых методов проектирования тангенциальных поворотных резцов

133

1. Позин Е.З., Меламед В.З., Тон В.В. Разрушение углей выемочными машинами. - М.: Недра, 1984. - 288 с.

2. Михеев О.В., Виткалов В.Г., Козовой Г.И., Атрушкевич В.А. Подземная разработка пластовых месторождений. М.: МГГУ, 2001. -487 с.

3. Албул И.Н. Характер разрушения и максимальные нагрузки при резании твердых включений инструментами. — М.: Научные сообщения ИГД им. A.A. Скочинского, вып. 140, 1976. 92 с.

4. Протасов Ю.И. Разрушение горных пород. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2002.- 453 с.

5. Резание углей / Под общей ред. Берона А.И. М.: Изд-во литературы по горному делу, 1962. - 439 с.

6. Исследование нагрузок на шнековом исполнительном органе с тангенциальными резцами / А. Н. Коршунов, А. В. Логинов // Вопросы механизации горных работ : сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. — Кемерово, 1969. -№ 14. С. 143-149.

7. Моделирование разрушения углей режущими инструментами / Под редакцией Ю.Д. Красникова. М.: Наука, 1981. - 188 с.

8. Протасов Ю.И. Теоретические основы механического разрушения горных пород. М.: Недра, 1985. - 242 с.

9. Солод В.И., Зайков В.И. Первов K.M. Горные машины и автоматизированные комплексы. М.: Недра, 1981. - 503 с.

10. Солод В.И., Гетопанов В.Н., Рачек В.М. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов,- М.: Недра, 1982 350 с.

11. П.Сафохин М.С., Александров Б.А., Нестеров В.И. Горные машины. Учебник для вузов. М., Недра, 1995.-463 с.

12. Гетопанов В.Н., Гудилин Н.С., Чугреев Л.И. Горные и транспортные машины и комплексы. М.: Недра, 1981. - 292 с.

13. Гетопанов В.Н., Рачек В.М. Проектирование и надежность средств комплексной механизации горных работ. М.: Недра, 1986. - 207 с.

14. Методы оценки и классификация показателей разрушаемости угольных пластов основных бассейнов СССР. М.: Изд-во ИГД им. A.A. Скочинского, 1978.

15. Позин Е.З. Сопротивляемость углей разрушению режущими инструментами. М.: Наука, 1972. -238 с.

16. Фролов А.Г. Развитие комбайновой выемки угля. М.: Недра, 1967.

17. Добров Г.М. История советских угледобывающих комбайнов. М.: Углетехиздат, 1958.

18. Докукин A.B., Фролов А.Г. Создание и развитие угледобывающих комбайнов. М.: Недра, 1984. - 160с.

19. Миничев В.И. Угледобывающие комбайны. М.: Машиностроение, 1976.-248 с.

20. Лебедев А.Д., Халфин Я.Н. Совершенствование конструкций угледобывающих комбайнов. М.: ЦНИЭИуголь, 1980.

21. Серов В.И. О приводе резания комбайна. Уголь, 1981, №6, с.10-14.

22. Макеев Г.В., Гуляев В.Г. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. М: Недра, 1988. - 268 с.

23. Лукиенко, J1.B. О расчёте высоконагруженных трансмиссий очистных комбайнов/Л.В.Лукиенко,Т.Л.Серова//Инженерная механика, материаловедение и надёжность оборудования. Межвуз. сб. науч. тр. Вып №3. НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева. 2000 г. С. 56-59.

24. Айкхофф SL1000 очистной комбайн будущего для разрушения мощных пластов. Уголь, 2008, №10, с.16.

25. Чуденков В.И. Создание отечественного очистного комбайна для отработки средних пластов/ Сборник трудов Горный информационно-аналитический бюллетень, 2007г. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2007. - 482с.

26. Руководство по эксплуатации очистного комбайна JOY 4 LS5.

27. Быков B.A., Давыдов Ю.Н. Опыт отработки очистным ( механизированным комплексом КМ500Х угольного пласта с твердымивключениями. Уголь, 2003, №9, с.8.

28. Гудилин Н.С., Кривенко Е.М. Гидравлика и гидропривод. М.: Недра, 2001.

29. Давыдов Б.Л., Скородумов Б.А. Расчет и конструирование угледобывающих машин. М.: Недра, 1973. - 341 с.

30. Морозов В.И., Чуденков В.И., Сурина Н.В. Очистные комбайны. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006 - 650 с.31.3айков В.И., Берлявский Г.П. Эксплуатация горных машин и оборудования. М.: Недра:, 2001.

31. ГОСТ 28600-900 «Комбайны очистные. ■ Основные параметры и размеры. Общие технические требования».

32. Руководство по эксплуатации очистного комбайна JOY 6LS2.

33. Солод Г.И., Морозов В.И., Русихин В.И. Технология машиностроения и ремонт горных машин. М.: Недра, 1988. - 421 с.

34. Малевич H.A. Горно-проходческие машины и комплексы. М.: Недра, 1980.

35. Глатман Л. Б., Пономаренко Г. М., Шестимиров А. А. Горнорежущий инструмент стругов и комбайнов. М.: ЦНИЭИуголь, 1972.

36. Лебедев А.Д., Халфин Я.Н. Исполнительные органы очистных комбайнов. М.: ЦНИЭИуголь, 1979.

37. Руководство по эксплуатации очистного комбайна SL300.

38. Руководство по эксплуатации очистного комбайна SL500.

39. Семенченко Д.А. Влияние кинематических изменений заднего и переднего углов поворотного резца на формирование усилия подачи// Научные труды ДонГТУ. 2001. - Вып.27. - С. 340 - 344.

40. Фролов А.Г., Дарыкин И.Н. К определению максимальных нагрузок на шнековые исполнительные органы выемочных комбайнов. — Науч.сообщения ИГД им.A.A. Скочинского, 1974, вып.117, с.34-63.

41. Казанский A.C. К вопросу о типизации и унификации режущего инструмента для угольных комбайнов. Научные сообщения ИГД им.

42. A.A. Скочинского, вып.113, 1973.

43. Экспериментальные исследования сортности углей при резании с различными параметрами среза и геометрии инструмента / В.Г.Унгефуг,

44. B.П.Зейферт, В.Ф.Орлов// В сб.: Вопросы механизации в горной промышленности, вып. 27.- М.: Недра, 1971.

45. Рязанцев С.Н. Исследование и выбор параметров шнековых исполнительных органов очистных комбайнов для конкретных условий эксплуатации: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 05.05.06. Москва, 2004.

46. Фролов А.Г., Солуковцева Л.М. Резцы для узкозахватных комбайнов. -М.: издание ИГД им. A.A. Скочинского, 1969. 36 с.

47. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Загорский С.Л., Разрушение горных пород проходческими комбайнами. М.: Недра, 1969. - 169с.

48. Пасечный В. Г., Кияшко Ю.И., Грендач В.Я. Опыт применения режущего инструмента устаревшего и нового технического уровня // Уголь Украины. — 2002. — №5.

49. Патент на изобретение USA №3.268.260 от 23.08.1966, МПК Е21С35, «Mounting boxes and picks for coal-cutting machines». Artur Snipe.

50. Патент на изобретение USA №3.342.532 от 19.09.1967, МПК Е21С35, «Cutting tool comprising holder freely rotatable in socket with bit frictionally attached». Clode Krekeler.

51. Мельников А.Н., Курбатов В.М., Кекелидзе З.Ш. Виды и причины выхода из строя поворотных резцов. Научные сообщения М.:ИГД им.А.А.Скочинского, 1978.

52. Крапивин М.Г. Горные инструменты. М.: Недра, 1979. 264 с.

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

54. Новые резцы с круглым стержнем РКС-1 (Т-1). Уголь, 1976, № 9.

55. Наблюдения за результатами работы резцов РКС-1. Новочеркасск, 1981г.- 124 с.

56. Позин Е. 3., Тон В. В. Методические основы расчета режущего инструмента на прочность. — Научное сообщение ИГД им. А. А. Скочинского. М., вып. 92, 1972.

57. ОСТ 12.44.165.80 «Комбайны очистные узкозахватные. Резцы и гнезда к ним. Типы и основные размеры».

58. Сысоев Н.И. "Методы повышения прочности и долговечности режущих инструментов очистных и проходческих машин". Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 05.05.06 и 05.13.07. -Новочеркасск, 1992г.

59. Барон JI. И., Глатман JI. Б. Расчеты по резанию горных пород затупленным инструментом. Научные сообщение ИГД им. А. А. Скочинского. М., 1969. - с. 15-40.

60. Патент на изобретение № 4.915.455 от 10.04.1990, МПК Е21С35, «Miner cutting bit holding apparatus». M.O'Neill.

61. Родионов H.C., Чернова H.JI. Методология выбора оптимальных свойств твердых сплавов для создания горно-бурового инструмента. — Уголь, 2000, №9, с.29.

62. Каталог горных резцов Kennametal, 2008.

63. Пальчевский Ю.П., Чуденков В.И., Южин В.И. Производство современного очистного комбайна на заводе «ОМТ». «Уголь», апрель 2006.

64. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1990. - 592 с.

65. Берон А. И., Позин Е. 3., Тон В. В. Исследование и выбор эффективного режущего инструмента для шнековых исполнительных органов. М., ИГД им. А. А. Скочинского, 1969.

66. Линник В.Ю. Повышение эффективности функционирования шнековых исполнительных органов очистных комбайнов в различных условиях применения: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 05.05.06 : Москва, 2004.

67. Филиппов Н.С. Определение максимальной скорости подачи выемочной машины. — Уголь 2007, №11, с. 10.

68. Резание угля/ А.И. Берон, A.C. Казанский, Б.М. Лейбов, Е.З. Позин. М. Госгортезиздат, 1962.

69. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Разрушение тангенциальными инструментами. / Отв. ред. Л.И.Барон/ М., Наука, 1973. 171с.

70. Михайлов В. Г., Крапивин М. Г., Раков И .Я. Исследование влияния конструктивных параметров режущей части на нагрузку и износ горного инструмента. — Изв. вузов. Горный журнал, 1970, № 1, с. 104— 108.

71. Леванковский И.А. Научные основы создания высокоэффективных инструментов для разрушения горных пород и породосодержащих композитов: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 05.05.06 М., 1999.

72. Сафронов В.В. К вопросу о влиянии силы трения на формирование напряженного состояния подрезцовой зоны массива горной породы//

73. Первая Всероссийская научно-техническая Интернет-конференция: Сб. матер, конф./ Под ред. Э.М.Соколова. Тула Изд-во ТулГУ, 2005 - с. 54-55.

74. Горбатов П.А., Кондрахин В.П., Кривченко Ю.А. Измерение составляющих усилия резания на резцах горных комбайнов. Кемерово, КузПИ, 1988. -С.23-28.

75. Литкевич Ю.Ф., Ленченко В.В. Методика выбора материалов для армирования поворотных резцов типа РКС-1. Сборник докладов Новочеркасскасского политехнического института, 1991.

76. Дюков А.В. Исследование и разработка расширителей обратного хода с поворотными резцами для бурения восстающих скважин: Автореф. дис. насоиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 05.05.06. Кемерово, 1993.

77. Начев К.В. Исследование и разработка расширителя с поворотными резцами типа РКС и стабилизирующих устройств для бурения восстающих скважин: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 05.05.06. Кемерово, 1983.

78. Ляв А. Математическая теория упругости. М. - Л.: ОНТИ НКТП СССР, 1935-612с.

79. Рекач В.Г. Руководство к решению задач по теории упругости. М., Высшая школа, 1966.

80. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. - 417 с.

81. Прочность и деформируемость горных пород/ Под редакцией Ю.М. Карташова. М.: Недра, 1979. - 269 с.

82. Медведко А.И. Буровзрывные работы. М.: Госгортехиздат, 1963. -335с.

83. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. М.: Недра, 1992. - 309 с.

84. Математическая модель контактных ■ напряжений упругого четвертьпространства и внедряемого штампа/ В.В.Сафронов; Тул. гос. ун-т. Тула, 2005.

85. Суханов А.Ф. Буримость горных пород. — М.: Недра, 1972 240с.

86. Бабенков И.С., Иванов К.И., Хесин Г.Л. Исследование взаимодействия бурового инструмента и породы методом фотоупругости. М.: Недра, 1969.

87. Губанов Е.Ф. Ударное разрушение хрупких сред при образовании в них отверстий без поворота инструмента: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 01.02.06. Новокузнецк, 2003. - 147 с.

88. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике — М.: Недра, 1987.-221 с.

89. Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. - 340с.

90. Жуков И.А. Формирование упругих волн в волноводах при ударе по ним полукатеноидальными бойками: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 01.02.06. Новокузнецк, 2005.

91. Леонов М.Я. основы механики упругого тела. Фрунзе: Изд-во АН Киргизской ССР, 1963.

92. Галин Л.А. Контактные задачи упругости и вязкоупругости. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980.

93. Деренговский А.Г. Напряженно-деформированное состояние линейно-упругого материала в окрестности вершины остроугольного концентратора напряжений: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 01.02.04. Орел, 2007.

94. Сафронов В.В. Постановка задач моделирования системообразующих отношений объектов системы «породный массив-инструмент» // Международная научная конференция «Физические проблемы разрушения горных пород». Сб. матер, конф. М., 2005 - с. 285-286.

95. Куклин С.А. Обоснование рациональных форм твердосплавных вставок: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 01.02.06. -Новокузнецк, 1998г.

96. Технология производства твердых сплавов на КЗТС, Кировоград, 2004.

97. Инструмент для разрушения горных пород Boart Longyear, 2001.

98. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости./ Под ред. Г.С.Шапиро.-2-е изд.- М.: Наука, 1979. 560с.

99. Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела./ Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 217 с.

100. Конструкционные материалы: Справочник/ Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А.Буше и др.; Под редакцией Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1990. - 688с.

101. Шилов П.М., Дидык Р.П., Метелин Е.П. Технология горного машиностроения. М.: Машиностроение, 1986. — 224 с.

102. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных специальностей вузов/А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук , В.А. Тимирязев, и др. М.: Машиностроение, 1986. - 480 с.

103. Справочник технолога-машиностроителя. В 2т./Под ред. А.Г. Косиловой.- М.: Машиностроение. 1986. 656 с.

104. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник/В.И. Мяченков, В.П. Мальцев, В.П. Майборода и др.; Под общ. ред. В.И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989. -520 с.

105. Дарков A.B., Шапошников H.H. Строительная механика. М.: Высшая школа, 1986. - 607 с.

106. Басов К.A. ANSYS: справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. - 642 с.

107. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980. - 254 с.

108. Чигарев A.B. ANSYS для инженеров: справ.пособие/А.В. Чигарев, A.C. Кравчук. М.: Машиностроение-1, 2004. - 512 с.

109. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина. М.: Мир, 1988. -352 с.

110. Зенкевич О.М. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975-473 с.

111. Басов К. А. ANS YS в примерах и задачах. М.: КомпьютерПресс, 2002.- 187 с.

112. Красковский Д.Г. Ansys в примерах и задачах. М.: КомпьютерПресс, 2002. - 224 с.

113. Хечумов P.A., Кеплер X., Прокофьев В.И. Применение метода конечных элементов к расчету конструкций. — М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 1994. 352 с.

114. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Алферьева М.А. Ansys в руках инженера: Практическое руководство. М.:. Едиториал УРСС, 2003. -272 с.

115. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. М.: ДМК Пресс, 2001 - 448 с.

116. Численное моделирование нагруженности резцов при резании горных пород / В.В.Сафронов; Тул. гос. ун-т. Тула, 2005. - 171 с.

117. Кинасошвили P.C. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1975. -384с.

118. Наседкин A.B. Конечно-элементное моделирование на основе ANSYS/Сб.Ansys 5.5ED, 1999.

119. Об осевом вращении тангенциальных резцов при работеисполнительного органа / А. В. Логинов, А. Н. Коршунов // Вопросымеханизации горных работ : сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т.

120. Кемерово, 1969.-№ 14. С. 153-157.

121. Степин П.А. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1988.- 367 с.

122. Федоренков А.П., Басов К.А. AutoCAD 2000/ Практический курс. -М.: ДЕССКОМ, 2000. 432 с.

123. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1977.-872 с.

124. Маляров Г.П., Король Л.Б. Классификация крепления зубков на рабочих органах горных машин. Труды ВНИИПТуглемаша, вып. 16, 1972, 181 с.

125. Позин Е.З., Адамсон А.П., Андреев В.А. Разрушение сланцев инструментами выемочных машин. М.: Наука, 1984. - 144 с.

126. Алямовский A.A. Solid Works/Cosmos Works Инженерный анализ методом конечных элементов. М.: ДМК, 2004. - 432 с.

127. Демидов С.П. Теория упругости. М.: Высшая школа, 1979. - 432 с.

128. Патент на изобретение №2168016 от 08.02.2000, МПК Е21С35/183, «Резец для горных машин». Калинин М.М., Романов В.А., Полежаев В.П., Калинин A.A., Кретов Д.В.

129. Патент на изобретение №2172406 от 23.07.1999, МПК Е21С35/18, «Породоразрушающий резец». Бычков A.A., Зотов В.Е., Мельников A.C., Котерев И.А., Смельцов Б.С.

130. Патент на изобретение №2092694 от 10.10.1997, МПК Е21С35/183, «Устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов». Глатман Л.Б., Гриневицкий Ю.А., Козлов Ю.Н., Леванковский И.А., Мультанов С.И., Толстов A.B., Шульц В.Д.

131. Патент на изобретение №2201504, МПК Е21С35/183, «Резец для горных машин». Калинин М.М., Калинин A.A., Власов К.В.

132. Патент на изобретение №2263212, МПК Е21С35/18, «Резец для горных машин». Маляров A.B.

133. Патент на изобретение №2079651 от 20.05.1997, МПК Е21С35/18, «Резец для горных и дорожных машин». Козлов Ю.Н., Шульц В.Д., Александров Ю.В.

134. Патент на изобретение №5.415.462 от 16.05.1995, МПК Е21С35, «Rotatable cutting bit and bit holder». Ted R.Massa.

135. Патент на полезную модель №44744 от 27.03.2005, МПК Е21С35/18, «Тангенциальный поворотный резец». Дворников JI.T., Прокушенко С.И., Крестовоздвиженский П.Д.

136. Горшков А.Г., Трошин В.Н. Сопротивление материалов. М.: Физмалит, 2000. - 544 с.

137. Жабин А. Б. Разрушение крепких горных пород гидромеханическими резцами проходческих комбайнов: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 05.05.06. Тула, 1995.

138. Каталог продукции ООО «Горный инструмент», www.grins.ru.

139. Каталог продукции ОАО «Кузнецкий машиностроительный завод».

140. Бояршинов C.B. Основы строительной механики машин. М.: Машиностроение, 1973. -456 с.

141. Бронштейн И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов/ К.А. Семендяев, И.Н. Бронштейн. М.: Наука, 1986. - 544 с.

142. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984. - 373 с.

143. Патент на полезную модель №2212535 от 17.12.2001, МПК Е21С35/18, «Тангенциальный поворотный резец». Дворников JI.T., Прокушенко С.И., Крестовоздвиженский П.Д., Полынцев H.A.

144. Патент на полезную модель №54628 от 10.06.2006, МПК Е21С35/18, «Резец добычного комбайна». Дворников JI.T., Прокушенко С.И., Крестовоздвиженский П.Д.

145. Металловедение. Сталь: Справочник: Пер. с нем.: В 2 т. / Сост. Енихе В., Даль В., Клернер Г.- Ф. и др.- М.: Металлургия, 1995.- 333 с.

146. Конструкционные материалы: Справочник/ Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, H.A. Буше. Под редакцией Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.

147. Киффер Р., Бенезовский Ф. Твердые сплавы. М.: Металлургия, 1971.-376 с.

148. Панов B.C., Чувилин А.М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. М.: МИСИО, 2001. - 428 с.

149. Третьяков В.И., Клячко Л.И. Твердые сплавы, тугоплавкие материалы, сверхтвердые материалы. М.: ГУП Из-во Руда и металлы, 1999.-264 с.

150. Каталог твердосплавных изделий для горных инструментов Sandvik, 2004.

151. Лашко Н. Ф., Лашко С. В. Пайка металлов. М.: Машиностроение, 1977. - 328 с.

152. Яновский И.И., Патрикеева Э.И. Определение напряжений в паяном соединении с учетом деформации припоя. В кн.: Горный твердосплавный инструмент. - Труды ВНИИПТуглемаша, вып. 16, 1972, 181 с.

153. Клочко H.A., Мойнова Н.В. Пайка твердосплавного инструмента. -М.: ЦНИИинформация цветной металлургии, 1975. 103 с.

154. Вологдин В.В., Куш Э.В., Асамов В.В. Индукционная пайка / под редакцией А.Н. Шамова. 5 издание, перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1989. - 370 с.

155. Патент на полезную модель №54093 от 10.06.2006, МПК Е21С35/18, «Разъемный поворотный резец для горных комбайнов». Дворников Л.Т., Калинин В.В., Прокушенко С.И.

156. Лаврик В.Г., Ногих С.Р.,-Кушнеров Ю.П. Прогресс технологии и техники угледобычи на шахтах южного Кузбасса. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2000. - 176 с.

157. Уголь СССР/ Справочник под редакцией Самойлова H.A. М.: Недра 1979.-237 с.

158. Типовая методика приемочных испытаний опытных образцов <■ режущего инструмента для очистных комбайнов. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1976.

159. Мультанов A.C. Разработка твердосплавного режущего инструмента для разрушения прочных и абразивных горных пород: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. по специальности 25.00.20. -М., 2004.

160. Единая методика и алгоритм расчета норм расхода и потребности в горнорежущем инструменте для угледобывающих машин- М., ИГД им. А. А. Скочинского, 1974.

161. ТУ 3147-007-16721859-2004.

162. Руководство по эксплуатации очистного комбайна К-500.

163. Кочура М.Е. Твердые сплавы и припои. М.: Машиностроение, 1996,—212 с.

164. Баженов М.Ф. Твердые сплавы. М.: Металлургия, 1978 - 119 с.

165. Мельников А.Н., Курбатов В.М., Кекелидзе З.Ш. Виды и причины выхода из строя поворотных резцов// Технология, механизация и автоматизация проведения горных выработок: Науч. сообщения. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1978. с.20-23.