автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Снижение динамических нагрузок в системе привода очистных комбайнов типа РКУ для пластов средней мощности

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УССР

ДОНЕЦКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

КРИВЧЕНКО Юрий Александрович

УДК 622.232.72:622.23.054.53

СНИЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В СИСТЕМЕ ПРИВОДА ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ ТИПА РКУ ДЛЯ ПЛАСТОВ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

Специальность 05.05.06 — «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ДОНЕЦК — 1088

Работа выполнена в Донецком ордена Трудового Красногс Знамени политехническом институте.

Научный руководитель — кандидат технических наук доцент Горбатов П. А.

Официальные оппоненты — доктор технических наук профессор Верклов Б. А.; кандидат технических наук, и. о. профессора Скородумов Б. А.

Ведущее предприятие — Горловскнй машиностроительный завод им. С. М. Кирова.

За^цита диссертации состоится « » _Л_ 1988 г

п час. на заседании специализированного совета К 068.20.01

прн Донецком ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте: 340000, Донецк, ул. Артема, 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донецкого политехнического института.

Автореферат разослан «. »__Л^бС^^с_____1988 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доцент, канд. техн. наук.

СИДОРЕНКО И. Т.

fSíSfi >

\_rl J .-.-ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■ £к1Д-ЗЙН222Ь_рпботы. В принятых ХХУП съездом КПСС Основных направлениях "экономического и социального развития СССР на 1986... 1990 годы и на период до 20С0 года перед угольной промышленностью страны поставлена важнейшая народнохозяйственная задача - обеспечить в 1990 году добычу 780...800 млн. тонн угля. Решение этой задачи во многом зависит от технического уровня и показателей качества продукции угольного машиностроения.

Необходимость существенного улучшения технического уровня и соответствующих показателей качества очистных комбайнов (надежности, энерговооруженности, режимных параметров, производительности, материалоемкости и др.) при жестком ограничении их габаритных размеров, ухудшавшихся условиях разрушения ( присечка боковых пород, наличие крепких прослойков и включений ) и высокой динамической нагружен-ности машин, значительном исчерпании возможностей использования традиционных способов повышения запасов прочности обусловливает акту-^ альность работ по снижению динамических нагрузок на элементы силовых систем комбайнов, в том числе системы привода исполнительных органов ( СПИО ).

Определенный прогресс в этом направлении достигнут применительно к комбайнам с цепными системами подачи (ЦСП). Вместе с тем в настоящее время широкое распространение получают более перспективные и безопасные в эксплуатации очистные комбайны с бесцепными системами подачи (БСП), к характерным представителям которых можно отнести комбайны типа РКУ, созданные Гипроуглемашем совместно с Гор-ловским машзаводом (ГМЗ) им. С.М. Кирова, Институтом горного дела (ИГД) им A.A. Скочинского, ПНИУИ и другими организациями.Следует подчеркнуть, что в отличие от машин с ЦСП комбайны с БСП как динамические объекты изучены в значительно меньшей степени, опубликованные результаты исследований в этой области часто носят противоречивый характер.

Настоящая работа посвящена повышению показателей качества очистных машин с БСП за счет улучшения динамических свойств одной из тяжело нагруженных силовых систем комбайнов - системы привода исполнительных органов.

Работа выполнена в рамках хоздоговорных тем № 80-90 к № 86-90 с ГМЗ им. С.М. Кирова, последняя из которых включена на XII пятилетку в республиканскую целевую комплексную научно-техническую программу PII.Д.003 "Материалоемкость", и в соответствии с договором о научно-техническом сотрудничестве ме.ч:ду ДПИ и Гипроуглемашем на

1987...1990 гг.

Целбпты. Снижение динамических нагрузок, формирующихся при установившихся режимах работы в системе привода исполнительных орга* нов очистных комбайнов унифицированного ряда для пластов средней мощности.

ИД£2_Г'Ш52;Ш« Совершенствование динамических свойств системы привода исполнительных органов комбайнов с бесцешшми системами подачи виброзащитныии устройствами.

новизна состоят в следующей:

разработана математическая ыодель системы пр 'вода исполнительных органов с виброзащитныии устройствами, отличающаяся учетом внутренних и внешних (обратных) доминирующих связей этой системы с систеиаии подвески и регулирования положения шнеков и корпусной группы комбайна и нелинейности характеристик виброзащитных устройств»

на основе экспериментальных и теоретических исследований уста-новлеп особенности спектрального состава динамических процессов в рассматриваемых системах, впервые получены количественные оценки и показана необходимость учета влияния обратных связей, обусловленных воздействием колебательных процессов в системе привода на формирование внешних нагрузок, при решении Бадач оптимизации се динамических свойств виброзащитныии устройствами применительно к очистным комбайнам унифицированного ряда;

установлено, что трение в виброзащитном устройстве рассматриваемой конструкции целесообразно описывать как нелинейное, состоящее из сухого и пропорционального деформации, впервые определены рациональные параметры устройства применительно к комбайнам типа РКУЮ.

2£ком£Ц2а11ий_подтверждаются: применением современных методов теории колебаний, статистической динамики и оптимизации параметров динамических аистем при решении поставленных задач; использованием измерительной аппаратура, отвечающей условиям безыскакешшй передачи информации в рассматриваемом частотной диапазоне, достаточностью объема экспериментальных данных, полученных в шахтных условиях и на пг.л-норазмерном стенде с углецементным блоком; адекватностью реальной системе разработанной математической модели, обеспечивающей приемлемую сходимость результатов модельных и экспериментальных исследований ( максимальные расхождения статистических характеристик сравниваемых процессов не превышают 20 % ); подтверждением эффективности виброзапшткого устройства СПИО при экспериментальных исследова-ншл очистного комбайна типа РКУ на стенде с углецсментным блоком.

Научное значение работ заключается в разработке теоретических основ совершенствования динамических свойств системы привода шнековых исполнительных органов очистных комбайнов типа РКУ для пластов сродней мощности с БСП на основе установленных закономерностей формирования динамических нагрузок в ее элементах.

Результаты исследований имеют практическую ценность и позволяют: использовать при динамических расчетах разработанные математическую модель, алгоритм и программу и уточненные динамические характеристики СПИО; на стадии проектирования или модернизации очистных комбайнов с компоновочными решениями, аналогичными мопи-наы РКУ, выбирать исходные данные для прочностных расчетов элементов СПИО; для комбайнов типа РКУЮ при оптимальных параметрах виброзащитных устройств обеспечить снижоние коэффициентов вариации крутящих моментов в редукторных группах опережающего и отстающего шнеков в среднем соответственно в 1,5 я 1,3 раза.

Е2§2!?;Ш2Я_2Щ2й2!_И_Е£1с£М£Ш22ии!кР2боты. Основные результаты выполненных исследований, выводы и рекомендации по совершенствованию систем привода исполнительных органов комбайнов типа РКУ для пластов средней мощности переданы Гипроуглемашу и ГМЗ им. С.М. Кирова и использованы при анализе динамичности и спектрального состава, установлении природы доминирующих составляющих процессов; при определении динамических характеристик систем привода и исходных данных для прочностных расчетов элементов редукторных групп при наличии виброзащитных устройств; при оценке влияния взаимного расположения шнеков по углу их относительного поворота на динамическую нагрухепность электродвигателя; при обосновании конструктивной схемы, определении рациональных параметров и установлении эффективности виброзсщитных устройств.

Кроме того, результаты работы использованы Донецким политехническим институтом при выполнении научно-исследовательских работ и в учебном процессе.

£2С<^Ш123_Еаботы. Основные полоиения диссертации и ее отдельные разделы докладывались и обсуждались: на научно-технических конференциях на ГМЗ им. С.М. Кирова в 1982...1988 гг., в Гипроуглема-шз в 1987, 1958 гг., на кафедре "Горные ыешинн" ДЛИ в 1983,1985, 1987 гг.,на расширенном заседании кафедры "Горные машины" дпи в 19££г.

ЩсйИЬ'ашщ» По теме диссертации опубликовано ц статей и полу-

чено 3 авторских свидетельства на изобретения.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов и заключения. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок, I? таблиц, список литературы из 127 наименований и ? приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Известно, что снижение динамической нагруженности силовых систем очистных К1.ибаИнов целесообразно осуществлять путем оптимизации их динамических свойств, используя результаты динамического анализа и синтеза с учетом выявленных закономерностей формирования динамических процессов. Оптимизацию динаиических свойств, как следует из работ ДПИ, Гипроуглемаша, ИГД им. A.A. Скочинского, Донгипроуглема-ша, ГМЗ им. С.М. Кирова и других организаций, наиболее рационально осуществлять путем их корректировки с помощью виброзащитных (демпфирующих ) устройств (ВУ).

Большая работа по исследованию динамики очистных комбайнов проводится в ИГД им. A.A. Скочинского, Гипроуглеыаше, МГИ, Донгипроуг-леиаше, ДПИ, ГМЗ им. С.М. Кирова, УЗПИ, ТПИ, КузПИ, КзрПИ, КНИУИ, Автонатгормаше, ПНИУИ, ДонУГИ и других организациях.

Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования позволили к настоящему времени сравнительно полно изучить закономерности формирования динаиических процессов в силовых системах комбайнов с ЦС11, знание которых позволило приступить к реализации перспективных путей и способов снижения динамических нагрузок в этих системах с целью повышения надежности, а следовательно, и производительности указанных машин. Вместе с тем в результате выполненного ана-? лиза литературных данных установлена недостаточная изученность динамических свойств и процессов для силовых систем комбайнов нового технического уровня с БСП, в том числе для машин унифицированного ряда.

Исходя из вышеизложенного, для достижения поставленной в рабо-'те цели решались следующие основные задачи:

I. Исследовать динамические свойства СПИО «'установить основные закономерности формирования нагрузок в ее элементах при установившихся реяимах работы комбайна с БСП, для чего: разработать математическую модель СПИО, которая бы учитывала доминирующие взаимодействия этой системы с другими силовыми системами комбайна и зависимость внешней нагрузки от пути и скорости исполнительных органов; исследовать спектральный состав и выявить основные закономерности

формирования динамических нагрузок в СПИО; исследовать влияние обратных связей на процесс формирования нагрузок в СПИО.

'2. Определить рациональные параметры виброзацитных устройств, для чего: обосновать конструктивную схему виброзащитного устройства для СПИО комбайна с БСП и математическую модель, описывающую работу этого устройства; разработать инженерную методику определения рациональных геометрических параметров упругих элементов ВУ; разработать математическую модель СПИО с ВУ; выполнить планирование вычислительного эксперимента для решения задачи оптимизации динамических параметров ВУ; обосновать рациональные динамические параметры ВУ; исследовать влияние обратных связей на процесс формирования нагрузок в СПИО с ВУ.

Решение указанных задач вызвало необходимость разработки методики, предполагающей выполнение как экспериментальных, так и теоретических исследований с использованием современной вычислительной и измерительной техники.

В качестве основного объекта исследований была принята базо- ■ вая машина унифицированного ряда - комбайн РКУЮ.

Для изучения основных закономерностей формирования динамических процессов и установления рациональных динамических параметров ВУ в СПИО комбайнов с БСП разработана расчетная динамическая схема рассматриваемых машин ( рис. 1а). При этом приняты следующие основные допущения:

рассматриваются только доминирующие внутренние (обусловленные непосредственным взаимодействием ) и внешние (обусловленные воздействием колебательных процессов в силовых системах на формирование нагрузок на шеках ) связи СПИО с другими силовыми системами комбайна - подвески и регулирования положения исполнительных орга"Ов (СПРО) и корпусной группы ( СКГ ). При этом, учитывая принятые для описания динамического состояния машины обобщенные координаты ( где в - 1,2,...8), в модели рассматривается плоская картина сил на резцах;

силы, обусловленные погрузкой горной массы, не учитываются ввиду их малой значимости для шнеков достаточно больших диаметров;

все динамические элементы комбайна рассматриваются как линейные ( за исключением ВУ в СПИО ); нелинейные явления в системах, обусловленные! перекладкой зазоров, а такжо срабатыванием предохранительных клапанов, не рассматриваются. Диссипативные связи параллельны упругим и на рис. 1а условно не показаны;

принято, что частота вращения зубчатого колеса, эквивалентного приводным элементам движителей "боих систем подачи, неизменная.

рис. I. Расчетная динамическая схема комбайнов РКУ с ВУ в СПИО (а) и реактивный момент в ВУ с

нелинейным трением (б).

У

В результате конструкторско-технологической отработки и анализа результатов длительной эксплуатации различных конструктивных решений ВУ, встроенных в шнековые органы ( этап выполнен ДПИ и ГМЗ им. С.М. Кирова при участии автора на комбайнах 1ГШ68 и 1К101У), было установлено, что наиболее рациональней следует считать конструктивную схему с многозлементной упругой связью в виде аксиально расположенных стержней, которая и была принята для комбайнов с БСП типа РКУ. Как показали исследования1) комбайна РКУГЗ при наличии и отсутствии ВУ указанного типа в условиях стенда с углецементкым блоком, трение в ВУ, формирующееся в основном на опорах скольжения шнека на ступицу, с достаточной точностью может рассматриваться как сложное нелинейное, состоящее из сухого и пропорционального деформации. При нелинейном трении в ВУ имеют место этапы относительного движения и относительного застоя соединяемых элементов (рис.16 и 2).

На рис. I обозначены: 0хуе, о'х У / , 0"х У / - системы координат, проходящие через центр масс машины и точки пересечения осей сопряжения основных и поворотных редукторов с завальной плоскостью комбайна; Сто « ¿V» ¿лу. Спи > Ся* ~ коэффициенты жесткости соответственно системы подачи, редукторных групп СПИО, ВУ, систем подвески правого и левого шнеков; й , Gf , ¿¡¿- силы тяжести соот-вественно комбайна, поворотного редуктора, шнека с ВУ; и/ , -средние частоты вращения соответственно шнеков и зубчатого колеса, эквивалентного приводным элементом движителей обоих механизмов подачи; сСп - угол наклона пласта; - составляющие внешней нагрузки на к-тои исполнительном органе; Ргр - интегральная сила трения комбайна о конвейер и реечный став\s-my~v ,

v - соответственно реактивный, упругий и демпфирующий моменты в ВУ; /У* , М3 - упругие моменты, соответствующие предварительному нетягу и соприкосновению'ограничителей упругой связи ВУ; 9 , У»-текущий и максимальный углы относительного поворота ступицы и шнека: Я» % электромагнитный момент двигателя.

На базе расчетной динамической схемы, представленной на рис.Га, и характеристики ВУ (рисЛб) разработана математическая модель динамической системы "привод с ВУ в составе комбайна - забой", описывающая движение этой системы при различных этапах работы ВУ:

Комплексные экспериментальные исследования комбайна РКУ13 выполнены ДПИ совместно с ГМЗ им. С.М. Кирова и Стахановским филиалом КГМИ при непосредственном участии автора.

(I)

- на.этапе относительного движения в обоих ВУ:

Л 4-4 4 - 4 4*4 й.-в, 4 -44 -см-сеи, +с,ие-Л4ч4*44-44*4, 4* £4 С ^ = О,

- на этапе относительного застоя в обоих ВУ:

АДгАЛ,-Л,4*й4 '¿Ж

* /4 -44+вА +(с*-с<)иг -

а64 -44 -44 *44 -44 -вА+сл -44--СЛ-СЛ-СЛ-С^-Ъи*^*

аД,-аА, '44 -вА+^Ж -Л,4 -//,4 '44 -4,4 -

где , < С* ~ коэффициенты, зависящие от характеристик соответственно инерции, диссипации и упругости исследуемой системы;

+ В/'Уло ; средняя заданная скорость подачи

комбайна; £ - текущее время.

Реактивные моменты в ВУ соответственно левого и правого шнеков равны:

( 2 )

с [-а'-вК щ„ при^'Я,"

при рл>0; при

Здась для рассматриваемых ВУ в первом приближении можно принять:

е =(1 + 0,ззг)"-мн; +0,33 я"- с,

где / - коэффициент трения во вращательной паре (на опорах скольжения шнека на ступицу).

Соответствующим выбором дифференциальных уравнений из спстеы (I) и (2) были получены математические модели, описывающие движение рассматриваемой динамической системы при различных сочетаниях этапов работы левого и правого ВУ. Серийный комбайн, то есть машина без ВУ в СПИО, описывается системой (2) при /5 = = О.

Обобщенные силы соответствующие обобщенным координатац

, определялись на основе разработанной ведущими учеными ИГД им. А.А.Скочинского и изложенной в фундаментальной работе "Моделирование разрушения углей режущими инструментами. - ц.: Наука, 1981.181 с." математической модели внешней нагрузки, учитывающей детерминированные и случайные составляющие усилий на резцах. При этом в настоящей работе дополнительно при моделировании детерминированных составляющих нагрузок на резцах, в той числе составляющих, обусловленных обратными связями, учитывалось влияние мгновенных значений заднего угла ( или изменения заднего угла ¿(¿¿) на прирашение силы подачи на затупленном резца -У01 = Уо.6(V • См» » где ^л'~ параметр, учитывающий колебания мгновенных значений заднего угла (остальные обозначения приняты в соответствии с ОСТ 12.'й.258-8'0.

Мгновенные значения заднего угла I -го резца определялись по первым производным обобщенных координат как оС* - ,где

сСх - конструктивный задний угол резца, ло^- изменение заднего угла, или угол между действительной скоростью резания ^ и действительной скоростью движения ¿-го резца при учете неравномерности скорости подачи комбайна Ух и составляющей скорости движения оси вращения инекь ^ вследствие колебаний поворотного редуктора относительно основного.

Например, для левого опережающего шнека (рис.1а):

Здесь ds^fa + ííJ-J^^-l-Za';

d = arcta ^T^Z^rr, ; VFx -[Vp+V;-¿VpVt sin * HJ] Vz;-

где - расстояние от оси вращения шнека.до оси ОУ\ радиус внека по резцам; ^ = ¥ot + (¿f. ; Sfot - начальный, при t = 0, угол между и осью 0'х'\ /'gi1 - начальные углы между ¿ -тым резцом и принятым началом отсчета при t = О ( для левого шнека - задаются отрицательными ); через ]'[ обозначена целая часть числа.

Таким образом, в математической модели формирования внешней нагрузки силы на резцах и на шнеках представлены как случайные функции обобщенных координат и их скоростей, а динамическая система "привод с ВУ в составе комбайна - забой" рассматривается как автономная.

Динамические характеристики ( инерции, упругости и диссипации) рассматриваемых систем машин унифицированного ряда определялись различными способами: расчетным и экспериментальным, на основе имитационного моделирования на базе приведенной выше математической модели с последующей проверкой адекватности результатов экспериментальным данным, по литературным источникам. В частности, было установлено, что для решения поставленных задач для системы подачи на базе рейки ЗБСП в первом приближении коэффициент продольной жесткости может быть оценен следующим диапазоном наиболее вероятных значений: Cro([z0"i¡P ; 120-j^j, а относительное демпфирование [0,09;

0,15] ; для динамических расчетов можно принимать относительное демпфирование в механической части СПИО комбайнов РКУ равным 0,13, а кинетическую характеристику трения уь (U-./)опор комбайна о реечный став и став конвейера задавать в виде Jl (llij - (0,2...0,3) - 0,64 -¿¿, » где мгновенная скорость подачи комбайна вдоль забоя, м/с.

Адекватность математической модели автономной динамической системы проверялась по результатам комплексных экспериментальных исследований опытного образца комбайна РКУ13 в условиях стенда с углеце-ментным блоком (рис.2) и исследований двух опытных образцов ..омбай-иов РКУЮ в условиях шахты № 3 "Великомостовскб-i" п.о. "Укрзапад-уголь"!) ш сходимость результатов натурного и вычислительного экспе-

^Шахтные экспериментальные исследования выполнены ДонУГИ и Гипроугле-а*сем совместно с кафедрой "Горные машины" ДНИ при непосредственном учютии автора.

Чк. м/мин

4

Ю 20 30

40 Мп. ■ КН-м

Мп, кН-м

40

СЛИО без ВУ(осц. 6)

30

20-

Рп> мпа

Ч>. град

СПИО с ЬУ(осц.П)

Мк„, КН-М

2.5 2 15 1

и

0,05 с

Рис.2. Фрагменты записей динамических процессов в силовых системах комбайна РКУ13, работающего на стенде с углецементным блоком (/%-крутящий момент на валу правого опереяащего шнека; Vк-скорость подачи комбайна; Мкп-крутящий момент на валу приводного колеса правого механизма подачи; Рп -давление в поршневой полости гидродомкрата правого шнека; ¥ -угол относительного поворота ступици и шнека).

риыентов проверялась по соответствию численных значений основных статистических характеристик сравниваемых процессов и по подобию спектральных составов путем анализа соответствующих графиков нормированных спектральных плотностей'. Анализ показал, что математическая модель позволяет с достаточной степенью адекватности имитировать формирующиеся в рассматриваемых силовых системах комбайнов с БСП динамические процессы в установившихся режимах работы.

На базе рассмотренной математической модели с помощью имитационного моделирования на ЭВМ типа ЕС-1060 были выполнены исследования комбайна РКУЮ, работающего в представительных для шахт Донбасса тяжелых горно-геологических условиях со средней скоростью подачи около 5 м/мши

Экспериментальные (рис.2) и модельные (рис.3) исследования комбайнов унифицированного ряда позволили установить высокую динамическую нагруженность систем привода исполнительных органов этих машин. В спектральном составе крутящих моментов в редукторных группах доминируют узкополосные высокочастотные составляющие с частотным диапазоном, соответствующим высшим собственным частотам СГМО. Так, для СПИО комбайна РКУ10 с уравновешенными схемами набора резцов доля указанных составляющих с частотами 15...20 Гц составляет около 50 % от общей дисперсии крутящих моментов в редукторах опережающего см. сплошную кривую на рис.За, и отстающего (Зтп ) шнеков. Поэтому актуальность встройки ВУ в СПИО рассматриваемых машин с БСП с целью снижения дисперсии указанных составляющих является высокой. В спектральном составе динамических процессов в СПРО и СКГ доминируют составляющие с частотами, соответствующими удвоенной частоте вращения шнеков, а также составляющие с частотами, близкими к собственным частотам систем. В спектральном составе скорости подачи основную роль играют составляющие с частотами, близкими к собственной частоте продольных колебаний корпуса комбайна, движение машины более равномерное по сравнению с движением комбайнов с ДСП, релаксационные автоколебания и резкие колебания скорости подачи отсутствуют (рис.2).

При экспериментальных исследованиях комбайна типа РКУ на стенде с углецементным блоком также подтверждена эффективность ВУ по снижению динамических нагрузок в редукторах СПИО (рис.2).

В результате анализа численных значений интегрального критерия качества (сумма нормированных единичных критериев качества, отражающих среднеквадратическко отклонения динамических процессов в рассматриваемых системах и ВУ ) при решении задачи оптимизации динамических свойств СПИО но основе компромиссного подхода установлено, что в качестве сптимсльных следует считать значения приведенной к валу двига-

Гц" 0,075

005

0025

1 I

сОС Щ » 1 1 дез 01 *

V |

1 / // } * / 1 1 1 ил 1 \ Т\ \

IV. /, // V/ 1 «Л» 1/V V

Ю 15 20 25 /. Гц

а)

Гц-1

0.05

л/

/ V

5 10 ¿Гц 6)

ОС - обратные связи

Рис.3. Графики нормированных спектральных плотностей Огл серийного комбайна РКУЮ (а)

и с ВУ в СПИО (б).

теля жесткости ВУ 800...850 и интегрального коэффициента тре-

рид

пня » БУ от 0,2 до о,?. При этом спектральные плотности (рис.36) ввмеияютсп, коэффициенты вариация 3ГА и снижаются в средне» соответственно в 1,5 к 1,3 раза, что позволяет увеличить расчетный срок службы деталей редукторных групп С1Ш примерно в 1,2 раза.

Экспериментальные и теоретические ( на базе разработанной вн-кеперной методики ) исследования показали, что в качестве упругих влсментов для ВУ рекомендуется применять стержни, у которых основная (консольная) рабочая часть выполнена в виде конуса с отношением диаметров равным 1,5...2; для изготовления упругих элементов сгерзяевого типа рекоиендуется использовать сталь марки 60С2А и следуивдй режим термообработки: температура нагрева 870°С, выдерЕ-кв 0,6 часа,закалка в масле, отпуск при 470°С, выдержка 2 часа.

В результате проведенных модельных исследований влияния внешних связей на формирование динаннческих нагрузок в рассматриваемых силовых системах комбайна РКУЮ как с ВУ в СПИО, так и без них установлено, что для ревевия задачи оптимизации динамических свойств СПИО необходим учет обратных связей, обусловленных воздействием колебательных процессов в втой системе на формирование нагруэок но исполнительных органах, Так, при работе комбайна РКУЮ в рассмотренных горно-геологических условиях и режимах неучет обратных связей приводит к снижению общей дисперсии крутящего момента «У/и для серийной мавины более чем на 18 % (рис. За ), а при на-

личии ВУ в СПИО - на 30 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи установления основных закономерностей формирования динамических нагрузок и совершенствования динамических свойств системы привода исполнительных органов очистных комбайнов типа РКУ для пластов средней модности с бесцепными системами подачи с целью снижения ее динамической вагруженности.

Реализация рекомендаций диссертационной работы по применению виброзащитных устройств с оптимальными параметрами обеспечит снижение коэффициентов вариации крутящих моментов в редукторных группах опережающего и отстающего шнеков комбайнов типа РКУЮ в среднем соответственно в 1,5 и 1,3 раза, что позволяет в коневом итоге поннсить надеяность и производительность этих машин.

Основные выводы, научные и практические результаты, полученные в работе:

1. Разработанная математическая модель системы привода исполнительных органов с виброзащитными устройствами, учитывающая доминирующие связи этой системы с другими силовсии системами комбайнов унифицированного ряда для пластов средней мощности, характеризуется достаточной адекватностью реальному динамическому объекту и позволяет решать на основе имитационного моделирования задачи совершенствования динамических сьойств рассматриваемой системы.

2. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований изучены закономерности формирования динамических процессов в установившихся режимах работы в системе привода, а также в системе подвески и регулирования положения шнеков и тяговом органе применительно к рассмотренным очистным комбайнам с бесцепной системой подачи.

Выявлена высокая динамическая нагруженность элементов системы привода. Установлено, что при современных уравновешенных схемах набора режущего инструмента на шнеках в спектральном составе крутящих моментов в редукторных группах опережающего и отстающего исполнительных органов серийного комбайна РКУЮ доминируют (около 50 % от общей дисперсии ) узкополосные высокочастотные составляющие с частотным диапазоном ( 15...20 Гц ), соответствующим высшим собственным частотам системы привода.

Показана необходимость учета обратпых связей, характеризуо-щих влияние колебательных процессов в системе привода на процесс формирования внешних нагрузок на исполнительных органах, при решении задач оптимизации динамических свойств этой системы.

3. Обоснованы для системы привода комбайнов унифицированного ряда типа РКУЮ и РКУ13 конструктивные .решения ВУ. Установлено, что трение в ВУ рассматриваемой конструкции целесообразно описывать как нелинейное, состоящее из сухого и пропорционального деформации. Установлены оптимальные применительно к комбайну типа РКУЮ параметры виброзащитных устройств с нелинейными характеристиками, встраиваемых в шнековые исполнительные органы. Виброззщиткые устройства с рекомендуемыми параметрами обеспечивают снижение коэффициентов вариации крутящих моментов в редукторных группах опережающего и отстающего шнеков в среднем соответственно в 1,5 и 1,3 раза.

Результаты, полученные в работе, использованы ГНЗ им. С.М.Кирова, Гипроуглемашец и ДПИ. Результаты настоящих исследований могут быть использованы при модернизации существующих и создании новых очистных комбайнов с бесцепной системой подачи со шнековыми исполнительными органами.

5. Фактический экономический аффект, обусловленный внедренной

результатов диссертационной работы (на этапе конструкторско-техно-логической отработки и эксплуатационной проверки конструктивных решений виброзащитных устройств для систем привода ) и полученный в процессе эксплуатации шнеков с виброзащитными устройствами на комбайнах с цепной системой подачи на шахтах "Краснолиманская" п.о. "Красноармейскуголь" и "Украина" п.о. "Се^адовуголь", составляет 34780 руб. Ожидаемый народнохозяйственный экономический эффект от внедрения рекомендаций по снижению динамической нагруженности системы привода комбайна типа РКУЮ составляет 3,9 тыс. руб. в год в расчете на одну машину.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах;

1. Костюкевич Ф.В., Кривченко Ю.А., Марченко И.Н. К расчету конусных консольных стержней/ Донецк, политехи, ин-т. - Донецк, 1982. - 8 с. - Деп. в ЦНИЭИуголь 26.07.82, й 2450.

2. Динамические характеристики систем корпусной группы и подвески исполнительных органов очистных комбайнов унифицированного ряда/ П.А. Горбатов, В.П. Кондрахин, Н.М. Лысенко, Ю.А. Кривченко// Разработка месторождений полезных ископаемых: Республ. мекведом. научно-техн. сб. - Киев: ТехнГка, 1983. - Вып. 64. - С. 35-39.

3. Шахтные испытания шнеков с демпфирующими устройствами/

B.Г. Гуляев, П.А. Горбатов, Ю.А. Кривченко, A.B. Плюнгин// Уголь Украины. - 1984. - № 10. - С. 26-27.

4. Исполнительный орган очистного комбайна с демпфирующим устройством: Проспект ВДНХ УССР/ В.Г. Гуляев, П.А. Горбатов, Ф.В.Костюкевич, Г.В. Малеев, В.П. Кондрахин, Н.М. Лысенко, В.Г. Потопов, Ю.А. Кривченко и др./ Донецк, политехи, ин-т. - Донецк, 1984. - 4 с.

5. Костюкевич Ф.В., Кривченко Ю.А., Марченко H.H. Демпфирующие устройства для горных машин// Уголь Украины. - 19!?5. - № 6. -С.24-25.

6. Термообработка упругих элементов из пружинных сталей для демпфирующих устройств/ П.А. Горбатов, В.Г. Гуляев, В.П.Кондрахин,

C.И. Лобунец, Ю.А. Кривченко// Технология и организация производства. - 1985. - К? 2. - С. 43-44.

7. Горбатов П.А., Кривченко ¡O.A., Марченко И.Н. Параметры разрушения массива резцами шнековых исполнительных органов, совершающих сложные пространственные колебания// Механизация горных работ

на угольных шахтах: Сб. научн. тр./ Тульский политехи, ин-т. - Тула, Т985. - С. I31-139.

8. Костюкевич Ф.В..Кривченко Ю.А., Марченко И.Н. Выбор рациональной формы упругих элементов демпфирующих устройств// Изв. вузов. Гсрн. журн. - 1986. - И? 10. - С. 67-69.

9. Горбатов П. А., Кондрахпн В. П., Кривченко Ю. А. Математическая лодель автономной динамической системы «комбайн с демпфирующими устройствами в системе привода — забои» // Механизация горных работ на угольных пахтах: Сб. научн. тр. / Тульский политехи, пн-т. — Тула, 1986. — С. 105—115.

10. Исполнительный орган очистного комбайна с пиброзащитным устрон-■ том: Проспект ВЛНХ СССР / В. Г. Гуляев, II. А. Горба гон, Ф. В. Космокевпч, '. В. Малеев, А. А. Чпчкап, В. Г1. Ксндрахнн, П. М. Лысенко, В. Г. Потапов,

0. А. Кривченко и др. / Донецк, политехи, пн-т. — Донецк, 1987. — 4 с.

11. Кривченко 10. А. Модельные исследования динамической нагруженности истемы привода очистного комбайна унифицированного ряда типа РКУ'Ю/До-[сцк. политехи, нн-т. — Донецк, 1987. — 1G с. — Деп. в ЦНИЭИуголь 2.06.87, Л» 4174.

12. Л. с. 1036917 СССР, Е 21 с 25/04. Исполнительный орган горной ма-шны / Г. В. Малеев, В. Г. Гуляев, Ф. В. Костюкевич, П. А. Горбатов,

1. II. Марченко, Ю. Л. Кривченко и др. — Л° 3388690/22—03; Заявлено 29.01.82; )публ. 23.08.83, Бюл. № 31. — 2 с.

13. А. с. 1247530 СССР, Е 21 с 25/04. Исполнительный орган горпэй ма-пшы / П. А. Горбатзв, Ю. А. Кривченко, А. В. Плюнгин, И. Н. Марченк-), 1. А. Сиригос, С. В. Узун. — № 3861306/22—03; Заявлено 22.02.85; Опубл. 0.07.86, Бюл. № 28. — 3 с.

14. А. с. 1249157 СССР, Е2/с 25/04. Исполнительный орган горной мапш-ы / П. А. Горбатов, В. Г. Гуляев, А. В. Плюнгин, IO. А. Кривченко, И. П. Мар-енко, А. М. Киселзв. — № 3838320/22—03; Заявлено 13.02.85; Опубл. 07.0.4.86, иол. № 29. — 1 с.

Ответственный за выпуск — заведующий кафедрой «Горные машины»,

докт. техн. наук, профессор В. Г. ГУД Я ЕВ

одп. в печать 23.02.88 г. БП 04578. Формат 60X84' ,6. Бумага офсетная, фсетная печать. Усл. псч. л. 0,93. Усл. кр.-отт. 0,93. Уч.-изд. л. 1,0. фаж 100 экз. Заказ 9-38. Бесплатно.

Донецкий политехнический институт, 340000, Донецк, ул. Артема, 58

ДМПП, 340050, Донецк, ул. Арггма, 96