автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Совершенствование метода расчета нагрузок, действующих на резцы горных машин для добычи угля

На правах рукописи

Чеботарев Павел Николаевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РЕЗЦЫ ГОРНЫХ МАШИН ДЛЯ ДОБЫЧИ УГЛЯ

Специальность 05.05.06 - «Горные машиньо>

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 пек 2012

Тула 2012

005056386

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

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ЖАБИН Александр Борисович.

Официальные оппоненты:

ЛУКИЕНКО Леонид Викторович, доктор технических наук, профессор, Новомосковский институт (филиал) ФГБОУ ВПО Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева / кафедра технической механики, заведующий кафедрой,

ДЕМИН Константин Вячеславович, кандидат технических наук, ОАО «Ту-лаоблгаз» / производственно-технический отдел, заместитель начальника.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт).

Защита диссертации состоится «26» декабря 2012 г. в «14» часов «00» минут на заседании диссертационного совета Д 212.271.04 при Тульском государственном университете по адресу: 300012, г. Тула, пр. Ленина, 90, 6 уч. корпус, ауд. 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан « Ц ууЦОлЬ-9 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Копылов Андрей Борисович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Правительством РФ приняты «Энергетическая стратегия России на период до 2030 г.» и утвержденная 24 января 2012 г. «Долгосрочная программа развития угольной промышленности до 2030 г.», в которых планируется увеличение добычи угля до 430 млн. тонн. Одной из важнейших задач, решение которой будет способствовать увеличению добычи угля до запланированных объемов, является, в частности, совершенствование существующего и разработка нового очистного и горнопроходческого оборудования.

В настоящее время методы расчета и проектирования исполнительных органов горных машин во многом опираются на результаты экспериментальных исследований в области разрушения углей и горных пород и учитывают лишь основные факторы этого процесса. Во многих случаях предпочтение отдается сложным эмпирическим зависимостям, которые были получены на основе экспериментов еще во второй половине прошлого века. На современном уровне разработки исполнительных органов горных машин использование устаревших эмпирических зависимостей уже не оправдано, тем более что они не способны учесть все особенности механизма разрушения и имеют ограниченную область применения. Вместе с тем, как показывает опыт, проектные организации, занимающиеся созданием исполнительных органов, на практике, как правило, не применяют расчетные зависимости нагруженности инструмента, полученные в 60-е - 80-е годы прошлого века, а большей частью полагаются на личный опыт проектировщиков.

Использование в расчетах нагруженности механического инструмента при взаимодействии его с горным массивом классических прочностных критериев, таких как пределы прочности горных пород на сжатие, растяжение, сдвиг и т.д., не всегда отражает реальные процессы разрушения. Так, например, по этим критериям наличие высоких значений пределов прочности предполагает высокую устойчивость материалов к разрушению. Однако, как показывают опыты, в ряде случаев более устойчивыми являются материалы с меньшими пределами прочности. Это объясняется другими механизмами разрушения, связанными с хрупким распространением трещин в твердых телах.

Современные представления о разрушении материалов базируются на положениях механики разрушения, которая рассматривает разрушение как процесс распространения трещины с учетом напряженного состояния в ее вершине. Первые попытки применить методы механики разрушения к резанию горных пород оказались удачными и позволили раскрыть механизмы их разрушения, определить показатели процессов, а также уменьшить объем экспериментальных исследований и сократить сроки расчета и проектирования нового оборудования. Однако применительно к разрушению углей этого сказать пока нельзя, поскольку такие исследования не проводились. Поэтому тема диссертации, направленная на совершенствование метода расчета нагрузок, действующих на резцы горных машин для добычи угля, в рамках механики разрушения является актуальной.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР и ОКР ТулГУ (шифр темы 320802) и федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» (гос. контракт № П1120).

Целью работы является совершенствование метода расчета нагрузок, действующих на резцы угледобывающих машин, основанного на положениях линейной механики разрушения угля и горных пород, и направленного на повышение эффективности проектирования их исполнительных органов.

Идея работы заключается в том, что метод расчета нагруженности резцов угледобывающих машин должен быть усовершенствован на основе современных представлений о разрушении материалов, базирующихся на положениях линейной механики разрушения с использованием мощной компьютерной техники и численных методов посредством математического моделирования взаимодействия режущего инструмента и угольного массива.

Метод исследования - научный анализ и обобщение опыта расчета, проектирования и эксплуатации проходческих и очистных комбайнов и результатов ранее выполненных работ по разрушению углей и горных пород режущим инструментом; теоретические исследования на базе моделирования процесса резания углей с использованием методов механики разрушения, теории упругости, конечных элементов и вариационного исчисления; проведение и обработка результатов численных экспериментов с применением методов математической статистики и использование результатов экспериментальных исследований для сопоставления их с теоретическими данными.

Научные положения, выносимые на защиту:

- математическое моделирование процесса взаимодействия режущего инструмента с горным массивом основывается на решении краевой задачи линейной механики разрушения, позволяет раскрыть его механизм путем выявления закономерностей развития трещины в массиве под действием резца и определять нагруженность инструмента для различных условий;

- учет прочностных свойств углей при расчете нагруженности резцов должен осуществляться с помощью вязкости разрушения на основе зависимостей между этим показателем и показателями предела прочности на сжатие, сопротивляемости пласта резанию и разрушаемости;

- распределенную нагрузку, действующую на поворотный резец, следует заменять сосредоточенными силами, приложенными в окрестности вершины его керна в точке, координаты которой зависят от диаметра керна, глубины и угла резания и определяют расчетные значения усилий резания и подачи;

- расчет нагрузок, действующих на резцы при разрушении угля, необходимо производить с учетом координат точек их приложения по зависимостям, которые устанавливают связь усилий резания и подачи с вязкостью разрушения, глубиной, шагом и углом резания, диаметром керна резца и углом его разворота.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- для определения коэффициентов интенсивности напряжений в вершине трещины по мере ее роста при математическом моделировании разрушения углей и горных пород использовался численный метод конечных элементов;

- установлены корреляционные связи между вязкостью разрушения угля и пределом его прочности на сжатие, сопротивляемостью пласта резанию, а также разрушаемостью;

- установлены зависимости для определения координат точек приложения усилий резания и подачи, учитывающие диаметр керна резца, глубину и угол резания;

- усовершенствован метод расчета нагрузок, действующих на резцы угледобывающих машин, базирующийся на положениях линейной механики разрушения и учитывающий вязкость разрушения, параметры режима резания, конструктивные и установочные параметры режущего инструмента.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью постановки задач исследований и использования апробированных методов механики разрушения, теории упругости, конечных элементов и вариационного исчисления; достаточным объемом выполненных численных экспериментов; корректным применением методов математической статистики при обработке и анализе данных; удовлетворительной сходимостью (коэффициент вариации 2,6 %) результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Практическое значение работы:

- установлены расчетные зависимости для определения нагруженности резцов при разрушении угольного массива, учитывающие вязкость разрушения углей, параметры режима разрушения, а также конструктивные и установочные параметры режущего инструмента;

- усовершенствована методика расчета усилий резания, подачи и расходуемой мощности при разрушении угля для заданной конструкции исполнительного органа и производительности комбайна;

- разработана компьютерная программа для расчета силовых и энергетических показателей работы исполнительных органов очистных и проходческих комбайнов.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы ОАО «Копейский машиностроительный завод» при разработке исполнительного органа проходческого комбайна «Урал-320У» и внедрены в учебные курсы «Горные машины и оборудование подземных разработок», «Расчет и проектирование горных машин и комплексов» и «Математическое моделирование физических процессов в горном машиностроении» Тульского государственного университета по специальности 150402 «Горные машины и оборудование». Программное обеспечение используется при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2009-2012 гг.); 8-ой Международной научно-практической конферен-

ции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута, 2010 г.); «Неделе горняка» в Московском государственном горном университете (г. Москва, 2009 и 2010 гг.); 8-ой Международной конференции «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (г. Тула, 2012 г.); 3-ей Всероссийской научно-технической конференции «Инновационное развитие образования, науки и технологий» (г. Тула, 2012 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей, из них 2 - в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения, изложенных на 125 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 16 таблиц, список использованной литературы из 73 наименований и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Значительный вклад в теорию и практику механического разрушения угля и горных пород режущим инструментом внесли Л.И. Барон, А.И. Берон, ВА. Бреннер, В.В. Гейер, Л.Б. Глатман, И.С. Зильберт, С.К. Кабиев, Ю.Н. Казак, З.Ш. Кекелидзе, М.Г. Крапивин, И.А. Леванковский, Д.М. Любощинский, В.З. Меламед, Е.З. Позин, М.М. Протодьяконов, М.И. Слободкин, В.И. Солод, Н.И. Сысоев, В.В. Тон, A.B. Топчиев, Я.Л. Цыпин, К.Г. Чавчанидзе и другие ученые.

Результаты их исследований были использованы при создании исполнительных органов проходческих и очистных комбайнов. Подавляющее большинство существующих методик определения нагрузок, действующих на резцы при разрушении углей и горных пород, основано на экспериментальном методе. Однако слабостью эмпирических расчетных зависимостей является достаточно узкая область применения, ограниченная диапазоном изменения влияющих факторов при их получении. В настоящее время при разработке исполнительных органов горных машин использование эмпирических зависимостей уже не оправдано. Современные представления о разрушении материалов базируются на положениях механики разрушения, которая рассматривает разрушение как процесс распространения трещины с учетом напряженного состояния в ее вершине.

Анализ результатов исследований, выполненных В.А. Бреннером, А.Б. Жабиным, И.М. Лавшом, ВТ. Мерзляковым, Г.П. Черепановым и другими учеными, позволил сделать вывод, что моделирование резания горных пород с позиций линейной механики разрушения адекватно описывает процесс и раскрывает механизм разрушения породного массива резцом. Однако в отношении углей этого сказать нельзя, поскольку такие исследования не проводились.

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

- разработать математическую модель взаимодействия режущего инструмента с горным массивом на основе современных представлений о разрушении материалов, обеспечивающую раскрытие механизма разрушения и получение основных его характеристик;

- выявить взаимосвязь вязкости разрушения с характеристиками разру-шаемости угольных пластов;

- на основе математической модели установить основные закономерности взаимодействия режущего инструмента с угольным массивом;

- с учетом установленных закономерностей взаимодействия режущего инструмента с угольным массивом получить расчетные зависимости для определения нагрузок, действующих на резцы при разрушении угля;

- на основе полученных зависимостей разработать методику расчета силовых и энергетических показателей работы исполнительных органов угледобывающих комбайнов.

Схема взаимодействия поворотного резца, армированного твердосплавным керном с конической режущей частью, с горным массивом представлена на рис. 1. Моделирование осуществлялось в рамках методов механики разрушения и опиралось на теорию резания горных пород Г.П. Черепанова и исследования А.Б. Жабина.

Ре'зец

У / У У / ® / // Ру -г 4 -Ч- \ ' N г ;/УУ/ууу//У//////У/Ух ) / / /. / / / / / У У а __ _——" УУ

У/ У//У///У 1 щ \ I II

\ 1

Рис.1. Схема взаимодействия резца с горным массивом: к - высота срезаемого уступа; й диаметр керна резца; а - длина трещины; I - длина образующей конусной поверхности керна; Яг-удельноеусилие резанш; Ну-удельное усилие подачи; Ург -координата точки приложения усилиярезсчия Ръ Хру- координата точки приложения усилия подачи Ру

При моделировании были приняты следующие допущения:

- горный массив является сплошной изотропной средой и деформируется упруго вплоть до разрушения;

- рассматривается плоская схема нагружения массива, т.е. усилия резания Р7 и подачи Ру, действующие на резец, можно представить в виде

7

pz=tRz; Pr=tRY, (1)

где / - шаг резания; RzuRy- соответствующие удельные усилия, т.е. усилия,

приходящиеся на единицу длины;

- действие распределенных по длине / образующей конуса керна резца нагрузок считается допустимым свести к сосредоточенным силам Rz и Rr, которые прикладываются в окрестности вершины керна (см. рис. 1);

- разрушение инициируется ростом трещины, исходящей из основания

уступа.

Кроме того, в траектории трещины выделяется два качественно различных участка роста трещины: I - участок устойчивого роста, на котором рост ■тещины сопровождается увеличением нагрузки на резец; II - участок неустойчивого роста, на котором трещина растет при постоянной и далее при убывающей нагрузке. На первом участке движение трещины происходит сравнительно медленно, поэтому этот процесс можно рассматривать как квазистатический.

Предполагается, что в процессе нагружения отношение сил Rz и Rr неизменно ¿2)

RY=Rzkn> кп= const, где к„ - коэффициент, характеризующий отношение усилия подачи к усилию резания на остром резце. Для углей эта величина, как правило, находится в

пределах кп = 0,5-0,7.

Координаты YPz и ХРу точек приложения соответственно усилий резания и

подачи находятся между собой в соотношении, обратно пропорциональном самим усилиям, т. е. Ypz = кп Хру.

Рост трещины происходит, когда эквивалентный коэффициент интенсив/2 2

ности напряжений Кэ, определяемый формулойКэ = л/^7 +KJI > Достигает величины вязкости разрушения К1С, являющейся прочностной характеристикой материала, т.е. условие разрушения записывается в виде Кэ - К1С.

Коэффициенты интенсивности напряжений К, и К„ являются характеристиками напряженного состояния в окрестности вершины трещины. Значения К, и Кп зависят от конфигурации и длины трещины, значений и распределения нагрузок Rz и Rr-

Для определения удельных усилий резания и подачи введем в рассмотрение единичную нагрузку R2- и связанную с ней формулой (2) нагрузку Rr-:

Rz*= 1; (3)

В силу линейности краевой задачи разрушающие (предельные) значения

нагрузок получаются в виде

b-Rz*n- (4)

Лэ*

Так как величина Кэ-, соответствующая нагрузкам (3), зависит от длины трещины а, значения Rz и Rr, полученные по формуле (4), будут представлять собой функции а. Для определения нагрузок на резце необходимо найти максимумы этих функций.

Пусть Rzm и Rym — упомянутые максимальные значения. Тогда искомые усилия на резце найдутся по формулам (1), где в качестве Rz и Ry фигурируют Rzm И Rrm-

Для определения эквивалентного коэффициента интенсивности напряжений Кэ« необходимо решить задачу механики разрушения, соответствующую расчетной схеме, изображенной на рис. 1, где в качестве Rz и Ry используются известные нагрузки Rz- и Ry, определяемые формулами (3).

Так как область, изображенная на рис. 1, бесконечна и нагрузки Rz и Ry уравновешиваются на бесконечности, напряжения можно представить в виде суммы

<Tkm=akmO+(Tkm*> где а^о - номинальные напряжения, о*™- - дополнительные напряжения. Номинальные напряжения а^о получаются из решения задачи Фламана о сосредоточенной силе, действующей на полуплоскость, для тела без трещины. Введение в рассмотрение номинальных напряжений обусловлено тем, что с их помощью удовлетворяются граничные условия на бесконечности. Вследствие этого при нахождении дополнительных напряжений можно бесконечную область заменить конечной.

Напряжения связаны с деформациями законом Гука аы = 3Ке8ы + 2G(ckm -sôfrn), (6)

где аьп - тензор напряжений; К - объемный модуль упругости; G - модуль сдвига; еы - тензор деформаций; <5^, - символ Кронекера. Средняя деформация е определяется формулой

£ = ^Ekm5km=\ekk-

Характеристики напряженно-деформированного состояния - напряжения, деформации, перемещения, в случае плоской деформации получаются в результате решения вариационного уравнения

Wkm^kmdS^lPk^kd1 ! ^ = 1, 2, (8)

S I

где S - площадь поперечного сечения; I - граничный контур; рк - распределенная поверхностная нагрузка; иК - проекции вектора перемещений на оси введенной декартовой системы координат; <5— символ вариации.

Моделирование процесса разрушения основано на применении метода конечных элементов. Для рассматриваемой задачи используются изопарамет-рические конечные элементы в виде прямоугольников с узлами в вершинах и две системы координат - глобальная и локальная. Глобальная система координат связана с рассматриваемой областью в целом, узлы имеют двойную нумерацию, их координаты - заданные величины. Локальная система координат связана непосредственно с каждым из элементов. Образ каждого элемента в этой системе - это квадрат в локальных координатах tj, Преобразование координат определяется соотношениями

хт=Ь;(£)Ь;(п)хЧ-, и= 1.2; £,«/е[-1;1], (9)

где хт — глобальные координаты точек элемента; /, ] — номера узлов; Хчт— заданные глобальные координаты узлов; Ь/ц) — полиномы Лагранжа. Перемещения точек тела определяются аналогичными формулами ит =1,^)1/77)^; и = 1,2, (10)

где ит — перемещения точек элемента; и'^— перемещения узлов, являющиеся основными неизвестными задачи.

Асимптотические выражения для напряжений, перемещений и деформаций можно записать в виде

= К1сгтп + КцСтп \ ит = К1ит + КПит I

Етп = К1£1пп + КП£тп- (П)

Полученные выражения определяют координатные функции, позволяющие найти значения перемещений, напряжений, деформаций внутри элемента с точностью до константы, определяемых узловыми параметрами и коэффициентами интенсивности напряжений.

Уравнение (8) справедливо не только для всей области, но и для каждого конечного элемента. Сложив вариационные уравнения для всех элементов, в результате получаем вариационное уравнение для всей области относительно узловых неизвестных и коэффициентов интенсивности напряжений

{Тктгт-Рк)3гк=0-, к,т = 1.....ЛГ+2, (12)

где Тья — матрица жесткости системы; 2т — вектор узловых перемещений системы; Рк — вектор узловых сил системы. В силу произвольности вариаций перемещений 82к получаем систему линейных алгебраических уравнений

Т/ал^т — Р/с > к,т= 1, 2. (13)

Решение системы (13) относительно К) и Кц с учетом кинематических граничных условий позволяет найти коэффициенты интенсивности напряжений.

В качестве прочностной характеристики угольного массива выступает вязкость разрушения К ¡с, которая может быть определена исходя из установленных корреляционных зависимостей с пределом прочности на сжатие а^ (рис. 2), сопротивляемостью угля резанию Ар (Н/мм) в неотжатой зоне массива

(с учетом прослойков, включений и присечек) или показателем его разрушаемое™ Луг (кВтч-см/м3) по следующим формулам:

К\с = 0,0130"^, 106 Н/м3/2; (14)

К1С = 0,0274-Зр, Н/ммзд; (15)

К1С = 0,206^+1,24, Н/мм3/2. (16)

Для обоснования характера приложения нагрузки к режущей поверхности резца посредством разработанной модели были проведены численные эксперименты, в которых усилие резания Рг прикладывалось на различном расстоянии от острия керна (рис. 3 и 4).

•

^Г * ■-"»Г

O so 105 150 200 О^.МШ

Рис. 2. Взаимосвязь вязкости разрушения K¡c и предела прочности на сжатие Осж

Pz. Н

Рис. 3. Зависимости усилия резания Рг от длины трещины а и координаты точки его приложения: 1 - Ур2 = 0,86 мм; 2- Ук = 2 мм; 3 - Гъ = 4,25мм

Р1.Н

Pi"' 049 Н

ОД 1 15 2 2,5 3 3,5 4 *Р1ММ Рис. 4. Зависимость усилия резания Р-г от координаты точки его приложения Га

Исследование проводилось для резца с диаметром керна <1 = 12 мм при вязкости разрушения угля К1С = 12,3 Н/ммзй (Ар= 450 Н/мм). Глубина А и шаг

резания Г были приняты соответственно 30 и 45 мм, а угол резания - а = 100°. Искомая теоретическая нагрузка на резец достигается в момент перехода от устойчивого роста трещины к неустойчивому и на графике соответствует максимуму функции Р?(а) (см. рис. 3). Из трех теоретических кривых экспериментальным данным (Р2 = 4049 Н, на рис. 3 и 4 пунктирные линии) отвечает только кривая 2. На рис. 4 искомое значение усилия Р2 находится в точке пересечения

11

кривой с пунктирной линией. Следовательно, точка приложения усилия резания Рг находится в окрестностях вершины керна. Она будет перемещаться с изменением положения резца в пространстве относительно разрушаемого уступа. В свою очередь, изменение резца в пространстве связано с изменением режимных, геометрических и установочных параметров. Поскольку усилие Рг связано с усилием Ру (см. формулу (2)), то координата точки приложения усилия Ру также будет менять свое положение.

Исходя из этого, для определения координат точек приложения усилий Рг и Ру были проведены углубленные численные эксперименты, в которых усилия резания и подачи прикладывалась на различном удалении от острия керна. В результате сопоставления получаемых путем математического моделирования теоретических значений усилий с их экспериментальными значениями были установлены координаты УРг и Хру искомых точек относительно острия керна для различных условий. Связь координат иХру с глубиной резания, углом резания и диаметром керна резца имеет следующий вид:

УР2 =0,0255й+0,0265а + 0,084^-2,24; (17)

Хру = 0.0439А + 0,0466а + 0Д4М - 3,96, (18)

где УР: и Хру - координаты точек приложения соответственно усилий Р2 и Рг, мм; а-угол резания, град; <1 - диаметр керна, мм; А - глубина резания, мм.

Изучение влияния вязкости разрушения, режимных параметров процесса резания, геометрических и установочных параметров резца на усилия резания и подачи проводилось в достаточно широком диапазоне их изменения. Так, вязкость разрушения угля варьировалась в интервале К1С = 1,65-12,3 Н/мм (Ар—

= 60 - 450 Н/мм), диаметр керна резца с1 изменялся от 10 до 16 мм. При этом глубина резания А составляла 20 - 40 мм, а угол резания принимал значения от 80 до 110°. На рис. 5-8 показано, что с увеличением каждого из параметров К1С, Ъ,аъс1 нагруженность резцов линейно возрастает, т.е. полученные результаты согласуются с экспериментальными данными.

Таким образом, разработанная математическая модель позволяет устанавливать закономерности процесса развития трещины в массиве и определять нагруженность резцов горного комбайна с учетом закона распределения нагрузки по режущей части в зависимости от прочностных свойств массива, а также конструктивных параметров резцов и режимных параметров процесса резания.

Статистическая обработка теоретических значений усилий резания Рг (Н) и подачи Рг (Н), при известных значениях УРг, мм, и Хру (мм) [см. выражения

(17) и (18) соответственно] с учетом формулы Г.П. Черепанова Р2 = л/2МК\с позволила получить зависимости для определения нагруженности резцов при разрушении угольного массива, которые имеют вид

Р2 = 3,2 • А0'08 ■ Ур']1К1С1; (19)

/у=1,8.й°'09.7£б9К1С*. (20)

РъРг. Н

4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

1 з 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 ifjc.lV*««3"

Рис. 5. Зависимость усилий резания Р2 (1) и подачи Ру (2) от вязкости разрушения К1С

Рх,Ру,Н

5000

4000 3000 2000 1000

10 15 20 25 30 35 Н,ММ

Рис. 6. Зависимости усилий резания Рг (1) и подачи Ру (2) от глубины резания И (а = 100°, с1 = 12 мм)

Р*,Ру

5000

4000 3000

2000 1000

80 85 90 95 100 105 Ф»Д

Рис. 7. Зависимости усилий резания Pz (Vй подачиРу (2) от угла резания a(h = 30 мм, d = 12 мм)

Р2,РУ,

5000

4000 3000

2000 1000

Ю 11 12 13 14 15 6,ГЛМ

Рис. 8. Зависимости усилий резания Рг (1) « подачи Ру (2) от диаметра керна с!(а= 100°, И = 30 мм) 13

В результате регрессионного анализа получены следующие расчетные формулы для определения усилий резания Р2 и подачи Ру, действующих на резец при разрушении углей:

Р2 = 18,7-Ю-3 - А0'34 -а0'85 ■а°'37К1С1; (21)

Ру = 11,7 • 1СГ3 • /г0'34 • а0'83 ■ ¿°>36К1С' • (22)

С учетом шага резания, отличающегося от оптимального, угла разворота резца и отжима угольного пласта расчетные формулы (21) и (22) примут окончательный вид

Рг =18,7.10-3 - А0'34 -«°'85-а^КкЩКрК^-, (23)

РУ =11,7-Ю-3 -А0'34 -а0'83-^'ЪвК1С^КрКот, (24)

где К, - коэффициент влияния шага резания, отличающегося от оптимального; Кр - коэффициент, учитывающий влияние угла разворота резца; Кот - коэффициент отжима угольного пласта.

Коэффициенты К,и Кот определяются по формулам ОСТ 12.44.258-84.

Сопоставление расчетных и экспериментальных значений усилий резания и подачи показывает, что усовершенствованный метод расчета нагруженности режущего инструмента адекватно описывает процесс разрушения угольного массива резцом горной машины. Об этом свидетельствует представленная на рис. 9 удовлетворительная сходимость данных (коэффициент вариации расчетных значений относительно экспериментальных данных составил 2,6 %).

резания Pz (а) и подачи Рг (б)

На основании результатов исследований разработана методика расчета усилий резания, подачи и расходуемой мощности при разрушении углей для заданной конструкции исполнительного органа и производительности проходческих и очистных комбайнов. Методика реализована в виде прикладной программы для ПК на языке Pascal в среде Borland Delphi 7 и распространяется на очистные и проходческие комбайны с барабанными или шнековыми исполни-

14

тельными органами, оснащенными поворотными резцами и разрушающими угольный забой в вертикальной плоскости.

По разработанной методике выполнен расчет барабанного исполнительного органа проходческого комбайна «Урал-320У». Показано, что при установленной мощности двигателя исполнительного органа 300 кВт комбайн «Урал-320У» при работе на пластах сопротивляемостью резанию Ар= 450 и 360 Н/мм

может обеспечить производительность по отбойке 10,8 и 14,4 т/мин соответственно.

Результаты исследований использованы ОАО КМЗ при разработке исполнительного органа проходческого комбайна «Урал-320У». Кроме того, результаты исследований внедрены в учебные курсы «Горные машины и оборудование подземных разработок», «Расчет и проектирование горных машин и комплексов» и «Математическое моделирование физических процессов в горном машиностроении» для студентов ТулГУ, обучающихся по специальности 150402 «Горные машины и оборудование». Программное обеспечение используется при курсовом и дипломном проектировании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных исследований усовершенствован метод расчета нагрузок, действующих на резцы угледобывающих машин, основанный на положениях линейной механики разрушения угля и горных пород и направленный на повышение эффективности проектирования их исполнительных органов, что имеет существенное значение для горного машиностроения.

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

1. Разработана математическая модель процесса разрушения массива резцом горного комбайна, позволяющая раскрыть его механизм на основе выявленных закономерностей развития трещины в массиве и определять нагрузки,

действующие на резец, для различных условий.

2. Выявлены корреляционные связи между вязкостью разрушения и пределом прочности на одноосное сжатие угля и горных пород, а также между вязкостью разрушения и показателями сопротивляемости резанию угольного пласта и его разрушаемое™.

3. Установлено, что координаты точек приложения усилий резания и подачи зависят от угла и глубины резания, а также диаметра керна резца. Получены расчетные зависимости для определения этих координат.

4. Установлены расчетные зависимости усилий резания и подачи от вязкости разрушения угольного массива, а также параметров режима резания, геометрии инструмента и его ориентации.

5. Усовершенствована и реализована на персональном компьютере методика расчета усилий резания, подачи и расходуемой мощности при разрушении углей для заданной конструкции исполнительного органа и производительности проходческих и очистных комбайнов.

6 Показано что при установленной мощности двигателя барабанного исполнительного органа tT„= 300 кВт комбайн «Урал-320У» может обеспечшъ производительность по отбойке 10,8 т/мин при работе на пластах с сопротивляемостью резанию 450 Н/мм. При разрушении углей с Ар- 360 Н/мм возможно увеличение производительности комбайна до 14,4 т/мин.

7 Методика расчета усилий резания, подачи и расходуемой мощности принята к использованию ОАО «Копейский машиностроительный завод» при проектировании проходческих комбайнов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1 Чеботарев П.Н. Современный подход к исследованию механического разрушения угольного массива// Изв. ТулГУ. Науки о Земле. 2011. Вып.2. С. 281-284.

2 Чеботарев ПЛ. Установление корреляционной связи вязкости разрушения горных пород с пределом прочности их на сжатие // Материалы 3-ей Всероссийской научно-технической конференции «Инновационное развитие образования, науки и технологий»/ под общ. ред. АЛ. Чеботарева. В 2 ч. 4.II. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. С.202-204.

3 Чеботарев П.Н. Математическая модель разрушения массива резцом горной машины // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 9. С. 74-80.

4. Чеботарев П.Н. Установление корреляционных связей вязкости разрушения угольного массива с показателями его прочности // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 9. С. 88-92.

5 Чеботарев П.Н., Жабин А.Б., Лавит И.М. Обоснование характера приложения нагрузки к передней поверхности резца горной машины // Материалы 8-ой Международной конференции «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» / ТулГУ, 1-2 ноября 2012г. Тула, 2012. С. 472-478.

Изд. Лиц. ЛР №020300 от 12.02.97. Подписано в печать го.н./й. Формат бумаги 60x84 }{й. Бумага офсетная. Усл.печл. 1,5. Уч.-изд.л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ ¿90. Тульский государственный университет. 300012, г. Тула, прЛенина, 92. Отпечатано в Издательстве ТулГУ. 300012, г. Тула, пр. Ленина, 95.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Промышленное использование угледобывающих комбайнов.

1.2. Анализ методов и результатов расчета нагруженности резцов , исполнительных органов проходческих и очистных комбайнов.

1.3. Анализ характеристик разрушаемости угольных пластов.

1.4. Анализ опыта применения режущего инструмента на исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов.

1.5. Цель и задачи исследований.

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА РЕЗЦОМ ГОРНОЙ МАШИНЫ.

2.1. Схемы нагружения резца в процессе резания массива.

2.2. Основные допущения, применяемые в модели.

2.3. Определение удельных усилий резания и подачи, действующих на резец при разрушении массива.

2.4. Решение задачи механики разрушения для массива с уступом

2.5. Математическая формулировка задачи.

2.6. Сингулярность полей напряжений и деформаций.

2.7. Разбиение массива на конечные элементы.

2.8. Определение координатных функций.

2.9. Определение деформаций и напряжений.

2.10. Вариационное уравнение для одного конечного элемента.

2.11. Численное интегрирование.

2.12. Система алгебраических уравнений.

2.13. Решение системы уравнений.

2.14. Программная реализация математической модели разрушения массива резцом горной машины.

Выводы.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РЕЗЦЫ ПРИ РАЗРУШЕНИИ УГОЛЬНОГО МАССИВА.

3.1. Установление корреляционных связей вязкости разрушения угольного массива с его прочностными показателями.

3.2. Обоснование характера распределения нагрузки по режущей поверхности резца.

3.3. Установление координат точек приложения усилий, действующих на резец при разрушении угольного массива.

3.4. Влияние вязкости разрушения, режимных, геометрических и установочных параметров процесса резания на усилия резания и подачи.

3.5. Определение расчетных зависимостей усилий резания и подачи при разрушении угля.

3.6. Сопоставление расчетных зависимостей по определению нагру-женности резцов с экспериментальными данными.

Выводы.

4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИЛ РЕЗАНИЯ, ПОДАЧИ И РАСХОДУЕМОЙ МОЩНОСТИ ПРИ РАЗРУШЕНИИ УГЛЯ ДЛЯ ЗАДАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМБАЙНА.

4.1. Основные положения.

4.2. Определение параметров снимаемой резцом стружки.

4.3. Определение нагруженности инструмента при резании углей

4.4. Определение нагрузки привода.

4.5. Пример расчета барабанного исполнительного органа проходческого комбайна Урал-320У.

4.6. Программа определения усилий резания, подачи и расходуемой мощности при разрушении углей.

В ыводы.

Актуальность работы. В настоящее время добыча угля в стране осуществляется 121 разрезом и 85 шахтами общей годовой производственной мощностью около 383 млн. т. В 2010 г. ими добыто более 323 млн. т угля. Правительством РФ принята «Энергетическая стратегия России на период до 2030 г.», где планируется увеличение добычи угля до 430 млн. тонн. Для выполнения этой стратегической задачи в указанный период требуется обеспечить прирост производственных мощностей предприятий отрасли как за счет модернизации действующих, так и строительства новых предприятий по добыче угля. Концентрация горного производства на перспективных шахтах угольной отрасли за счет технического переоснащения очистных комплексов требует значительных изменений в ведении подготовительных работ. И в первую очередь это касается комбайнового способа. С учетом отставания отечественного горного машиностроения от мирового уровня возникает потребность в совершенствовании существующего и создании нового очистного и проходческого оборудования.

В настоящее время в области создания исполнительных органов горных машин накоплен значительный теоретический материал по процессам разрушения углей и горных пород. Методы их расчета и проектирования во многом опираются на результаты экспериментальных исследований в области разрушения и учитывают лишь основные факторы этого процесса. Поэтому во многих случаях предпочтение отдается сложным эмпирическим зависимостям, которые были получены на основе экспериментов во второй половине прошлого века, когда еще не существовало достаточно мощных вычислительных технологий. На современном уровне разработки исполнительных органов горных машин использование устаревших эмпирических зависимостей уже не оправдано, тем более что они не способны учесть все особенности механизма разрушения и имеют ограниченную область применения. Вместе с тем, как показывает опыт, проектные организации, занимающиеся созданием исполнительных органов, на практике не применяют расчетные зависимости нагруженности инструмента, полученные в 60-е - 80-е годы прошлого века, а большей частью полагаются на личный опыт проектировщиков.

Использование в расчетах нагруженности механического инструмента при взаимодействии его с горным массивом прочностных классических критериев, таких как пределы прочности горных пород на сжатие, растяжение, сдвиг и т.д., не всегда отражает реальные процессы разрушения. Так, например, по этим критериям наличие высоких значений пределов прочности предполагает высокую устойчивость материалов к разрушению. Однако, как показывают опыты, в ряде случаев более устойчивыми являются материалы с меньшими пределами прочности. Это объясняется другими механизмами разрушения, связанными с хрупким распространением трещин в твердых телах.

Современные представления о разрушении материалов базируются на положениях механики разрушения, которая рассматривает разрушение как процесс распространения трещины с учетом напряженного состояния в ее вершине. Первые попытки применить методы механики разрушения к резанию горных пород оказались удачными и позволили раскрыть механизмы их разрушения и определить показатели процессов. Однако применительно к разрушению углей этого сказать нельзя, поскольку такие исследования не проводились. Поэтому тема диссертации, направленная на совершенствование метода расчета нагрузок, действующих на резцы горных машин для добычи угля, в рамках механики разрушения является актуальной.

Целью работы является совершенствование метода расчета нагрузок, действующих на резцы угледобывающих машин, основанного на положениях линейной механики разрушения угля и горных пород, и направленного на повышение эффективности проектирования их исполнительных органов.

Идея работы заключается в том, что метод расчета нагруженности резцов угледобывающих машин должен быть усовершенствован на основе современных представлений о разрушении материалов, базирующихся на положениях линейной механики разрушения с использованием мощной компьютерной техники и численных методов посредством математического моделирования взаимодействия режущего инструмента и угольного массива.

Метод исследования - научный анализ и обобщение опыта расчета, проектирования и эксплуатации проходческих и очистных комбайнов и результатов ранее выполненных работ по разрушению углей и горных пород режущим инструментом; теоретические исследования на базе моделирования процесса резания углей с использованием методов механики разрушения, теории упругости, конечных элементов и вариационного исчисления; проведение и обработка результатов численных экспериментов с применением методов математической статистики и использование результатов экспериментальных исследований для сопоставления их с теоретическими данными.

Научные положения, выносимые на защиту:

- математическое моделирование процесса взаимодействия режущего инструмента с горным массивом основывается на решении краевой задачи линейной механики разрушения, позволяет раскрыть его механизм путем выявления закономерностей развития трещины в массиве под действием резца и определять нагруженность инструмента для различных условий;

- учет прочностных свойств углей при расчете нагруженности резцов должен осуществляться с помощью вязкости разрушения на основе зависимостей между этим показателем и показателями предела прочности на сжатие, сопротивляемости пласта резанию и разрушаемости;

- распределенную нагрузку, действующую на поворотный резец, следует заменять сосредоточенными силами, приложенными в окрестности вершины его керна в точке, координаты которой зависят от диаметра керна, глубины и угла резания и определяют расчетные значения усилий резания и подачи;

- расчет нагрузок, действующих на резцы при разрушении угля, необходимо производить с учетом координат точек их приложения по зависимостям, которые устанавливают связь усилий резания и подачи с вязкостью разрушения, глубиной, шагом и углом резания, диаметром керна резца и углом его разворота.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- для определения коэффициентов интенсивности напряжений в вершине трещины по мере ее роста при математическом моделировании разрушения углей и горных пород использовался численный метод конечных элементов;

- установлены корреляционные связи между вязкостью разрушения угля и пределом его прочности на сжатие, сопротивляемостью пласта резанию, а также разрушаемостью;

- установлены зависимости для определения координат точек приложения усилий резания и подачи, учитывающие диаметр керна резца, глубину и угол резания;

- усовершенствован метод расчета нагрузок, действующих на резцы угледобывающих машин, базирующийся на положениях линейной механики разрушения и учитывающий вязкость разрушения, параметры режима резания, конструктивные и установочные параметры режущего инструмента.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью постановки задач исследований и использования апробированных методов механики разрушения, теории упругости, конечных элементов и вариационного исчисления; достаточным объемом выполненных численных экспериментов; корректным применением методов математической статистики при обработке и анализе данных; удовлетворительной сходимостью (коэффициент вариации 2,6 %) результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Практическое значение работы:

- установлены расчетные зависимости для определения нагруженности резцов при разрушении угольного массива, учитывающие вязкость разрушения углей, параметры режима разрушения, а также конструктивные и установочные параметры режущего инструмента;

- усовершенствована методика расчета усилий резания, подачи и расходуемой мощности при разрушении угля для заданной конструкции исполнительного органа и производительности комбайна;

- разработана компьютерная программа для расчета силовых и энергетических показателей работы исполнительных органов очистных и проходческих комбайнов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей, из них 2 - в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения, изложенных на 125 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 16 таблиц, список использованной литературы из 73 наименований и приложения.

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

1. Разработана математическая модель процесса разрушения массива резцом горного комбайна, позволяющая раскрыть механизм разрушения на основе выявленных закономерностей процесса развития трещины в массиве и определять нагрузки, действующие на резец, для различных условий.

2. Установлены корреляционные связи между вязкостью разрушения и пределом прочности на одноосное сжатие угля и горных пород, а также между вязкостью разрушения и показателями сопротивляемости резанию угольного пласта и его разрушаемое™.

3. Установлено, что координаты точек приложения усилий резания и подачи зависят от угла и глубины резания, а также диаметра керна резца. Получены расчетные зависимости для определения этих координат.

4. Установлены расчетные зависимости усилий резания и подачи от вязкости разрушения угольного массива, а также параметров режима резания, геометрии инструмента и его ориентации.

5. Усовершенствована методика расчета усилий резания, подачи и расходуемой мощности при разрушении углей для заданной конструкции исполнительного органа и производительности проходческих и очистных комбайнов.

6. Показано, что при установленной мощности двигателя барабанного исполнительного органа Жи.0 = 300 кВт комбайн «Урал-320У» может обеспечить производительность по отбойке 10,8 т/мин при работе на пластах сопротивляемостью Ар = 450 Н/мм. При разрушении углей с сопротивляемостью резанию менее 360 Н/мм возможно увеличение производительности комбайна до 14,4 т/мин при условии уравнивания частот вращения барабана и фрез.

7. Методика расчета усилий резания, подачи и расходуемой мощности принята к использованию ОАО «Копейский машиностроительный завод» при проектировании проходческих комбайнов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных исследований усовершенствован метод расчета нагрузок, действующих на резцы угледобывающих машин, основанный на положениях линейной механики разрушения угля и горных пород и направленный на повышение эффективности п роектирования их исполнительных органов, что имеет существенное значение для горного машиностроения.

1. Алексеев К.Ю. Развитие угольной отрасли России (О долгосрочной программе развития угольной промышленности России на период до 2030 года)/ К.Ю. Алексеев // Уголь. 2011. № 8. С. 6-14.

2. Корзун В. Во главе угля Электронный ресурс. «Эксперт Сибирь» №13 (326), 04.2012. URL: http://expert.ru/siberia/2012/13/vo-glave-uglya/

3. Галиева Н.В. Современное состояние горно-шахтного оборудования на угольных шахтах России Электронный ресурс. Научный вестник Московского Государственного Горного Университета. №6 (27), 06.2012. URL: http:// vestnik.msmu.ru/files/2/20120706162755 .pdf

4. Бреннер В.А. Состояние и перспективы развития проходческих комбайнов для горных выработок/ В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, И.Г. Шмакин // Каталог-справочник «Горная Техника 2004». 2004. С. 30-36.

5. Мизин Б.А. Новые проходческие комбайны П110 и П220 на шахтах Украины/ Б.А. Мизин, В.Н. Белик // Горное оборудование и электромеханика. 2000. №5. С. 18-21.

6. Хорешок А. А. О состоянии и развитии проходческих комбайнов избирательного действия на шахтах Кузбасса / А. А. Хорешок, А. Ю. Борисов // Горное оборудование и электромеханика. 2006. № 11. С. 42-45.

7. Хорешок A.A. О состоянии и перспективах развития средств механизации горно-проходческих работ в условиях Кузнецкого угольного бассейна/ A.A. Хорешок, В.В. Кузнецов, А.Ю. Борисов// Горная Техника 2008/ Издательский дом «Славутич». С. 86-90.

8. Линник Ю.Н. Концепция развития очистного, проходческого, конвейерного и бурового оборудования на период до 2020 г./ Ю.Н. Линник и др. // Горное оборудование и электромеханика. 2006. № 2. С. 2-12.

9. Волчок Ю.П., Мальчер М.А Опыт создания горных комбайнов циклического действия с барабанным исполнительным органом. М.: Уголь, 2011, №6. С. 20-22.

10. Цыпин Я.JI. Исследование нагрузок на поворотных резцах исполнительных органов очистных угольных комбайнов и разработка методики их расчета: автореф. дис. канд. техн. наук/Я.Л. Цыпин, Москва, 1986. 15 с.

11. Резание угля / А.И. Берон, A.C. Казанский, Б.М. Лейбов и др. М., Госгор-техиздат, 1962. 440 с.

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

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

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

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

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

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

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

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

20. Зильберт И.С., Любощинский Д.М., Позин Е.З. Сопоставительные определения показателей сопротивляемости угля разрушению приборами ДКС и

21. СДМ-1 в Карагандинском бассейне // Механизация и автоматизация горных работ: Сб. науч. тр. Вып. 3. М., Недра. 1967. С. 152-161.

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

23. Михайлов В.Г., Крапивин М.Г. Горные инструменты. М.: Недра. 1970. 215 с.

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

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

26. Слободкин М.И. Основы аналитической теории резания углей. М., Угле-техиздат, 1947; Пекин, 1957 (китайское издание на русском языке).

27. Слободкин М.И. Об экспериментальных и теоретических исследованиях процесса резания углей / М. И. Слободкин. Тула, 1960. 114 с.

28. Шмакин И.Г. Исследование основных закономерностей процессов разрушения хрупких анизотропных тел (углей) резцовым инструментом: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 1966. 22 с.

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

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

31. КД12.10.040-99. Изделия угольного машиностроения. Комбайны очистные. Методика выбора параметров и расчета сил резания и подачи на исполнительных органах (взамен ОСТ 12.44.258-84). Введен с 01.01.2000. Донецк: Минуглепром Украины, 1999. 75 с.

32. Шмакин И.Г. Расчет на ПЭВМ режимов работы горных машин // Фонды ТулГУ, рег.№2365. Тула, 2000. 16 с.

33. Математическая модель процесса разрушения породы резцом / И.Г. Шмакин, Н.Б. Седенков // На пороге третьего тысячелетия: Сб. научн. тр. ТулГУ. Тула, 1999. С. 98-101.

34. Система автоматизированного проектирования исполнительных органов горных машин / В.А. Бреннер, И.Г. Шмакин, И.Л. Скролис // Избранные труды ученых ТулГУ. Тула, 1997. С. 139-149.

35. Каркашадзе Г.Г. Задачник по разрушению горных пород: Учебное пособие. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2008. 165 с.

36. Каркашадзе Г.Г. Механическое разрушение горных пород: учеб. пособие для вузов. М.: Изд-во МГГУ, 2004. 222 с.

37. Нотт Д.Ф. Основы механики разрушения. М.: Металлургия, 1978. 256 с.

38. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. 640 с.

39. Черепанов Г.П. К теории резания горных пород //Проблемы прочности. 1986. №8. С. 94-102.

40. Бреннер В.А., Жабин А.Б., Пушкарев А.Е., Щеголевскнй М.М. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород. М.: Изд-во Академии горных наук, 2000. 343 с.

41. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. М.: Мир, 1986.318 с.

42. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. М.: Мир, 1975. 538 с.

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

44. Чеботарев П.Н. Современный подход к исследованию механического разрушения угольного массива// Изв. ТулГУ. Науки о Земле. Вып.2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. С. 281-284.

45. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов. /В.И. Бондаренко, Кузьменко A.M., Грядущий Ю.Б., Колоколов О.В., Харченко В.В., Табаченко Н.М., Почепов В.Н. Днепропетровск, 2002. 730 с.

46. Моделирование разрушения углей режущими инструментами/ Е.З. Позин и др.. М., Наука, 1981. 181 с.

47. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород /М.М. Протодьяконов и др. М., Недра, 1981, 192 с.

48. Гришкова Н. П., Староверова В. А. Физико-механические свойства пласта Дроновского в связи с его анизотропией. Сб. научных трудов ИГД АН УССР, № 1 (10), 1951.

49. Институт строительной механики АН УССР. Отчет. Выяснение, к какой анизотропной модели должен быть отнесен каменный уголь, и определение его упругих характеристик, 1950.

50. Некрасов С.С. Сопротивление угля и других материалов резанию: Авто-реф. дис. докт. техн. наук. М., 1958.

51. Сосунов Г. И. Теоретические и экспериментальные исследования по разрушению горных пород механическим способом. М., МГИ, 1959.

52. Горные машины для подземной добычи угля / П.А. Горбатов, Г.В. Пет-рушкин, Н.М. Лысенко, C.B. Павленко, В.В. Косарев. Под ред. П.А. Горбатова. 2-е изд., перераб. и дополн. Донецк: Норд Компьютер, 2006. 669 с.

53. ГОСТ 25.506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении.

54. ASTM Book of Standarts. 1972. Е 399. 72. P. 955.

55. ГОСТ 29167-91 «Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении»

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

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

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

59. Каталог ОАО «Копейский машиностроительный завод». Копейск (Челябинская обл.). 2008.

60. Каталог Краснолучского машзавода. Красный Луч (Украина). 2003.

61. Картавый Н.Г. Исследование процесса разрушения угля многорезцовым стругом. Диссертация, М., МГИ, 1960.

62. Чеботарев П.Н. Математическая модель разрушения массива резцом горной машины // Изв. ТулГУ. Технические науки. Вып. 9. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012, С. 74-80.

63. Методика определения вязкости разрушения (трещиностойкости) горных пород. ИГД им. A.A. Скочинского, 1990. 15 с.

64. Чеботарев П.Н. Установление корреляционных связей вязкости разрушения угольного массива с показателями его прочности // Изв. ТулГУ. Технические науки. Вып. 9. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012, С. 88-92.

65. Математическая статистика: лабораторный практикум / Г.Ю. Мишин, E.JI. Сазонова, Т.Т. Снопок, Д.Н. Шевченко, под ред. B.C. Серегиной. Гомель, БелГУТ, 2001. 60 с.

66. Плотников В.П. Вывод формулы для расчета производительности очистных комбайнов со шнековым, барабанным или корончатым исполнительным органом / В.П. Плотников // Уголь. 2009. № 9. С. 6-7.

67. Барон Л.И. Горнотехническое породоведение. М.: Наука, 1977. 323.