автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Влияние износа шарнирных соединений и несущих элементов секции на ресурсе механизированной крепи

Р Г б Ой

Г'Т

г » ^ _ і 1 '

На правах рукописи

БЕЛЯЕВ Владислав Владимирович

ВЛИЯНИЕ ИЗНОСА ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ СЕКЦИИ НА РЕСУРС МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ

Специальность 03.05.06 - Горные машины

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула

1998

Работа выполнена в Тульском государственном университете.

Научный руководитель . Доктор техн. наук, проф. НМ- Харитонов

Официальные оппоненты;

заслуженный деятель науки и техники РФ, лауреат Государственной премии СССР, докт. техц. наук, профессор Бреннер В.А.;

канд. техн. наук Подколзин А.А.

Ведущее предприятие

АО «Кран»

Зашита диссертации состоятся «-#>> 1998 г, в /£ нас.

на заседании специализированного совета {( 063.47,04 при Тульском госу дарственном уннэерситете по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92, учеб ный корпус 9, зуд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться г. библиотеке Тульского гое) дарственного университета.

Автореферат рззярлан 1993 г,

Ученый секретарь ■ специализированного совета, кандидат технических наук

¿1- С QjV}. Пискунов

„ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.. Внедрение механизнрйванных. крепей и комплексов требует в настоящее время всестороннего изучения механизма влияния различных факторов на их надежность и ресурс.

Одной из основных причин снижения эффективности применения' механизированных крепей является увеличение объема добычи угля в сложных горно-геологических условиях. Крепи теряют устойчивость, ухудшается режим их нагружения, вызывающий поломки и деформации элементов металлоконструкции с разрушением сварных швов. - • ,

Из анализа рекламаций, поступающих на АО «Кран» и данных, полученных на шахтах Подмосковного угольного бассейна следует, что у 30 % вышедших из строя металлоконструкций секций механизированных крепей разрушены шарнирные соединения и у 10 % основания. Это вызвано тем, что И4 стадии проектирования не уделялось должного внимания расчету указанных элементов с учетом абразивно-механического износа, величина которого существенно оказывает влияние на ресурс секции. Поэтому исследования, направленные на изучение механизма изнашивания шарнирных соединений И цесуших элементов являются актуальными.

Работа выполнялась в соответствии с тематическими планами ТулГУ в рамках основного направления «Теоретическое обоснование расчета механизированных крепей на прочность и устойчивость» (гос. per. № 03020106), Цель работы. Изучение влияния износа шарнирных соединений и несущих элементов секции на ресурс механизированных крепей, позволяющее гарантировать надежность их работы На стадии проектирования,

Идея работы заключается в обеспечении заданной надежности на стадии проектирования с учетом абразивного износа шарнирных соединений и несущих элементов секций. . ' •

Метод ¡¡¿следований - комплексный, включающий результаты опубликованных в печати лабораторных и промышленных экспериментов, шахт* ные наблюдения, результаты износа типовых злемецтоа-n друп« областях техники, аналитические исследования, базирующиеся на матодах теории вероятности и случайных функций, упругости и пластичности. Расчеты выполнялись с использованием современного программного обеспечений к IBM PC.

Научг. е Наложения, разработанные лично срнсКфиелем, t* ut навита;

- разработана методика ргхчзта на прочность U устойчивость элементов листовых коробчатых конструкций сскЦнй, учмп-тг.мишя динамический (малоциклайой) характер проявления горного давления и оОгспочиваЮщяя На стадии проектирования заданную надежность н ресурс их рйботы!

- установлена зависимость ресурса шарнирных соединений и несущих

элементов секции от абразивных свойств пород, позволяющая оптимизировать выбор материала контактирующих элементов; • '

. - исследовано влияние износа шарнирных соединении и несущих

элементов на работоспособность секций механизированных крепей, обеспечивающего нссбходим/лз долговечность.

Достоверность научных положений, выводов ц рекомендаций обоснована предварительным анализом теории случайных функций, теории упругости,' вероятностных методой расчета, применением современного программного обеспечения ЭВМ, использованием большого статистического материала, и подтверждается достаточной дли инженерной точности сходимостью теоретических результатові с экспериментальными л производственными дачными (отклонение не превышает 20 %).

Научное значение работы заключается в следующем; - .

- выведена зависимость, позволяющая определять параметр попереч-

ного сечения элементов металлоконструкции секции мохашпированнон"крепи по заданной на с гадин проектирования «пде;;ашетн, сучетом особенностей эксплуатации; , ■ •

- разработана методика, устанавливающая здашеимостъ мгзду изно-

сом шарнирных соединений и несущих элементов, величине;'} подішгашш ззоох и структурными составляющими абразивной среды. .

’ Практическое значение состоит с следухіиіем: ■ •

- усовершенствована методика РТМ 24.007.01-71 «Креп» механизированные.’ ГГсрекрытил и основания. Расчет ка прочность. Методика.», по-зслд;;шша.-! повысить надежность крепи;

- разработаны рекомендации по сннжсідво вбрдэдвного износа шарнирных соединений н несущих элементов, позволяющие .повысить срог: службы механизированны* краден >: снизить обьем ремонтных рфот.

Апробаццч работы. Основные положений диссертационной работ? і докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 1997-199о гг.), нвучно-тсхнпчсском совете ДО «Кран» ( г. Узловая, 1993 г.), научно-техническом совете АО «ПНИУИ» ( г. Новомосковск, 19Э8 г.), заседай! и кафедры «Горные меднпны к комплексы» (г. Тула, г.). ■ . ' *

Публикации. По результатам выполненных исследований опублшео-' вало 4 статьи и монография. .

• Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, гили слав, здкдгачелия, изложенных на ¡59 страницах машинописного

гекста, содержит 57 рисун;:ор, 9 таблиц. список литератур! i из 103 иэимено-паннй, 3 приложения. . -

Автор вырастет глубокую олагод-дрность научному консультанту к.т.н., проф. Г-Г. Дубайскому за постоянную помощь и сог-аты при решении георетнческих и производственных задач диссертации.

. ' ' . ОСНОПНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ работы угледс-Зппагащих предприятий, научных,-л рпыгно-шцструкторских раСот, указнгает im необходимость дальнейшего сояер-ленстЕо.пання конструкций механизированных крепей с целью повышена ч ■ ’ ' • ix надежности.. ' . - - -

Большой вклад и иссдедозание надежности ргЗоти мзхмпппроглп-1ых Kpajtcü внесли работы Apaaiüera К,Л., Бурчакопа A.C., Бреииера В.Д.. 'рипзюка Б.И-, Дубзнского Fi’., Зг!:уте.даго И.А., Каретникова В.H., Казь-•шна В.М., Кузцецозз С.Т., Мамонтсаа C.D., Мышляс-.^а Б.К., Орлова Л.Д., 1оиоЕз П-П., Потапенко В.A., Степанова D.M., Харитонова Н.И., Цыпляко-:а П.Б., Ягодкина ГИ- и др,

Надежность гехацтирсазнкоГ! крепи на этапе проектирования огсс-!ечцйа2тся принятым методом расчета н значениями коэффициентов запаса. 5 расчетах механизированных крепей по допускаемым напряжениям расчетов нагрузки и допускаемые напряжения рассматриваются, рак детерминн-(рвацкыв величины. Использование единого коэффициента запаса приводит ; т°чу, что вероятность разрушения злемеитоа секции крепи оказывается. (азлйЧноЛ, а работоспособность осей секции определяется наименее надеЛ-¡ым злемеитом. Однако следует исходить из надежности элемецтез секции репи. Это может быть выполнено при расчете секши: крепл по методу прс-¡ельцых состояний, который р?,?работан я Тульском государстпенном упп-

ерситсте. .

В сзази с изложенным а диссертации решались следующие задачи:

• установить влияние износа шарнирных соединений на работоспо-(мшость секций механизированных крепей; *

' изучить- влияние износа несущих элементоп секций с учетом мало-икловото нагружения на их надежность ii ресурс; ,

- установить функциональную зависимость износа шарнирных сочинений от величины подвигания забоя и структурных составляющих абра-цвной средь!; ■

. - разработать конструктивные решения, направленные на увеличение

рока службы секций механизированных крепей. ,

В общем случае для механизированных крепей предлагаются четыре Предельных состояния, связанных с проявлением горного давления и наиболее полно определяющих динамическую систему «кровля - крепь - почва».

В соответствии с предлагаемой методикой условие для определения расчетного сопротивления гидростойкн будет иметь ВИД .

' • 0) где Лг, - предельные значения сопротивления гидростойки;

'Л^ос - расчетное усилие гидростойкн; ,

' (2) где Он - номинальная нагрузка; '

н, - коэффициенты, характеризующие изменение проявления горного давления в зависимости от горно-геологических Й горнотехнических условий.

Вопрос р рациональном коэффициенте «, должен решаться с учетом анализа статистических данных:, экономических соображений Ц требований безопасности.

Первое предельное састайнце характеризуется исчерпанием несущей способности секции при однократном приложении нагрузки, соответствующей наиболее тяжелым эксплуатационным условиям.

Предельная несущая способность элемента секции крепи определяется из выражения

. .„Д.’--' '

Л=^-/Г-'И, (3)

где ки- коэффициент надежности по материалу, учитывающий возможные неблагоприятные отклонения значения какой-либо характеристики материала от ее нормативного значения. Значения коэффициента надежности по материалу устанавливаются на основании исследования свойств материалов и условий производства, а также анализа статистических данных о характеристиках материалов;

/^-нормативное сопротивление сталей; -

{•- геометрическая характеристика сечения элемента (площадь сече-ння, момент сопротивления и т п );

П)- коэффициент условий работы, связанный с погрешностями расчетов и влиянием отказа элементов секции на работу крепи в целом •

Сопротивление гидростойкн при расчете по первому предельному состоянию можно определить как функцию $„ ■ .

' -V, 14.

Второе предельное соспоглие характеризуете-! исчерпанием несуще» способности почвы, регламентированной предельно-допустимой лели^инон вдавливания основанім секции п почву забоя, при которой сохраняются условия нормальной эксплуатации. . •

Предельное значение сопротивления гндрсстойки з этом случае ножно определить как функцию параметров устойчивости секции Д,

'V,, - /г{\) , (5)

Третье предельное состояние характеризуется исчерпанием несущей способности секции от накоплении значительных остаточных деформации, вызванных малоциклошм нагружением. '

Сопротивление підростсШсМ э-этом сл) чаз определяется как функция числа циклоп нагружения Мц . ’ .

■ • ■¿/„і-лМ ■ ■ (6)

Длительные наблюден!« за работой мечантнрогяпнмх крепгй в различных горио-геологнческих условиях и анализ причин разрушения несу-шпк элементов секций поззоляют определить рсполнце ¡шли /-'ефектоз (табл. 1) и предположить ксрс'грукгнпные метолы по по~.ышеш:н> нпП’чгпо-сш ц долговечности механнзпрспз.чнпх грепей.

В диссертации предлагается расчет по ч-^згрпому г.р^глыюму состоянию, определяемому «знгегм шарннрнич ссздаигкнй и шг/.;него листа основавиЦ секций псхг.низирсчпнних кргпеіі.

■ Тг.бзица-І

т / ефекти м гтад я о к ои стру к і!! і Гімз' •аі:тиро:к:іп|нх кргпеЯ типа СКП

п/п Оптигге гіідп де:Ч;;тсз і! ь т’.е Траверса

¡. ' Де^прмзцнл >г:у;:;их :*л хіен-.ТОР, , -

* "> Местиме п.';р;;:::л ¡1 см>л!'е . несушмх лпзт^ч / V 1 -

-3. ЛПразиппый п лїос л'ггт.ч-. 10% т -

Рз;рнг>!.1 сг/лрных шло:: и‘Го •!3'У> -

5. !Ь;|рс и разрушение шг-ринр* ш їх соелчг;с!іМ!І 'ГГ-, .? Г;

■ Соііротиіїл"!!!’.; гп',;'г;:и\;:'л ч і і

ния . '

■ л ;г ~ (7)

где 4 - допустимая величина' износа нижнего листа основания секции Или , шарнирные соединений-

В последние ГОДМ получили большое развитие методы расчета надежности конструкций, основанные на теории случайных чисел и случайных функций, где рассматривается прямая задачу.

Применительно к расчету механизированных (<репе{| нами предпринята попытка решения обратной задачи, когда по нормативной заданной надежности определяются параметры крепи, в частности размеры поперечных сечений несущих элементов

В качества примера рассматривается основание механизированной крепи ОКП70, представляющее собой сварную конструкцию коробчатого сечения, состоящую из листовых тонкостенных элементов. Давление кровли на (юч«у забоя передается через элементы секции на нижний лист ос$»ова-ния. , ' ‘ ’

Толщина нижнего'листа основание секции может быть определена из выражений ' ■

£ = <$+<*,, ' . (8)

где а, - толвдина нижнего Листа, определяема»; из условия прочности;

8г -толщина нижнего листа, изнашиваемая за срок службы крепи.

Расчетную схему средней части нижнего листе основания можно рассматривать как пряцоугодьнук} пластину, концы которой защемлены по всему контуру- Такое допущение возможно ввиду относительно большой жесткости элементов, защемляющих эту пластину- Средняя часть основанщ секции нагружена отпоров почвы, интенсивность которого С{(Ц.

Так как, изменение горного давления, связанное с проведением техно логических процессов ВЫ^МКЦ угля, пррявляетей на силовом режиме секши в виде малоциклорого нагружения Нагрузку д(0 следует рассматривать ка! случайную функцию времени и макецмпдыше напряжения в нижнем лист основания можно определить из выражения

$^к-ф), ■ . (5

где к - коэффициент, зависящий от размеров Поперечных сечений элемент нижнего листа. Дли прямоуг ольных цлаетин

, а'а3 - • , * = "^" ■ где о - ширина листа; * -

а* - коэффициент, зависящий от условий закрепления и нагружеш листа. . .

Под мерой надежности понимается вероятность того, что за срок службы максимальное напряжение не прерысит несущей способности материала . .. '

Я = /»-(Л-5), . (П)

где Р - вероятность того, что предел выносливости не менее Я;

Я - несущая способность материала. .

, у + у!-а-1пН

~ гу~—~ . (12>

ач^ + Ш^^'^т'¥2^ + (р'т^ + ^ .

где а,[},У : параметры распределения по ре^буллу;

. Ти - время нахождения крепи под номинальным сопротивлением на уровне среднего срабатывания клапанов гидростоек;

Г, - «эффективный» период, характеризующий нахождение среднего времени пребывания случайной фун'кции выше заданного уровня надежности; . ,

ач, тч - дисперсия и математическое ожидание нагрузки; -

А/6, ш - параметры усталостной кривой;

ф(т * 2) -'функция, выражаемая через полную гамма функцию;

/ - коэффициент тренич породы по металлу.

Исходя йз значения 11-0,98, определим необходимую толщину нижнего листа основания для рассматриваемой крепи (табл. 2).

’ Таблцца2

Расчет толщины нижнего листа основания секции крепи ШКП70

р, кН N6 п Ст 3 11=220 МПа ш=6 т=8 т=10 й},мм СТ09Г2 ¡1=280 М(1а т=6 т“8 т=10 4,мм Ст09Г2С К=320 МПа Ш=6 1^=8 ЭТ=Ю 8/мм

500 1000 1400 104 0,01 17.1 (5,6 14,9 24.2 22,2 21,0 28,6 26,2 24,9 13,3 14,0 13,3 21.6 19,3 18,8 25.6 23;5 22,3 14,4 13,2 12,5 20,3 18,6 17,7 24,1 22,0 21,0

500 1000 1400 0,005 16.3 15,1 14,5 . 23,) 2)4 20,3 . 27.3 25,3.24,3 . 14.6 13,6 (3,0 20.7 19,3 13,4 24,4 22,7 21,7 13,7 .12,7 12,2 19,4 18,0 )7,Э 23,0 21,3 20,4 '

500 1000 1400 500 1000 1400 105 0,01 0,005 ИЛ 14,0 11,7 20.8 19,9 19,3 24.6 23,5 22,9 14,1 13,6 13,4 19.9 19,3 18,9 23.6 22,8 22,3 13,2 12,6 12,1 18.6 17,& 17,3 22.0 2|,1 20,5 12.6 12,2 12,0 17,9 17,3 16,9 21.1 20,4 20,0 12,4 11,8 11,5 .17,}' 16,7 16,3 20.7 19,В 19,3 11,9 11,5 11,2 16.8 16,2 15,9 19.9 (9,2 Ю

Износ цщкпеге листа осцовдниН секдой механнэдроваииых крепе1 прицадцт к «срграслрсдслешно силовых фцсторов в Поперечном сечении что приводит к потере устойчивости игркнеро его листа.

При определении размере» поперечного сечгшш серхнего листа ос нопания секции, надежность рассглафньаатся в предположении внезапной 'ОШЦЦ, СО0П4ОIстьуюшего потерн его устойчисосгн. .

О этом случае урлипепие надежности при случайных создейстоиях 6е! учора енд ннерцпн и линейной заанснмостыо меяеду максимальными на аря>:;еци!!Ы!1 и нагрузкой, имеет цид

Т у[а' 1гр1 («чр-«*,)’

2п

схр

(И

где с[ч, - крнтмчоесл.ч нагрузка ад «.ерхшш лист. Толщина лерхнего листа осноиания »У, ’

2-(1

(14

с-к'-Е '

где Ь м^лул::; ¡'ерллегл ллеил ■ ■ ‘ ■

с - лол'^фшллнг, з.лас,лш:л ог услоллл ¿з’.-рспг.еннг! ц хэрллгерл алгру ;лепН-: пл: лплц;, лулллгл.лгее о л а,г лло=лг ;■' ;;гл;н л;.;.

Цаучеиле Сфллл;люго юи'И!;:;: ;л;лл п г.ер с ним г.влг.-пел гл

г/лглнлЛ ллллл ;л. Б р;:лшлл 1,1.:-/?. Хру;ллл.., ^.п. Ьг‘;'л;’,.-лл, »Л.М. Тенелб'.'л ма, ПД5. ;С(.и,ее: .¡, ij.Il. КоелецлиГ о, П.п. '1 Ь.Д. ?Суз‘;сца1:л, !СД2. С;

и.цлпго,, i3.il. Г.К. Шр:,,:б г:.', Г.М Соро;:ь';р, Г,Л. Лмпольск!

• 1 >, П.’1!. ; л'.лел5.;ллл о. и;,У и .'Л'.1 Г"..'; ;:"л:,гл>ллг'ие:. ¡юпучеи

г.','.: ллл. ге-.;.л:.г;.и!, даллли :лл.;гл г, ;:лгг; ду. лл;!:Т;'У"Р°‘;"н-,;: ,-,оцл: ¡,;л::...лл: ;лзу:'л:;лл"у ил;сеу. ;Л -упм и'л'--1..л у1л\?;-|лл.чс:! ! ¡о, лл .. лл.'.л '/■ ¡л'л л ; <у , <л< ■ лач) пли'е., ;лл \; ллл .л л;

¡и :-н ,;((¡¡¡‘..от;л-' л:;лл V.с! л л’^ллулилл’ уллл лу ьлл п }ел..,.л?( с.5 ллстуанллл!. ’ 4

м'^'''ес:рге;у;'.::-з1: ¡л/лгл; 1|рз лл'лл» гл.лл.ч-Х};

Г!Хепелл:.'=:5!Л;л п

¡ллллл: ; е.л:;;лл лл.ллл;;л:! лол; ¡руги;;;:

рллллл::уеЛ'.л-. . *• л.лл.лл .л,.1 « ..:л л;л- 'л.лп'рлл-лтлл г.:

лучен:.; г-с: И:;»е ллр ^,,'ЛЛЛЛ г;;;о.\-. ьллл нр'лирлл.л.] ¡.’.;:ят ;; с,б^ ¡лпгл л;;! д^.'чпк. л ; :.л .-.л у’лл-Лг л :;у,о ллл е;;. изл.ч.л пл^иц: 1Лл; с еуллегг;' л л.^ллл; '.л.л--<•: ; лл:-;:л;л ¡.^лл'-ллал; 'л.:"е ; сгр/1. г, рл;лл гл:п,; л1.л.>;ил;: лг-у .’лл'л.'у л,’ ■.. .

Пе;л;',!Ли. и ллкл; 1л;ллл:;л.л;о с.- члл. гч л.л;:лпЛл..лсл 1:р.:,л;л;л

• д:>л}сп':.плм'¡5ллл:>рл1лм нее>1ил.\ ллегЛеЛ¡¡л, елллл:, пул г.'..чором ллеле

И

гриситет приложения нагрузки достигает 1/3 половины ширины поддерживающего элемента секцНН (согласно РТМ 24.007.01-71).

В крнстру^цвдх механизированных крепей типа 1ОКП70 осевые зазоры вдаль лары в шарнирных соединениях элементов секций составляют 10..12 мм И ДО 3 мм ПО диаметру.

Большая относительная подвижность несущих элементов секций ОКП за счет зазоров в шарнирных соединениях ухудшает условия ее работы. От эксцентричного приложения нагрузки появляются дополнительные скручивающие моменты »округ продольной оси секции, которые значительно снижают ее боковую устойчивость И вызывают перенапряжение отдельных элементов. . - -

Суммарный угрд относительного разворота паддержирзющнх элементов секции на стадии проектирования и изготовления составляет 5,8° (соответствует радиальному зазору 1,5 мм)- Предельный радиальный зазор 1,8 мм.

Таким образом, на стадии проектирования, в шарнирных соединениях ' не предусматривается увеличение диаметрального зазора, которое происходит за счет изнашивания трупшхся элементов (палец н проушина) в процессе эксплуатации. . ■ . . -

В саязи с вышесказанным, видятся несколько путей увеличения срока службы шарнирного соединения: ’

- разработка навой конструкции шарнира: увеличение длины пальца, уменьшение величины начального зазора (приведет к определенным трудностям при изготовлении и монтаже секции); изменение формы пальца; применение уплотнений для предотвращения попадания абразива; применение втулки из брлез износостойкого материала; . -

■ - применение носьЛ технологических решений: правильный подбор

пары трения (по химическому составу материала), применение упрочнения поверхностей контактирующих элементов шарнира- "

' По мере износа пальцев их первоначально круглое сечение изменяет свою форму, которая может быть представлена в первом приближении в виде двух, окружностей. Сечение изношенного пальца показано на рис. 1 заштрихованной областью. Правомерность такого представления износа подтверждается, данными, полученными при эксплуатации секций механизированных крепей. IТа рис. 2 представлены сечения изношенных пальцев шйр- ' ннрных соединений. " - '

В практике машиностроения при'традиционном исполнении сопряжения палец - проушина предполагается изготовление пальца из материала, . более износостойкого,"чем материал проушины. Долговечность такого сопряжения обусловлена износом проушины, локализованным на дуге кокгак-

та с пальцем. Между тем, применяя для изготовления пальца материал менее износостойкий, чем материал проушины, можно переложить значительную часть изиосг, на палец. Это необходимо для того, чтобы при ремонте секции механизированной крепи заменять болея простую и дещеруга деталь - палеп, чем более сложную проушину. Также повышенный износ ироущины приводит к се разрушению., .

Рассмотрим случай, при котором износ проушины мал по сравнению. с износом пальца. .

Vf

Рис. 1 Сечение изношенного пальца (заштриховано)

Рис. 2, Сечения изношенных пальцев шдрлиряых соединений секции ■ крени ШКП70

Исследуя износ такого сопряжения, положим, что в -условиях, когда тепловыми явлениями ра контакте можно пренебречь интенсивность изца-

широіїі’З J, пр-?лстгЕлзст собой фуикшїю нормалчгаго гсг.тг.гггкэго дазлгппя ■р(х) в точке с координато?! х, определяется пнрх”гт""(

J - К • рг' (х), (15)

где К, гг, - pr.pr.-srpu фрикнкошюго разрушения, рзгиггтоцггсся in площадках крішїгга, ОПрЄДЄЛ/пЬтсЛ38СП5р1!ЛЄ!ГГаПЬКО. • .

ГЬдсц їїгтру::іс:і рггш-таппл силой N, р^срредглеяной с рз.Еномер:»о?1 ИЦТЄІЇСИВ«СОТ|ЛО р по длпи з 1 ПЯЛЫЩ ряцпуссм Г|. •

Нормалыилэ дййдгнця на контакте будут Лутп:п"п из только ксс*рпи-каты X, но и продолжительности работа «траленая, ¡.-оторчл хгрп’атрнгу?^ СЯ ЧИСЛОМ СООрОТСЗ (иОЕпрОТОЗ) Г!. v .

' Используя ІПРЄСТШ-Ю СООТЦСПКТЩЧ ПЛОСКО'} КотвКТИСЙ ЗЗЛЗЧ» T"f""n упругости, ззпвдем ргсарздзл;т*е дчппгиия по дурз г.опглтга

гдг рг(х) - лзплзцпа в ir-лігрз илоппддн кгитртга

, , ________g-fl + .v)-p________ '

/>0 ' ir•(!<

н(і + ;:) -(і - ¿r) '

• ' (,;î> Д(0) ¿(и)-Д(О) N л ! - //¡2 1-/í*

£~r,(0):J,r" Аф) ' р ~ І ' ~ Ех + Е,

1 - длина српрл:тсен"т!Я; ' ■

, її - рІЛГіуС OTCfpCTFM ПРОуШПТ'м; â - рлдняльннЯ ?::зор: , ,

2а - іішр'ЩД ітлс>;гп-ч;-:и коиг&кгз;. • . * - •

Е|, Сг ". ff j, И г- кодуль упругости р кроффипппгг Пугзсона соотг^гст--сгшю ялл мтгерипдоя пяли» г» проушины. "

В^рзт-еинз, сгтзмалиш’.ег гелнчину рздияльпого износа шарнирного СОЗДСШЄііїК с ПОЛРПГЛНПЇМ зг.боя L, получено і! шіде " 'г; -з

П — + Т І )!*>/'

■у Я 0 + g)-<T У 2 T.). 'TÓ-wV*-

’<-Qf

----zrinr~\' KttvJ </v> <‘9>

ідо k| - козффницг.чт, учитывающий упрочигние-порерхкостеП элсменто*

iU-рнирчой iinpf-i; -

Л - :rc’V'¡ у";пг”.:п:спі:!іі химический состял стчлїіі тори трения;

£ - количество передвижек секции механизированной крепи .за один метр пощцігшіт ззбон; • ' ' . .

}] - количество поворотов пальца (проушины) за одну передвижку секции; . . '

і п р в ‘ •

У(-П) А(0) Є яг (1 + - г, (0> *

Интеграл р уравнении (19) решается только численными методами. Поэтому для расчета в диссертационной работе разработана компьютерная программа (рОЩ^ДЫР РАБСАЬ 7.0), позволяющая оптимизировать Параметры шарнирных ссединелий секций механизированных крепей.

Используя (19), можно построить графики определения величины подвиганий забое в зависимости ог Износа шарнирных соединений для механизированных крепей, работающих в р&злй’чных горцо-геологических условиях. Так, нарис. 3 приведены указанные зависимости для крепи ЮКП70: кривая 1 <- сбрззйц - угольная пыль, материал Пальцу сталь 40Х, проушины 35ХГ2; кривая 2 - кбразив - угольная пыль, материал пальца сталь 45, проушины сталь 10Г2СІ (сушссЬзуюищ конструкция}^ кривая 3 - абразиЬ -кварцит, материал ралыш столь 40Х, проушины 35ХГ2. ■ •

Рис. 3. Зависимость между егдичинои !юдз:ігє?шя забоя и зазором в. шарнирном соединении секции ж'хшнпнропанпоИ крепи ІОКП70

Зависимость (19) справедлива н для определения износа несущих листовых коробчатых элементоэ. 0 этом случае необходимо изменить пределы интегрирования и заменить перемешеннэ от вращательного движения пальца перемещением секции-

По результатам проведенных исследований установлено влияние износа шарнирных соединений и несущих элементов секции на работоспособность секций механизированных крепей. Приведенные методы расчета элементов металлоконструкции позволяют гарантировать требуемую надежность, что позволяет повысить эффективность работы механизированных крепей и снизить их металлоемкость.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертация является научной квалификационной работой, позволяющая установить влияние износа шарнирных соединений и несущих элемеитоз секции на ресурс механизированных крепей с цел но обеспечения на стадии проектирования надежности и долговечности их работы. Результаты исследований могут быть использованы организациями, занимающимися вопросами проектирования и создания механизированных крепей.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Усовершенствована методика расчета механизированных крепей > по предельным состояниям, позволяющая более полно учесть специфические условия залегания и отработки угольного пласта, механические свойства материала, дающая возможность создавать более экономичные и прогрессивные конструкции секций.

2. Обссноззны предпосылки системного подхода к решению обратной задачи, когда по заданной надежности определяются параметры элементов конструкций механизированных крепей, п частности размерь! их поперечных сечений. В такой постановке характеристики вероятностного описания нагрузок и несущей способности материала непосредственно входят в формулы для определения размеров поперечного сечения, обеспечивая заданную надежность и более адекватно отражая реальную работу механизированной крепи.

3. Используя приведенные в диссертации методы расчета, можно проследить влияние различных фактсроз на надежность механизированной крепи виз зависимости от остальных. Это позволяет оценить механизированную крепь не только по начальным параметрам, которые, в основном,

указывают на ее технические возможности, но и по способности сохранять зти параметры в процессе эксплуатации.

4. Установлены функциональные зависимости износа шарнирных соединений к несущих поверхностей секций механизированных крепей от величины надвигания забоя и структурных составляющих абразивной среды.

5. Разработана методика выбора параметров поперечных сечений несущих поверхностей коробчатых элементов механизированных крепей заданной надежности с учетом их износа-

6. Разработана компьютерная программа, позволяющая оптимизировать параметры шарнирных соединений с учетом ресурса и вероятности безотказной работы механизированных крепей.

7. Разработаны рекомендации по увеличению срока службы шарнирных соединений:

- подбор материала пар трения с использованием специальных втулок

и упрочнение контактирующих поверхностей шарнира лазерной И другими видами обработки повышают срок службы шарнирных соединений в 2,5 - 3 раза; ’ •

- применение сквозных пальцев уменьшает удельные давления в щарнире в 2 - 2,5 раза, что существенно увеличивает срок службы шарнирного соединения.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях: •

1. Харитонов Н И-, Беляев 00- К расчету механизированных крепей по предельным состаяцннмЩодъешо-трацспортные машины: Известия Тульского государственного университета / ТГУ - Тула, 1997. - 7 с,

2. Беляев В В., ДубецскиЙ Г.Г. Влияние износа шарнирных соединении на работоспособность секций механизированных крепей / ТГУ - Тула, 1997. - 7 с. - Ден. в ВИНИТИ 01.04:97, Ка 1018-В97.

3. Харитонов Н.И., Дубенский Г.Г., Беляев В.В. Расчет механизиро-

ванных крепей по предельным состояниям / ТГУ - Тула, 1997. - 40 с. - Деп. в ВНИТИ 16.05.97, № 1642-В97. . .

4. Беляев В.В. К определению напряжений й проушинах шарнирных соединений секций механизированных крепей / ТГУ - Тула, 1997 - 4 с, - Деп. в ВИНИТИ 16.05.97, Ка 1643-В97,

5. Харитонов Н И., Беляев В.В. О Напряженном состоянии шарнирных соединений секций механизированных крепей / Н'У - Тхл?> 1997 - 23 с.

- Деп. в ВИНИТИ 11.08.97, № 2646-097.

Пидпнсамо и печль ^Формат бумади 60x84 1/16. Ь>мага тицв'рафская № 2

0<^спия печать. Уел. 1К1. л. <',<* »Уел. кр.чнт. С,</ .14 ОД. л. ,

Тираж эю. Ька* / ? У- .

Тульский юсударствеЫилй >нив*рсигст. 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92.

Реакционно* нзла имьский тшр Ълмыло государственного университета.

30064Ю, 1,Тула. )л. Ьолдина. 151