Способ определения устойчивости исполнительного органа струговой установки

 

Использование: в горном деле. Сущность изобретения: определяют давление на почву от исполнительного органа. Определяют контактную прочность почвы пласта и сравнивают давление на почву пласта от исполнительного органа с контактной прочностью почвы пласта. При этом определение давления на почву пласта от исполнительного органа осуществляют по определенной формуле. Сравнение полученных данных с контактной прочностью почвы пласта осуществляют по максимальному значению величины давления на почву пласта.6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 27/32

ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813004/03 (22) 09,04.90 (46) 23,08.92. Бюл. ¹ 31 (71) Шахтинский научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт им. А.M.Tåðïèãîðåâà (72) О.А.Бондаренко, Б,А.Ошеров, А,Н.Аверкин и А.П.Бондаренко (56) Типовая программа и методика государ. ственных приемочных испытаний опытных образцов (опытных партий) очистных механизированных комплексов. М., МУП СССР

ИГД им. А.А.Скочинского, 1988, с,37, табл.

2.5, п.2.2.8.

Демидов П.Н. и др. Угольные струги. M.:

Госгортехиздат, 1962, с,124 — 220.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в проектно-конструкторских расчетах струговых установок отрывного типа для уточнения области их применения на пластах с различной почвой.

Известен способ определения давлений на почву пласта со стороны механизированных крепей, основанный на отыскании частного от деления сопротивления секции крепи на площадь ее основания (1), Данный способ позволяет получить средние значения давлений основания крепи на почву пласта и определить путем сравненйя этих значений с контактной прочностью почвы возможность использования конкретной конструкции крепи в указанных условиях.

Недостатком данного способа является то, что он не учитывает характер взаимодей,,SU,, 1756555 А1 (54) .СПОСОБ. ОП.РЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА

СТРУГОВОЙ УСТАНОВКИ (57) Использование: в горном деле. Сущность изобретения: определяют давление на почву от исполнительного органа. Определяют контактную прочность почвы пласта и сравнивают давление на почву пласта от исполнительного органа с контактной прочностью почвы пласта. При этом определение давления на почву пласта от исполнительного органа осуществляют по определенной формуле. Сравнение полученных данных с контактной прочностью почвы пласта осуществляют по максимальному значению величины давления на почву пласта. 6 ил.

I ствия основания крепи с почвой пласта и не позволяет рассчитывать значение максимальных давлений, которые могут в несколько раз превышать средние.

Вследствие этого возможно зарывание забойной или завальной части основания крепи в почву, контактная прочность которой превышает средние давления основания крепи на почву пласта.

Аналогичный способ определения давлений на почву пласта, основанный на отыскании их средних значений, существует и для исполнительных органов струговых установок отрывного типа (2).

Недостатком данного способа является его низкая точность, заключающаяся в том, что он не позволяет"выявйть характер распределения давлений по ширине исполнительного органа и определить их максимальные значения, хотя очевидно, что, если зти максимальные значения будут

1756555

10

55 превышать контактную прочность почвы, то струг в процессе работы будет разрушать почву опорными плитами и, как следствие тонуть, что приведет к невозможности его эксплуатации в таких условиях, Целью изобретения является повышение достоверности и точности получаемых результатов для струговой установки отрывного типа на пластах с различной почвой.

С этой целью в способе определения устойчивости исполнительного органа струговой установки, включающем определение давления на почву пласта от исполнительного органа, определение контактной прочности почвы пласта и сравнение давления на почву от исполнительного органа с контактной прочностью почвы пласта, определение давления на почву пласта от исполнительного органа струговой установки осуществляют по формуле:

Р(Х = ао + 2а1(— — 0,5) +

+ 4а (- — 0,5) + 8аз(— — 0,5) (L х где Р â€” ) — величина давления на почву пласта в точке с абсциссой (), Нм; х х — расстояние от забойной кромки опорной плиты основной рамы до искомой точки,м, L — ширина опорной плоты основной рамы струга, м; ао,...,аз — параметры давления, зависящие от жесткости опорной плиты основной рамы струга, модуля деформации почвы пласта и характера и величины нагрузки на струг отдельно для каждого вида нагрузки, Нм; причем сравнение полученных данных с контактной прочностью почвы пласта осуществляют по максимальному значению величины давления на почву пласта.

Определение давления на почву со стороны исполнительного органа таким способом учитывает характер взаимодействия опорных плит струга с почвой и позволяет построить эпюру распределения давлений по ширине исполнительного органа. Сравнивая максимальное значение давлений с контактной прочностью почвы, предложенный способ позволяет достоверно определить возможность применения струговой установки на данном пласте. Кроме того, указанный способ дает возможность целенаправленно изменять величины нагрузок, приложенных к системе "струг-база", чтобы получить максимальные давления, не превосходящие контактной прочности почвы.

Такое изменение величин нагрузок возможно путем изменения толщины стружки (установка ограничителей толщины стружки другого типоразмера), изменения координаты точки приложения равнодействующей отжимающих сил (изменение высоты струга) или изменения величины силы подачи струга на забой (изменение давления в системе подачи).

На фиг.1 изображен общий вид системы

"струг-база"; на фиг.2 — общий вид струга; на фиг.3 — то же, вид сверху; на фиг.4 — балка единичной ширины. нагруженная в одной плоскости, эквивалентно системе "стругбаза"; на фиг,5 — эквивалентные схемы нагружения и эпюры распределения давлений для одних условий работы струговой установки; на фиг.6 — то же, для других условий работы струговой установки.

Система "струг-база" состоит из исполнительного органа (струга) 1, решетчатого става 2, с которым жестко связан кожух 3, С кожухом 3 шарнирно связан кронштейн 4, с. которым, в свою очередь, шарнирно связан шток гидроцилиндра 5 подачи. Корпус гидроцилиндра закреплен в упоре 6 (может закрепляться в основании механизированной крепи). Струг состоит из шарнирно соединенных между собой основной рамы 7 и крайних рам 8. Основная рама 7 представляет собой опорную плиту 9, с которой жестко связаны корпуса 10, С корпусами жестко связаны проставки 11 с резцами и крышки 12 с резцами, представляющие собой башни 13 струга, а также шарнирно связаны поворотные державки 14 с резцами, Крайние рамь1 8 представляют собой опорные плиты 15, с которыми жестко связаны ограничители толщины стружки 16.

Сущность способа заключается в следующем, Так как основные весовые составляющие струга 1 и силы, действующие на него, сосредоточены на основной раме 7, то очевидно, что максимальные давления на почву будут именно со стороны основной рамы 7, По технической документации на струговую установку определяем:

$ар — площадь основной рамы 7, м ;

her — толщина опорной плиты 9 основной рамы 7, м;

L — ширина опорной плиты 9 основной рамы 7, м; блл — сила тяжести опорной плиты 9 основной рамы 7, Н; бк - сила тяжести корпусов 10 струга 1, Н; бд — сила тяжести поворотных державок 14, Н;

Gnp — сила тяжести двух проставок 11, Н;

G

1756555

1ц — длина цилиндра 5 подачи в сложен- приведенный момент

HOM СОСТОЯНИИ, М. Мпр =.Nc f + Px (ye + 0,5у1) + Ge (0,5у Изображаемобщий видсистемы "струг- . -/e) - Ру (х — Ьпл) - R, (хз- b„,), Нм, база" (см.фиг.1) и расставляем все силы, За положительное направление момен-действующие на эту систему, при этом рав- 5 та принимается направление против часонодействующие средних отжимающих сил вой стрелки.

I I на резцах Ру и боковых сил Рк и координаты Приведенная сила определяется on точек их приложения определяются по РТМ формуле:

12.14.001-77 (Машины очистные, Струговые Ry = Р + GQ, Н. установки. Расчет сил на резцах струга Ме- TO Определяем эквивалентную длину тодика. МУП СССР, ИГД им. А.A.Cêî÷èíñêî- опорной плиты 9 основной рамы 7 по фарго, М.,1977, 49 с.), сила подачи струга 1 на муле: забой N определяется по PTM 12 14.001-78 Яо (Машины очистные. Струговые установки. " L

Расчет тяговых усилий в цепи струга. Мета- 15 Условно вырезаем из опорной плиты осдика. МУП СССР ИГД им, А.A.Ñêî÷èíñêîãî,. новной рамы балку длиной L и шириной b

«4,, 979, 84 с.), реакция R8 переднего огра- равной 1, и определяем величины нагрузок, ничителя толщины стружки 16 — по PTM приходящихся на эту "единичнуюбал

2..00 -80(Машины очистные. Струговые... этого определяем коэффициент изменения установки. Расчет устойчивости. Методика. 20 сил

Муп СССР ШахтНИУИ иь1 М А Терпйгоре- К ва. Шахты, 1981, 27 с.), сила тяжести Go "" Ь,к, . башен 13 определяется по формуле: .. Допуская что приведен а с a R б = k + д + кр + пбпр < ... приведенный момент Мп распределены где и — количество проставок 11 одной баш- 25 равномерно по всей длйне ойорной плиты ни 1 струга;

1 ру:, -- основнои рамы b>x, определяем величины

Gp сила тяжести рештачного става 2 с нагрузок, действующих на балку единичной грузом, расположенного над основной ра- ширины Ь = T мой 7, определяется по технической доку- М,р = Мпр Киз, Нм; ментации на струговую установку..:..:: 30: Ry = Ry-K», H;

Значения координат х1, хг, у1,...,уэтакже: Gp/2 = G /2 Киз, Н. принимаются из технической документации Составляем схему балки единичной щина стругов ю становк . ру у установку..: . " рины, нагруженной в одной плоскости эквиеакция R переднего ограничителя . валентно нагружению системы толщины стружки 16 приводится к башне:13 35 "струг-база", при этом учитываем нагрузку основной рамы 7, затем все силы, прилб- на почву пласта от силы тяжестйсамой балженные к системе "струг-база", приводятся ки и принимаем ее как равномерно распрек опорной плите 9 основной рамы 7 извест- . деленную нагрузку q по длйне L балки ными методами (например, методом теоре- единичной ширины Ь = 1 тической механики), действия. сил, 40 . G, приложенных к корпусу струга при прйведе- " $,р нии их к опорной плите 9 основной рамы, Рассчитываем вели а е ние давлений на грунт со стороны балки заменяют приведенной силой Ry и приве- ние давлений на г . нт а единичной ширины методом расчета балки

Определение Мпр и Ry производится в 45 наупругомосно à $ р у следующей последовательности; на упругом основании по ормуле, Р(1х) = ао + 2а1{ — — 0,5) + угол йаклона гидроцилиндра 5 подачи к горизонтууопределяется для гидроцилиндра + 4с1ф — 0,5) + 8аз((— 0,5) в сложенном состоянии у = агсз!и "2 xi 5o (Симвулиди M.A. Расчет инженерных конст ц рукций на упругом основании. Высшая шковеличина ую (см.фиг.1) -- — -: — - ла, 1987, 575 с).

У н У у1о=l сову, м; Параметры a>,...,аз рассчитываются для ялечо силы Nc при действии на башню действия каждого вида нагрузки йа балку.

13стр га

13 ру Результирующая эпюра давлений получается путем сложения одноименных ординат

+ х! ппл

f (y o + уэ + ye + (y7 0,5у4) sIn Р(х), полученных по формуле, для каждого сову вида нагрузки, 1756555

Для расчета параметров ao,...,аз необходимо определить показатель гибкости а а

1 - Р Jt EobL рго где Š— модуль Юнга материала опорной плиты основной рамы, Н/мг; ! — момент инерции сечения единичной ширины, м;

Ь = 1 — ширина балки, м;

L -. äëèíà балки (ширина опорной плиты основной рамы), м;

p — коэффициент Пуассона материала опорной плиты основной рамы;

Ео — модуль Юнга почвы пласта, Н/мг; р12 — коэффициент Пуассона почвы пласта;:

Параметры ао,...,аз при действйи сосредоточенных сил Pl определяются по формулам: (8252 — 34а)()-)Х р) — 13440Bct

1 .Во +,Н/м; (1280 — a)(— г)Р :РРз1 — ZP i) — 8Ma

1 а1 L

Н/м

3 +а (5188 + 63a)(— )ZP) + 13440 Ва

3 + (384 + a)(— г)(2ХР !з) — ZP)) + 4йа

1 аз !г

10 +С ,Н/м, где вспомогательные члены В и и определяются по формулам:

В48(2ХР)(1 — pz) — ZP)(1 — /3з))) — VV Н/t4;

W = 6Lr, ХР)(0,5 — Рз)), Н/м.

М = — (, XP) -,5:Р>(1 -Рз))),Н/м, 1 ! з) где jb) = —, !

5) — расстояние от забойной кромки опорной плиты основной рамы (расстояние от левого конца балки до I-ой сйлы, м, L — длина балки (ширина опорной плиты основной рамы струга), м;

Го — двусторонний прерыватель Гер0,5 севанова.

Параметры Bo,...аз при действии сосредоточенных изгибающих моментов М) определяются по формулам:

13440В1а

13440 + 29а а) 2560 — 10а .М) аз 2048+а !г аг 134408 ia

3 . 13440 + 29й аз 768 + 6а .М!

10 2048+a г где вспомогательный член В1 определяется по формуле в,=

= J(BZ(1 — Д ) — 1) — 24@ (0.5 — Pn))

48!

Н/м, здесьЩ аналогичнорз).

Параметры ао...„аз при действии равномерно распределенной по всей длине балки нагрузки определяются по формулам:

8252 + 29а

13440 + 29а

15 аг 5188

3 13440 + 29а 9 а1=аз =О.

После построения эпюрй распределения давлений максимальное их значение

20 сравнивается с контактной прочностью почвы Р» и делается заключение о возможности применения струговой установки в. данных условиях. Если максимальные давления ниже контактной прочности почвы Р», 25 то использование струговой установки воз- . можно, Примеры реализации предложенного способа приведены на фиг.5 и 6.

Исходные данные для фиг.5

30 Струг С075.26.00.000; высота струга

Н = 0,4 м; материал опорной плиты основной рамы струга — сталь 35ХГСА, Е = 2.1 10 г, /с=0,25 см

35 Опл = 4,8 кН Од - 1,2 кН: Окр = 0;8 кН:

Ок = 3 кН; Опр = 1,0 кН; и = 1. Силы, действующие на систему "струг-база"

Ор = 6.6 кН: Рх = 2,2 кН: йс, = 93 кН;

Ру = 43,5 кН; Rs = 49,5 кН, 40 Геометрические характеристики системы "струг-база"

L = y1 = 80 см,уг = 78 см,уз = 26 см,h»=-6 см х1= 8 см; у4 = 20 см,ув = 5 см,у6 = 16 см,!ц = 120 см, 45 хг=15см; у7 = 84 см,ув = 21 см,y9 = 12.5 cM So 9624 см, хз = 15,5 см,х4 =- 20,2 см.

Характеристики пласта и его почвы:

Сопротивляемость пласта резанию -0 Ар = 200 кН/м; коэффициент отжима

К»ж и 0,5; величина снимаемой стружки h

= 0,042 м, Почва — песчано-глинистый сла нец средней крепости

Ео = 2,1 10 KH/см;,ио = 0,18: Рк—

55 =2,3 кН/смг

Исходные данные для фиг.6.

Струг КД (при работе наблюдалась тен денция к уходу струга на земник), высот.

1756555 струга Ho = 1,2 м, материал опорной плиты . шать ряд вопросов, связанных с управлениосновной рамы струга — сталь 35ХГСА, ем струга в вертикальной плоскости.

E=2,110 кН/см; /co=025; . Формула изобретения

О» = 6 кН; Ол = 1,2 кН; GKp = 0,8 кН; Способ определения устойчивости исОк =3 кН: Опр = 1,0 кН; и =5, 5 полнительного органа струговой установки, Силы, действующие на систему "струг- включающий определение давления на побаза", чву пласта от исполнительного органа, onpeGnp=11,6кН; Px=1,43кН; M<=97,4кН; деление контактной прочностй почвы

Ру = 56,96 кН; R> = 40,4 кН. пласта и сравнение давления на почву плаГеометрические характеристики систе- 10 ста от исполнительного органа с контактной мы "струг-база" . прочностью почвы пласта, о т л и ч а ю1 =у1=80см;у4=20см;уу=84см;уг- шийся тем, что; с целью повышения

=78 см; у = 5 см; уа = 21 см; уэ = 26 см; ув . достоверности и точности получаемых ре=16 см; уя = 12,5 см, h» = 6 см; 1ц = 120 см; зультатов для струговой установки отрывноSop Ф1690 см; x> = 12 см; х = 19 см", хз = 15 го типа на пластах с различной почвой, г .

-15,5 см; x4 = 58,4 см. " определение давлейия"на почву пласта от

Характеристики пласта и его пбчвы: исполнительного органа струговой установСопротивляемость пласта резанию Ap - ки осуществляется по формуле: отжNM3 отж p Х

=0,67; величина снимаемой стружки и = 0,03 20 . (t) С м; почва - глинистый сланец средней крепо- . + 4 гх 0 5р2 + 8 х — 0 5 3 сти; Åo- 1,2 ° 10 кН/см ; /co =0,15; Р» =1,6 L iE

KH/cM где Р(— ) — величина давления на почву

Сравнивая максимальные давлейия на почвУ с контактной пРочностью, можно сде- 25 пласта вточке с абсцис х. Н лать вывод о возможности использования данных струговых установок в конкретных — х — расстояние от: забойной кромки приведенных условиях. .: ":: -:---: - .. опорной плиты основной рамы до ископаеТот факт, что у забойной кромки опор- мой точки, м; ной плиты основной рамы струга КД (см. 30 L ширина опорной плиты основной фиг.6) получились, отрицательные давления рамы, струга, м; (т.е. отсутствует контакт с почвой), подтвер- ао,".,аз — параметры давления, зависяждаетсятем,чтоструг имел устойчивуютен- щие от жесткости опорной плиты основной денциюкуходунаэемник.:, . рамы струга, модуля деформации почвы

Использование предлагаемого способа 35 пласта и характера и величины нагрузки за позволит достоверно определять возмож- струг отдельно для каждого вида нагрузки ность применения струговых установок íà (HM), причем сравнение полученных данных пластах с различной почвой, а также регули-: с контактной прочностью почвы пласта осуровать характер и величину давлений на по- ществляют по максимальному значению вечву со стороны исполнительного органа; 40 личины давления на почву пласта. что, в свою очередь, даст воэможность ре1756555

1 755555

1756555

Составитель Т.Зоцикова

Техред М.Моргентал Корректор О,Юрковецкая

Редактор О.Хрипта

Заказ 3072 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101