CC BY
17
пласта. Механизмы резания могут быть выполнены ограниченно уравновешенными в направлении сил резания.
Не рассмотренные в статье другие фронтальные избирательные способы могут быть сведены к рассмотренным и являются их разновидностями. Поэтому в классификационной таблице не приводятся.
Используя данную классификацию, можно выделить наиболее эффективный СОУМ для конкретных горно-геологических условий и далее выбрать соответствующую выемочную машину - выемочный унифицированный модуль. Следует также отметить, что несколько избирательных способов отделения угля от массива в отличии от традиционных могут быть осуществлены одним типом унифицированного выемочного модуля, и при переходе от одного СОУМ к другому необходимо в одном случае заменить только исполнительный орган (режущую коронку, скалыва-
тель), в другом случае - выемочный механизм с коронкой.
Параметры способа (Л, 11 , тср, пср ) можно изменять или настройкой, или изменением исходных данных к управляющей программе.
Избирательные способы отделения угля от массива по сравнению с комбайновыми и струговыми обеспечивают значительное снижение выхода мелких классов угля и пылеобразования, так как средняя толщина среза (скола) поддерживается постоянной.
Испытания выемочного модуля с программным управлением на углецементном блоке с сопротивляемостью резания от 60 до 300 кН/м подтвердили соответствие реализованных в эксперименте параметров способа расчетным и эффективность работы модуля при выполнении всех операций цикла в автоматическом и ручном режимах управления.
------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Габов В.В. , Винников Е.И1. Основные принципы формирования структуры фронтальных модульных комплексов // 3-я Республиканская научно-практическая конференция: «Человек на севере XXI веке: горное дело, ТЭК, экология, народонаселение». - Сыктывкар, 2001 - С.286-290.
2. Агрегат фронтальный гидрав-
лический: Отчет о НИОКР / ПНИУИ. -Новомосковск, 1976. - 64с.
3. Карленков А.А. Анализ состояния работ по созданию струговых агрегатов для выемки тонких пологих пластов без постоянного присутствия людей в очистном забое. // Науч. тр./ ИГД им. А.А. Скочинского. -1981. -Вып.201. -С.39-44.
4. А.с. ви 1490271 СССР, МКИ Е21С 27/16 . Фронтальный агрегат / Г.И. Картавых (СССР). - Заяв. 08.04.87; Опубл. 30.06.89, 1989 Бюл. №24.
5. Комплекс для селективной выемки роботизированный: Проспект
ВДНХ. - Караганда, 1987.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------------------
Габов Виктор Васильевич - профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой горной электромеханики филиала Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета) «Воркутин-ский горный институт».
Задков Денис Александрович - ассистент кафедры горной электромеханики филиала Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета) «Воркутинский горный институт». Тужиков Владимир Федорович -кандидат технических наук, главный механик ОАО «Воркутауголь».
© Л.В. Горолилов, 2003
УЛК 622.230
Л.В. Горолилов
ИССЛЕЛОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СУХОГО ТРЕНИЯ В ПАРЕ «ПИЛИНЛР-УЛАРНИ К» НА ПАРАМЕТРЫ ГИЛРАВЛИЧЕСКОЙ УЛАРНОЙ МАШИНЫ
В[1] представлен анализ уравнений, описывающих гидравлическую ударную машину (ГУМ) с идеальным распределителем и определены безразмерные параметры (критерии подо-
бия), влияющие на ее выходные характеристики. В [2, 3] проведены расчеты ГУМ по упрощенной модели, из которой были исключены утечки, гидравлические и механические сопротивления; результаты представлены в виде поверхностей уровня безразмерных аналогов выходных характеристик (мощности, предударной скорости, времени цикла) в трехмерном пространстве входных критериев подобия, которые были определены, как «основные».
В настоящей работе в математическую модель ГУМ [3] включено сухое трение, которое появляется
(1)
при использовании в машине уплотнений, необходимых для предотвращения утечек в паре «цилиндр-ударник». Результаты расчетов представлены, как в [2, 3], в виде поверхностей уровня выходных характеристик в пространстве критериев подобия, при этом за основу было взято одно из сечений пространства, представленного в [3], а третьим критерием был выбран безразмерный аналог сухого трения. Расчеты проведены для ГУМ с непрерывным циклом и с задержкой цикла в начале обратного хода ударника.
Рассмотрим модель ГУМ, включающую источник расхода постоянной производительности д0 при номинальном давлении Др1 ; дифференциальный поршень-ударник массой т с эффективными площадями со стороны камеры обратного хода Ба и камеры прямого хода Бь; газожидкостный аккумулятор
объемом V при давлении Др1 . По сравнению со схемой, описанной в [3], в модель включена сила механического трение, пропорциональная давлению в системе.
При составлении
уравнений параметры элементов системы считали сосредоточенными; жидкость - вязкой несжимаемой; утечки в источнике расхода - ламинарными (сопротивление, определяющее их
го = Др7 «о(1 -По ^ где По - коэффициент полезного действия насоса); изменение давления газа в
■ І, Х =
' (1 -По))г V
и преобразуем (1)
аккумуляторе - адиабатическим с показателем адиабаты у.
Используя законы Кирхгофа и уравнения динамики, представим систему уравнений в виде:
т-^р = £Др - kII)SуДpsignv, йх
А ’
йДР = -^- «(1 -п) Др + 5
уДр ! Л Др1
где £ = Ба - при обратном ходе ударника, £ = Ба - Бь - при торможении и прямом ходе; Др - давление в аккумуляторе, к и £у - коэффициент трения и площадь контакта уплотняющего элемента с ударником, X и V - координата и скорость ударника, t - время. Введем безразмерные переменные:
Г±.х, » = * = Ь^.р (2)
(1 -ПоГ VI ’ «о р.
йю
йт
= П1 •'[- Зю-я +1]
йт
где £ = 1 - при обратном ходе ударника; £ = 1 - сто при торможении и прямом ходе; <го = £ь/Ба
(1 -По )-м/ у рУ
= с(-о^пу) йт
(3)
с, =-
ктрБу
(4)
Г т(о/8а )2 ’ 2 Ба
Из (3) следует, что изменение характеристик машины в течение фаз цикла зависит от трех безразмерных параметров: с , С и .
г
Автоколебательный режим работы ГУМ реализуется при помощи обратных связей, посредством которых состояние распределительного устройства (РУ) ставится в зависимость от одной или нескольких характеристик машины. Распределительное устройство двухпозиционное: в позиции 1 система находится в состоянии обратного хода, в позиции 2 - в состоянии торможения, прямого хода и задержки.
Для непрерывного цикла вводится связь по положению ударника: переключение РУ из позиции 1 в позицию 2 производится по достижению ударником координаты х = х,, называемой длиной обратного хода, а из позиции 2 в позицию 1 - по достижению ударником координаты х = 0 . В этом случае к определенным выше критериям добавляется еще один безразмерный параметр
X =г(1 -По)-^ хАМ . (5)
Для цикла с задержкой вводится дополнительная связь по давлению: переключение РУ из позиции 2 в позицию 1 после достижения ударником координаты х = 0 производится, когда давление в системе превысит величину Др3, называемую давлением задержки, безразмерный аналог которого
пз =(і -По )ДРз/ДРі . (6)
Таким образом, для рассматриваемой модели характеристики ГУМ зависят от пяти безразмерных критериев (4-6) СТ0[СТ1[ с2, ХПз и коэффициента
восстановления скорости ударника к . При расчетах п3 , х, и к принимали постоянными и равными, соответственно, 0,07, 1 и 0.
Порядок интегрирования уравнений и организация расчетов характеристик циклов аналогичны описанным в [3].
На рис 1, 2 представлены изолинии безразмерных аналогов предударной скорости а>1 , времени цикла
мощности
Р = ю_2/2с1тс и
д.
п = ю
/2с г
тг&т в плоскостях с2 = 0; 0,1; 0,3; 0,5
трехмерного пространства оо,^о'1,о'2 , ограниченные линиями предельно допустимых в течение цикла давлений п = о,1 снизу (давление срабатывания переливного клапана) и, только для непрерывного цикла,
п2 = о,оо5 сверху (полной разрядки газожидкостного аккумулятора).
При увеличении <г2 для обоих типов циклов происходит смещение области (п1,п2) вверх по оси , так при изменении о2 от 0 до 0,5 и оо = 4 для непрерывного цикла (рис. 1) область смещается от диапазона (4,3;бо,9) к диапазону (6,1;114,3), а для цикла с задержкой (рис. 2) п увеличивается от 6 до 10,2.
Изолиний тс для непрерывного цикла при увеличении о2 слегка смещаются влево по оси оо , для цикла с задержкой тс практически не зависит от о2. Изолинии скоростей а>1 при увеличении о2 для непрерывного цикла смещаются вправо; для цикла с задержкой при больших оо положение изолиний
а1 практически не зависит от о2, но при оо < 1о и возрастании о2 происходит их изгиб вверх.
Значения к.п.д. Т] при изменении о2 от 0 до 0,5 снижается для непрерывного цикла от 0,96-0,99 при о2 = о до 0,7-0,94 при о2 = о,5 , а для цикла с задержкой, соответственно, - от 0,94-0,96 до 0,650,89. Значения мощности Р для непрерывного цикла во всем диапазоне изменения о2 остаются в пределах 0,01- 0,03. Для цикла с задержкой мощность уменьшается от максимального значения 0,06 при о2 = о до значения 0,04 при о2 = о,3 - о,5 и имеет
оптимум при изменении величины оо .
Таким образом, анализируя полученные результаты, можно судить о направленности влияния сухого трения в паре «цилиндр-ударник» на основные выходные характеристики ГУМ, что может быть использовано при проектировании и разработке таких машин. Наиболее важными представляются факты, что при непрерывном цикле мощность Р во всем диапазоне изменения о2 сохраняется практически неизменной, а для цикла с задержкой существует область в трехмерном пространстве со, ^ о, с2 , ограниченная поверхностью п, в которой значения Р максимальны.
к. п.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Городилов Л.В. Анализ рабочего цикла гидравлической ударной машины с применением критериев подобия//ФТПРПИ - 2000. - № 5.
2. Городилов Л.В. Исследование характеристик рабочих циклов
гидравлических ударных машин с идеальным распределителем//
ФТПРПИ - 2002. - № 1.
3. Городилов Л.В. Анализ и ис-
следование рабочих циклов ударной машины с гидравлическим приводом
// Горный информационно-аналитический бюллетень. Изд. Моск. государ. горн. универ., 2002.-№3.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------
Городилов Л.В. - Московский государственный горный университет.
