WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Садовец Владимир Юрьевич

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И СИЛОВЫХ

ПАРАМЕТРОВ НОЖЕВЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ

ОРГАНОВ ГЕОХОДОВ

Специальность 05.05.06 – «Горные машины»

Автореферат на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Кемерово – 2007 2

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук Аксенов Владимир Валерьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Маметьев Леонид Евгеньевич кандидат технических наук Герике Павел Борисович ОАО «Кузниишахтострой»

Ведущая организация

Защита диссертации состоится 1 марта 2007 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет», по адресу:

650026, г. Кемерово ул. Весенняя, Факс: (3842) 36-16-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Автореферат разослан «_» января 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета В.Г. Каширских

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. По оценке Академии менеджмента и рынка, а также Агентства международного развития приоритетных технологий на 2000-2020 гг.

способы и решения в части сооружения подземных магистралей, автотрасс и железных дорог являются особо важными по группе «Использование подземного пространства».

Сооружение подземных магистралей, а также проведение на небольших глубинах различного расположения в подземном пространстве подготовительных горных выработок, ведутся в слабых, неустойчивых, сыпучих породах.



Для проходки горизонтальных подземных выработок на малых глубинах в неустойчивых породах традиционно применяются проходческие щиты, которые обладают рядом существенных недостатков.

Перспективным направлением в решении проблемы проведения горизонтальных и наклонных выработок в неустойчивых породах является развитие нового класса горнопроходческой техники – геоходов.

Геоход – аппарат, движущийся в подземном пространстве с использованием геосреды. В этих машинах реализуется принципиально новая идея использования окружающего массива горных пород – включение геосреды в процесс движения проходческого оборудования. В основу проходки горных выработок с использованием геоходов заложен процесс движения твердого тела (проходческого оборудования) в твердой среде.

В настоящее время ведутся разработки опытных образцов геоходов, и одним из препятствующих факторов является отсутствие исполнительных органов, адаптивных для работы в слабых и неустойчивых породах (наносы, сыпучие породы).

Поэтому работа, направленная на обоснование конструктивных решений и силовых параметров ножевых исполнительных органов нового класса горнопроходческой техники – геоходов, является актуальной.

Цель работы – обоснование конструктивных решений ножевых исполнительных органов геоходов и разработка методики расчета их силовых параметров.

Идея работы заключается в согласовании параметров разрабатываемого ножевого исполнительного органа с параметрами внешнего движителя геохода для включения в процесс разрушения пород забоя окружающей геосреды (приконтурного массива пород).

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать функционально-конструктивную модель геоходов.

2. Сформулировать требования к исполнительным органам геоходов для неустойчивых пород и разработать конструктивные решения ножевых исполнительных органов геоходов.

3. Разработать модель взаимодействия ножевых исполнительных органов геоходов с геосредой и методику расчета их силовых параметров с учетом функционально-конструктивных особенностей различных вариантов конструктивных решений.

4. На основе математических моделей динамики движения геохода выявить наиболее опасный случай нагружения исполнительного органа при формировании неординарных параметров усилий перемещения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовался комплекс методов, включающий:

- метод структурной систематизации горнопроходческих систем;

- теории механического разрушения горных пород и резания грунтов;

- метод программирования с использованием программного пакета MS Excel;

- методы математического моделирования и вибродиагностики.

Научные положения, выносимые на защиту:

- структурный портрет геоходов, представляющий собой функциональноконструктивную модель нового класса горнопроходческой техники и являясь базовым инструментом для анализа известных решений, позволяет синтезировать новые конструктивные решения проектируемого оборудования;

- методика расчета, базирующаяся на разработанной модели взаимодействия ножевого исполнительного органа геохода с геосредой, позволяет определять его силовые параметры, учитывая функционально-конструктивные особенности различных вариантов конструктивных решений;

- геометрические параметры геликоида (l – длина радиального ножа, i – угол под которым расположена каждая i-тая точка ножа), по форме которого выполняется профиль радиального ножа исполнительного органа геохода, зависят от параметров внешнего движителя (rг – радиус головной секции геохода, hв – шаг винтовой лопасти, - угол подъема винтовой лопасти) и являются индивидуальными для каждого типоразмера геохода;

- динамическая модель вынужденных колебаний оси вращения геохода, основываясь на которой можно заранее получить правила проведения и трактовки результатов вибродиагностики без поиска аналогий для оригинальной по конструкции машины, позволяет моделировать значимо различающиеся режимы резания и нагружения рабочего органа.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертационной работе, обеспечиваются корректностью допущений при разработке методики расчета силовых параметров исполнительного органа геоходов; гарантируются использованием фундаментальных положений механики, прикладной математики, динамики машин, теории резания и расчета деталей машин; доказываются сходимостью с резул ьтатами вибродиагностики.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- разработан интегральный подход и его реализация - структурный портрет геоходов, базирующийся на принципах функционального и конструктивного подходов к структурной систематизации горнопроходческого оборудования;

- получены расчетные зависимости для определения силовых параметров ножевых исполнительных органов геоходов различных конструктивных решений с учетом активного характера взаимодействия их с геосредой;

- разработана динамическая модель перемещения геохода, позволяющая на основе использования полной группы структурных моделей привода заранее получить все возможные виды пульсаций скорости движения;

- использованы принципы вибродиагностики по отношению к системе привода геоходов, позволяющие моделировать значимо различающиеся режимы резания и нагружения рабочего органа.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

- с помощью предложенного подхода к структурообразованию горнопроходческих систем имеется возможность синтезировать конструктивные решения создаваемого класса горнопроходческих машин, его функциональных устройств и конструктивных элементов;

- методика определения силовых параметров позволяет производить расчет ножевого исполнительного органа геохода, учитывая многообразие возможных конструктивных решений;

- разработанная компьютерная программа позволяет обеспечить выбор и расчет силовых параметров для различных вариантов ножевого исполнительного органа.

Личный вклад автора заключается:

- в формировании интегрального подхода к разработке структурного портрета нового класса горнопроходческой техники;

- в обосновании и синтезе новых конструктивных решений ножевого исполнительного органа геохода;

- в разработке модели взаимодействия ножевого исполнительного органа геохода с геосредой;

- в разработке методики расчета силовых параметров ножевого исполнительного органа при возможных конструктивных решениях;

- в создании компьютерной программы для расчета силовых параметров ножевого исполнительного органа;

- в разработке правил моделирования особенностей кинематики и движения геохода на основе принципов вибродиагностики дефектов машин.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на: II областной научной конференции «Молодые ученые - Кузбассу» (г. Кемерово, 2003 г.); Международной научнопрактической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (г. Кемерово, 2004 г.); ежегодных научных конференциях Кузбасского государственного технического университета (Кемерово, 2003-2006 г.); на областной научно-практической конференции «Исследовательская и инновационная деятельность учащейся молодежи: проблемы, поиски, решения», посвященная 50-летию СО РАН (г. Кемерово, г.); XI Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» СИБРЕСУРС 2006 (Кемерово 2006 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 13 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 139 страницах машинописного текста, содержащих 65 рисунка, 16 таблиц, список литературы из наименований и 2 приложений на 15 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Горнопроходческая техника и методы ее Разработке и совершенствованию горнопроходческого оборудования посвящены работы Н.С. Гудилина, Л.И. Чугреева, Я.И. Базера, Б.С. Евсеева, Г.Н.Архипова, В.Х. Клорикьяна, В.В. Ходоша, Н.А. Малевича, С.М. Эткина, В.М.

Симоненко, Л.Е. Маметьева и других. Проведение горной выработки рассматривается ими как процесс образования полости в подземном пространстве.

Развитие существующих классов горнопроходческого оборудования в основном идет по пути увеличения энерговооруженности и дополнительного навесного оборудования для совмещения основных операций проходческого цикла.

Это приводит к увеличению массы и габаритных размеров проходческих систем и, как следствие, уменьшению маневренности, увеличению металлоемкости и стоимости проходческого оборудования.

В отличие от традиционного представления о проведении горной выработки, как процесса образования полости в подземном пространстве, существует альтернативный подход, который рассматривает проходку горной выработки как процесс движения твердого тела (горнопроходческого оборудования) в твердой среде (окружающий массив горных пород). Разработке второго подхода, созданию геовинчестерной технологии проведения горной выработки и ее базового элемента – геохода, посвящены работы В.В. Аксенова, В.Ф. Горбунова, А.Ф. Эллера. Геоходы предназначены для проходки горных выработок различного назначения и расположения в подземном пространстве.

Одна из ранее разработанных этим коллективом авторов конструктивных схем геохода представлена на рис. 1.

В настоящее время ведутся работы по созданию экспериментальных образцов нового поколения геоходов. Наиболее остро стоят задачи разработки вариантов конструктивных и схемных решений исполнительных органов (ИО) геоходов, а также разработки методики расчета их силовых параметров.

Традиционно, в практике горных и строительных работ для разрушения пород крепостью f1 по шкале проф. М.М. Протодьяконова используются ножевые ИО землеройных машин. Разработке конструктивных решений и расчету силовых параметров ножевых ИО посвящены работы В.П. Горячкина, А.Н. Зеленина, В.И. Баловнева, Ю.А. Ветрова.

Проходческая система в целом имеет достаточно сложную структуру, состоящую из некоторого числа функциональных устройств и элементов, которые посредством технологических, кинематических и конструктивных связей взаимодействуют друг с другом.

Основным инструментом для анализа и синтеза новых конструктивных и схемных решений горнопроходческого оборудования традиционно используется метод структурной систематизации. Созданию структурной систематизации посвящены работы В.И. Солода, В.И. Бунина, В.Ф. Горбунова, Г.Ш. Хазановича, В.В. Ленченкова, А.Ф. Эллера, В.М. Скоморохова, Ю.Д. Григоренко, Э.Ю. Вороновой и других.

Разработанные ими структурные формулы, базирующиеся на функциональном подходе к структурообразованию проходческого оборудования, были и остаются хорошим инструментом для модернизации существующих типов горнопроходческих систем. В то же время, новый создаваемый класс горнопроходческих машин – геоходы, уже невозможно структурировать методами, предлагаемыми этими авторами. Введение дополнительных операций, новых функциональных элементов и устройств, использование геосреды для движения, дает увеличение содержания структурных формул, что делает их сложными для восприятия. Кроме того, при таком подходе невозможно анализировать и синтезировать конструктивные решения для горнопроходческих машин.

Выявленные новые пути развития горнопроходческого оборудования, а также проведенный анализ методов проектирования проходческих систем, позволил сформулировать цель и поставить задачи исследования.

Глава 2. Синтез конструктивных решений ножевых исполнительных Для проведения структурной систематизации нового класса горнопроходческой техники представляется возможным и необходимым объединить два подхода – функциональный и конструктивный, а структурную схему геохода изображать в виде окружности, разбитой на сектора. Каждый сектор обозначает технологическую операцию или функциональную машину. Такое представление структурной схемы предложено называть структурным портретом геохода (рис. 2), а сектор, соответственно – фрагментом структурного портрета.

Структурный портрет – это представленные в виде символов функциональные устройства и конструктивные элементы геохода, расположенные в соответствии с занимаемым уровнем иерархии по круговым секторам.

С целью лучшего понимания и восприятия структурного портрета горнопроходческой системы для выделенных функциональных устройств и элементов геохода введено символьное обозначение.

В центре располагается символ, обозначающий базовую операцию - перемещение. Удаляясь от центра к периферии, на круговых сегментах, фрагментах структурного портрета, располагаются буквы, обозначающие основные технологические операции, а также символы, которым присвоено значение функциональных устройств и элементов.

проходческой системы Введение дополнительных технологических операций и новых функциональных элементов удобно показывать в виде вновь образуемых дополнительных круговых сегментов.

Своеобразный характер перемещения геохода на забой, диктуемый внешним движителем, обуславливает формирование сложной формы поверхности не только самого забоя, но и, как следствие, необходимость задания соответственной формы ИО. Поверхность забоя при разрушении его ИО геохода имеет вид нескольких геликоидных поверхностей с уступами.

Любая точка ножа, расположенная на расстоянии х (рис. 3) от оси вращения геохода, перемещается на забой под углом:

где hB – шаг винтовой лопасти внешнего движителя, м.

Точки ножа, находящиеся ближе к оси вращения геохода перемещаются на забой под большим углом, чем точки, находящиеся на периферии ножа (рис. 4, а).

Таким образом, при винтовом перемещении ножевого ИО на забой точки радиального ножа образуют геликоидную (винтовую) поверхность. Следовательно, участок поверхности забоя в секторе между смежными радиальными ножами после их прохода будет принимать вид винтовой поверхности.

Кроме того, если при каком-то оптимальном угле наклона винтовой лопасти внешнего движителя (опт) увеличить радиус головной секции геохода, то любая точка, находящаяся на расстоянии х от центра геохода, должна будет проходить за один оборот расстояние hв2 отличное от hв1, при этом угол наклона 2 будет отличен от 1 (рис. 4, б). Геометрические параметры геликоида, по форме которого выполняется профиль радиального ножа ИО геохода, зависят от параметров внешнего движителя (rг – радиус головной секции геохода, hв – шаг винтовой лопасти, - угол наклона винтовой лопасти.) и являются индивидуальными для каждого типоразмера геохода.

Высота формируемого уступа h зависит от шага винтовой лопасти и количества радиальных ножей установленных на ИО геохода h hB n, где n – количество радиальных ножей исполнительного органа.

На основе анализа работы геохода, сформулированы основные требования к ножевым ИО геохода:

- ИО должен обеспечивать процесс разрушения пород крепостью f1 по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

- Должно обеспечиваться перемещение ИО геохода на забой в неустойчивых породах.

- Работа ИО должна осуществляться в строгом соответствии с характером и параметрами подачи геохода на забой.

- ИО должен обеспечивать продвижение геохода за один оборот на шаг винтовой лопасти.

- ИО должен разрушать забой на полное сечение проводимой выработки за один оборот головной секции.

- Должна обеспечиваться возможность непрерывного перемещения геохода на забой.

- Должно быть обеспечено одновременное формирование и разрушение уступов на поверхности забоя выработки.

- Должна быть обеспечена возможность замены ножевого ИО на ИО для разрушения более крепких пород.

- Для предотвращения вывалов, перепуска породы из кровли и бортов выработки, а также из груди забоя, должна быть предусмотрена возможность монтажа ограждающей оболочки (диафрагмы) непосредственно у поверхности забоя.

- Поверхности ножей ИО и диафрагмы должны быть конструктивно согласованы и иметь вид геликоидов.

- ИО должен обеспечивать маневренность геохода на трассе выработки.

- Должно быть обеспечено нарезание винтового канала за контуром проводимой выработки одновременно с разрушением пород забоя.

Существующие породоотделяющие органы проходческих машин ни конструктивно, ни функционально не соответствуют предъявляемым к ИО геохода требованиям, что обуславливает необходимость разработки принципиально новых конструктивных решений ИО геохода.

Для синтеза конструктивных решений по ИО геохода, рассмотрена технологическая операция отделения горной массы.

В структурном портрете геохода под операцию отделения горной массы выделен соответствующий сектор с набором функциональных устройств и функционально-конструктивных элементов. Для полного представления структуры ИО введено символьное обозначение конструктивных элементов последнего.

На основе сформированных структурных портретных сегментов, основанных на функционально-конструктивном подходе, разработано около 200 вариантов конструктивных решений ножевых ИО геохода, некоторые из которых представлены в таблице.

Примеры конструктивных решений ножевого ИО геохода Глава 3. Определение силовых параметров ножевого Вся сила блокированного резания простым острым ножом по Ю.А.Ветрову (рис. 5) определяется выражением:

mсв bh - сила преодоления лобового сопротивления ножом; 2mбокh 2 - вся сила разрушегде ния грунта в боковых расширениях прорези, Н; 2mбок.ср h - вся сила бокового среза; - коэффициент, учитывающий влияние угла резания; mсв - удельная сила резания для преодоления сопротивления грунта передней гранью при угле резания 45 0, Н/м2; b - ширина ножа, м; h глубина резания, м; mбок - коэффициент, характеризующий силу разрушения грунта в боковых частях прорези, Н/м ; mбок.ср - коэффициент, характеризующий удельную силу среза одним из боковых ребер ножа, Н/м.

Проекции составляющей силы сопротивления породы резанию, зависящей от ширины среза, на ось вращения и плоскость, перпендикулярную оси вращения геохода (рис. 6), а также момент сопротивления резанию от этой составляющей для элементарных площадок острого ножа соответственно равны:

где dРсв тсв hdx cos ; dN св ctg ТР тсв hdx cos ;

где - угол резания, град; Рсв – вся сила блокированного резания, Н; N - нормальная сила резания, Н; Р р и РN - реактивные составляющие силы резания, Н; РО – общее осевое усилие, Н; RИ.О – усилие, действующее в плоскости, перпендикулярной оси вращения геохода, Н.

После несложных математических преобразований были получены выражения для определения полной проекции силы сопротивления грунта резанию на ось вращения геохода и плоскость, перпендикулярную оси вращения, а также полный момент сопротивления резанию где - угол наклона радиального ножа к плоскости, перпендикулярной оси вращения геохода, град; тр - угол трения, град; 1 - угол между траекторией резания и площадкой износа или нижней частью поверхности грунтового нароста, град.

Аналогично получены зависимости для ножей, имеющих площадку износа.

Зависимости позволяют определить проекции составляющих силы резания на ось геохода (1) и плоскость перпендикулярную оси геохода (2), а также момент силы сопротивления резанию (3).

Рис. 6. Расчетная схема к опредеРис. 7. Расчетная схема к определению полной силы лению полной силы сопротивлесопротивления грунта резанию винторезом ния грунта резанию ножевым исполнительным органом Для ножевого ИО, имеющего зубья (схема 2, таблица 1), сила резания на зубьях определяется выражениями:

где п - количество зубьев на одной радиальной штанге; хi - расстояние от оси вращения геохода до каждого i–го зуба, м; Fсвi, Fбокi, - частные площади, м2; Lбок.срi, Lпл.изнi - частные длины линий среза, м; рсвi, pбок - частные удельные силы резания, Н/м 2; pбок.ср - частная удельная сила резания, Н/м.

Аналогично получены зависимости для зубьев, имеющих площадку износа.

Получены расчетные зависимости для определения сил резания для винторезов (рис. 7):

где - угол наклона винтовой лопасти, град; b - ширина резания винторезом, м; rг - радиус головной секции без высоты винтовой лопасти, м; rг t 2 - расстояние от центра вращения геохода до точки приложения силы Pсв, м; t – глубина резания, м; к – число винторезов.

Аналогично получены зависимости для винторезов, имеющих площадку износа.

Полученные в этой главе аналитические выражения позволяют определить основные силовые параметры: ножей ИО геохода, как оснащенными зубьями, так и без них; винтореза, нарезающего винтовой канал за контуром выработки.

Общие осевое усилие, а также общий момент сопротивления породы резанию, определяются выражениями:

Полученные выражения для определения силы резания на ножевом ИО для различных вариантов конструктивных решений позволили построить зависимости проекций силы резания от геометрических параметров геохода.

Рис. 8. Зависимости проекции полной силы сопротивления породы резанию на ось вращения геохода и плоскость, перпендикулярную этой оси, а также момента сопротивления резанию от На графике (рис.8) проекция силы сопротивления породы резанию на ось вращения геохода РО отрицательна вследствие преобладания нормальной составляющей силы резания над силой блокированного резания, а вектор направлен в массив горных пород. Было выявлено, что при изменении угла подъема винтовой лопасти в интервале 2 0 180 осевая составляющая силы резания имеет отрицательное значение, следовательно, создается дополнительная сила тяги.

Отличительной особенностью геоходов является дискретно работающий привод поворота корпуса с периодом T 2 при помощи k домкратов. Проявление дефектов в механизме распознается по возникновению составляющих колебаний с высшими частотами, при m n. Устойчивое формирование этих гармоник указывает на переход динамической системы в иные состояния, что определяет набор из 11 расчетных случаев.

Для определения числа и типов вариантов реализации динамических систем использованы результаты метода диагностики состояния уникальных объектов, разработанного в ИУУ СО РАН. Моделями видов состояния являются структурные схемы и соответствующие передаточные функции механизмов с дефектами. В отличие от ординарного типа (рис. 9) обсуждается, например, изменение числа степеней свободы (рис. 10).

Рис. 9. Простейшая схема системы с 2-мя степенями свободы Последний вариант может быть представлен передаточной функцией вида Для каждого варианта состояния рассмотрено решение относительно линейной окружной скорости и численно промоделировано влияние параметров m и n.

Так в частности, выявлен наиболее опасный режим №3 (рис. 11), отличающийся высокой амплитудой и поворотом гармоник по фазе относительно модели №1 на График такой пульсации представлен на рис. 12.

Решение модели вида проиллюстрирована на рисунке 13 и отличается наибольшей устойчивостью, что позволяет считать ее моделью нормального (ординарного) вида состояния.

Сравнение графиков позволило заключить, что критический тип дефектов может на участках траектории движения породить повышение окружной скорости в 5 раз.

В работе показано, что для расчета динамических нагрузок f (t ) ранее обосновано применение феноменологической модели вязко-упругого взаимодействия «инструмент-забой»

При постоянной скорости резания v(t ) V const реакция забоя в пределах отдельного импульса разрушения описывается выражением:

Следовательно, отмеченное изменение окружной скорости вызовет пропорциональное увеличение нагрузки на фрагменте в 5 раз. Вероятность этого является обоснованием актуальности моделирования проявлений дефектов.

Рис. 11. Характер наиболее опасных пуль- Рис. 12. Наиболее опасные колебания машисаций при развитии дефектов ны относительно оси выработки Рис. 13. Простые гармонические колебания в вырожденном типе Проекции окружной скорости дают возможность оценить характер колебаний машины, формируемых относительно оси выработки. Промоделированы все устойчивые варианты влияния дефектов, что позволило выявить наиболее опасный режим.

Изучен характер изменения траектории движения геохода в плоскости перпендикулярной к оси выработки Для расчетов представляет особый интерес режим наиболее сильных колебаний (рис. 14), который может сформироваться при модели третьего типа Установлено, что при передаче движения от силовых домкратов к головной секции машины происходит изменение частот колебаний оси геохода на Рис. 14. Важнейший случай колебаний машины для исследования устойчивости относительно Окончательным результатом исследования и моделирования особенностей колебаний машины относительно оси выработки являются замкнутые.

Модели представлены в общем виде, но для иллюстрации использована схема привода с четырьмя домкратами поворота.

Из всего многообразия для исследования выбран тип траектории, возникающей при дефекте, описанием которого является модель №3 (рис. 15). Для сравнения приведены типичные формы колебаний, описанием которых является модели №7 и №10 (рис. 16).

Коэффициент, учитывающий влияние динамических погрешностей привода на силовые параметры ножевого ИО геохода, названный коэффициентом запаса, будет равен Согласно методике расчета сил резания по опытным коэффициентам, примем коэффициент запаса 4.

Рис. 15. Модель №3 наиболее сильных Рис. 16. Типичная форма колебаний Тогда для ИО оснащенного радиальными ножами, имеющего один нож, нарезающий винтовой канал, и забурник составляющие силы резания и момент сопротивления будут равны:

R.и.о.общ nRи.о. кRи.о ; (34) R.и.о.общ nRиз.о кRи.о ;

Заключение Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные конструктивные решения ножевых исполнительных органов нового класса горнопроходческой техники, что вносит существенный вклад в горное машиностроение и экономику страны.

Основные результаты и выводы сводятся к следующему:

1. Объединение функционального и конструктивного подходов к структурной систематизации позволило создать функционально-конструктивную модель и получить структурный портрет геохода, который обосновал необходимость введения новых функционально-конструктивных устройств и элементов, а также определить направления и сформулировать требования к созданию исполнительных органов для сложных горнотехнических условий. Основываясь на структурном портрете геохода было наработано 200 конструктивных решений ножевого исполнительного органа геохода.

2. Разработана модель взаимодействия ножевых исполнительных органов геоходов с геосредой, базирующаяся на методике расчета их силовых параметров.

Получены аналитические зависимости для определения сил резания для ножевого ИО, оснащенного зубьями, а также винтореза, нарезающего винтовой канал за контуром выработки.

3. Установлены зависимости изменения силовых параметров ножевого исполнительного органа геохода от геометрических параметров (rг – радиуса головной секции геохода, hв – шага винтовой лопасти, - угла наклона винтовой лопасти, k - числа заходов винтовой лопасти).

Выявлено, что при изменении угла подъема винтовой лопасти в интервале 2 0 180 осевая составляющая силы резания имеет отрицательное значение, следовательно, создается дополнительная сила тяги.

4. Выявлено, что по сравнению с бездефектным состоянием может возникнуть увеличение скорости резания и динамической нагрузки в 5 раз. Удается выявить и прогнозировать моменты, когда сочетание составляющих колебаний приводит к своеобразным «складкам» на траектории отдельного участка ножевого ИО. Траекторию элементарной точки образует окружность переносного движения, на которую накладывается с угловым соответствием колебание центра машины. В итоге получается увеличение шага резания на фрагменте.

5. Установлено, что геометрические неточности в установке и разброс характеристик домкратов поворота (особенно при их значительном числе) могут привести к тому, что почти ударные воздействия будут перераспределяться, обеспечивая эффективное разрушение в отдельных зонах. Таким образом, статический привод от домкратов может спонтанно генерировать динамическое разрушение забоя.

В то же время, колебание оси вращения геохода, вызванное динамическими погрешностями привода, может вызвать отклонение от расчетного взаимного расположения поверхности ножей ИО и поверхности забоя, что, в свою очередь, может вызвать увеличение сил резания. Учет возможных изменений сил резания на ножевом ИО производится коэффициентом запаса, величина которого определяется расчетным путем и в рассмотренных пределах не превышает 5-ти кратного значения.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Садовец, В.Ю. Оценка возможности обоснования и расчета параметров рабочих органов винтоповоротных проходческих агрегатов ЭЛАНГ. / Садовец В.Ю., Старцев С.В. // II Областная научная конференция «Молодые ученые Кузбассу»: Сборник трудов. - Кемерово: Полиграф, - 2003. - С. 274-276.

2. Садовец, В.Ю. Щитовые проходческие системы нового поколения винтоповоротный проходческий агрегат ЭЛАНГ самолетной компоновки. / Горбунов В.Ф., Садовец В.Ю., Старцев С.В. // Вестник КузГТУ. – 2004. – № 5.1. – С. 3. Садовец, В.Ю. Основные направления развития рабочих органов винтоповоротного проходческого агрегата ЭЛАНГ. / Горбунов В.Ф., Садовец В.Ю., Старцев С.В. // «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности»: Труды Международной научнопрактической конференции / ННЦ ГП – ИГД им. А.А. Скочинского, ИУУ СО РАН, ГУ КузГТУ, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь» – г. Кемерово:

- Кемерово. С. 121-122.

4. Садовец, В.Ю. Экспертная оценка влияния особенностей нового класса горнопроходческой техники на методику расчета его параметров. / Горбунов В.Ф., Аксенов В.В., Садовец В.Ю. // Вестник КузГТУ – 2004. – № 6.1.- С. 43 – 45.

5. Садовец, В.Ю. Структурная матрица горнопроходческих систем / Горбунов В.Ф., Аксенов В.В., Садовец В.Ю / «Служение делу»: – Кемерово, - 2006. - С.

6. Садовец, В.Ю. Структурная матрица геоходов / Аксенов В.В., Садовец В.Ю. / «Служение делу»: – Кемерово, - 2006. - С. 90-99.

7. Садовец, В.Ю. Разработка технических решений ножевых исполнительных органов геоходов / Аксенов В.В., Садовец В.Ю. / «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. СИБРЕСУРС 2006»: Материалы XI международной научно-практической конференции г. Кемерово. – Кемерово, – 2006. - С. 129Садовец, В.Ю. Динамические процессы и нагрузки, формирующиеся в рабочих режимах геохода / Аксенов В.В., Садовец В.Ю. / «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. СИБРЕСУРС 2006»: Материалы XI международной научно-практической конференции г. Кемерово. – Кемерово, – 2006. - С. 131Садовец, В.Ю. Определение силовых параметров ножевого исполнительного органа геохода / Аксенов В.В., Садовец В.Ю. / «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. СИБРЕСУРС 2006»: Материалы XI международной научно-практической конференции г. Кемерово. – Кемерово, – 2006. - С. 134Садовец, В.Ю. Синтез технических решений исполнительных органов геоходов / Аксенов В.В., Садовец В.Ю. // Вестник КузГТУ – 2006. – № 6. - С. 64-68.

11. Садовец, В.Ю. Синтез технических решений ножевого исполнительного модуля геохода / Аксенов В.В., Садовец В.Ю. // Вестник КузГТУ – 2006. – № 6.2. С. 33-37.

12. Садовец, В.Ю. Моделирование особенностей кинематики геохода / Аксенов В.В., Садовец В.Ю.// Вестник КузГТУ – 2006. – № 6.2. - С. 37-39.

13. Садовец, В.Ю. Обоснование конструктивных решений и силовых параметров ножевых исполнительных органов геоходов. / Садовец В.Ю. // Исследовательская и инновационная деятельность учащейся молодежи: проблемы, поиски, решения: Сборник трудов областной научно-практической конференции молодых ученых Кузбасса / ИУУ СО РАН – Кемерово, - 2006 – Т1. - С. 47-52.



 
Похожие работы:

«Лясникова Александра Владимировна ОБОСНОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ ДЕТАЛЕЙ В УЛЬТРАЗВУКОВОМ ПОЛЕ С УЧЕТОМ ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ Специальности: 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки 05.09.10 - Электротехнология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Саратов Работа выполнена в ГОУ ВПО Саратовский...»

«УДК 629.042.001.4 ХАКИМЗЯНОВ РУСЛАН РАФИСОВИЧ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАРКАСА КАБИНЫ ТРАКТОРА КЛАССА 1,4 05.05.03 – Автомобили и тракторы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ташкент-2011 Работа выполнена в лаборатории Механики жидкости, газа и систем приводов Института механики и сейсмостойкости...»

«Атаманюк Василий Иванович РАЗРАБОТКА ПУТЕЙ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ШВОВ ПРИ СВАРКЕ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ Специальность 05.03.06 – Технологии и машины сварочного производства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград – 2008 2 Работа выполнена на кафедре Оборудование и технология сварочного производства Волгоградского государственного технического университета Научный руководитель : заслуженный деятель науки...»

«ТОРОПОВ АЛЕКСЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ УЛУЧШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ 4Ч 11,0/12,5 ПРИ РАБОТЕ НА МЕТАНОЛО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ДЫМНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Специальность 05.04.02 - тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург - 2010 2 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Лиханов Виталий...»

«Столяров Дмитрий Петрович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ И КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КРАНА МОСТОВОГО ТИПА 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск 2010 2 Работа выполнена в Томском государственном архитектурностроительном университете Научный руководитель : кандидат технических наук, доцент Орлов Юрий Александрович Официальные оппоненты : доктор технических наук,...»

«Веселов Сергей Викторович ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПОКРЫТИЙ НА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЯХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ СЛОЕВ 05.02.01 – Материаловедение (в машиностроении) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск - 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет Научный руководитель : кандидат технических...»

«АХТАРИЕВ РУСЛАН ЖАУДАТОВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ЦИФРОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ВЫСОКОКОНТРАСТНОГО ОБЪЕКТА Специальность 05.02.13. – Машины, агрегаты и процессы (печатные средства информации) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2010 г. Работа выполнена на кафедре Технология допечатных процессов в ГОУВПО Московский государственный университет печати доктор технических наук, Научный руководитель профессор Винокур Алексей...»

«ВИГОВСКАЯ Татьяна Юрьевна Б А Ю - И ТЕРМОДИНАМИКА ДРОССЕЛЬНЫХ ПНЕВМОУДАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ С ФОРСАЖЕМ И КАМЕРОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО БУФЕРА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РУЧНЫХ МАШИН 05.05.04. Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук 0мск-2002 if-1 0 Работа выполнена в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете Научный руководитель: заслуженный изобретатель РСФСР, хт.н., профессор...»

«ПЕТРОВ МАКСИМ ПЕТРОВИЧ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОРСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЕВЕРНОГО КАСПИЯ Специальность 05.08.03 – “Проектирование и конструкция судов” АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Астрахань – 2010 1 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Астраханский государственный технический университет. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Лубенко Владимир Николаевич Официальные оппоненты...»

«Епифанов Дмитрий Владимирович МЕТОДИКА ВЫБОРА ТИПА И ХАРАКТЕРИСТИК АГРЕГАТОВ НАДДУВА АВТОМОБИЛЬНОГО ДВС УДОВЛЕТВОРЯЮЩЕГО ПЕРСПЕКТИВНЫМ ЭКОЛОГИЧЕСКИМ И ЭКОНОМИЧЕСКИМ ТРЕБОВАНИЯМ Специальность 05.04.02 – Тепловые двигатели АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород – 2010 Работа выполнена на кафедре Энергетические установки и тепловые двигатели Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева...»

«Дьяков Алексей Сергеевич ПОВЫШЕНИЕ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ПОДВЕСОК АТС ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ И ХАРАКТЕРИСТИК РЕЗИНОКОРДНЫХ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ РЕССОР 05.05.03 – Колёсные и гусеничные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Волгоград – 2009 2 Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете Научный руководитель доктор технических наук, доцент Новиков Вячеслав Владимирович. Официальные оппоненты : доктор...»

«Малозёмов Андрей Адиевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНЫХ УСТАНОВОК 05.04.02 - Тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Челябинск – 2011 Работа выполнена в Национальном исследовательском университете ГОУ ВПО Южно-Уральский государственный университет Научный консультант : доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН Луканин...»

«Полесский Олег Александрович СТАБИЛИЗАЦИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ШВОВ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ 05.02.10 – Сварка, родственные процессы и технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград – 2011 Работа выполнена на кафедре Оборудование и технология сварочного производства Волгоградского государственного технического университета Научный руководитель доктор технических наук, профессор ЛАПИН Игорь...»

«Хайдарова Анна Александровна ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ ДВУХСЛОЙНЫХ СТАЛЕЙ Специальность 05.03.06 – Технологии и машины сварочного производства Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул – 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО Томский политехнический университет Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Гнюсов Сергей Федорович Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор Радченко Михаил...»

«НЕЧАЕВ АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДА РАСЧЕТА КАВИТАЦИОННО-ВИХРЕВЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (Машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2003 2 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете и ООО ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез. Научный руководитель доктор...»

«Медников Алексей Феликсович ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИНКУБАЦИОННОГО ПЕРИОДА ПРОЦЕССА КАПЛЕУДАРНОЙ ЭРОЗИИ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ПОСЛЕДНИХ СТУПЕНЕЙ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ПАРОВЫХ ТУРБИН БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ Специальность 05.04.12 – Турбомашины и комбинированные турбоустановки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2012 2 Диссертация выполнена на кафедре Паровых и газовых турбин Национального исследовательского университета МЭИ. Научный руководитель...»

«Буканова Ирина Сергеевна ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОВЫШЕННОЙ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТИПА КОРПУС – ВТУЛКА Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул – 2012 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (АлтГТУ), г. Барнаул Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Татаркин Евгений Юрьевич...»

«Гончаров Антон Александрович РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ САМОТОРМОЖЕНИЕ КЛИНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ СВОБОДНОГО ХОДА 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград 2013 2 Работа выполнена на кафедре Прикладная математика федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Волгоградский...»

«САМОЙЛОВА Елена Викторовна ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ ТЯГОВЫХ РЕДУКТОРОВ ТЕПЛОВОЗОВ Специальность 05.02.18 – Теория механизмов и машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2010 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Петербургский государственный университет путей сообщения на кафедре Теория механизмов и робототехнические системы....»

«ФЕДОРЕНКО Роман Викторович МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОПИЛОТА ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ РОБОТИЗИРОВАННОГО ДИРИЖАБЛЯ Специальность 05.02.05 – Роботы, мехатроника и робототехнические системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Таганрог – 2011 Работа выполнена в Технологическом институте Южного Федерального университета в г. Таганроге. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Пшихопов Вячеслав Хасанович Официальные...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.