Способ определения устойчивости исполнительного органа струговой установки

)5 И ЕТ Даннйй спо средние значения пи на почву пласт ненйя этих зн прочностью почв ванил конкретной занных условиях. Недостатком то. что он не учитыГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗС) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(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. М.: 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 об позволяет получить давлений основаниякреи определить путем сравачений с контактной возможность использоконструкции крепи в укаэнного способа является ает характер взаимодей(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. Фствия 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 будут5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 превышать контактную прочность почвы, тоструг в процессе работы будет разрушатьпочву опорными плитами и, как следствиетонуть, что приведет к невозможности егоэксплуатации в таких условиях,Целью изобретения является повышение достоверности и точности получаемыхрезультатов для струговой установки отрывного типа на пластахс различной почвой.С этой целью в способе определенияустойчивости исполнительного органа струговой установки, включающем определениедавления на почву пласта от исполнительного органа, определение контактной прочности почвы пласта и сравнение давленияна почву от исполнительного органа с контактной прочностью почвы пласта, определение давления на почву пласта отисполнительного органа струговой установки осуществляют по формуле:РХ) = ао + 2 а 1( -- 0,5) ++ 4 Э 2(- - 0,5) + 8 аз( -- 0,5)Ехгде Р ( - ) - величина давления на почву пласта в точке с абсциссой ), Нм;хх - расстояние от забойной кромкиопорной плиты основной рамы до искомойточки,м;Е - ширина опорной плоты основнойрамы струга, м;аоаз - параметры давления, зависящие от жесткости опорной плиты основнойрамы струга, модуля деформации почвыпласта и характера и величины нагрузки наструг отдельно для каждого вида нагрузки,Нм;причем сравнение полученных данных сконтактной прочностью почвы пласта осуществляют по максимальному значению величины давления на почву пласта.Определение давления на почву со стороны исполнительного органа таким способом учитывает характер взаимодействияопорных плит струга с почвой и позволяетпостроить эпюру распределения давленийпо ширине исполнительного органа. Сравнивая максимальное значение давлений сконтактной прочностью почвы, предложенный способ позволяет достоверно определить возможность применения струговойустановки на данном пласте. Кроме того,указанный способ дает возможность целенаправленно изменять величины нагрузок,приложенных к системе "струг-база", чтобыполучить 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 "струг- база"; на фиг,5 - эквивалентные схемы нагружения и эпюры распределения давленийдля 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 рамь 1 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:Бар - площадь основной рамы 7, м; пппб - толщина опорной плиты 9 основной рамы 7, м;- ширина опорной плиты 9 основной рамы 7, м;Опл - сила тяжести опорной плиты 9 основнбй рамы 7, Н;Ок - сила тяжести корпусов 10 струга 1, Н; Од - сила тяжести поворотных державок 14, Н;бпр - сила тяжести двух проставок 11, Н; Ор - сила тяжести крышек 12, Н;1 ц - длина цилиндра 5 подачи в сложен- приведенный моментном сосоян, м. Мпр =-,Йс 1 + Рх (Уб + 0,5 У 1) + Об (О 5 У 4Изображаемобщий видсистемы "струг- -уб) - Р(х - Ьл,)- В,(хз- Ьлл), Нм,база" (см.фиг.1) и расставляем все силы, За положительное направление момендействующие на эту систему, при этом рав та принимается направление против часонодействующие средних отжимающих сил вой стрелки,/на резцах Ру и боковых сил Рх и координаты Приведенная сила определяется опточек их приложения определяютсяпо РТМ формуле;12.14.001-77 (Машины очистные, СтРУговые Ву = Рх + Об, Н.установки. Расчет сил на резцах струга. Ме Определяем эквивалентную длинутодика. МУП СССР, ИГД им. А.А,Скочинско- опорной плиты 9 основной рамы 7 по фарго, М.,1977, 49 с.), сила подачи струга 1 на муле:забой Ис определяется по РТМ 12 14.001-78 Я(Машины очистные. Струговые установки; . ." 1Расчет тяговых усилий в цепи струга. Мета Условно вырезаем из опорной плиты осдика. МУП СССР ИГД им, А.А.Скочинского,. новной рамы балку длиной Е и шириной ЬМ, 979, 84 с.), реакция В 8 переднего огра- равной 1, и определяем величины нагрузок,ничителя толщины стружки 16 - поРТМ приходящихся на эту "единичнуюбал200 -80 (Машины очистные. Струговыеэтого определяем коэффициент измененияустановки. Расчет устойчивости. Методика, 20 силМУП СССР Шахтниуи иь 1 М А Терпйгоре- Ква, Шахты, 1981, 27 с.), сила тяжести ОбЬ.,8башен 13 определяется по формуле:, . Допуская что приведен а с а Вб = к + д + кр + пОпр, 11,приведенный момент Мй распределеныгде и - количество проставок 11 одной баш равномерно по всей длйне ойорной плитыни 1 струга;1 ру:., - . основнои рамы Ьэке, определяем величиныОр- сила тяжести рештачного става 2 с нагрузок, действующих на балку единичнойгрузом, расположенного над основной ра- ширины Ь = 1мой 7, определяется по технической доку- Млр = Мпр Киз, Нм;ментации на струговую установку, .:, 30: Ву = Ву.Ки Й;Значения координат х 1, хг, у 1 увтакже Орд = Опа Киз, Н.принимаются из технической документацииСоставляем схему балки единичной щина стругов ю становк .ру у установку: ." рины,нагруженнойводнойплоскостиэквиеакция Вз переднего ограничителя . вапентно нагружению системытолщины стружки 16 приводится к башне:13 35 "струг-база", при этом учитываем нагрузкуосновной рамы 7, затем все сипы, прилб- на почву пласта от силы тяжестйсамой бапженные к системе "струг-база", приводятсяки и принимаемее как равномерно распрек опорной плите 9 основной рамы 7 извест- . деленную нагрузку о подлйне ) балкиными методами (например, методом теоре- единичной ширины Ь =1тической механики), действия сил, 40 О,приложенных к корпусуструга при прйведе- " я,рпнии их к опорной плите 9 основной рамы, Рассчитываем вели а ение давлений на грунт со стороны балкизаменяют приведенной силой Ву и приве- ние давлений на г . нтгъ Г еединичной ширины методом расчета балкиОпределение Млр и Ву производится в 45 наупругомосно а ф р уследующей последовательности;на упругом основании по ормуле,Р(1"-) = а 0 + 2 а 1( -- 0,5) +угол йаклона гидроцилиндра 5 подачи кгоризонтууопределяется дпя гидроцилиндра + 48+ - 0,5) + 8 аз( -- 0,5)в сложенном состоянии у = агсзп х х 1 50 (Симвупиди И.А, Расчет инженерных констц рукций на упругом основании. Высшая шковеличина У 1 о (см.фиг.1)- -: - ла, 1987, 575 с).уУ 1 О= сову,м; Параметры асаз рассчитываются длявлечо силы й при действии на башню действия каждого вида нагрузки йа балку,13 стр га13 ру 55 Результирующая эпюра давлений получается путем сложения однеименных ординатДля расчета параметров аоаз необходимо определить показатель гибкости аа1 - Я Л ЕоЬ./2 Огде Е - модуль Юнга материала опорной плиты основной рамы, Н/м 2;- момент инерции сечения единичной ширины, м;Ь = 1 - ширина балки, м;- длина балки (ширина опорной плиты основной рамы), м;р - коэффициент Пуассона материала опорной плиты основной рамы;Ео - модуль Юнга почвы пласта, Н/м 2; ро - коэффициент Пуассона почвы пласта;Параметры ао,.,аз при действйи сосредоточенных сил Р определяются по формулам:,Н/м,где вспомогательные члены В и й определяются по формулам:Вдф 2 ХР(1 фзбн) ХР(1 фз) - МН/м;ЪЧ ГЯ ХР(0,5,8 з), Н/м,1й = оХР -ЯР(1-фз,Я Н/м,11 згде/Ъ = - ,1 м - расстояние от забойной кромкиопорной плиты основной рамы (расстояниеот левого конца балки до 1-ой сйлы, м,. - длина балки (ширина опорной плитыосновной рамы струга), м;Го- двусторонний прерыватель Гер 0,5севанова,Параметры аоаз при действии сосредоточенных изгибающих моментов М определяются по формулам:13440 В 1 а13440 + 29 аа 2560 - 10 а ХМаз 2048 + аа 2 13440 В а Н3 . 13440 + 29 а аз 768 + 6 а .М10 2048 + а 2где вспомогательный член В 1 определяетсяпо формуле=18 х(1 - Д) - 1 - 24 Г (О,Б - Ъ) )481Н/м, здесь ф 2 аналогичноДПараметры ао.аз при действии равномерно распределенной по всей длине балки нагрузки определяются по формулам:8252 + 29 а13440 + 29 а15 а 2 51883 13440+29 а 9а =аз =О.После построения эпюрй распределения давлений максимальное их значение20 сравнивается с контактной прочностью почвы Р и делается заключение о возможности применения струговой установки в.данных условиях. Если максимальные давления ниже контактной прочности почвы Рк,25 то использование струговой установки воз- .можно,Примеры реализации предложенногоспособа приведены на фиг,5 и 6.Исходные данные для фиг.530 Струг С 075.26.00.000; высота стругаНс = 0,4 м; материал опорной плиты основной рамы струга - сталь 35 ХГСА, Е = 2,1 10- , /с= 0,25;кНсмОпл = 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: йв = 49,5 кН,40 Геометрические характеристики системы "струг-база"1 = у 1 = 80 см,у 2 = 78 см,уз = 26 см, Ьпл6 см,х 1=8 см;у 4 = 20 см,уБ = 5 см,уб = 16 см,) = 120 см,45 х 2=15 см;ут = 84 см,ув = 21 см,уя = 12.5 см Яо "9624см, хз = 15,5 см,х 4 =- 20,2 см.Характеристики пласта и его почвы:Сопротивляемость пласта резанию50 Ар = 200 кН/м; коэффициент отжимаКотж и 0,5; величина снимаемой стружки Ь= 0,042 м, Почва - песчано-глинистый сланец средней крепостиЕо = 2,1 10 кН/см;,ио = 0,18: Рк -55 =2,3 кН/смИсходные данные для фиг.6,Струг КД (при работе наблюдалась тенденция к уходу струга на земник), высот,струга Нс = 1,2 м, материал опорной плиты . шать ряд вопросов, связанных с управлениосновной рамы струга - сталь 35 ХГСА, ем струга в вертикальной плоскости.Е = 2,1 10 кН/см; р= 0.25; Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я4Опл = 6 кН; Од = 1,2 кН; Ор = 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, опреОлр=11,6 кН; Р=1,43 кН; И=97,4 кН; деление контактной прочностй почвыРу = 56,96 кН; В = 40,4 кН. пласта и сравнение давления на почву плаГеометрические характеристики систе ста от исполнительного органа с контактноймы "струг-база" . прочностью почвы пласта, о т л и ч а ю 1 =у 1=80 см:у 4=20 см;уу=84 см;у 2-. щ и й с я тем, что; сцелью повышения=78 см; уБ =5 см: ув= 21 см; уз = 26 см; ув достоверности и точности получаемых ре=16 см; уд = 12,5 см; Ьл = 6 см; 1 ц = 120 см; зультатов для струговой установки отрывноЯор В 1690 см; х 1 = 12 см; х 2 = 19 см", хз = 15 го типа на пластах с различной почвой,г,-15,5 см; хд = 58,4 см, определение давлейия"на почву пласта отХарактеристики пласта и его пбчвы; исполнительного органа струговой установСопротивляемость пласта резанию А - ки осуществляется по формуле;=150 кН/м; коэффициент отжима Котж р х - 2=0,67; величина снимаемойстружки и = 0,03 20м; почва- глинистый сланец средней крепо- +гх 0 5 р + 8,х 05,зсти; Ео - 1,2 10 кН/см; р = 0,15; Рк = 1,6ЕкН/см, :хгде Р( - ) - величина давления на почвуСравнивая максимальные давлейия напочву с контактной прочностью, можно сде 25 пласта вточке с абсциссои - . Нмлать вывод о возможности использованияданных струговых установок в конкретных . -х - расстояние от забойной кромкиприведенных условиях..: ":., - . опорной плиты основной рамы до ископаеТот факт, что у забойной кромки опор- мой точки, м;ной плиты основной рамы струга КД (см. 30- ширина опорной плиты основнойфиг.6) получились отрицательные давления рамы, струга, м;(т.е, отсутствует контакт с почвой), подтвер-ааз - параметры:давления, зависяждаетсятем,чтоструг имел устойчивуютен- щие от жесткости опорной плиты основнойденциюкуходуназемник., рамы струга, модуля деформации почвыИспользование предлагаемого способа 35 пласта и характера и величины нагрузки запозволит достоверно определять возмож- струг отдельно для каждого вида нагрузкиность применения струговых установок на (Н), причем сравнение полученных данныхпластах с различнойпочвой, а также регули-с контактной прочностью почвы пласта осуровать характер и величину давлений на по- ществляютпо максимальному значению вечву со стороны исполнительного органа; 40 личины давления на почвупласта.что, в свою очередь, даст воэможность ре 17565551756555 Юю ффюх ФилМХ 4 гм 4 м Составитель Т.ЗоциковаТехред М,Моргентал К тор О,Юрковецка Редактор О.Хри аказ 3072 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5 издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 10 роизводствен