Определение нагрузок на резцах и исполнительном органе струговых установок

Усилия, действующие на резцы струга, имеют случайный характер по величине и времени приложения сил.

Они зависят от следующих факторов:

1) величины сопротивляемости угля резанию и её изменчивости по длине лавы и заглублению в массив;

2) величины отжима К_от, и его изменчивости;

3) наличия твёрдых включений, кливажа;

4) состояния резцов;

5) динамических свойств системы;

6) режима работы струга (V_с - V_п - V_к) и др. факторов, каждый из которых изменяется случайным образом.

На стадии проектирования струговых установок, их исследований применяются методы математической статистики, спектрального анализа нагрузок. Среднее значение определяется как математическое ожидание текущих значений параметров, разброс значений (отклонения) от среднего оценивается моментами различных порядков (дисперсией D, корреляционной функцией, спектральной плотностью).

Определение средних сил на резцах

При определении средних нагрузок на резцы принимаются следующие допущения:

1) резцы и струговый орган движутся равномерно V_с = сonst;

2) сечение стружки постоянно h_сp = сonst;

3) усилие на резце постоянно и равно среднему значению.

Средняя сила резания на остром резце струга (линейном) определяется по формуле:

Буквенные символы имеют те же значения, что и для резцов очистных комбайнов (см. лекции № 2 и № 3).

На ножах опережающем и предварительной подрубки:

Так как они работают в режиме, близком к блокированному срезу (при одной обнаженной поверхности), следовательно:

Тангенс угла развала среза tg и К₃ - коэффициент обнажения забоя определяются по эмпирическим формулам:

где t_ш.y. - шаг установки резцов на струге. Расчетный рациональный шаг расстановки линейных резцов:

, см

Средняя отжимающая сила на резце:

У3 = Уо (1+1.8· S3) = Zo· Kп+1.8·S3·Kп·Zo

Средняя отжимающая сила на остром резце:

Уо =Zо· Кп ,

где К_п = 0,45 - для вязких углей; 0,40 - для хрупких; 0,35 - для весьма хрупких углей.

S₃, см² - проекция площадки притупления резца на плоскость резания.

Средние силы боковые на резцах нижних (Z_HI) и верхних (Z_BI) ориентировочно могут быть определены по формулам:

ZHI = 1.5 · Z3I ZBI = 1.3 · Z3I

Суммарное усилие резания на резцовой головке:

где - уcилия на резцах, работающих на почве по двум плоскостям или в блокированном режиме;

К_о - коэфф. одновременности, K_о = 0,95; 0,9; 0,85 - соответственно для вязких, хрупких и весьма хрупких углей.

Усилие резания на головке можно представить в виде (в общем виде):

Аналогично определяются отжимающие силы:

....

и вертикальные силы:

.....

Оценка неравномерности усилий на резцах струга

Силы, возникающие на резцах струга, как и на резцах очистных комбайнов, носят случайный характер и могут оцениваться статистическими характеристи­ками и вероятными законами распределения.

Отжимающие усилия на резце практически синхронно изменяются изменением усилий резания. Однако количественные соотношения между ними не постоянны. Наблюдается закономерность отжимающих усилий, наиболее проявляющаяся с увеличением толщины среза.

В качестве основной оценки закона распределения усилий резания на резцах струга обычно используется среднее значение (m_x), дисперсия (D), ассиметрия (А), эксцесс (Е) или первые четыре момента распределения, _x=– средне­квадратичное отклонение, = 0,69е^-2,7Kn – коэффициент вариации нагрузок. При износе резцов К_и=l_З/l_Р=0,4-0,45, (где l_З - длина площадки затупления по задней грани). Плотность распределения сил резания может быть представлена нормальным законом:

при К_И = 0,2 - может быть представлена гамма - распределением или рядом Эджворта (с одинаковой достоверностью);

при К_И = 0 - 0,15 - гамма - распределением;

где =m_X/;=m – параметры распределения;

Г () – гамма - функция.

Неравномерность усилий на резцах является одной из причин формирования неравномерности нагрузок в тяговой цепи струга.

Неодновременность работы линейных резцов оцениваются коэффициентом одновременности К_о, который равен 0,95 - для вязких углей, 0,9 - для хрупких, 0,85 - для весьма хрупких.