Е.К. Соколова Методика определения усилий разрушения на резце и скалывающем диске с помощью тензометрической головки
.pdf20
Относительную погрешность измерения по второй модели нагружения можно определить по формулам
QX |
= |
|
k2ξ2 −0,58k4ξ4 |
; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
k5ξ5 − k4ξ4 |
|
|
|
||||
QY |
= |
|
|
|
0,62k4ξ4 + k3ξ3 |
−1,08k2ξ2 |
; |
(4.5) |
|||||
1,08(k4ξ4 − k2ξ2 )− k6ξ6 + k3ξ3 |
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
QZ |
=1 |
− |
|
0,42k4ξ4 |
. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
k4ξ4 − k2ξ2 |
|
|
|
|||
5. Методика определения силовых параметров разрушения при серповидной стружке
Конструкция тележки стенда для моделирования процесса разрушения позволяет изменять угол наклона блока в направлении резания. За счет этого можно создать переменную, равномерно возрастающую или убывающую глубину реза и имитировать переменное сечение стружки (серповидность), наблюдаемое при разрушении пород рабочими органами горных машин.
Конструкцией тензометрической головки предусмотрена возможность ее установки на траверсе стенда с различными углами наклона и разворота, что позволяет имитировать положение инструмента в естественных условиях (рис. 5.1).
Решая систему уравнений (4.1 – 4.3), получаем значения усилий и координаты точки их приложения относительно дискового скалывающего инструмента (Х, У, Z, х, у, z), а с учетом углов разворота α и наклона β инструмента относительно разрушаемого массива определяют составляющие усилия разрушения относительно направления подачи блока:
X ′ = X cosα cos β + Z sinα +Y sin β cosα; |
|
Y ′ = Y cos β − X sin β; |
(5.1) |
Z ′ = Z cosα −Y sinαsin β − X sinα cos β. |
|
21
|
|
|
l |
l |
6 |
|
2 |
|
|
||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
l |
|
|
|
1 |
y |
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
L |
|
|
|
|
||
|
|
y |
|||
|
|
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
tp
Рис. 5.1. Имитация переменного сечения стружки
4 l
3 l
спомощью разворота тензометрической головки на угол α
иее наклона на угол β относительно разрушаемого массива
6.Техника безопасности
6.1.Все работы по настройке аппаратуры и резанию на стенде производятся только учебным мастером или преподавателем.
6.2.Тарировка тензодатчиков производится при включенной аппаратуре, но выключенном механизме подачи стенда.
6.3.Установка режущего инструмента в рабочее положение, отбор продуктов разрушения и замеры фактической глубины и толщины стружки производятся только после отключения всей аппаратуры
стенда.
22
7.Порядок выполнения работы
7.1.Определить жесткость тензометрической головки при изменении составляющих усилия разрушения Х, У, Z от 5 до 50 кН в соответствии с формулами 2.1 – 2.11.
7.2.Проанализировать точность измерений составляющих усилия разрушения по двум моделям нагружения дискового скалывающего инструмента (формулы 4.4 – 4.5).
7.3.Построить тарировочные графики для каждого i-го датчика и определить коэффициенты преобразования ki.
7.4.Расшифровать осциллограммы, полученные в результате резания массива на стенде, и определить составляющие усилия разрушения на резце и скалывающем дисковом инструменте в соответствии с методиками (для одной стружки).
8.Оформление лабораторной работы
8.1.Рассчитанные по формулам величины деформаций в стержнях тензоголовки представить в виде табл. 8.1.
8.2.Сделать вывод о жесткости тензоголовки по данным табл. 8.1.
|
|
|
|
Таблица 8.1 |
|
|
Деформации в стержнях тензоголовки |
||||
|
|
|
|
|
|
№ |
Прогибы, |
Углы |
Перемещения |
||
закручивания |
|||||
стержня |
мм |
∆ |
|||
|
|
|
ϕ, град |
l, мм |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
I |
yI |
|
|
|
|
zI |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
II |
xII |
|
|
|
|
zII |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
III |
xIII |
|
|
|
|
yIII |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
23
8.3. Вывод о преимуществах метода измерения (первая или вторая модель нагружения) сделать на основе данных табл. 8.2
Таблица 8.2 Точность измерений в зависимости от принятой модели нагружения
Составляющие |
Модель нагружения |
Относительная |
||
усилия разру- |
|
|
||
I |
II |
погрешность, Q |
||
шения, кН |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
Y |
|
|
|
|
Z |
|
|
|
|
8.4. Определить среднее значение составляющих усилия разрушения на резце и скалывающем дисковом инструменте в соответствии с методиками (для одной стружки) на основе данных, полученных в п. 7.4.
Контрольные вопросы
1.Опишите принцип действия стенда для моделирования процесса разрушения массива одиночным инструментом.
2.Опишите устройство тензометрической головки. В чем заключаются преимущества данной конструкции перед существующими тензодинамометрами?
3.Как определяется жесткость тензометрической головки?
4.Какие требования предъявляются к тензодатчикам?
5.Как определяются коэффициенты преобразования датчиков, установленных на стержнях тензоголовки?
6.Как рассчитываются составляющие усилия разрушения на рез-
це?
7.Как рассчитываются составляющие усилия разрушения на дисковом скалывающем инструменте?
8.Как на лабораторном стенде имитируется серповидная стружка, соответствующая реальному процессу разрушения массива инструмен-
24
тами горной машины?
9.Как рассчитываются составляющие усилия разрушения при серповидной стружке, снимаемой разрушающим инструментом?
10.За счет чего повышается точность измерений составляющих усилия разрушения при использовании данной конструкции тензометрической головки?
11.Чем отличается схема нагружения в предшествующих конструкциях от схемы, принятой в данной тензоголовке?
Список рекомендуемой литературы
1.Тензометрическая головка. Инф. листок Кемер. ЦНТИ. – Кеме-
рово, 1983, № 192-83.
2.Соколова Е.К. К методике измерения составляющих усилия разрушения дисковым скалывающим инструментом / Е.К. Соколова, В.Н. Вернер // Механизация горных работ: Сб. науч. тр. / Кузбас. поли-
техн. ин-т. – Кемерово, 1984. – С. 23-28.
3.А.с. 1044780 (СССР), МКИ Е. 21С 25/38, №339783. Динамометр.
–Заявл. 18.02.82; Опубл. 1.06.83; Бюл. № 3611. Открытия. Изобретения.
–1983. – №36.
4.Соколова Е.К. Установление нагруженности дискового скалывающего инструмента шнековых исполнительных органов выемочных машин: Дис… канд. техн. наук / Кузбас. политехн. ин-т. – Кемерово,
1984. − 252 с.
5. Фракфурт М.М. Трехкомпонентный динамометр на тензометрических столбах // Горные машины и автоматика. − М.: ЦНИЭИуголь, 1974, № 6. − С. 23-24.
Составитель Евгения Кузьминична Соколова
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ РАЗРУШЕНИЯ НА РЕЗЦЕ И СКАЛЫВАЮЩЕМ ДИСКЕ
С ПОМОЩЬЮ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ
Методические указания к лабораторной работе № 6 по дисциплине "Механическое разрушение" для студентов
специальности 070600 "Физические процессы горного производства"
Редактор З.М. Савина
Подписано в печать 21.05.03. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 50 экз. Заказ ГУ КузГТУ, 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.
Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.