4. Определение сил реакций забоя для бермовой фрезы

   1. Максимальная сила резания на неповоротном затуплённом резце бермовой фрезы

P_Zm = A_P · h_m · k _t/h · k_B · k_ · k_зат ·k_Ф · k_ Н, /2/

где

A_p – сопротивляемость резанию калийной руды, A_p =4000 Н/с;

h_m – максимальное значение толщины стружки, h_m = 0.71 см;

k_t/h – коэффициент степени блокированности реза, k_t/h =0.98;

k_B – коэффициент ширины режущей кромки, k_B = 0.75;

k_ – коэффициент угла резания, k_ = 1.47;

k_ф – коэффициент формы передней грани резца, k_ф = 1;

k_ – коэффициент ориентации резца, k_ = 1.11;

k_зат – коэффициент затупления резца, k_зат = 1.2.

2. Максимальная сила подачи на неповоротном затуплённом резце бермовой фрезы

P_ym = 0.8 · P_Zm Н, /2/

P_Zm = 4000 ·0.71 ·0.98 ·0.75 ·1.47 ·1.2 ·1 ·1.11 = 4087 H,

P_ym = 0.8 ·4087 = 3269 H.

3. Средняя реакция в направлении подачи и перпендикулярном направлении

R_СР = · [P_ym · (1 - cos_K) + P_Zm ·sin _K], /2/

T_СР = · [P_Zm · (1 - cos_K) + P_ym ·sin _K], /2/

где

_К – угол контакта, _К = 85 ==1.48 рад;

R_СР = · [3269 · (1 – cos85) + 4087 ·sin85] = 4767 H,

T_СР = · [4087 · (1 – cos85) + 3269 · sin85] = 4721 H.

4. Полная реакция забоя на исполнительные органы в направлении подачи и перпендикулярном направлении

R_З = R_СР · Z_P H, /2/

Т_З = Т_СР · Z_P H, /2/

где

Z_P – число рабочих резцов на одной фрезе, Z_P = 3;

Реакция в направлении подачи равна

R_З = 4767 · 3 = 14301 H,

Реакция в перпендикулярном направлении равна

Т_З = 4721 · 3 = 14163 H.

5. Определение сил реакций забоя для отбойного устройства

   1. Максимальная сила резания на неповоротном затуплённом резце отбойного устройства

P_Zm = A_P · h_m · k _t/h · k_B · k_ · k_зат ·k_Ф · k_ Н, /2/

где

A_p – сопротивляемость резанию калийной руды,A_p =4000 Н/с;

h_m – максимальное значение толщины стружки, h_m = 0.63 см;

k_t/h – коэффициент степени блокированности реза, k_t/h =1;

k_B – коэффициент ширины режущей кромки, k_B = 0.75;

k_ – коэффициент угла резания, k_ = 1.47;

k_ф – коэффициент формы передней грани резца, k_ф = 1;

k_ – коэффициент ориентации резца, k_ = 1.11;

k_зат – коэффициент затупления резца, k_зат = 1.2.

2. Максимальная сила подачи на неповоротном затуплённом резце отбойного устройства

P_ym = 0.8 · P_Zm Н, /2/

P_Zm = 4000 ·0.63 ·1 ·0.75 ·1.47 ·1.2 ·1 ·1.11 =3700 H,

P_ym = 0.8 ·3700 = 2960 H.

3. Средняя реакция в направлении подачи и перпендикулярном направлении

R_СР = · [P_ym · (1 - cos_K) + P_Zm · sin _K], /2/

T_СР = · [P_Zm · (1 - cos_K) + P_ym · sin _K], /2/

где

_К – угол контакта, _К = 81 =1.4 рад;

R_СР = · [2960· (1 – cos81) + 3700 · sin81] = 4393 H,

T_СР = · [3700· (1 – cos81) + 2960 · sin81] = 4317 H.

4. Полная реакция забоя на исполнительные органы в направлении подачи и перпендикулярном направлении

R_З = R_СР · Z_P, H, /2/

Т_З = Т_СР · Z_P, H, /2/

где

Z_P – число рабочих резцов на отбойном устройстве, Z_P = 13;

Реакция в направлении подачи равна

R_З = 4393 · 13 = 57109 H,

Реакция в перпендикулярном направлении равна

Т_З = 4317 · 13 =56121 H.

7. Расчёт тяговой способности, напорного усилия и мощности гусеничного органа перемещения

Тяговая способность гусеничного органа перемещения зависит от сил прижатия гусениц к почве выработки (R₁, R₂) и от коэффициента сцепления (f).

P₁ = R₁ · f H,

P₂ = R₂ · f H,

Силы прижатия направлены по нормали к поверхности почвы выработки и определяются из уравнений моментов всех сил относительно О₁ и О₂ (см. плакат)

Н,

где

b_i – расстояние от точки О₂ (О₁) до линии действия силы Т_Зi м;

В – расстояние между осями гусениц, м.

Величина реактивного момента от действия сил резания для роторных исполнительных органов

Н,

где

R_ni – радиус установки резца.

1. Коэффициент сцепления

f = 0.4 + (0.1·T_Ш)^3/2 , /2/

где

Т_Ш – толщина штыбовой подушки, Т_Ш = 3 см;

f = 0.4 + (0.1·3 )^3/2 = 0.56.

Напорные усилия гусеничного органа перемещения также определяется из уравнения моментов сил, действующих в направлении перемещения комбайна

Т_1,2 =  · R_1,2,

где

а_i – расстояние от точки О₂ (О₁) до линии действия сил R_зi;

 – коэффициент сопротивления перекатыванию гусениц,   0.1;

Условие движения комбайна без проскальзывания гусениц

R₁ · f > F₁, H,

R₂ · f > F₂, H,

Расчёт на силы прижатия и на тяговую способность ведётся для одной половины комбайна (для одного шнека, для одной фрезы и т.д.).

В соответствии с расчётной схемой приведённой на плакате имеем:

Силы прижатия направленные по нормали к поверхности почвы

Н, /2/

где

Т_зоу – реакция забоя на отбойное устройство, Т_зоу = 56121 Н;

Т_зш – реакция забоя на шнек, Т_зш = 33920 Н;

Т_збер – реакция забоя на бермовою фрезу, Т_збер = 14163 H;

Все эти реакции в перпендикулярном направлении.

G_к – вес комбайна, H;

– угол наклона выработки, .

2. Вес комбайна

G_к = m ·g H, /2/

где

m – масса комбайна, m = 67000 кг;

g – ускорение свободного падения, g=9.81 м/с²;

G_к = 67000 · 9.81 = 657270 H,

R₁ = R₂ = - - 33920 + 14163 + · cos4 = 280016 H,

3. Напорное усилие гусеничного органа перемещения

F₁ = F₂ = 2·R_зд + + R_збер – R_зш + · sin + + R_заб, H, /2/

где

R_зд – реакция забоя на резцовые диски, R_зд = 41430 H;

R_зоу – реакция забоя на отбойное устройство, R_зоу = 57109 H;

R_збер – реакция забоя на бермовою фрезу, R_збер = 14301 H;

R_зш – реакция забоя на шнек, R_зш = 35928 H;

R_заб – реакция забоя на забурник, R_заб = 0;

– угол наклона выработки, β= + 4;

G_к – вес комбайна, G_к = 657270 H;

T_п – тяговое усилие от прицепного устройства, H.

4. Тяговое усилие от прицепного устройства

Т_п = (G_бп + Q_бп) · _n · cos + (G_бп + Q_бп) · sin H, /2/

где

Q_бп – грузоподъёмность бункера-перегружателя, H;

_n – коэффициент сопротивления перемещению бункера перегружателя, _n = 0.05;

G_бп – вес бункера-перегружателя, Н.

5. Вес бункера-перегружателя

G_бп = m_бп·g H,

где

m_бп – масса бункера перегружателя(пустой), m_бп = 12000 кг;

G_бп = 12000 · 9.81 = 117720 H.

6. Грузоподъемность бункера перегружателя

Q_бп = m·g H, /2/

где

m – масса груженного бункера перегружателя, m= 15000 кг;

Q_бп = 15000 · 9.81=147150 H,

Т_п = (117720 + 147150) · 0.05 · cos4 + (117720 + 147150) · sin 4 =31687 H,

F₁ = F₂=2 · 20715 + + 14301 – 35928 – · sin4 ++ 0 = 41276 H,

Условие движения комбайна без проскальзывания

R₁(R₂) · f = 280016·0.56=156808 > 41176.

Условие выполняется, значит, комбайн движется без проскальзывания.

Тяговая способность гусеничного органа перемещения равна

P₁ = P₂ = 156808 H.

7. Мощность, необходимая для перемещения комбайна

кВт, /2/

где

_пм – коэффициент полезного действия механизма перемещения, _пм = 0.4 – 0.5;

V_к – скорость комбайна, V_к = 0.26 м/мин;

F₁ = F₂ – напорное усилие гусеничного органа перемещения, F₁ = F₂ = 41276 Н;

=0.71 кВт.