Для достижения цели необходимо решение следующих задач

 2.1 Провести экспериментальные исследования на модели погрузочного органа с нагребающими звездами различной конфигурации для изучения влияния геометрических параметров, формы и размеров штабеля на производительность погрузки и сопротивления зачерпыванию.

2.2. Проанализировать процесс взаимодействия погрузочных органов с нагребающими звездами со штабелем горной массы. Построить математические модели и алгоритмы расчета рабочего процесса погрузочными органами с нагребающими звездами.

2.3. Разработать инженерную методику выбора параметров погрузочного органа проходческого комбайна, базирующуюся на результатах экспериментальных и теоретических исследований.

Оценка особенностей рабочих процессов.

Особенности формирования объёма захвата погрузочного органа с нагребающими звездами (рис.5.2) определяются его существенно отличающейся конструкцией от других типов. На формирование объема захвата влияют высота, форма, количество одновременно участвующих в черпании лучей и траектория движения погрузочных элементов. На способность материала попасть в рабочую зону очередного погрузочного луча влияют как геометрические (длина, высота, форма, угол развала лучей, внешний и внутренний диаметры звезды) и кинематические (скорость вращения звезды) параметры погрузочного органа, так и параметры горной массы (гранулометрический состав и форма кусков), определяющие сыпучесть материала

При движении луча звезды в штабеле он воздействует на некоторый объем материала (активный объем), формируется призма сдвига. Не захваченный материал будет осыпаться в рабочую зону следующего луча. При этом существенное отличие от процесса погрузки нагребающими лапами является то, что следующий луч взаимодействует с «текучим» материалом штабеля, а не со стационарным, напряженным состоянием сыпучей среды. Каждый луч оказывает воздействие на формирование активного объема захвата для луча, следующего за ним. Процессы формирования объемов захвата на «подвижном» штабеле ранее не изучались.

Производительность Q звезды зависит от объема призмы, образованной соседними лучами звезды с определенными длиной l, высотой h и углом между ними β, скорости вращения звезды ω, а также от объема материала в активной погрузочной зоне V_a и от свойств этого материала (угол внутреннего трения

4. Общая программа исследований.

4.1 Изучение процессов формирования нагрузок в трансмиссии;

4.2 Изучение условий формирования производительности;

4.3 Оценка влияния условий эксплуатации — физико-механических свойств пород, влажности и других на производительность и нагрузки;

4.4 Анализ результатов исследований, разработка методики выбора рациональной конструкции и параметров погрузочного органа.

Основные исследуемые зависимости

5.1 Объём единичного захвата от угла поворота звезды;

5.2 Момент сопротивления на валу звезды от угла ее поворота.

Обоснование влияющих факторов

Выбор факторов, влияющих на процесс погрузки и пределов их изменения производятся на основе изучения условий эксплуатации проходческих комбайнов. Выявленные факторы условно можно разделить на «внутренние» и «внешние» (рис. 5.3).

 

 

Рис. 5.3. - Факторы процесса погрузки

Внешние факторы, влияющие на процесс погрузки, приведены на рис.5.4, внутренние факторы на рис. 5.5.

Пределы изменения исследуемых факторов

Приведены на рис 5.4 и 5.5.

8. Экспериментальная установка, измерительные узлы и

Приспособления

Оценка перечисленных факторов на нагрузки и производительность оценивается на экспериментальной установке, спроектированной с использованием теории подобия и размерностей после изучения множества конструкций проходческих комбайнов отечественного и зарубежного комбайностроения (рис. 5.6).

 

Рис. 5.4 Внешние факторы процесса погрузки

 

Рис. 5.5 Внутренние факторы процесса погрузки

Экспериментальная установка оснащена универсальным цифровым измерительным комплексом (крейтовая система LTR-U-8-1) и датчиками для измерения величины крутящего момента на валу звезды, угла поворота звезды, давления в гидроцилиндрах подачи; тока в обмотках электродвигателей; мгновенной производительности погрузки.

 

Рис. 5.6. - Модель погрузочного органа с погрузочными звездами

В результате экспериментов оцениваются зависимости величины крутящего момента на валу звезды и производительности от факторов:

1) по конструкции исполнительного органа: от конфигурации погрузочных звезд; от количества лучей погрузочных звезд; от диаметра погрузочных звезд; от частоты вращения погрузочных звезд; от угла наклона питателя;

2) по штабелю: от средней величины куска горной массы; от угла откоса штабеля; по режиму погрузки: от глубины внедрения; от номера черпания.

Полученные зависимости скорректируют модели, описывающие процесс погрузки горной массы, что позволит разработать методику выбора параметров погрузочных органов с нагребающими звездами.