Исследование нагрузок на резцах для узкозахватных угледобывающих комбайнов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Тон, Виктор Владимирович

• Тон, Виктор Владимирович
• кандидат наук
• 1971

Оглавление диссертации кандидат наук Тон, Виктор Владимирович

* ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА. ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

§ I. Современные тенденции развития выемочных машин и основные требования, предъявляемые к режущему инструменту

§ 2. Конструктивные особенности современного режущего инструмента для выемочных узкозахватных комбайнов

§ 3, Влияние геометрических параметров и степени затупления инструмента на показатели процесса резания

* § Исследования неравномерности нагрузки на рез-

цах при разрушении угля

^ § 5* Постановка задачи и обоснование методологии

исследований

Глава П. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

§ I. Программа и методика экспериментальных работ

§ 2. Аппаратура и оборудование, используемые при

выполнении экспериментов

§ 3. Методы и аппаратура для обработки результатов

экспериментальных исследований

Ь

Глава Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

. И СТЕПЕНИ ЗАТУПЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА НА ПОКАЗАТЕЛИ

* ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ»

§ I. Влияние формы передней грани резца на силовые

и энергетические показатели процесса резания

§ 2. Влияние формы и ширины режущей кромки резца

на показатели процесса резания

§ 3« Установление статистических характеристик износа инструмента и влияния их на силовые и энергетические показатели процесса раз-рушения

#

> § 4, Установление рационального вылета режущего

' инструмента

§ 5* Рекомендации по выбору параметров прогрессивного режущего инструмента угледобывающих машин»

-3-- 2 -

Стр»

Выводы

Ь Глава 1У. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕРАВНОМЕР-

НОСТИ НАГРУЗОК НА ИНСТРУМЕНТЕ И КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ СВЯЗИ СОСТАВЛЯЮЩИХ УСИЛИИ.

§ I. Установление типов и параметров законов

распределения составляющих усилий

§ 2. Определение параметров закона распределения

равнодействующего усилия

§ 3, Определение направления действия равнодействующего усилия

Выводы

L Глава У. АНАЛИЗ ЧАСТОТНОГО СПЕКТРА НАГРУЗОК, ВОЗНИ-' КАОДИХ ПРИ РЕЗАНИИ ОДИНОЧНЫМ РЕЗЦОМ

lb § I* Основные положения и обоснование возможности применения методов теории случайных процессов к анализу изменчивости процесса резания угля

§ 2, Структурные особенности и вопросы аппроксимации корреляционной функции и спектральной плотности нагрузки на резце

§ 3» Влияние параметров режима резания на параметры корреляционной функции

§4. Влияние некоторых геометрических параметров инструмента на параметры корреляционной функ-* ции нагрузки

^ § 5» Влияние степени затупления резца на параметры корреляционной функции

Выводы

Глава У1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАГРУЗКИ В ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТАХ

§ I. Методические основы расчета режущего инструмента на прочность

§ 2. Методические основы усталостных расчетов ^ режущего инструмента

\ § 3# Методические основы определения надежности режущего инструмента

ч

Выводы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование нагрузок на резцах для узкозахватных угледобывающих комбайнов»

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших задач, стоящих перед отечественной угольной промышленность», является создание высокопроизводительных угледобывающих машин, обеспечивающих увеличение выхода сортовых углей и снижение пылеобразования.

Наметившиеся в последнее время тенденции технического развития угледобывающей техники предусматривают увеличение мощностей комбайновых двигателей« повышение скоростей подачи, увеличение сечений и толщин среза и уменьшение, вследствие этого, количестве одновременно режущих резцов»

Очевидно, что для решения этих задач необходимо создать эффективный, износостойкий режущий инструмент, осуществляющий процесс разрушения с минимальными удельными энергозатратами, наименьиим измельчением угля и обеспечивающий высокую надежность работы машины*

Из комплекса вопросов, связанных с созданием прогрессивного режущего инструмента наиболее существенными, требующими значительных экспериментальных исследований, являются вопросы выбора рациональной геометрии резцов, оптимальных схем разрушения и определения статистических характеристик нагрузок, действующих на инструмент в процессе резания угля* Последний вопрос имеет особо важное значение еще и с точки зрения прочностных расчетов инструмента, а также для определения нагрузок, действующих на исполнительный орган в целом и трансмиссию комбайна«

В настоящей работе изложены результаты исследований процесса резания угля и эквивалентных материалов, выполненных автором в лабораторных и шахтных условиях.

Исследования выполнялись по двум основным направлениям целями

которых являлись:

- установление рациональной геометрии режущей части инструмента;

- определение статистических характеристик (в амплитудном и частотном плане) действующих нагрузок.

Особое внимание при выполнении исследований по первому направлению уделялось изучению влияния на риловые и энергетические показатели процесса резания таких факторов, как форма передней грани, форма и ширина режущей кромки, степень затупления резца.

При выборе рациональной геометрии инструмента и оптимальных параметров резания критерием оптимальности являлось достижение минимальной удельной энергоемкости и минимального выхода мелких фракций угля.

Изучение статистических характеристик нагруэок, возникающих в процессе разрушения угля режущими инструментами, представляется весьма важной и актуальной задачей, поскольку эти характеристики позволяют получить наиболее полное представление о реальном случайном процессе« каким является процесс резания. При этом необходимо отметить, что характеристики частотного спектра нагрузок до настоящего времени не получили достаточного освещения.

Результаты выполненных исследований использованы при разработке и последующей корректировке отраслевого стандарта ОСТ 24,070.03 "Машины очистные. Выбор оптимальных параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах. Методика? Рекомендации по выбору рациональных геометрических параметров инструмента использованы Гипроуглемаием при разработке новых типов резцов.

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

§ I- Современные тенденции развития выемочных машин и основные требования, предъявляемые к режуиемт инструменту.

Основными требованиями, предъявляемыми к угледобывающей технике, являются возможность достижения высокой производительности и улучшение качества добываемого угля.

Общие тенденции совершенствования угольных комбайнов заключаются в повышении мощности привода, увеличении сечений снимаемых срезов, уменьшении количества одновременно режущих резцов. Вследствие этого общей тенденцией следует признать достаточно резкое увеличение нагрузок на режущий инструмент.

Рассматривая технологические условия применения режущего инструмента на выемочных комбайнах, возможно сформулировать следующие основные требования к резцам / I /:

I. Обеспечение технологичесм^еобхо^шх^сечений^и^тозщщ

среза.

На основании исследований / 1-4 / установлено, что с технологической точки врения режущий инструмент выемочных комбайнов должен обеспечивать работу в оптимальном режиме со средним! значениями сечений срезов не менее:

- для шнековых и барабанных исполнительных

органов - 15 +25 ем2

- для цепных исполнительных органов - 2,0+3,5 см2

- для буровых исполнительных органов - 5,0*6,0 см2.

Современные отечественные комбайны не обеспечивают устойчивой

работы с указанными сечениями срезов. Так, например, комбайны со кнековыми исполнительными органами допускают работы со средними толщинами срезов 1,4-4,4 см и средними сечениями 5,6-17,7 см2. На практике при работе на крепких углях ( А > 180-200 кг/см) из-за недостаточной мощности привода, а также в силу технологи-

ческих и организационных причин указанные показатели снижаются: толщина среза составляет порядка 0,6-2,5 см, а сечение среза 2,4-10 см2. При этом выход угольной мелочи класса 0-6 мм достигает 40-5056.

Решение рассматриваемого вопроса заключается, в первую очередь, в повышении мощности комбайнового привода, при этом ре*у-щий инструмент должен обладать эксплуатационными свойствами, позволяющими осуществлять нормальную работу в режиме силового резания.

2. йсключение_трения корпуса £езцедержателя_о_массив и передрабливания £глях отделенного от_массиваА резцами и ^е з^держа т е льншя_уст£о йс тваю, Эти требования являются определяющими при выборе величин вылета резца.

Выполненные исследования / 3 / показали, что для радиальных резцов вылет реэца должен быть не менее:

при последовательных схемах резания - (1,6+1,8) 1Хмакс при шахматных схенах резания - (1,4*1,6)

где: /2 ^^ - максимальная толщина среза, см. Ь Для тангенциальных резцов подобные зависимости эксперимен-

^ тально ае устанавливались.

В общем случае с точки зрения исключения трения резцедержателя о массив величина превышения режущей кромки над ближайшей точкой резцедержателя п £ " может быть определена по соотношению

ис.1 (рис.Х): _ -

» Ш - б о

где: 171 - ширина кулака в месте возможного контакта резцедер-

^ жателя с поверхностью резания, см;

6 - ширина режущей кромки резца, см;

У - угол бокового развала;

- высота контакта боковых граней резца с углем, см»

-

РисЛ Схема для определения вылета резцов а - радиальных, б - тангенциальных.

Учитывая зависимость угла бокового развала от толщины среза выражение (I) можно представить для наиболее тяжелых условий работы, предусмотренных ОСТ 24,070.03 при А а 300 кг/см в виде

р _ т - 6 6

где: - коэффициент вариации угла бокового развала.

Выбор вылета резца по условию исключения передрабливания угля зависит от типа резца (радиальный, тангенциальный) и от конструкции исполнительного органа. Для радиальных резцов необходимо удовлетворять соотношению (X).

Для тангенциальных резцов внековых исполнительных органов соблюдение условия (I) не обязательно, если режущая кромка ревца опережает погрузочную лопасть на расстояние не менее 50 мм. Для тангенциальных резцов, установленных на барабанах и дисках, условие (I) должно соблюдаться в виде

- для последовательных охем резания

¿^ ( 1,6 * 1,8 ) Н (1а)

- для шахматных схем резания

£ ^ ( 1,4 ♦ 1,6 )/г (16)

3. Обеспечение необходимой прочности и износостойкости инструмента с делью зостгавния_бе8отказной_^боты 2езцов_п£и__выемке заданного объема_угля.

Необходимость удовлетворения данному требованию обусловлена, во-первых, неудовлетворительными эксплуатационными качествами серийного режущего инструмента и, во-вторых, тем, что для перепек-« тивных угледобывающих машин, предназначенных преимущественно для работы без постоянного присутствия обслуживающего персонала, должна предусматриваться регламентированная подмена комплектов режущего инструмента после выемки заданного объема угля*

-ю

- 4 -

Закономерности определения условий безотказной работы режущего инструмента при регламентированной подмене подробно разработаны в работе / 5 /•

Условие безотказной работы резцов с вероятностью р = 0,95 по износу может быть представлено в виде:

^ тр.б " км (3)

где: - допустимый путь трения режущего инструмента в

контакте с забоем» км; ^зат.пред ~ предельно допустимая площадка затупления резца

по задней грани, см2; &зат.о ~ величина площадки затупления резца в период

приработки, для резцов с вириной режущей кромки 6 ъ 1,0 см ¿зат,0 » 0,1 4 0,2 см2;

9$ - показатель интенсивности изнашивания инструмента данного типа в зависимости от абразивных свойств разрушаемой среды. Исходя из величины может быть определена длина выемоч-

ной полосы I* , при выемке которой режущий инструмент с принятой вероятностью не будет выходить из строя по износу

где: % - скорость подачи, м/мин;

Ур - скорость резания, м/сек;

Ки - коэффициент, учитывающий время нахождения резца в контакте с забоем. Для заданной величины <58ат можно определить величину линейного износа по высоте головки резца, измеренного по нормали к траектории резания с1 из выражения:

(X = —-Т----------, см (5)

к б а-с^в^сО

где: Л - задний угол, град; & - угол резания, град;

К - коэффициент, учитывающий влияние формы режущей кромки;

при овальной Е ^ 0,65, при прямоугольной К « 1,0; В - ширина режущей кромки резца, ом* Интенсивность изнашивания твердосплавной пластинки по высоте

головки резца определяется по формуле . &

Л/ в---€--------------(6)

кб С/'

Величина может быть представлена в качестве требования к стойкости твердосплавной пластинки по износу.

Расход резцов из-за поломок весьма значителен. На узкозахватных комбайнах по этой причине выходит из строя около 50% резцов, при этом удельный расход достигает 50-70 шт/1000 т при среднем 8-10 шт/1000 т.

При установлении уровня допустимого расхода резцов по мгновенным повреждениям следует также исходить из условия безотказной работы резца в процессе выемки заданного объема угля / 5 /.

Вероятность безотказной работы при выемке полосы длиной определяется по формуле /

Р{Т*Т}*ехр[~£ ] (?)

где £/ - удельный расход резцов по полосам, шт/м.

Выполненный анализ показал, что для возможности осуществления высокопроизводительной безаварийной работы на углях с твердыми включениями допустимый удельный расход режущего инструмента по поломкам не должен превышать 1-2 шт/1000 т.

4. Обеспечение необходаюй чистоты обработанной поверхности забоя с целью исключ_ения_целиковА за^^дняющих^п^редвижку; конвей^ов_и_установку_с£е5ств_к£еш1ениял Это условие имеет существенное значение для шнековых исполни-

-/з -

- 6 -

тельных органов.

Высота целиков, остающихся на забое, при прочих равных условиях зависит от конструктивных параметров резцов (ширины и формы режущей кромки), режимных параметров (толщины среза и шага резания) и вязких свойств угля.

Этот вопрос в настоящее время изучен недостаточно полно, поэтому следует считать целесообразным проведение исследований, направленных на разработку режущего инструмента и схем резания, обеспечивающих уменьшение высоты целиков, остающихся на забое*

5. Обеспечение осуществления процесса резания с наименьшими ¿дельными энергозатратами и минимальным выходом мелких фрагар|й £гля_(класса_-6 мм^.

Это требование должно удовлетворяться за счет:

а) совершенствования параметров схем разрушения;

б) совершенствования геометрии режущего инструмента.

Параметры схемы разрушения зависят от ряда факторов, в тон

числе они определяются геометрией инструмента. Поэтому степень совершенства геометрических параметров резцов, в частности, выбор рациональной конфигурации режущей части, во многом определяет уровень энергоемкости процесса резания, а выбор рациональной геометрии требует специальных исследований.

§ 2. Конструктивные особенности современного режущего инструмента для выемочных узкозахватных комбайнов.

Для установления основных тенденций конструирования режущего инструмента с позиций указанных требований представляется целесообразным разработать классификацию режущего инструмента добычных комбайнов и затем выполнить поэлементный анализ.

На рис.2 приведена предлагаемая классификация режущего инструмента, разработанная на основе анализа отечественного и зарубеж-

ПЗГ)

со

с каналом для орошений_

БЕЗ КАНАЛА ДЛЯ ОРОШЕНиЯ

С НАКЛОННЫМ и ШВШШШ

спаряллельными боковыми гранями

с утопленной

плястинод

С накладно!)

плястунор

стехнологнчес-т усиком

ШЛиЦЕВЫЫ

под пластини

ПОД КЕРН

овальная

Фигурная

1

тором «шит

¡покрхностщ

|в сторож) зя60я

овальная

радиальные

тангенциальные"

ОДНОСТОРОННИЕ

ДВУХСТОРОННИЕ

| цельные

СО СЪЕМНОЙ

пжшо пястью

призматическая

цилимдрииЕСКдд

коническая

ИШЩРО-КОШСШ

ПРЦЗМЯТНЧЕСКЯЯ

ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ

КОНИЧЕСКАЯ

|п|юск0-коническая

ПРЯМОУГОЛЬНАЯ

трапецевидная

[треугольная

[долотчатая

овальная

болтовое

безболтовое

открытый

П0ЛиЗЯКРЬ1ТЬ|й

закрытый

круглая

[двутавровая

|КРЕСТ006РЯЭНЯЯ

[РОМБОВИДНАЯ

[плоская

ыпуклая

ошенная

к |п10скяя

(вы

пуклая

Способ установки ня

иСПОЛНиТЕЛЬНОМ ОРГАНЕ

Принцип деиствмй

Конструкция резца

Форма головки .

форма хвостовика

Форма режущей кромки

Способ крепления в резцедержателе

со

Форма паза под

твердосплавный элемент

Форма сеченый хвостовике

Форма передней грани

Формя задней грани

ного инструмента, созданного в течении последних 10 лет» В основу классификации положено II основных, по нашему мнению, признаков, характеризующих: особенности работы резца (способ установки на исполнительном органе, принцип действия), конструкцию резца и V его режущей части (конструкция резца, форма головки, форма и сечение хвостовика, формы передней и задней граней и режущей кромки, форма паза под твердосплавные элементы), конструкцию державки резца (ферма сечения державки) и способ крепления резца на исполнительном органе*

По способу установки на исполнительном органе резцы можно разделить на радиальные и тангенциальные*

При одинаковом радиальном вылете одноименные резцы, по сравне-Ьь нию с тангенциальными, имеют меньшую длину режущей части, что обеспечивает большую продольную жесткость и позволяет работать в режиме силового резания с большими сечениями срезов при более высокой прочностной надежности*

В свою очередь, тангенциальные резцы позволяют, за счет увеличенного тангенциального вылета, проще решать вопрос исключения передрабливания отбитого угля корпусом резцедержателя или исполнительного органа* Кроме того, направление суммарного усилия на ^ тангенциальном резце близко к направлению оси резца, что снижает величину изгибающего момента относительно точки заделки резца в кулаке*

По принципу действия различают односторонние и двухсторонние резцы* Последние применяют на комбайнах с реверсивными (обычно барабанными) исполнительными органами, при этом для выполнения требования минимизации энергоемкости процесса резания необходимо уделять особое внимание обеспечению свободного поворота двухстороннего резца в резцедержателе при реверсировании вращения исполнительного органа, что позволит соблюдать рациональную величину

заднего угла о точки зрения снижения потерь на трение реэца о массив*

В связи с наметившейся тенденцией увеличения веса и размеров резцов (например резцы типа МЯВ), а также по экономическим соображениям в последнее время наряду с цельными конструкциями получили распространение ревцн со съемной режущей частью*

С целью снижения пылеобраэования при резании некоторые конструкции резцов имеют канал для орошения« подводящий струю пылега-сящей жидкости непосредственно в зону контакта резца с углем* Форма головки реэда может оказывать существенное влияние на эффективность процесса резания* Так, исследованиями, выполненными в ЧССР /8 /, показано, что тангенциальные резцы с цилиндрическими, коническими и цилиндро-коническимн головками разрушают вязкие угли весьма неудовлетворительно, с повышенными энергозатратами и высокой динамичностью*

Формы хвостовика и его сечения в значительной степени определяются требованием обеспечения необходимой прочности резца, а также способом крепления резца в резцедержателе - болтовым или беэбодтовым. Тот или иной способ крепления может предопределить необходимость изменения формы хвостовика с целью обеспечения необходимой надежности крепления, сводящей к минимуму вероятность потери резца*

Прочностные свойства резца в значительной степени определяются Формой паза под твердосплавный элемент (рис.За).

С точки зрения эффективности процесса резания, а также эксплуатационных качеств инструмента существенное значение имеют формы режущей кромки* передней и задней граней (рис.36, в). Как следует из рис*2, указанные признаки отличаются многообразием разновидностей, что, в первую очередь, свидетельствует об отсутствии единого мнения о степени рациональности и области применения той

QO

op

а

Db □ О

О D

D

О О

О О

к

H «

л

/—ч

со

tí H

«

О)

1 п

«о

0

1

А «

» «

о «

«

со

9

п о е

»Л

О »

Рч

или иной формы. В связи с этим представляется необходимым проведение исследований, имеющих целы) установление рациональных форм передней грани и режущей кромки с позиций минимизации энергоемкости процесса резания и улучшения фракционного состава разрушенного угля.

В табл.1 приведены основные технические данные отечественных и зарубежных радиальных резцов. Данные по зарубежным резцам составлены в результате анализа около 400 типов резцов США, Англии, ЧССР, ПНР, ФРГ и других стран / 6-12 /.

Сопоставляя геометрические параметры реэцов, применявшихся в цепных исполнительных органах врубмашин и комбайнов, с параметрами резцов современных комбайнов, можно отметить следующее.

1. При переходе от цепных машин к современным комбайнам как

в отечественных, так и в зарубежных резцах практически неизменными остались величины угла резания и заднего угла.

2. Наметилась тенденция увеличения ширины режущей кромки резцов, где она достигает 1,9-2,5 см вместо 1,2-1,4 см у резцов врубмашин.

3. Наиболее распространенной формой режущей кромки является овальная.

4* Все большее применение получают резцы с выпуклыми передними гранями.

Однако, для установления наиболее эффективной формы выпуклой передней грани необходимо проведение дополнительных исследований.

В частности, следует оценить влияние формы и размеров передней грани на удельную энергоемкость и измельчение угля при резании.

5. В связи с увеличением толщины среза увеличилась величина вылета резцов. Бели у резцов цепных машин она составляла 25-40 мм, то у резцов современных комбайнов она колеблется в пределах 45-90 мм.

£

Pi

о

fi a

m

S

w ©

H

«

>8 £

о я

0 »

1

M

s

<D S О W

S

s

я

® «

na

о со

SS.

fr <D H О

со

ш.

о»

и ©

я

а s

LA С-00

1Л О W

<Гк

» см

»X & &

им

- S&Ä^w

НК-ФебН . й

о .... Q jo J а ом

ез я сб m ы о о о

о о с--со » <М 00 00 I . w <м

« ' Л S

о

S «О

§g F*

1Л о

<5 M

£ «î; 00

о о

KV

МММ о m g

J¡ и> H «S«

tл 00

1Л

о

7

* ♦

LA 1А <\1

m

00 00 + +

О 1Л

IS

HI

i* LA

IA

(S

M

о

P4 çd © I >> го и

« Sg

о о -

» ко <h w

£ •» ■ m U> <VI

»

¿ti Svfc 00

CS fAM 00 • 00 К .vû »o

• i I» ♦ S

« « IA <M HM äste » «

gg ig*'* SS SS S3 SS

о о

а

ÎW 1Л

S

W o M

ça о * *

rtrt in LA

OR * •> СО оч

I

m

tA

00

m

»

«

(M

M s

vo

1Л

я

<M

«t

s »

я

s

§

Ш M

о о

вз

©

я. o

а

I

s

a p»

9R • • <p..

ffi OS <0 О4®*

« 3 ä ОЯ

Ht со со о о

g® ©

Oí А Я

s s i s

g я n

S M âS

-го-- п -

Однако вопрос соотношения между величиной вылета резца и толщиной среза требует более глубокого обоснования,

6. Возросший уровень нагрузок на резцы повлек за собой на практике (табл.1) увеличение сечения державок резцов с 1,2x2,5« +1,6x3,2 до 1,6x5,242,1x3,8 см2.

Однако,при этом следует отметить, что до настоящего времени не разработаны надежные методы расчета сечений державок в зависимости от нагрузок, действующих при заданной (или принятой) толщине среза.

Выполненный анализ не охватывает резцы экспериментальных типов, созданные для проверки новых идей. С этой точки зрения представляют интерес разработанные в Англии радиальные и тангенциальные резцы серии МЯБ (табл.2).

Многолетние исследования, проводившиеся в Англии /31 /, показали, что резцы КЯБ-17 осуществляют процесс резания весьма эффективно: применение таких ревцов приводит к снижению энергоемкости процесса разрушения и к улучшению сортности добываемого угля. Однако, существенным недостатком этих резцов является повышенная динамичность процесса вследствие уменьшения числа одновременно работающих резцов, в результате чего резко снижается долговечность комбайна. Поэтому в последнее время комбайны начади оснащать резцами с шириной режущей кромки 2,5 см вместо резцов МЯЕ-1У, что позволяет увеличить число резцов на исполнительном органе и существенно снизить динамичность нагрузки.

Как указывалось выше, основными преимуществами тангенциальных резцов в сравнении с радиальными являются возможности:

а) несколько уменьшить углы резания с целью снижения энергоемкости выемки;

б) установки резца в резцедержателе по направлению равнодействующей суммарного усилия, действующего на резец;

Таблица 2

Тип резца : Угол . резания, ' град. • . Ширина режущей кромки, :Форма режущей . кромки Форма передней грани Форма задней грани II Длина резца, мм Размеры державки,

МК8-1 82 14 овальная с наклонными боковыми гранями плоская овальная 180 280 50x50

МЯЕ-Й 80 30 трапецевидная плоская плоская 150 250 50x50

МКВ-Ш 82 30 треугольная клиновидная клиновидная 150 250 50x50

Н В Е-1У 72 50 трапецевидная плоская плоская 75 240 50x50

- 13 -

в) существенного удаления от тела резцедержателя зоны кон*** такта верашны резца с забоен. Ори установке таких резцов на пшено во и исполнительной органе, уголь, отделяемый от массива, может попадать в зону погрузки без дополнительного дробления резцедержателем.

Одновременно появляются трудности, связанные с обеспечением прочности резцов в боковом направлении. Возрастание изгибающих моментов обусловлено увеличением длины тангенциальных резцов по сравнению с радиальными в связи со стремлением сохранить или увеличить величину радиального вылета резцов.

Анализируя опыт применения тангенциальных резцов следует отметить два основных направления их создания:

а) разработка конструкций с режущими головками, принципиально подобными радиальным резцам;

б) разработка конструкций со специальными коническими (пико-образными) режущими головками.

В период появления первых тангенциальных резцов они имели, как правило, конические режущие головки. Существенными преимуществами последних считали возможность их вращения в резцедержателе в процессе работы, что могло повысить их износостойкость и обеспечить самозатачивание. Кроме того, появилась возможность применения вставных твердосплавных головок.

Несмотря на достаточно широкое применение за рубежом*/ пока что нет единого мнения об эффективности и рациональной области применения подобных резцов. Принимая во внимание повышенный интерес, проявляемый в последнее время к резцам с явно выраженными режущими кромками ( в СССР - ИТ-2У, ШЭ-I, в ПНР - KWB-3, KV/B-5,

х/ в СССР конические тангенциальные резцы в промышленном виде

не применялись.

в Англии - серия МКЕ; в ЧССР - Т-7 и т.д.)» а также результаты исследований, проведенных за рубежом /8/ и показавших, что применение конических резцов для разрушения крепких вязких углей нерационально, следует признать, что по-видимому, область применения конических тангенциальных реэцов ограничена слабыми хрупкими углями*

В табл.3 приведены основные технические данные отечественных тангенциальных резцов.

За исключением резца И-93А, предназначенного для работы на углях с высоким содержанием твердых включений, все резцы имеют углы резания, меньшие чем у радиальных резцов. Весьма четкий является тенденция к увеличению ширины режущей кромки и величины радиального вылета.

Все резцы имеют плоские передние грани.

В табл.4 приведены характеристики некоторнх зарубежных резцов.

Анализируя приведенные данные, можно отметить, что рввцы имеют примерно одинаковые размеры, задние углы и углы резания. Последние несколько меньше, чем у радиальных резцов. Следует указать, что в последних конструкциях проявляется тенденция применения клиновидной передней грани.

По данным чешских ученых / 8 / такое решение существенно улучшает режущие свойства резца. По-видимому, чисто конструктивными причинами обусловлен выбор формы державок, поскольку их изготовляют как круглыми, так и прямоугольными.

Среди конструктивных направлений можно отметить создание составных резцов, состоящих из державки, вставляемой в резцедержатель, и сменной режущей вставки (резцы ЦЧ8КН, ЦЧЗН фирмы Кенна-металл США, ИЯЕ - Англия).

Оценивая в целом зарубежные тангенциальные резцы, следует отметить, что они отражают тенденцию создания мощных резцов для снятия срезов больших сечений (по типу резцов для корончатых исполни-

4 1 1 ТК&лвда 3

%

Параметры и характеристнки:Рв8Цы корончатых исполнительных:Реэцы шнековых и барабанных исполнительных

резца :_органов_\_органов_

:Ш-1 : Ш-2 :И-93А : УЬ7в г ЙТ-1А : ИТ-1Б : ИТ-1В : ИТ-2У : ЭИ-1 : ШЭ-1

Угол резания, град 65 65 86 65 66 66 66 65 63

Задний угол, град 10 10 10 10 6 6 6 10 10

Передний угод, град 25 25 4 25 24 24 24 25 27

Ширина режущей кромки, см 1,5 2,0 1,2 2,2 1,1 1,4 2,2 2,4 5,0

Форма режущей кромки трапецевид- овальная трапеце- овальная с на- прямо- долотча- прямо-

ная с нак- видная клоннымн ооко- угольная тая угольная

Форма передней грани Форма задней грани Радиальный вылет резца, Длина резца, см Размеры и форма державки, см

лонными боковыми гранями

екая овальная плоская 9,6 9,8 19,0 19,2

П л о Плоская см 12,5 15,0 23,0 27,8

тре- тре- коническая кор-

10 3?!

выми гранями

Плоская

овальная Плоская

7,0 7,0 7,0 10,0

19,0 19,0 19,0 20,0

прямоугольная прямо-1,6x3,2 1,6x3,2 1,6x3,2 угольная

2,2x3,8

65

10

25

Г,Л

овальная с наклонными боковыми гранями

овальная 13,5 8,0 25,5 25,2

круглая

048

круглая 0 3,8

/

кл I

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тон, Виктор Владимирович, 1971 год

ЛИТЕРАТУРА

I I. Исследование и выбор эффективного режущего инструмента для

шнековых исполнительных органов. Отчет по теме 47А этап I. ИГД им.А.А.Скочиненого, 1968 г. (отв.исполнитель этапа инк. «Ч В.В.Тон).

2. Совершенствование методов разрушения угля и исполнительных органов выемочных машин с целью улучшения фракционного состава угля. Отчет ИГД им. А.А.Скочинского, тема 132, 1961г.

3. ОСТ 24.070.03. Машины очистные. Выбор оптимальных параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах. Методика. ИГД им,А.А.Скочинского, Донгипроуглемаш, 1958 г.

4. А.И.Берон, А.С.Казанский, Б.М.Лейбов, Е.З.Позин. Резание угля, 1962 г.

5. Е.З.Позин. Основы выбора и поддержания оптимальных режимов р работы исполнительных органов угледобывающих комбайнов.

Диссертация. ИГД им.А.А.Скочинского, 1968 г.

6. Патенты Англии, США, ЧССР, ПНР, Франции, ФРГ.

7. СМилу Ыумпшу , 1967, IX. ЪОС 44 №523.

8. 0. Ьеьйак, У.ОХе&ж. Ьт^

Ьм^шмЫ, г-г инбе,

9. Сос£ 10.

и. м, N1.

12. Сс^иЦ Ьимскт* УШ. 1962г. уг 205 Ш 5288, 5290, 5291.

13. Исследование геометрии зубков в целях повышения их прочнос-> ти и износостойкости. Отчет И1Д им,А.А.Скочинского, 1964 г.

14. Г.И.Ягодкин. Исследование основных зависимостей процесса раз-рушения углей одиночным зубком. Диссертация, М*, ВУГЙ, 1952г.

15. Ю.Н.Казак. Исследование процессов разрушения подмосковных углей резцами выемочных горных машин с цепным исполнительным органом. Диссертация, М., 1967.

16. Разработка исходных данных для расчета машин крупного скола. Отчет. ВУГИ. 1957.

17. Р.В.Акопов. Геометрия режущего инструмента при резании камня. Ереван, 1958.

18. с.Э. Ътхти- Ъшшхф с*а1 Щ шЛс^

* 19. Гетопанов В.Н. Влияние геометрии резцов на процесс разрушения углей и горных пород. Труды Московского института радиоэлектроники и горной электромеханики.№ 41, 1962.

20. Казанский A.C., Романенко Г.С. Рациональная геометрия горнорежущего инструмента. Горные машины и автоматика. fe9, 1967.

21. Краткий обзор состояния вопроса по трению износа горнорежущего инструмента и влияние геометрии инструмента на сопротивляемость резанию. Отчет ЙГД им.А.А.Скочинского, тема № ЗбА этап I, 1963.

22. Казанский A.C.. Исследование процесса разрушения антрацита к^пной^стружкой одиночным инструментом.Диссертация, М.,

23. Ь/Хкшм Р Wo&uäU Д., GuaM^ Й djUb ¡ÜM> <Ы ш Ълть ¿'iwMtäs млтаЛ>. {<$$</. NiV.

24. Разработка наиболее эффективных конструкций режущих органов и органов крупного скола для комбинированных машин по выемка и навалке угля в очистных забоях. ВУГИ. Отчет. Х952.

25. Тедер Р.И. Исследование некоторых зависимостей при разрушении каменного угля крупным сколом. Кандидатская диссертация. ИГД им.А.А. Скочинского, 1954.

26. AbMlmriCi. (X ¿Му ftwfMo&ty

Ш/Mq GjamcUW , ibS*.

27. Установление рациональных параметров разрушения углей Карагандинского бассейна. Отчет, КНИУИ, Караганда, i960.

28. <Це{ tSSt, А/В-

29. М.Грегор. Исследование усилий резания при разрушении угля в Англии. Глюкауф, №Х, 1965.

30. X Ъмтт,. hme> 1мЖауруъ

31. Отчеты по результатам исследований ЙГД ГУУ Великобритании за 1966-1970 гг. Фонды Гипроуглемаша.

32. Солод В,И. Исследование процесса разрушения антрацита инструментом выемочной горной машины. Научные труды МГИ № 21 в вып. I, 1957. .

33. В.Г.Унгефуг, Орлов В.Ф., Зейферт В.П. Изыскание рационального типа твердосплавного режущего инструмента комбайнов с дисковыми и цепными исполнительными органами для условий Карагандинского бассейна. Изв. ВУЗОв, Горный журнал, №4, 1967г.

34. Арцимович В.Н., Токарев И. Я., Яновский И.И., Сноведский М.Е. Изыскание экономических форм пластинок твердого сплава для зубков врубовых машин и угольных комбайнов. Труды института ВНИИПТуглемаш, вып.5. 1963.

35. Лабораторные исследования силовых и энергетических показателей процесса резания резцами типа й-90 и ИТ-I (резцы Й-90 с четырьмя типами пластин, резцы ЙТ-I с треся типами пластин). Отчет ЙГД им.А.А.Скочинского 1967г. (отв.исполнитель инж*

В.В.Тон).

- zs ч

- 3 -

36. Писарев Н.Ф. Исследование режимов работы и режущего инструмента комбайна с вертикальным барабанным исполнительным органом. Диссертация. Донецк, 1964.

37. Раков И.Я. Исследование работы режущего инструмента угледобывающих машин. Диссертаций. Новочеркасск, 1969.

38. Первов K.M. Исследование процесса разрушения горных пород отрывом. Диссертация, МГЙ.19ь7.

39. В.Г.Бочкарев, Г.В.Родионов. Основы резания угля врубовыми машинами. Горный журнал Ife I, 1934.

40. В.Н.Берстель. К вопросу об аналитическом выражении мощности, расходуемой врубмашиной при зарубке угля. Уголь №6, 1951.

41. М.И.Смородинов. Влияние износа инструмента на усилие резания горных пород. Шахтное строительство №11, 1959.

42. С.С.Некрасов, Исследование и расчет усилий при резании угля крпными сколом. Научные доклады высшей школы. Горное дело,

43. И.А.Тер-Азарьев. Некоторые вопросы обрабатываемости естественных камней резанием и износа инструмента. Сб.Разрушение углей и пород, 1958.

44. М.В.Касьян. Некоторые закономерности резания естественных камней. Сб.Разрушение углей и пород, 1958.

45. С.В.Скоробогатов. Исследование основных закономерностей износа режущего инструмента породнопроходческих комбайнов. Автореферат диссертации, 1967.

46. Л.И.Барон, Л.Б.Глатман, Расчетное определение усилий при резании горных пород затупленным инструментом. Сб. Труды конференции по разрушению углей и пород, 1963.

47. Е.К.Губенков, В.В.Тон. Метод измерения степени износа резцов угледобывающих машин. Сб. Оптимизация режимов работы исполнительных органов угледобывающих машин. 1967.

48. Е.З.Позин, Е.К.Губенков, В.В.Тон. Определение статистических характеристик установившегося износа комплектов режущего инструмента угледобывающих машин. Сб. Оптимизация режимов работы исполнительных органов угледобывающих машин. 1967.

49. Берон А.И. Основные закономерности разрушения углей исполнительными органами добычных машин. Диссертация. ИГД им.А.А. Скочинского, 1963.

50. А,С.Казанский, Г.Е.Шевченко, А.И.Сиков. Шахтные исследования исполнительного органа комбайна К-Х4. Сб. Расчеты, конструирование и испытания горных машин. №3, 1957.

51. Н.Г.КартавыЙ. Исследование процесса разрушения угяя многорезцовым стругом. Диссертация. МГИ, 1959.

52. Е.З.Позин. Установление рациональных режимов работы выемочных комбайнов с цепным исполнительным органом в Карагандинском бассейне. Диссертация, ВУГИ, 1957.

- S ~

- 4 -

53. А.Н.Волков, П.Й.Боддырев, В.Ф.Южаков. Исследования по определению оптимальных режимов резания крепких углей шнековым исполнительным органом. Сб. Разрушение горных пород механическими способами., 1961.

54. А.Н.Волков, П.И.Болдырев, В.Ф.Южаков. Исследование по определению оптимальных режимов резания крепких углей шнековым исполнительным органом. Сб. трудов КузНИУИ "механизация и автоматизация производственных процессов", №12, 1965.

55. Б.Н.Любимов. Метод расчета нагрузочных диаграмм на многорезцовый орган горной машины. Сб. Расчеты конструирования и испытания горных машин. 1957.

56. Н.А.Лановенко, Б.Н.Любимов, А.М.Терпигорев. Сопротивляемость резанию ископаемых углей при работе горных машин. М.,1958.

57. АиИ.Кухтенко. Теоретико-вероятностный метод определения нагрузочных диаграмм угледобывающих машин. Сб. Прочность и износ горного оборудования, 1959.

58. А.В.Докукин, Ю.Д.Красников, З.Я.Хургин. Аналитические сновы динамики выемочных машин. Наука, 1966.

59. Л.Б.Глатман, Ю.Д.Красников, Е.М.Шмарьян. Применение методов теории случайных функций для изучения процесса разрушения горных пород.Сб.Разрушение горных пород шарошечным инструментом. Наука, 1966.

60. Н.Г.Картавый. Исследование и выбор основных параметров выемочных машин угледобывающих агрегатов. Диссертация, МГИ,1970.

61. Исследование связи между усилиями резания и подачи. Отчет Гипроуглегормаша, 1968.

62. Определение оптимальных режимов работы и выбор оптимальных г конструктивных параметров узкозахватных комбайнов со шнековым исполнительным органом (типа 1К-52Ш, 4К-52, К-101). Отчет ИГД им.А.А.Скочинского, 1965.

63. Разработка фракционного состава углецементного блока с . переменной сопротивляемостью разрушению. Отчет Донгипроугле-маша, 1964.

64. Стендовые исследования экспериментальной угледобывающей установки с регулируемыми параметрами скорости резания и подачи, Отчет ИГД им.А.А.Скочинского, Донгипроуглемаша и Гипронис электрошахта. 1965.

65. Л.И.Барон, Л.Б.Глатман, Е.К.Губенков. Критерии и методы измерения износа режущего инструмента для горных пород, йзд-во ЙГД им.А.А.Скочинского, 1961.

66. Л.И.Барон, Л.Б.Глатман. Расчет усилий при работе резцовых проходческих комбайнов. Сб. Расчеты по резанию горных пород затупленным инструментом. М., ЩШЙ ДЙТИУгля, 1962г.

67. Е.С.Вентцель. Теория вероятностей. М,, 1964.

68. В.И.Тихонов. Статистическая радиотехника. М., 1966.

69. В.В.Екимов. Вероятностные методы в строительной механике корабля. Л., 1966.

70. Б.Р.Левин. Теория случайных процессов и ее применение в радис технике. М., 1957.

71. М.Г.ЛеЙкин. Улучшение эксплуатационных свойств исполнитель-

ных органов камнерезных машин. Изд. "Крым", Симферополь, 1966 •

72. И.Я.Штаерман. Контактная задача теории упругости. М.-Л., 1959.

73. Позин Е.З. К применению вероятностных расчетов в исследованиях процессов разрушения углей. Сб. "Разрушение горных по^од. "Научные сообщения ИГД им.А.А.Скочинского, вып.ХХХ1У;

74. Шор Я,Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. "Советское радио" 1962.

75. Г.Хан, С.Шапиро. Статистические модели в инженерных задачах. И.,Изд-во "Мир", 1969.

76. Исследование процесса неравномерности отделения угля групповым инструментом. Отчет. Гипроуглегормаш. 1965.

77. Разработка классификации углей основных бассейнов СССР по разрушаемоети и предположения по ее применению в угольной промышленности. Отчет ИГД им.А.А.Скочинского, 1969.

78. В.С.Пугачев. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. М., Физматгиз, 1962.

79. Промышленные испытания экспериментального выемочного комбайна ХК52ШЭ с электрическим приводом постоянного тока и автом* тическим поддержанием оптимальных режимов его работы. Отчет ИГД им.А.А.Скочинского, Донгипроуглемаша и Гипронисэлектро-шахта. 1966,

-ч

80. А.Ф.Романенко, Г.А.Сергеев. Вопросы^прикладного анализа слу-

чайных процессов. Советское радиолМ., 1968.

81. А.А.Кузнецов и др. Вероятностные характеристики прочности

авиационных материалов и размеров сортамента. Справочник, 1970.

82. А.М.Поновво. Основы теории надежности. М., 1964.

83. Н.В.Смирнов, Н.В.Дунин-БарковскийJCypc теории вероятностей и математической статистики. 1969s

84. Э.Гумбель, Статистика экстремальных значений. 1965.

85. С.В.Серепсен, В.П.Когаев, P.M. Шнейдерович. Несущая способ ность и расчеты деталей машин на прочность. М., 1963.

86. В.В.Болотин. Об оценке долговечности при стационарных случай ных нагрузках. Изв. ВУЗов. Машиностроение, №9, 19ь9.

87. С.В.Серепсен, Е.Г.Буглов. О прочности деталей в связи с вероятностным представлением о нагруженности и характеристиках усталости. Вестник машиностроения fe II, I960.

88. В.В.Болотин. Некоторые обобщения теории суммирования усталостных повреждений и их приложения к анализу долговечности п^действии случайных сил. Изв. Вузов. Машиностроение №8.

89. Исследование влияния режима нагружения на усталостную прочность материалов зубчатых волес, валов и подшипников. Отчет Донгипроуглемаша, 1965 .

90. Совершенствование методов разрушения угля исполнительными органами горных машин. Отчет ИГД им.А.А.Скочинского, 1965.

91. Г.В.Дружинин. Надежность устройств автоматики. М.-Я., 1964.

92. Г.В.Дружинин. Метод расчета надежности работы аппаратуры. Автоматика и телемеханика, т.18, №12, 1957.

93. Б.С.Сосков. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. М., 1970.

94. В.С.Иванова. Усталостное разрушение металлов. М., 1963.

95. Г.А.Андреев, И.Д.Гиц. Усталостная долговечность при случайных нагрузках с различным спектром. Изв.ВУЗов Машиностроение №3, 1968.

96. А.Г.Фролов. К методике решения задачи увеличения выхода крупных классов и уменьшения пылеобразования при добыче угля, йзд ИГД им. А.А.Скочинского, Му, 1970^

97. А.Г.Фролов, Л.Д.Борисенко, Е.К.Решетнев, Б.А.Эйдерман. Исследование новых систем и средств механизации узкозахватной выемки полезных ископаемых. "Наука", М., 1970г.