Исследование процесса разрушения угля исполнительным органом комбайна с рычажно-импульсным приводом

Выполнены исследования прерывистого процесса резания угля, характерного для угледобывающих комбайнов с рычажно-импульсным приводом (РИП). Исследования проводились на полноразмерном углецементном блоке, оборудованном комбайнами, отличающимися кинематическими схемами рычажно-импульсного привода и механизмами подачи. Сравнение производилось с данными, полученными при работе комбайна, оборудованного обычным приводом. В процессе исследований было установлено, что характер нагружения исполнительных органов комбайнов с РИП при резании угля имеет циклический характер с изменением нагруженности исполнительного органа от нуля до максимальных значений. Увеличение момента усилий резания от нулевых значений до максимальных вызывает снижение частоты вращения исполнительных органов от максимума на холостом ходу до нуля. Установлено также, что для комбайнов с РИП, не имеющих дифференциального механизма подачи, увеличение сопротивляемости угля резанию вызывает увеличение момента сил резания при сохранении неизменной толщины стружки. Напротив, в комбайнах с РИП, имеющих дифференциальный механизм подачи, с ростом сопротивляемости толщина стружки уменьшается при незначительном изменении момента сил резания. Эксперименты показали, что силовые и энергетические показатели процесса резания комбайнами с РИП практически такие же, как и при использовании комбайнов с обычным приводом. В процессе неравномерного движения исполнительного органа с РИП на него действует момент сил инерции, соразмерный с моментом сил резания в интервале времени ускоренного движения. При этом величина крутящего момента на валу привода исполнительного органа и элементах трансмиссии привода равна сумме моментов сил резания и сил инерции.

Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Исследование процесса разрушения угля исполнительным органом комбайна с рычажно-импульсным приводом // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 7. – С. 78–90. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2024_7_0_78.

Линник Юрий Николаевич¹ — д-р техн. наук, профессор, профессор,
Линник Владимир Юрьевич¹ — д-р экон. наук, доцент, профессор, e-mail: vy_linnik@guu.ru,
¹ Государственный университет управления.

Линник В.Ю., e-mail: vy_linnik@guu.ru.

1. Лукьяненко В. А. Способ безлюдной выемки полезных ископаемых // Уголь. — 2019. № 2. C. 37—39. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-2-37-39.

2. Плакиткина Л. С., Плакиткин Ю. А., Дьяченко К. И. Оценка производственного потенциала отечественных машиностроительных предприятий для реализации программы импортозамещения в угольной отрасли // Уголь. — 2021. — № 1 (1138). — С. 34—42. DOI: 10.18796/00415790-2021-1-34-42.

3. Разовский Ю. В., Артемьев Н. В., Киселева С. П., Савельева Е. Ю., Рудницкий В. С. О формировании сверхприбыли в цифровой экономике // Уголь. — 2021. — № 4. — С. 37—39. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-4-37-39.

4. Захаров В. Н., Кубрин С. С. Цифровая трансформация и интеллектуализация горнотехнических систем // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5-2. — С. 31—47. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_52_0_31.

5. Наговицын О. В., Возняк М. Г. К вопросам управления роботизированным горнодобывающим предприятием // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5-1. — С. 326—335. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_326.

6. Александров Е. В., Александров В. Е., Валдаев А. П., Александров В. Е. Авторское свидетельство СССР № 599122. Импульсный привод. 1978. Бюл. № 11.

7. Устюжанин С. В. Исследование силовых и энергетических параметров процесса резания угля применительно к комбайнам с рычажно-импульсным приводом / Научные сообщения Института горного дела им. А.А. Скочинского. Механизация и автоматизация подземной добычи угля: сборник научных статей. Вып. 218. — М., 1983. — С. 81—88.

8. Позин Е. З., Меламед В. З., Тон В. В. Разрушение углей выемочными машинами / Под общей ред. Е.З. Позина. — М.: Недра, 1984. — 288 с.

9. Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Разрушение угольных пластов при добыче выемочными машинами. — М.: ИНФРА-М, 2022. — 356 с.

10. Wang G., Jiao S., Cheng G. Fully mechanized coal mining technology for thin coal seam under complicated geological conditions // Energy Exploration & Exploitation. 2011, vol. 29, no. 2, pp. 169—177.

11. Xiang Cheng, Guangming Zhao, Yingming Li, Xiangrui Meng, Qingyi Tu Key technologies and engineering practices for soft-rock protective seam mining // International Journal of Mining Science and Technology. 2020, vol. 30, no. 6, pp. 889—899. DOI: 10.1016/j.ijmst.2020.07.006.

12. Liqing Sun, Xiaodi Zhang, Qingliang Zeng, Kuidong Gao, Kao Jiang, Jiawei Zhou Application of a screw conveyor with axial tilt blades on a shearer drum and investigation of conveying performance based on DEM // Particuology. 2022, vol. 61, pp. 91—102. DOI: 10.1016/j.partic.2021.06.001.

13. Xin Wang, Yangxi Bai, Xianfeng Zou, Xinwei Yang, Hongyan Chen, Hongyue Chen Research on indirect measurement and estimation method of shearer drum cutting load // Alexandria Engineering Journal. 2023, vol. 65, pp. 939—949. DOI: 10.1016/j.aej.2022.10.002.

14. Li Xiao-Huo, Li Ting, Jiao Li, Xu Guang-Ming, Yang Ting-Ting Development of cutting load simulation system and its simulation study on drum shearer // Journal of China Coal Society. 2016, vol. 41, no. 2, pp. 502—506. DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2015.0430.

15. Wang Li-Ping, Jiang Bin-Song, Zhang Qiang Calculation of peak cutting force of conical picks under conditions of dissymmetrical slotting // Journal of China Coal Society. 2016, vol. 41, no. 11, pp. 2876—2882. DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2016.0900.

16. Linlin Wang, Dekun Zhang, Dagang Wang, Cunao Feng A review of selected solutions on the evaluation of coal-rock cutting performances of shearer picks under complex geological conditions // Applied Sciences. 2022, vol. 12, no. 23, article 12371. DOI: 10.3390/app122312371.

17. Jinxia L., Chao M., Qingliang Z., Kuidong G. Discrete element simulation of conical pick's coal cutting process under different cutting parameters // Hindawi Shock and Vibration. — 2018, vol. 4. DOI: 10.1155/2018/7975141.

18. Xueyi Li, Binbing Huang, Guoying Ma, Qingliang Zeng Study on roadheader cutting load at different properties of coal and rock // The Scientific World Journal. 2013. DOI: 10.1155/2013/624512.

19. Nguyen V. X., Nguyen K. L., Gabov V. V., Lykov Y. V. Relocation schemes of picks with cutting, coupling and group cuts on shearer cutting drums // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019, vol. 378, no. 1, article 012025. DOI: 10.1088/1755-1315/378/1/012022.

20. Шабаев О. Е., Зинченко П. П., Мезников А. В. Экспериментальные исследования влияния ширины захвата шнекового исполнительного органа комбайна на эффективность процесса погрузки // Горные науки и технологии. — 2019. — Т. 4. — № 2. — С. 90—102. DOI: 10.17073/25000632-2019-2-90-102.

21. Позин Е. З., Меламед В. З., Азовцева С. М. Измельчение углей при резании. — М.: Наука, 1977. — 138 с.

22. Yaneng Zhou, Wu Zhang, Isaac Gamwo, Jeen-Shang Lin Mechanical specific energy versus depth of cut in rock cutting and drilling // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2017, vol. 100, pp. 287—297. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2017.11.004.

23. Александров В. Е., Левинц Г. М. Математическая модель комбайна с рычажно-импульсным приводом / Научные сообщения Института горного дела им. А.А. Скочинского. Создание и повышение надежности горно-шахтного оборудования: сборник научных статей. Вып. 220. — М., 1983. — С. 29—36.

24. Чернова Л. Н. Исследование на ЭВМ динамики рабочего режима комбайна с рычажно-импульсным приводом (РИП) / Научные сообщения Института горного дела им. А.А. Скочинского. Техническое обслуживание и повышение эффективности применения горных машин: сборник научных статей. Вып. 237. — М., 1985. — С. 88—93.

25. ОСТ 12.44.258-84. Комбайны очистные. Выбор параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах. Методика. — М.: Изд. Министерства угольной промышленности СССР, 1985. — 108 с.