Исследование силовых и энергетических параметров процесса резания угля одиночным резцом с рычажно-импульсным приводом

Выполнены исследования прерывистого процесса резания угля, характерного для угледобывающих комбайнов с рычажно-импульсным приводом (РИП). С этой целью был создан специальный стенд, представляющий собой динамическую модель рычажно-импульсного привода, позволивший осуществить прерывистый процесс резания угля с параметрами импульсов нагружения и стружкообразования, характерными для комбайнов с РИП. В качестве параметров импульсов прерывистого резания приняты длительность процесса резания и среднее значение скорости движения резца при резании за один импульс. В качестве параметров, характеризующих силовые и энергетические показатели процесса резания, приняты среднее по пути движения резца усилие резания и удельные энергозатраты на резание. Методами дисперсионного анализа подтверждена гипотеза о том, что отсутствуют значимые различия усилий резания и удельных энергозатрат по диапазонам параметров импульсов, что позволило сделать вывод о том, что параметры импульсов не влияют на силовые и энергетические показатели прерывистого резания. Для определения закономерностей влияния параметров стружкообразования и прочностных характеристик разрушаемого угля на силовые и энергетические показатели резания проведены сравнительные опыты по прерывистому и непрерывному процессам резания. Установлено, что силовые и энергетические показатели прерывистого процесса резания могут быть рассчитаны по тем же методикам, что и для непрерывного резания.

Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Исследование силовых и энергетических параметров процесса резания угля одиночным резцом с рычажно-импульсным приводом // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 11. – С. 152–164. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_11_0_152.

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. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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: Cборник научных статей. Вып. 218. — М., 1983. — С. 81—88.

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

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

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. 2018. DOI: 10.1155/2018/7975141.

18. Li Xueyi, Huang Binbing, Ma Guoying, Zeng Qingliang Study on road header cutting load at different properties of coal and rock // Hindawi Publishing Corporation the Scientificworld 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, 012022. 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. Нечепаев В. Г., Шабаев О. Е., Степаненко Е. Ю., Зинченко П. П. Имитационная модель функционирования шнековых очистных комбайнов, предназначенных для выемки тонких пологонаклонных пластов // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. — 2019. — № 2. — С. 26—34.

22. Жабин А. Б., Поляков А. В., Аверин Е. А., Линник Ю. Н. Основы проектирования исполнительных органов тоннелепроходческих машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 6. — С. 156—164. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-06-0-156-164.

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

24. Хорешок А. С. Разработка и создание рабочих органов выемочных машин для улучшения сортового состава добываемого угля: Автореф. дисс. докт. техн. наук. — Кемерово: КузГТУ, 1997. — 36 с.

25. 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.

26. Позин Е. З. Инструкция по определению показателей сопротивляемости углей разрушению при помощи динамометрического сверла СДМ-1. 1964. — 35 с.

27. Методика оценки и классификация угольных пластов основных бассейнов СССР. — М.: Ин-т горн. дела им. А.А. Скочинского, 1978. — Ч. I. — 47 с.; ч. II. — 113 с.

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