Шнековые исполнительные органы, страница 5

Однократное прокатывание дискового скалывающего инструмента при малых глубинах внедрения (2-5 мм) не вызывает разрушения мас­сива, но создает под лезвием инструмента напряженно-деформирован­ную зону с образованием микротрещин. Повторный проход инстру­мента в этой зоне приводит к дальнейшему росту и развитию макро­трещин с последующим сколом элементов стружки. По оптимистичес­ким оценкам авторов этих исследований, использование указанного режима позволит снизить энергозатраты на разрушение в 15-20 раз по сравнению с дисковыми шарошками, работающими в режиме свобод­ного скалывания, и, таким образом, расширить границы использо­вания резания на породы с пределом прочности на сжатие σ_сж< 140МПа.

Однако промышленные испытания горнопроходческого комбайна с экспериментальным рабочим органом, оснащенным режущими дис­ками (шарошками), при проведении выработок по породному пласту с твердыми включениями показали менее оптимистические ре­зультаты. Из сравнительных испытаний экспериментального и серий­ного рабочих органов был сделан вывод: оснащение комбайнов рабо­чими органами с дисковым режущим инструментом позволяет разру­шать породные включения с коэффициентом крепости по шкале М. М. Протодьяконова f≤ 10, снизить энергозатраты на 24-28 %, уве­личить скорость проведения выработок на 20 %, сократить износ инст­румента, уменьшить запыленность воздуха в проходческом забое в 1,5-2,0 раза. Руководствуясь этими данными, следует, видимо, более осторожно прогнозировать возможности дисковых шарошек при ис­пользовании их на крепких горных породах (таб. 5.3). 

Таблица 5.3

Удельная энергоемкость, отнесенная к единице крепости горных пород по шкале М. М. Протодьяконова

Таким образом, среди режущих инструментов наиболее стойким является шарошечный (дисковые, зубчатые и штыревые шарошки), по имеющимся данным он способен разрушать горные породы крепостью до f = 20, хотя границы его эффективного применения находятся в пределах крепости f = 10-12.

5.2.1 Нагруженность  резцов очистных комбайнов при изменении их

пространственной ориентации в процессе резания

Вопрос о влиянии пространственной ориентации инструмента на эффек­тивность процесса резания угля практически не изучался, за исключением ГЦ в которой приведены рекомендации по развороту тангенциальных поворотных резцов с целью интенсификации их вращения. Некоторые суждения о целесо­образности изменения пространственного положения резцов можно сделать анализируя данные о подрезном резании горных пород, при котором снижают­ся действующие нагрузки. Однако при параметрах, обычно рекомендуемых для резания угля (толщина стружки h >1.5 см, ширина стружки t= 5-6 см) осущест­вить подрезное резание затруднительно. С практической точки зрения речь мо­жет идти о развороте и наклоне резца с целью интенсификации процесса реза­ния, выноса режущей части резца в зону погрузочной поверхности лопасти шнека и исключения, тем самым, передрабливания угля, отделенного от массива.

В применяемых исполнительных органах очистных комбайнов ориента­ция резцов относительно корпуса шнека такова, что его режущая кромка нахо­дится над поверхностью торца лопасти. При такой ориентации резцов с увели­чением

скорости подачи комбайна уменьшается расстояние lзмежду забоем и торцем лопасти шнека (рис.5.5). При определенных значениях скорости подачи комбайна величина lзстановится соизмеримой с отбитыми от массива кусками угля и они, попадая между торцем лопасти и забоем, начинают передрабливаться. Процесс дробления сопровождается потреблением дополнительной энергии. При этом энергоемкость резания возрастает, а крупность продуктов разрушения (сортность угля) уменьшается. Для последовательной  схемы  реза реализуемой на большинстве отечественных шнеков, характерна выражен­ная асимметрия