При существующих способах добычи угля и проведения горных выработок обязательной часть технологического процесса является отделение горной породы и угля от массива для погрузки их на доставочные средства. Рабочий инструмент непосредственно выполняет ту работу, для которой создана горная машина и ее исполнительный орган – разрушает уголь или горную породу.
От рабочего инструмента в значительной степени зависит производительность ГМ и труда рабочих, износ и долговечность машин, расход энергии, качество и стоимость добываемой продукции.
Условия эксплуатации рабочего инструмента тяжелые: переменные нагрузки, максимальные значения которых превышают средние в 5¸10 раз; изменчивые свойства разрушаемых углей и пород; повышенные температуры и т.д. Повышение производительности и энерговооруженности горных машин ведет к увеличению нагрузок на рабочих инструментах, что предъявляет все возрастающие требования к их прочности и стойкости.
В связи с вышесказанным рабочие инструменты горных машин должны удовлетворять следующим требованиям:
· эффективно разрушать уголь и горную породу с наименьшими затратами энергии;
· обладать достаточной прочностью и износостойкостью;
· обеспечивать высокую сортность добываемого полезного ископаемого (угля) и минимальное пылеобразование;
· иметь форму, размеры и геометрические параметры, соответствующие свойствам разрушаемых пород, конструкции исполнительного органа и кинематике его работы;
· иметь простое и надежное закрепление на исполнительном органе, исключающее потери рабочего инструмента и обеспечивающее быструю замену его при износе;
· быть технологичном в изготовлении и восстановлении;
· иметь невысокую стоимость изготовления и эксплуатации.
Основным рабочим процессом горных машин при добыче полезных ископаемых и проведение подготовительных выработок является разрушение породного или угольного массива механическим способом. Знание теории разрушения горной породы и угля позволяет правильно оценивать эффективность как самого процесса разрушения, так и применяемых горных машин, их исполнительных органом и инструментов.
Физико-механические свойства пород различны в связи с их разным минералогическим составом, строением, условиями образования. К основным свойствам относятся: прочность, пластичность, деформируемость, твердость, крепость, абразивность и др.
Прочность – способность горной породы сопротивляться разрушению (сопротивление растяжению sр, сжатию sсж, сдвигу sсд).
Значение разрушающего напряжения при сжатии для всех углей (от коксующихся до крепких антрацитов) колеблется в пределах sсж=1¸35 МПа. Все три показателя находятся примерно в следующем соотношении: sсж:sсд:sр=1:0,3:0,1.
Пластичность – способность породы изменять, сохранять остаточную деформацию, без нарушений сплошности материала, после прекращения действия внешних сил.
Деформируемость – свойство породы изменять форму и размеры в результате силового воздействия на нее.
Твердость – способность породы сопротивляться действию сосредоточенных сил, недостаточных для полного ее разрушения, но достаточных для частичного разрушения или деформации.
Крепость – способность породы сопротивляться разрушению от действия внешних сил. Все горные породы проф. М.М. Протодъяконовым разбиты на десять категорий с коэффициентом крепости от f=20 (I категория) до f=0,3 (Х категория). Угли отнесены к VI¸VII категориям и крепость и составляет f=1¸2.
Абразивность – свойство породы истирать, изнашивать инструмент, которым производится ее разрушение.
Все вышеуказанные прочностные характеристики углей и горных пород лишь в той или иной степени отражаю их механические свойства, влияющие на нагрузки на рабочем инструменте и исполнительном органе. Но ни один из них не отражает полностью и адекватно ни физическую сущность процесса разрушения рабочим инструментов, ни нагрузки, возникающие на рабочем инструменте.
Поэтому для расчетов нагрузок на рабочем инструменте и исполнительных органах горных машин используется интегральный показатель – сопротивляемость резанию А. Под сопротивляемостью резанию понимают способность углей и угольных пластов противостоять механическим воздействиям при резании угля инструментами.
Для определения сопротивляемости угля резанию непосредственно в забое применяется установка ДСК2 (рис. 2), которая позволяет получить следующие характеристики: средние силы резания, удельные затраты энергии, число сколов на единицу длины резания, ширину и угол развала борозды резания. Резание осуществляется эталонным резцом, имеющим угол резания 500, задний угол 100, ширину режущей части 2 см, плоскую переднюю грань и трапециевидную режущую кромку.
Рис. 1. Схема установки ДСК2: 1-распорная стойка; 2-державка; 3-обойма; 4-резец; 5-динамометр; 6-записывающее устройство; 7-привод; 8-лебедка; 9-распорная стойка; mр -величина выдвижения резца из державки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
