МЕТОД АДАПТИВНОГО ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД Лемешко М.А.,Волков Р.Ю.

Донской государственный технический университет (филиал), г.Шахты, Ростовской обл


Номер: 9-
Год: 2014
Страницы: 49-51
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

адаптивное резание, горные породы, оптимальное управление, процесс резания, adaptive cutting, rocks, optimal control, the cutting process

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье изложен подход в автоматизации процесса резания горных пород, в котором реализуется адаптивное взаимодействие режущего инструмента с разрушаемым забоем при резания гонных пород и углей добычными машинами и другими горными машинами с резцовым исполнительным органом. Исследования посвящены разработке адаптивных горных машин

Текст научной статьи

Во многих горных машинах, добычных и проходческих используется режущий инструмент, эффективная работа которого определяет производительность горной машины, а иногда и её применимость в относительно сложных горно-геологических условиях. Применяют различные конструкции горно-режущего инструмента, характеристики и параметры которого определяются условиями работы горной машины, однако все они выполняют процесс резания ( разрушения) горной породы или грунта. На показатели процесса резания влияют режимы работы горной машины и нагрузки на режущий инструмент, в сворю очередь изменчивость условий работы режущего инструмента требует адекватного изменения и режимов и параметров резания , что наиболее эффективно выполняется при использовании , так называемого адаптивного процесса резания [1]. Под адаптивным взаимодействием режущего инструмента с разрушаемым материалом будем рассматривать такой процесс резания, такую взаимосвязь между усилиями подачи и резания, когда энергия подводимая к резцу самораспределяется между этими составляющими. Сказанное иллюстрируется моделью модели такого взаимодействия, приведенной на рисунке 1. При этом подразумевается что резец перемещается в направлении составляющей Z, и механически ограничен от других перемещений, за исключением микроперемещений, обусловленных люфтами, изгибом державки, не жесткостью опоры и направляющих. При адаптивном резании, как видно на модели , происходит перераспределение общей нагрузки между вектором резания и вектором подачи, с использованием определенного устройства управления -УУ. На рисунке условно опорами в направлениях резания и подачи являются гидроцилиндры усилия на штоках которых перераспределяются в зависимости от затупления режущего инструмента и параметров резания. Рис. 1. Модель адаптивного процесса резания «УУ»-устройство управления, Z -усилие резания, Y -усилие подачи . Vp - направление вектора скорости резания. При анализе адаптивного процесса резания следует учитывать [2], что: 1. Резание углей и пород сопровождается отрывом элементов под действием на массив передней грани (поверхности) резца, и реализацией явлений дробления и отрыва частичек разрушаемого массива. 2. При движении резца вдоль линии резания, отделение элементов происходит периодически и, как правило, отделению крупного элемента предшествует отделение нескольких мелких. При этом соотношение усилий резания и подачи непрерывно меняется. 3. Процесс резания характеризуется диссипацией энергии, идущей на деформирование материала, на его смятие и мелкодиспергированное измельчение и на собственно разрушение, реализацией напряжений отрыва (напряжений растяжения). Перечисленные особенности процесса резцового разрушения материала, характеризуют его энергетические показатели. Минимизация диссипации подводимой энергии - это направление по достижению оптимальных условий резания горных пород [3], [4]. При исследовании и для оценки адаптивного процесса резания использовался известный показатель - удельная энергоемкость, характеризующая энергетические затраты на единицу отделенного от массива материала. Очевидно, что регулирование рационального соотношения усилий подачи и резания возможно в пределах некоторых конструктивных и режимных ограничений. Например для вращательного бурения предложена математическая модель таких ограничений [5]. Ограничения включают область рационального применения процесса резания, включая прочностные, конструктивные и режимные ограничения. Получены результаты экспериментальных исследований адаптивного процесса резания бурильной машиной [6], выполненные на специальном стенде, позволяющем выполнить сравнительные испытания типовой и адаптивной бурильных машин [7]. Полученные результаты показали эффективность адаптивного бурения по породам с переменой прочностью и по породам с твердыми включениями. При локальном увеличении крепости буримой породы, адаптивное управление автоматически увеличивало усилие подачи, что обеспечивало незначительное снижение производительности бурения. Исследовано применении механического устройства управления процессом бурения на бурильной машине с электрогидравлическим приводом типа «ЭБГП», в которой при увеличении момента сопротивления вращению, автоматически снижалось усилие подачи и наоборот при малом моменте сопротивления вращению, увеличивалось усилие подачи [8]. Используя теоретические и экспериментальные результаты исследований адаптивного процесса резания полученные некоторые практические результаты, описанные в публикациях [9], [10] , в которых уделялось внимание выявлению рациональных условий адаптивного резания, приближающих реальный процесс резания к оптимальному. При этом рассматривался основной критерий управления процессом бурения: «максимальная производительность». Для оптимизации процесса резания предусмотрено использование корректирующих звеньев с в структуре машины [11], и исследовались вопросы динамики [12].Установлено, что при увеличении крепости разрушаемой изменение динамических характеристик может быть ограниченно за счет адаптивного регулирования подводимой мощности на процесс резания и корректировки режима резания. Использование корректирующих звеньев обеспечивает регулирование режимов резания с учетом температуры режущей кромки резца, и с учетом его степени затупления.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.