Анотація до роботи:

Мізін В.О. Обґрунтування структури і параметрів системи підвіски телескопічного стрілоподібного виконавчого органу прохідницького комбайна. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.06 – "Гірничі машини". Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2007.

Дисертація присвячена питанню обґрунтування параметрів системи підвіски виконавчого органу прохідницьких комбайнів стрілоподібного типу з метою підвищення ресурсу цих машин. Розроблено математичну модель процесу руйнування вибою прохідницьким комбайном з аксіальними коронками, що відрізняється урахуванням зазорів у шарнірних сполученнях корпусних елементів і в напрямних висування виконавчого органу, а також їх вибірки за рахунок застосування гідрозатискачів. Експериментально встановлені закономірності формування навантажень силових циліндрів повороту і потужності двигуна привода виконавчого органу. Теоретично встановлені закономірності впливу наявності гідрозатискачів у напрямних висування і зазорів у шарнірах системи підвіски виконавчого органу на ресурс прохідницького комбайна. На основі виконаних досліджень розроблена математична модель оптимізації і методика визначення раціональних параметрів системи підвіски виконавчого органу за критерієм ресурсу.

У дисертаційній роботі дане нове рішення актуальної науково-технічної задачі, що полягає у встановленні закономірностей функціонування і обґрунтуванні раціональних параметрів системи підвіски виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками, що забезпечують підвищення ресурсу цих машин.

Використання результатів роботи дозволяє на стадії проектування прохідницьких комбайнів оцінити навантаженність і обґрунтувати раціональні параметри системи підвіски виконавчого органу.

Основні висновки, наукові й практичні результати, отримані автором у дисертаційній роботі, полягають у наступному:

1. Розроблено математичну модель процесу руйнування вибою прохідницьким комбайном стрілоподібного типу з аксіальними коронками як сукупності 52 функціонально завершених елементів, що описує динамічні процеси в системах приводу, підвіски і переміщення виконавчого органу при просторовому переміщенні корпусних елементів машини та враховує наявність зазорів у напрямних висування виконавчого органу і шарнірних з'єднань підвіски стріли, що обумовлюють додаткове переміщення коронок під навантаженням, порівнянне з товщинами стружок на різцях.

2. Експериментально встановлені закономірності формування навантажень у системах приводу і підвіски виконавчого органу:

- середні значення коефіцієнтів нерівномірності й варіації навантажень силових циліндрів повороту (при бічному різі) і потужності приводного двигуна (у всіх режимах) зв'язані із середніми рівнями цих величин ступеневою залежністю виду (із значеннями коефіцієнта детермінації R²=0,4-0,8);

- середні значення коефіцієнтів нерівномірності й варіації зусиль у домкратах підйому в режимах фронтальної зарубки, зарубки вгору і вниз складають, відповідно, 1.1 і до 0.07 і не залежать від їх середньої величини (R²=0.15-0.16 );

- сумарна середня величина зусиль у домкратах повороту стріли підкоряється лінійній залежності від середнього рівня навантаження приводного двигуна виконавчого органу (R²=0,56-0,6). На середню величину зусилля в домкратах підйому стріли при вертикальному різі рівень навантаження приводу виконавчого органу практично не впливає (R²=0,09).

3. Установлено, що при показнику ступеня кривої втомленості m=9 низькочастотна складова навантаження, викликана переходами з режиму в режим руйнування вибою, має визначний вплив на накопичену пошкоджуваність у більшості елементів конструкції прохідницького комбайна. Це дозволяє істотно спростити розрахунок накопиченої за цикл обробки вибою пошкоджуваності, тобто вести його за відомими максимальними і мінімальними значеннями навантаження в кожному режимі з урахуванням тільки їхньої послідовності при заданій схемі обробки вибою.

4. Теоретично встановлені закономірності впливу параметрів системи підвіски виконавчого органу прохідницького комбайна на формування накопиченої за повний цикл обробки вибою пошкоджуваності:

- збільшення зазорів у шарнірах системи підвіски від 0,2 мм до 1 мм призводить, за інших рівних умов, до зменшення ресурсу роботи машини як мінімум на 20%. Внаслідок відмінності схем руйнування вибою, для різних значень міцності породи, що руйнується, вплив зазорів у шарнірах на накопичену пошкоджуваність по-різному для тих самих елементів конструкції;

- зменшення величини зазорів у шарнірах у порівнянні із зазором 0,2 мм не призводить до істотної зміни накопиченої пошкоджуваності, тобто для даної машини величину зазору в шарнірах 0,2 мм можна вважати раціональною;

- бази шарнірів повороту стріли впливають на ресурс шарнірів повороту, а бази шарнірів підйому – на ресурс гідроциліндрів і шарнірів підйому стріли. При цьому підвищення ресурсу може бути забезпечене при збільшенні баз шарнірів.

5. Застосування гідрозатискачів, що компенсують зазори в напрямних висування виконавчого органу, є обов'язковим і ефективним напрямком підвищення ресурсу елементів силових систем комбайна:

- експериментально показано, що при бічному різі практично не змінюються значення коефіцієнтів нерівномірності й варіації й спектральної щільності потужності приводу виконавчого органу. У режимі фронтальної і вертикальної зарубки для потужності приводу виконавчого органу знижуються коефіцієнти нерівномірності на 17-22 %, коефіцієнти варіації на 37-41 %, а також амплітуди низькочастотних навантажень у діапазоні від 0 до 10 Гц за рахунок стабілізації стружкоутворення;

- теоретично встановлено, що ресурс елементів системи підвіски виконавчого органу комбайна збільшується до 2-х разів при руйнуванні порід із р_к = 132 МПа і більш істотно – при руйнуванні більш міцних порід.

6. Розроблено математичну модель оптимізації параметрів системи підвіски виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками за критерієм довговічності, для чого обґрунтовані:

- цільова функція – сума відношень накопичених пошкоджуваностей за цикл обробки вибою при оцінюваному і вихідному варіантах конструкції у різних елементах конструкції машини з ваговими коефіцієнтами, що враховують їхню вартість і термін служби;

- перемінні проектування – зазори в шарнірних з'єднаннях і напрямних висування виконавчого органу (наявність гідрозатискачів), а також бази шарнірів підйому і повороту стріли.

Результати роботи можуть бути використані проектними й науково-дослідними інститутами гірничого машинобудування, а також машинобудівними заводами при створенні й модернізації прохідницьких комбайнів вибіркової дії з телескопічними виконавчими органами.

Публікації автора:

Основні положення дисертації опубліковані у наступних роботах:

1. Семенченко А.К., Шабаев О.Е., Семенченко Д.А., Хиценко Н.В., Мизин В.А. Влияние режимов работы и формы забоя на формирование вектора внешних возмущения аксиальной коронки проходческого комбайна // Горный информационно-аналитический бюллетень, №11, 2001. - С. 235-237.

2. Мизин В.А. Первый опыт эксплуатации стреловидных проходческих комбайнов П110 и П220 на шахтах Украины и России // Геотехническая механика. – Днепропетровск: ИГТМ, 2002. – Вып. 38. – С. 125-134.

3. Мизин В.А. Анализ состояния и тенденций развития комбайнового способа проходки выработок на шахтах Украины // Уголь Украины. – 2003. - № 9. – С. 29.

4. Косарев В.В., Мизин В.А., Демченко М.В. Нагорный В.В. Опытный образец проходческого комбайна КПД на ш. «Добропольская» // Уголь Украины. – 2003. - № 9. – С. 32-34.

5. Мизин В.А. Оценка влияния зазоров в шарнирах направляющих исполнительного органа на ресурс проходческого комбайна // Наукові праці ДонНТУ. Серія: гірничо-електромеханічна. - Донецьк: ДонНТУ, 2006. - Вип. 104. - С. 140-148.

6. Семенченко А.К., Шабаев О.Е., Каплюхин А.А., Семенченко Д.А., Мизин В.А. К определению исходных данных для расчета элементов горной машины на выносливость // Наукові праці ДонНТУ. Серія: гірничо-електромеханічна. - Донецьк: ДонНТУ, 2006. - Вип. 104. - С. 176-182.

7. Семенченко А.К., Шабаев О.Е., Семенченко Д.А., Хиценко Н.В., Мизин В.А. Моделирование рабочего процесса проходческого комбайна с учетом зазоров в системе подвески исполнительного органа // Наукові праці ДонНТУ. Серія: гірничо-електромеханічна. - Донецьк: ДонНТУ, 2006. - Вип. 113. - С. 231-237.

8. Мизин В.А. Экспериментальные исследования нагруженности системы подвески исполнительного органа проходческого комбайна КПД // Наукові праці ДонНТУ. Серія: гірничо-електромеханічна. - Донецьк: ДонНТУ, 2006. - Вип. 113. - С. 192-198.

9. Косарев В.В., Мизин В.А. Новая проходческая техника Донгипроуглемаша для решения задач своевременной и качественной подготовки фронта очистных работ // Уголь. – 2006. – №7. – С. 8-11.

10. Мізін В.О., Лаптєв А.Г., Демченко М.В., Косарев В.В. Гірничопрохідницький комбайн. Патент України № 1722, кл. Е21С27/00; опубл. 15.04.2003; бюл. № 4, с. 5.11.

11. Мізін В.О., Пилипенко Ю.О., Лаптєв А.Г., Скудар Г.М., Большаков П.Я., Косарєв В.В., Письменний А.М., Толстов В.Л. Гірничопрохідницький комбайн. Патент України № 656, кл. Е21С27/24; опубл. 16.10.2000; бюл. № 5, с. 3.2.23-3.2.24.

12. Мизин В.А. Новая проходческая техника ГП «Донгипроуглемаш» // Тезисы докладов Международной научно-практической конференции «Современные технологии и оборудование для добычи угля подземным способом». – Донецк, 2006. - С. 34.

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих у співавторстві:

[1] – проведення досліджень і аналіз результатів; [4] – методика іспитів, аналіз результатів; [6] – методика визначення режимних параметрів блоку навантаження; [7] – розробка ММ гідрозатискача і циліндричного шарніра; [9] – висновки і рекомендації щодо застосування прохідницьких комбайнів з гідрозатискачами в напрямних телескопа виконавчого органа; [10] – пропозиція об’єднати раму і конвеєр в єдину несучу конструкцію з розташуванням опор над і під конвеєром; [11] – пропозиція встановити лижі напрямних з можливістю затиску їх гідропатронами.