Анализ напряжений в резцедержателе шнекового органа очистного комбайна

Нгуен Тхэ Винь

Университет науки и технологий МИСИС, Москва

Ключевые слова: шнековый исполнительный орган, резцедержатель, тангенциальный резец, максимальное напряжение, угол атаки, крепость породы, математическая модель, эквивалентные напряжения Мизеса.

Аннотация. Проанализированы напряжения в резцедержателе тангенциальных резцов, возникающие под действием сил резания при разрушении угольных пластов и горных массивов с использованием очистных и проходческих комбайнов. Получена обобщенная математическая модель, описывающая зависимость эквивалентных напряжений в опасном сечении резцедержателя от коэффициента крепости породы по шкале проф. М.М. Протодьяконова и угла атаки резца. Установлено, что рост коэффициента крепости угольного пласта и разрушаемой горной породы приводит к линейному увеличению силовых факторов, тогда как изменение угла атаки оказывает существенное нелинейное влияние на пространственную ориентировку составляющих силы резания и возникновение изгибающих и крутящих моментов. Определены диапазоны значений углов атаки резцов, минимизирующих эквивалентные напряжения и снижающих риск усталостного разрушения элементов резцедержателя шнека. Полученные зависимости позволяют на этапе проектирования шнековых органов осуществлять оптимизацию геометрии резцедержателей, рекомендовать для их изготовления марки сталей с требуемым комплексом механических и технологических характеристик. Все это определяет возможность увеличить ресурс резцедержателей, снизить затраты на устранение внезапных отказов шнекового исполнительного органа, повысить производительность оборудования и эффективность подземной добычи твердых полезных ископаемых.

Stress analysis of the bit holder on the auger cutting head of longwall shearers

Nguyen Thе Vinh

University of Science and Technology MISIS, Moscow

Keywords: auger cutting head, bit holder, point attack pick, maximum stress, attack angle, rock strength, mathematical model, von Mises equivalent stress.

Abstract. The stresses in the tool holder of tangential cutters that arise under the action of cutting forces during the destruction of coal seams and mountain massifs using longwall shearers and road-headers are analyzed. A generalized mathematical model has been developed that describes the dependence of equivalent stresses in the critical section of the pick holder on the rock hardness coefficient (according to Prof. M.M. Protodyakonov's scale) and the pick attack angle. It has been established that an increase in the rock hardness coefficient leads to a linear increase in force factors, whereas varying the attack angle exerts a significant non-linear effect on the spatial orientation of the cutting force vector components and the generation of bending and torsional moments. The ranges of active attack angles that minimize equivalent stresses and reduce the risk of fatigue failure of the drum components have been determined. The obtained dependences make it possible to optimize the geometry of tool holders at the design stage of аuger bodies, and recommend grades of steels with the required range of mechanical and technological characteristics for their manufacture. All this makes it possible to increase the resource of the tool holders, reduce the cost of eliminating sudden failures of the аuger executive body, increase equipment productivity and efficiency of underground mining of solid minerals.