Техника - молодёжи 1954-05, страница 13

режущих органов к работе новыми инструментами, скалывающими куски угля с поверхности забоя. Исполни-1ельные органы нового типа, работающие по принципу крупного скола, обеспечивают уменьшение измельчения угля и пылеобразования в забое и снижение энергоемкости процесса разрушения.

Совершенствуя механические способы разрушения угля, советские ученые работают и над созданием других физических методов разрушения горных пород, в частности над изучением электрофизического метода. Большие работы ведутся в угольной промышленности по освоению принципиально новой технологии угледобычи методом гидромеханизации. При гидравлической добыче угля отделение угля от массива пласта производится струей воды, направляемой на забой под большим напором.

В этой статье мы осветим вопросы резания угля рабочими инструментами угледобывающих машин первой группы, к которой относятся комбайны «Донбасс», «Горняк» и другие, а также врубовые машины.

Условия протекания процесса разрушения угля под действием на него резцового инструмента были изучены нами посредством сверхскоростной киносъемки со скоростью до 3 тыс. кадров в секунду. Проектирование такой киносъемки на экран с нормальной скоростью (20—25 кадров в секунду) увеличивает масштаб времени в 120—150 раз и масштаб размеров до 10 раз, что позволяет наблюдать быстро протекающий процесс во всех его деталях.

В начале процесса заглубления резца в уголь происходит смятие соприкасающихся с резцом слоев и хрупкое измельчение угля. Затем перед резцом образуется едва заметная опережающая трещина, которая по мере его перемещения развивается. Наконец происходит отделение частицы угля по этой трещине, и рабочая грань резца «зачищает» образовавшиеся неровности, постепенно вновь заглуб-ляясь в уголь. Затем цикл повторяется.

При хрупком измельчении угля образуются частицы, имеющие самые разнообразные формы и размеры. Чем глубже внедрится рабочий инструмент в угольный массив, тем больше в измельченном угле будет крупных фракций, — следовательно, процесс разрушения будет энергетически более целесообразным. Однако при большом заглублении рабочего инструмента в массив пласта ему приходится преодолевать соответственно большие сопротивления, которых он может и не выдержать, сломаться. Налицо конфликт между энергоемкостью процесса разрушения угля рабочим инструментом и проч-ностью последнего, которая ограничивается его размерами, определяемыми общей конфигурацией и типом исполнительного органа машины.

Образование врубовых щелей в пласте осуществляется режущими цепями, кулачки которых оснащены вставными резцами—«зубками». Режущая цепь движется в жолобе так называемого бара с большой скоростью, а бар, прикрепленный к корпусу машины, надвигается на массив угля с малой скоростью.

В машинах этого типа заглубление резцов в уголь сравнительно невелико (3— 5 мм, редко больше).

В машинах с цепным исполнительным органом энергия затрачивается на разрушение угля резцовыми инструментами и на преодоление неизбежно возникающих при этом сил трения об угольный массив. Кроме того, энергия тратится еще на трение режущей цепи о стенки жолоба бара и на удаление из врубовой щели угольной мелочи (штыба). Потери энергии на трение в исполнительном органе машины находятся в прямой зависимости от величины силы, защемляющей режущую цепь между угольным массивом и баром, которая, в свою очередь, зависит от скорости подачи бара на уголь.

Величина заглубления резцов в уголь определяется соотношением между скоростью подачи бара на забой и скоростью движения в нем режущей цепи: она тем больше, чем больше скорость подачи и чем меньше скорость резания, и наоборот. Налицо еще один конфликт между полезно расходуемой на разрушение угля энергией и энергией, затрачиваемой на преодоление сил трения. Участниками в этом конфликте выступают скорости. Увеличение скорости подачи бара на уголь благоприятно сказывается на энергоемкости процесса разрушения угля и продуктивности машины, но вместе с тем порождает большую силу защемления цепи между _г „ , „ гпгал * углем и баром, то-есть Горнопроходческий комбайн <<ШБМ-1» в штреке

влечет за собой рост ^{на шахте М 1 им€Ни} Челюскинцев. потерь на трение.

В практике резания металлов при- штыбовки» режущей цепи без пода-

менение метода скоростного резания чи бара на забой,

дает весьма высокий эффект, так как Таким образом, налицо третий кон-

объем стружки находится в прямой фликт, теперь уже между скоростями

зависимости от скорости резания. Со- подачи и резания, посредниками ко-

всем иное дело при резании угля. торого на этот раз выступают транс-

Здесь объем штыба находится в пря- портирующая способность режущей

мой зависимости от скорости подачи цепи и объем измельченного ею угля,

бара, а скорость резания определяет Эти конфликты должны быть и бу-

лишь состав штыба по фракциям его дут успешно разрешены. Ученые в

измельчения. Применение больших своих лабораториях и непосредствен-

скоростей резания влечет измельче- но в угольных шахтах ведут экспери-

ние штыба. ментальные исследования, цель кото-

Режущая цепь, кроме своей основ- рых состоит в том, чтобы установить

ной функции, выполняет еще и вспо- количественные закономерности про-

могательную — удаление из врубовой цесса резания ископаемых углей и ис-

щели угольной мелочи. Совершенно пользовать их для рационализации

очевидно, что транспортирующая спо- рабочих процессов угледобывающих

собность цепи находится в прямой за- машин.

йисимости от скорости ее движения Это явится одним из этапов созда-

и с уменьшением последней также ния стройной теории разрушения гор-

уменынается. При малых величинах ных пород, необходимой для правиль-

скорости резания цепь не справляет- ного определения усилий, возникаю-

ся с удалением угольной мелочи, об- щих в машине при разрушении угля,

разевавшейся во врубовой щели. Me- и оценки эффективности различных

лочь может заполнить врубовую способов разрушения,

щель и затруднить перемещение Вооруженные передовой теорией,

в ней режущей цепи, так что машину советские конструкторы создадут но-

приходится останавливать для «рас- вые первоклассные горные машины.

и