Tytuł artykułu
Autorzy
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
Dynamic model of a roadheader's cutting system which incorporates transverse cutter heads
Języki publikacji
Abstrakty
Na model dynamiczny układu urabiania kombajnu z głowicami poprzecznymi składa się jego model fizyczny oraz model matematyczny. Modelując fizycznie i matematycznie układ urabiania kombajnu chodnikowego uwzględniono osiem grup czynników mogących mieć wpływ na obciążenie dynamiczne w układzie urabiania. Układ urabiania kombajnu chodnikowego zbudowany jest z silnika asynchronicznego, sprzęgła podatnego, przekładni zębatej (reduktora) oraz głowic urabiających. Stanowi on złożony układ o ciągłym rozłożeniu masy z wyraźnym jej skupieniem w takich elementach jak: wirnik silnika napędowgo, tarcze sprzęgła podatnego, koła zębate oraz głowice urabiające. Taka budowa układu sprzyja tworzeniu modelu fizycznego o strukturze dyskretnej. Składa się on zatem z wirujących mas skupionych o momentach bezwładności / połączonych ze sobą nieważkimi elementami lepkosprężystymi o sztywności właściwej skręcania k i współczynniku tłumienia c. Wymuszeniem drgań skrętnych jest moment sił obciążenia na wale głowicy urabiającej. Jest ono skutkiem oddziaływania kombajnu chodnikowego na górotwór w czasie urabiania czoła przodka drążonego wyrobiska korytarzowego lub komorowego. Obciążenie głowicy urabiającej jest równe sumie obciążeń poszczególnych noży skrawających biorących jednocześnie udział w procesie urabiania skały. Punktem wyjścia do określenia przebiegu tego wymuszenia jest poznanie fizykalnej istoty procesu urabiania skały w czasie realizacji poszczególnych ruchów wysięgnika oraz zamodelowanie skrawów wykonywanych przez noże stożkowe głowicy urabiającej. W tym celu przeprowadzona została szczegółowa analiza kinematyczna poprzecznej głowicy urabiającej uwzględniająca trzy podstawowe ruchy wysięgnika, to znaczy: wychylanie w płaszczyźnie równoległej do spągu, wychylanie w płaszczyźnie prostopadłej do spągu oraz przemieszczanie wysięgnika w kierunku równoległym do osi podłużnej drążonego wyrobiska korytarzowego. Dla potrzeb głowic urabiających wyróżniono trzy podstawowe rodzaje skrawów wykonywane przez noże skrawające, to znaczy: skraw otwierający, półotwarty i otwarty. Przedstawiony został sposób modelowania skrawów wykonywanych przez noże stożkowe, który prowadzi w efekcie do wyznaczenia przebiegu ich głębokości. Stanowi to podstawę do wyznaczenia przebiegu obciążenia noży skrawających i w rezultacie przebiegu momentu sił obciążenia na wale głowicy urabiającej. Efektem formalizacji zjawisk dynamicznych zachodzących w modelu fizycznym jest model matematyczny. Stanowi on zbiór relacji opisujących ruch w modelu fizycznym. Równania ruchu w modelu fizycznym układu urabiania napisano wykorzystując równania Lagrange a drogiego lodiaju. Uzyskano w tea sposób układ nieliniowych równań różniczkowych zwyczajnych drugiego rzędu. Za pomocą utworzonego modelu dynamicznego możliwe stało się badanie zjawisk dynamicznych wvtfe.rmiac.vrh w układzie urabiania kombainu chodnikowego.
A dynamie model of a cutting system of the roadheader provided with transverse cutter heads covers its physical model and its mathematical model. For the purpose of physical and mathematical modelling of a roadheader's cutting system eight groups of factor which are likely to influence the dynamic load in the cutting system have been taken into account. The roadheader's cutting system is composed of an asynchronous motor, a flexible coupling, a toothed (reduction) gear and cutter heads. This is a complex system characterized by a continuous distribution of the mass with its concentration being visible in such elements as: a rotor of the driving motor, disks of the flexible coupling, gear wheels and cutter heads. Such a construction of the cutting system is conducive for working out a physical model of discrete type. Thus, it comprises rotating concentrated masses with / moments of inertia connected one with another through weightless viscoelastic elements characterized by specific torsional rigidity k and damping coefficient c. The moment of load forces on a shaft of a cutter head makes forcing of torsional vibration. This is an effect of action of a roadheader on the rock mass when cutting a face of the heading or room being driven. The load of a cutter head is equal to the sum of loads on particular cutting tools engaged in the process of mining the rock at the same time. Recognition of the physical essance of the process of mining the rock in the course of particular movements of a boom and modelling of cuts taken by conical cutting tools of the cutter head are the starting point for determining the run of such forcing. A detailed kinematic analysis of a transverse cutter head was carried out with this objective. Three basic movements of the boom i.e. its swinging in the plane parallel to the floor, its swinging in the plane perpendicular to the floor and displacement of the boom in direction parallel to the longitudinal axis of a heading being driven have been taken into account. As regards cutter heads three basic types of cuts taken by cutting tools have been distinguished and namely: an opening cut, half-opened cut and opened cut. A method of modelling the cuts taken by conical cutting tools loading to determining the course of depth of cuts taken has been presented. This mates the basis for determining the course of loading of cutting tools and finally the course of a moment of load forces on a shaft of the cutter head. A mathematical model is a result of formalization of dynamic phenomena occurring in the physical model. It makes a set of relations of dynamic phenomena occurring In one physical model. Equations relations describing the motion in the physical model. Equations of motion in the physical model of a cutting system have been formulated under application of the Lagrange equation of the second order. A nonlinear system of ordinary differential equations of the second order has been obtained in this "way. Trie developed dyrrarrflt model made W possible to investigate dynamic phenomena occurring in a roadheader's cutting system.
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
113--146
Opis fizyczny
Twórcy
autor
autor
- Politechnika Śląska Wydział Górnictwa i Geologii ul. Akademicka 2 44-100 Gliwice
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPL9-0001-0006
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.