Способ определения сопротивления пород копанию ковшом экскаватора Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при экскавации пород на открытых горных разработках.

Цель изобретения - повышение точности и информативности„

На фиг. 1 показана схема приложения составляющих сил сопротивления копанию к режущему поясу ковша; на фиг „ 2 - вид А на фиг 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Измеряют физико-механические свойства подлежащих экскавации горных пород и определяют площадь и форму поперечного сечения срезаемой ковшом стружки. Дополнительно измеряют кривизны козырька ковша в радиальной плоскости и шаг расстановки на нем зубьев о Показатели сопротивления пород копанию определяют по регрессивной модели

Р,« xtC,4.).exp).Kpi , (D 6pi x,.)exp().(2)

где Р,1 ,0р; - соответственно математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение касательной боковой PЈ-,Gp,J и нормальной Рн,6 Рн составляющих ,

гп гп ч

ЈЈ

силы сопротивления копанию;

Cj - одна из характеристик физико-механических свойств пород (например, сцепление в массиве С м или куске С, пределы прочности на сжатие &с или растяжение ,ко- JQ эффициент крепости f по шкале М«Мо Лротодьяконо- ва); Ft S/b - соответственно площадь и

форма поперечного сече- «г пня срезаемой ковшом стружки;

коэффициенты влияния конструкции режущего пояса ковша на Р} и 6р, ,со- JQ ответственно,

И Лв

К pi У«

(2у,агс sin + уч))

(2 arc sin у- дг

(3)

h - шаг расстановки зубьев на козырьке ковша; г - радиус кривизны козырька ковша;

, ,хв,х$,Х4,Х5-- параметры регрессии, 30 величина,которых про- табулирована для оп- . ределяемых показателей составляющих силы сопротивления копанию 35 и используемых для этого характеристик Ci свойств пород;

, ,yt, параметры регрессии,

величина которых про- 40 табулирована для определения коэффициентов влияния конструкции режущего пояса ковша на показатели 45 составляющих силы копания и используемых для этого характеристик Ci свойств пород. Величины параметров Xj и у, приве- 50

ены соответственно в табл. 1 и 2,

1 Пример. Определение сопротивления пород копанию было проведено при разработке рекомендаций по технологии отработки угольных пластов ро- торным экскаватором ЭРП-1600 на разезе Мугунский ПО Востсибуголь. На стадии определения технических возQ

г

Q

5

0 35

40 45 50

можностей экскаватора ЭПР-1600 по оп- ц ределению сопротивления копанию углей и реализации теоретической производительности, по кернам горно-геологической разведки Мугунского месторождения были исследованы физико- механические свойства углей. В результате этих исследований были определены характеристики сцепления пород в массиве См - 0,16 МПа и куске С к 2,15 МПа. Для определения сопротивления копанию углей выбрана характеристика Сж, как наиболее значимая по прочностным и структурным свойствам. Согласно теоретической производительности Q 2250 м3/ч экскаватора ЭРП-1600 в плотном теле и конструктивно-кинематическим параметрам рабочего органа числу одновременно режущих поясов ZOAK 6,7, скоростей резания Vp 2,94 м/с и боковой подачи Vg 3- 32 м/мин установлены средняя площадь JF 0,03 мг и форма S/b 2 поперечного Сечения срезаемой ковшом стружки. Для определения коэффициентов влияния конструкции режущего пояса ковша экскаватора ЭПР-1600 на показатели составляющих силы сопротивления копанию были проведены измерения радиуса кривизны и шага расстановки на нем зубьев по приведенной на фиг 1, 2 схеме. Значения коэффициентов Kj, KQ влияния конструкции режущего пояса ковша На математическое ожидание (Кр, 1,14) и среднее квадратическое отклонение (Кд 0,90) составляющих силы сопротивления копанию определены с учетом измеренных значений радиуса г 0,44 и кривизны козырька ковша и шага h « 0,25 м расстановки на нем зубьев, а также величины сцепления углей в массиве См по регрессивному соотношению (3), параметры которого выбирались из табл 2. Для определения показателей сопротивления копанию углей по величине их сцепления в массиве и с учетом площади и формы поперечного сечения стружки, а также значений коэффициентов влияния конструкции режущего пояса ковша, использована регрессионная зависимость (1),(2), параметры которой выбирались из табл. 1. Значения математического ожидания и среднего квадратического отклонения касательной, боковой и нормальной составляющих силы сопротивления копанию экскаватором/ ЭРИ-1600 мугунских углей соответст515573196

венно составили: Р 28,19 кН, (fpH что, с целью повышения точности и ин- 8,09 кН; Pg 12,19 кН; ( формативности, дополнительно измеря 2,49 кН; Рн 21,96 кН; ,60кН. .Удельная сила сопротивления копанию Кр составила 939,66 кН/м2„ Согласно техническим данным экскаватора ЭРП-1600 такое удельное усилие может быть реализовано при производительности 1570 м3/ч в плотном теле„

Таким образом, изобретение позволя- ет на стадии проектирования технологии разработки полезных ископаемых учитывать влияние на их сопротивление копанию конструкции режущего пояса ковша, что способствует повышению точности определения сил сопротивления копанию и соответственно гарантировать конкретную производительность, экскавацирнных машин. Повышение информативности результатов определения сопротивления пород копанию на основе данных о математическом ожидании и среднем квадратическом отклонении касательной, боковой и нормальной составляющих силы позволяет учитывать пространственно-вероятностный характер нагружения несущих конструкций ,, экскавационных.машин и обеспечить надежность их работы в конкретных горно-геологических условиях эксплуатации

15

20

25

30

ют радиус кривизны козырька ковша и шаг расстановки на нем зубьев, а показатели сопротивления пород копанию определяют по зависимостям

Pi - х,- F MS/b expOg L) Kpi ; §Pi - х , С ( F (S/b)4 ) Кбр, ,

где PJ , - соответственно математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение касательной рк брк боковой Р $ , , нормальной Рк , составляющих силы сопротивления копанию;

С; - одна из характеристик физике-ме ханич еских свойств пород;

F - площадь поперечного

сечения стружки; S/b - отношение, характеризующее форму поперечного сечения стружки; - коэффициенты влияния конструкции режущего пояса ковша на Р; и

Spi соответственно; У{

К

PI

К

в pi

Формула изобретения

Spi соответственн У{

Kpi ,Кбр; У -Ci exp((2arc sin-j X

Способ определения сопротивления 35 X(42y}arc sin - + y)) пород копанию ковшом экскаватора,включающий измерение физико-механических

h - шаг расстановки зубьев н

свойств горных пород, определение площади и формы поперечного сечения срезаемой ковшом стружки и определение показателей сил сопротивления пород, отличающийся тем,

5

0

5

0

ют радиус кривизны козырька ковша и шаг расстановки на нем зубьев, а показатели сопротивления пород копанию определяют по зависимостям

Pi - х,- F MS/b expOg L) Kpi ; §Pi - х , С ( F (S/b)4 ) Кбр, ,

где PJ , - соответственно математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение касательной рк брк боковой Р $ , , нормальной Рк , составляющих силы сопротивления копанию;

С; - одна из характеристик физике-ме ханич еских свойств пород;

F - площадь поперечного

сечения стружки; S/b - отношение, характеризующее форму поперечного сечения стружки; - коэффициенты влияния конструкции режущего пояса ковша на Р; и

Spi соответственно; У{

К

PI

К

в pi

Kpi ,Кбр; У -Ci exp((2arc sin-j X

X(42y}arc sin - + y))

h - шаг расстановки зубьев на

козырьке ковша; г - радиус кривизны козырька

ковша;

ха, х

Э Х4 Х5

И

У4 -параметры регрессии.

У Уа УЗ

1557319

.8 Продолжение табл.1

Радиальное

Траектория движения ковша

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности и информативности. Измеряют физико-механические свойства подлежащих экскавации горных пород и определяют площадь и форму поперечного сечения срезаемой ковшом экскаватора стружки на основании теоретической производительности экскаватора и конструктивно-кинематических параметров его рабочего органа. Измеряют радиус кривизны козырька ковша в радиальной плоскости и шаг расстановки на нем зубьев. Показатели - математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение касательной, боковой и нормальной составляющих силы сопротивления копанию - определяют по формулам регрессивной модели. Полученные показатели позволяют определить производительность экскавационных машин в конкретных горногеологических условиях эксплуатации. 2 табл., 2 ил.

Редактор А„ Долинич

Составитель В„ Тальвойю

Техред М.ХоданичКорректор О. Ципле

Фи&1