ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI SL^SKIEJ S e r i a : GÓRNICTWO z . 95
1979 Nr k o l . 594
T a d e u sz GIZA Marek JASZCZUR P i o t r SOBOTA
METODYKA- OKREŚLANIA MAKSYMALNYCH NACISKÓW KOMBAJNU CHODNIKOWEGO NA SP^G
S t r e s z c z e n i e : W a r t y k u le p r z e d s ta w io n o sp o só b o b li c z a n ia m aksym alnych n a c is k ó w w y s tę p u ją c y c h p om iędzy podw oziem g ą s i e n i
cowym kombajnu ch od n ik ow ego a p o d ło ż e m . P rzep row ad zon o a n a l i z ę r o z k ła d u n a c is k ó w na d ł u g o ś c i g ą s i e n i c o r a z podstaw ow e o b l i c z e n i a w tym z a k r e s i e .
1 . Wstęp
Bardzp ważną sprawą d la p r a w id ło w e j p r a c y kombajnów chod n ik ow ych j e s t zn ajom ość m aksym alnych n a c is k ó w , j a k i e w y s tę p u ją m ięd zy podwoziem g ą s i e n i cowym a sp ą g ie m . Ma t o s z c z e g ó l n i e duże z n a c z e n ie w przypadku p r a c y kombaj
nu chodnikow ego na miękkim spągu w z g lę d n ie na sp ągu ła tw o ch łon ącym w odę.
C h a r a k te r y sty k a t e c h n i c z n a kombajnu p o d a je ' ś r e d n ią w a r to ść na
c is k ó w , w y n ik a ją c ą t y l k o z c i ę ż a r u kombajnu i w sp ó łp r a c y p o d w o zia z równym poziomym sp ą g ie m . W artość m aksymalna n a c is k u z a le ż n a j e s t od w a r t o ś c i wypad
kow ej w s z y s t k i c h s i ł d z ia ł a j ą c y c h na kombajn ł ą c z n i e z j e g o c ię ż a r e m , punktu j e j p r z y ł o ż e n i a , a ta k ż e r o z s t a w u , s z e r o k o ś c i i d ł u g o ś c i g ą s i e n i c .
2 . M odel o g ó ln y o b c ią ż e n ia - kombajnu
Na r y s . 1 p r z e d s ta w io n o m odel o g ó ln y o b c ią ż e n ia kombajnu ch o d n ik o w eg o . S i ł y R1 , R^, Rj s ta n o w ią sk ład ow e r e a k c j i s k a ł y na organ u r a b ia j ą c y kom bajnu, w y n ik a ją c e z s i ł sk ra w a n ia w y s tę p u ją c y c h n a n o ż a c h u r a b ia j ą c y c h o r a z s i ł wy
s t ę p u j ą c y c h w s iło w n ik a c h h y d r a u lic z n y c h p o d n o s z e n ia r a m ie n ia w raz z organem u r a b ia ją c y m . W spółrzędne o k r e ś l a j ą c e p o ł o ż e n i e r e a k c j i R1 , R2 , R^, s ą n a s t ę p u ją c e :
.xR = m + w c o s J5 c o s / 1 /
y R - w s i n 'jj- co sjb / 2 /
z R - h + w1 s i n j ł / 3 /
g d z i e :
m - o d le g ł o ś ć o s i o b r o t n ic y organu u r a b ia j ą c e g o od o s i Y, w - o d l e g ł o ś ć p u n k tu p r z y ło ż e n i a r e a k c j i od o s i o b r o t n i c y ,
w^- o d l e g ł o ś ć pu n k tu p r z y ło ż e n i a r e a k c j i od o s i o b r o tu w p ł a s z c z y ź n i e
136 i .G iz a ,M . J a s zcz iik ,P .S o bo ta
h - w ysokość p o ło ż e n i a o s i o b r o tu w p ł a s z c z y ź n i e p io n o w e j od p o
w ie r z c h n i. sp ągu ,
^ - k ą t w y c h y le n ia r a m ie n ia w p ła s z c z y ź n i e p o z io m e j,
& - k ą t w y c h y le n ia r a m ie n ia w p ła s z c z y ź n ie p io n o w e j.
R y s . 1 . Schemat o b c ią ż e n i a kombajnu w c z a s i e p racy -
Metodyka o k r e ś l a n i a . . . . 137
P o ł o ż ę n i e w e k to r a c i ę ż a r u kombajnu ch od n ik ow ego G o p i s u j ą w s p ó łr z ę dne xa , yG , Z g, z a le ż n e od p o ło ż e n i a r a m ie n ia w y eh y & eg o st organem u r a b ia ją cy m .
Aby o k r e ś l i ć maksymalne n a c i s k i m ięd zy g ą s i e n ic a m i kombajnu a sp ą g ie m , n a le ż y z n a le ź ć sk ła d o w e: p r o s t o p a d łą do sp ągu o r a z d z i a ł a j ą c e w p ł a s z c z y z n a c h r ó w n o le g ły c h do sp ągu w z d łu ż o s i w z d łu ż n e j kombajnu i p r o s t o p a d łą do n i e j , p o c h o d z ą c e od w s z y s t k ic h s i ł d z i a ł a j ą c y c h n a kombajn chodnikow y ł ą c z n i e z j e g o c ię ż a r e m .
O dpow iednie sk ład ow e można p r z e d s t a w ić w n a s t ę p u j ą c e j p o s t a c i : X ■ R.) s i n j b . c®8 !" * ^2 c o s j^*c o s y _ R3 s i n ' l ' - G sin « * / A /
Y ■ R-j sin fi . sin<J - R^cosfi s i n ^ + R^ c o sf|- / 5 /
■f ”
Z ■ &r cos fi * s i n ^ + G c o s e c / 6 / g d z ie :
c e - k ą t p o c h y le n ia w y r o b is k a .
W sp ó łrzęd n e o p is u j ą c e p o ł o ż e n i e s i ł X,Y Z m ają n a s t ę p u j ą c ą p o s t a ć : yR1 s i n j a • c o s ' j - - R2 cos fi . c o s f - - R^ sin < j-/.w s ln ^ -.c o s ^ -G s ir w .-y G yx - — j q - sin fi. c o s^ j-- R jc o s ji cos-j^ - ftj s in -j-- G sin o c
/rR1 s i n ^ .cos<j- - R2cosJS . cos-y- - R j sin y- //h + w-j s in
fi/
- G s in o c .z ^ ZX" R^ s i n j s . c o s y - R g co sy» . c o s y - s i n e - - G siń ce/ 8 /
» Xjj * a + w c o s -y . c o s
fi
/9/ZY “ *R “ h + *1 s i n jł / 1 0 /
yR. cos fi + R2 sinJft //m + w c o s - y cosfi/+ G c o s a .x^
*Z * c o s ił + R2 s i n j ł + G c o s e c — — - / 1 1 /
c o s fi + R2 s i n fi / . w s in y - c o s fi + G c o s e c .y G
yZ “ R1 c o s fi + R2 s i n + G c o s e c " " ” / ! 2 /
5 . A n a liz a r o z k ła d u n a c is k ó w na d ł u g o ś c i g ą s i e n i c
W z a l e ż n o ś c i od w a r t o ś c i p o s z c z e g ó ln y c h sk ła d o w y ch X ,Y ,Z wypadkowej w s z y s t k i c h s i ł d z i a ł a j ą c y c h na kombajn o r a z i c h p o ło ż e n i a mogą w y s tą p ić n a
s t ę p u j ą c e p r z y p a d k i r o z k ła d u n a c is k ó w n a d ł u g o ś c i g ą s i e n i c :
a / gdy d ł u g o ś c i sty k u p o s z c z e g ó ln y c h g ą s i e n i c ze sp ą g iem s ą m n ie j s z e od d ł u g o ś c i g ą s i e n i c / r y s . 2 / - t o r o z k ł a d y n a c is k ó w b ęd ą t r ó j k ą t n e , b / g d y d ł u g o ś c i sty k u p o s z c z e g ó ln y c h g ą s i e n i c z e sp ągiem są równe
d ł u g o ś c i g ą s i e n i c / r y s . 3 / - t o r o z k ła d y n a c is k ó w b ęd ą tr a p e z o w e , et gdy d łu g o ś ć sty k u je d n e j g ą s i e n i c y z e spągiem j e s t równa d łu g o ś c i
- g ą s i e n i c y , a d łu g o ś ć sty k u d r u g i e j g ą s i e n i c y z e sp ą g ie m j e s t m n ie j
s z a od d ł u g o ś c i g ą s i e n i c y , t o n a j e d n a j g ą s i e n i c y w y s t ą p i i tr a p e z o w y r o z k ł a d n a c is k ó w a na d r u g i e j - t r ó j k ą t n y .
-139 T . G iz a ,M .Jaszcz!uk,P .S o b o ta
D la k ażd ego ż p ow yższych przypadków r o z k ła d u n a c is k ó w sto su je m y odpo
w ie d n i w a r ia n t o b l i c z e ń . 0 w yborze w a r ia n tu d e c y d u je sp ra w d zen ie d ł u g o ś c i s ty k u g ą s i e n i c ze spągiem d la danego sta n u o b c ią ż e n i a kom bajnu. Z a le ż n o ś c i o k r e ś l a j ą c e d ł u g o ś c i sty k u g ą s i e n i c ze spągiem wyprowadzono p o n i ż e j .
I;
3 . 1 . O b l ic z e n i a n a c is k ó w m aksym alnych d la t r ó j k ą t n y c h r o z k ła d ó w n a c is k ó w O b lic z e ń dokonano d la o b c ią ż e n i a kombajnu w y zn aczon ego w p u n k c ie 2 / r y s . 1 / i z a ło ż o n e g o t r ó j k ą t n e g o r o z k ła d u n a c is k ó w n a d łu g o ś c i obydwu gą
s i e n i c / r y s . 2 / . Ze w zg lęd u na dużą w a r to ś ć s to su n k u ^ o r a z w c e l u u p r o sz c z e n ia o b li c z e ń p r z y j ę t o , ż e w a r to ść n a c is k ó w j e s t s t a ł a na s z e r o k o ś c i gą
s i e n i c y . Równania rów now agi kombajnu chod n ik ow ego o b c ią ż o n e g o s i ł a m i X ,Y,Z o r a z r e a k c ja m i p o d ło ż a /w y n ik a ją c y m i z r o z k ła d u n a c is k ó w / m ają n a s t ę p u j ą c ą
Z a k ła d a ją c szty w n o ść p o d w o zia g ą s ie n ic o w e g o z p o d o b ie ń stw a tr ó j k ą tó w r o z k ła d u n a cisk ó w na d ł u g o ś c i g ą s i e n i c otrzym ujem y z a le ż n o ś ć :
R o z w ią z u ją c p ow yższy u k ład równań otrzym ujem y:
p o s t a ć :
1 1
2 " 5 P 1 • X 1 * s - i p 2 • Ł 2 * s = 0 /15/
/17/
* l > ( ł - * z ) - X - z x ]
o ra z
/ 1 8 /
Metodyka o k re śla n ia » «
139
Rys» 2 . Tró jkątm y r o z k ła d n a c is k ó w p om iędzy podwoziem g ą sien ico w y m a podłożem
Z n a ją c w a r t o ś c i 1 1 i 1 ? możemy o k r e ś l i ć c h a r a k te r r o z k ła d u n a cisk ó w na d ł u g o ś c i g ą s i e n i c , sp ra w d za ją c n a s t ę p u j ą c e w arunki:
a / d la l - , < L i 1~<-L - r o z k ł a d y t r ó j k ą t n e b / d la 1^ > L i L - r o z k ła d y tr a p ezo w e c / d la 1 1 > L i 1 ^ L
lu b 1 ^ ^ L i 3-2> l ~ r o z k ła d t r ó j k ą t n y i tr a p e z o w y .
J e ż e l i w rozpatryw anym przypadku w y s tę p u ją t r ó j k ą t n e r o z k ła d y n a cisk ó w n a d ł u g o ś c i g ą s i e n i c , możemy z u k ła d u równań / 1 3 / » / 1 ń /» / 1 5 / i / 1 6 / wyzna
c z y ć n a c i s k i m aksymalne na obu g ą s ie n ic a c h .:
140 T .G iza ,M .Jasz czu k ,P . Sobota
/ -19 /
V - 5 i - + z f - + - ^ M
^ - s v V ? y ^ Y + z a _ J i s l
©¿■s '
3 e [ z 0 F - * z ) - X - z J
* / 20/
N *
3 . 2 . O b l ic z e n i a n a cisk ó w m aksym alnych d la tr a p e z o w y c h ro zk ła d ó w n a cisk ó w Trapezowe r o z k ła d y n a c isk ó w na d ł u g o ś c i g ą s i e n i c p r z e d s ta w io n o s c h e m a ty c z n ie na r y s . 3 . Równania rów now agi kombajnu mają n a s t ę p u j ą c ą p o s t a ć :
X H
z y z + Y z y + i S L / p 2+p'2 / ^ - j s L / p 1 + p i,/
i x B - s
0
Bz - s
SMi y
Z ^ + X z x - j 2 s L2 |/p 1 - v\/ + / p 2 - p‘2/ ] - 0
/21/
/ 2 2/
E P
iz " u
z - 5 i L / p , t p ^ / - i s L / p2 + p '2 / - 0
P r z y z a ło ż e n i u s z t y w n o ś c i p od w ozia g ą s ie n ic o w e g o kombajnu chodnikow ego otrzym ujem y z a le ż n o ś ć :
P i ~ Pi
*2 ~ P*2
R o zw ią zu ją c u ^ ład równań / 2 1 / f / 2 2 / , / 2 3 / i / 2 4 / otrzym ujem y z a l e ż n o ś c i o k r e ś l a j ą c e maksymalne n a c i s k i pom iędzy podwoziem g ą sien ico w y m a spągiem :
1
/ 2 3 /
/ 2 4 /
Metodyka o k r e ś l a n i a . . . .
141
# £ £ 1^ . . , j . x
B - s /
P2 “ £---£--- £---£---X / 26 / sL /Bz - s /
3 .3 .- O b l i c z e n i a n a c is k ó w m ak sy m a ln y c h p r z y r o z k ł a d z i e t r ó j k ą t n o - t r a p e z o w y m
r
X
y / y / / / / /
y
• I I
1 1 j j j j i i i i i n i i f f l H
tttt
R y s. 3 . Trapezow y r o z k ła d n a c is k ó w p om ięd zy podw oziem g ą sie n ic o w y m a pod*
ło żem
R ya. 4 . T r ó jk ą tn y i tr a p e z o w y r o z k ła d n a c is k ó w p om ięd zy podw oziem g ą s i e nicowym a p od łożem
142 T .G iz a ,K .Ja sz c zu k ,P . Sobota
Na r y s . 4 p r z e d s ta w io n o r o z k ł a d n a c is k ó w n a d ł u g o ś c i g ą s i e n i c p r z y z a ł o ż e n i u , ż e na j e d n e j g ą s i e n i c y r o z k ł a d n a c is k ó w j e s t tr a p e z o w y , a n a d r u g i e j t r ó j k ą t n y . ¥ tym p rz y p a d k u u k ła d rów nań rów n o w ag i p r z e d s t a w i a s i ę n a s t ę p u j ą c o :
Z w a ru n k u s z ty w n o ś c i p o d w o z ia g ą s ie n ic o w e g o ko m b ajn u o trz y m u je m y :
R o z w ią z a n ie p o w y ższeg o u k ła d u rów nań sp ro w a d z a s i ę do r o z w i ą z a n i a rów n a n i a t r z e c i e g o s t o p n i a d l a k o n k r e tn y c h d a n y c h g e o m e try c z n y c h p o d w o z ia i
s t a n u o b c i ą ż e n i a kom bajnu c h o d n ik o w e g o .
4 . W sp ó łc z y n n ik s p i ę t r z e n i a n a c is k ó w
W p r a k t y c e ł a t w i e j o p ero w ać j e s t w s p ó łc z y n n ik ie m s p i ę t r z e n i a n a c is k ó w kn> będącym il o r a z e m n a c is k ó w m ak sy m aln y ch w y s tę p u ją c y c h m ię d z y sp ąg iem a podw oziem g ą sie n ic o w y m kom bajnu i n a c is k ó w n o m in a ln y c h p o d a n y c h w c h a r a k t e r y s t y c e t e c h n i c z n e j kom bajnu ch o d n ik o w eg o p r z e z p r o d u c e n t a :
D la u ż y tk o w n ik a ko m b ajn u c h o d n ik o w eg o c e n n ą i n f o r m a c j ą h y ły b y ; dane o p i s u j ą c e w a r to ś ć t e g o w s p ó łc z y n n ik a d i a kom bajnów ch o d n ik o w y ch s to s o w a n y c h w p o ls k im g ó r n i c t w i e p rz y r ó ż n y c h p o ł o ż e n i a c h organów u r a b i a j ą c y c h i r ó ż n y c h w a r t o ś c i a c h o b c i ą ż e n i a . W sp ó łc z y n n ik s p i ę t r z e n i a n a c is k ó w w y zn aczo n o p r z y k ład o w o d l a kom bajnu 4PU d l a d a n y c h :
R1 = 10 kN, R2 = 21 kN, R j = 8 kN, G = 107 kN, h » 1050 mm, w^ = 2100 mm, w = 2550 mm, m = 45 0 mm, L = 1820 mm, Bz = 1250 mm, s = 300 mm, oc = 0 ° , -£= 0 ° , 3 5 ° .
P r z y j m u j ą c w a r t o ś c i = 0 , y Q = 0 o trzy m u jem y rów nom ief-ny r o z k ł a d n a c is k ó w na d ł u g o ś c i g ą s i e n i c , w ywołany c ię ż a re m w łasnym k o m b ajn u G. R ó ż n ic a p o m ięd zy n a c is k ie m maksymalnym o b lic z o n y m d l a p o w y ższy ch d a n y c h a n a c is k ie m nom inalnym spowodowana j e s t d z ia ła n ie m s i ł z e w n ę trz n y c h / r e a k c j i u r a b i a n e j s k a ł y / n a k o m b a jn . K o r z y s t a j ą c ze wzorów / 4 / , / 5 / , / 6 / w y zn aczo n o :
kn =
Metodyka o k r e ś l a n i a ..,«
X = - 1 1 ,5 kN» Y « 8 k ii, Z = 127 , 2 kN . Z z a l e ż n o ś c i
111
, / 8 / , / 9 / , / 1 C / t / 1 1 / , / 1 2 / o b l i c z o n o :yx = 0 Xy = 2 ,5 4 m x2 » 0 ,3 5 ¡a
z x - 2 ,2 5 m z y = 2 ,2 5 m yz = °
Po o b l i c z e n i u 1 1 = 2 ,5 4 m > L i 1 2 = 1 ,8 7 m > L s tw ie r d z a m y , ż e r o z k ł a d n a c is k ó w j e s t tr a p e z o w y n a obydwu g ą s i e n i c a c h . M aksym alne n a c i s k i w yznaczam y z e wzorów / 2 5 / , / 2 6 / :
p . = 2 0 5 ,8 ^WN m , , , , kR P 2 = 1 3 6 ,3
~2
m W a rto ść n a c is k ó w n o m in a ln y c h L d w y n o s i :
kN
p n = m
S t ą d w a r to ś ć w s p ó łc z y n n ik a s p i ę t r z e n i a n a c is k ó w k n = 2 , 4 2 ,
5 . Z a k o ń c z e n ie
W c h a r a k t e r y s t y k a c h t e c h n i c z n y c h kom bajnów c h o d n ik o w y c h podawana j e s t . w a r to ś ć n a c is k ó w je d n o s tk o w y c h w y s tę p u j ą c y c h p o m ięd zy podw oziem a p o d ło ż e m . O b lic z a n a j e s t o n a ja k o s t o s u n e k c i ę ż a r u k o m b ajn u db p o w i e r z c h n i s t y k u podwo
z i a / b i e r z e s i ę p o d uwagę c a ł k o w i t ą s z e r o k o ś ć i d łu g o ś ć - od k o ła napędow ego do z w ro tn e g o - g ą s i e n i c / , b e z u w z g lę d n ie n ia zm ian y p o ł o ż e n i a śro d k a c i ę ż k o ś c i k o m b a jn u , o r a z s i ł z e w n ę tr z n y c h , w y s tę p u j ą c y c h w c z a s i e p r a c y m aszyny w p r z o d k u . N a c i s k i r z e c z y w i s t e w y s tę p u j ą c e w c z a s i e p r a c y kombajnu z n a c z n i e p r z e k r a c z a j ą w a r t o ś c i podaw ane p r z e z p r o d u c e n tó w . W yznaczona p rz y k ła d o w o w a r t o ś ć w s p ó łc z y n n i k a s p i ę t r z e n i a n a c is k ó w / k
■
= 2 , 4 2 / ś w ia d c z y o k o n ie c z n o ś c i w y z n a c z a n ia m a k sy m a ln y c h n a c is k ó w p r z e d z a s to s o w a n ie m k o m b ajn u w d a n y c h w a ru n k a c h g ó r n i c z o - g e o l o g i c z n y c h . Z najo m o ść w i e l k o ś c i n a c is k ó w r z e c z y w i s t y c h , w y s tę p u j ą c y c h w c z a s i e p r a c y k o m b ajn u c h o d n ik o w e g o , j e s t n ie z b ę d n ad l a w ł a ś c i w e j l o k a l i z a c j i m a s z y n y .
LITERATURA
P ,~ j 3 ę b e n A ., i i n n i . : M aszyny do k o m p le k so w e j m e c h a n i z a c j i p rzo d k ó w w k o - p a l n i a c h p o d z ie m n y c h , PWN, W arszaw a, K raków 1973«
H
B r a tć e n k o B .P . / r e d . / : M asin y i o b o r u d o w a n ije d l a p r o w i e d i e n i j a g o r i - z o n t a l n y c h i n a k ło n n y c h g ó r n y c h w y ra b o to k " N ie d r a " M oskwa, 1 9 7 5 .144
T .G iza,M .Jaszczuk:,P .SobotaHETOJCTKA an P iK E E B H IH SIAKCHLIAJIBHLK HASJEiOB UPOXOflHECKOro KOMEAhHA HA IIOHBY
tPe3»Me
ff c ia if c e 'npnfifeiflHica c'nocbo* p a c -u e ia te a x g g g tta n iW B irm e e »
"ttpexxfRtemortf
KOMCaitHa Ha noHBy. nposeaeK ana-ins pacnpeflejieHHH flaB-iemra no fljiHHe ryceroni, a ja ic s e BHiiojraeHH oohobhh6 paoneTH no ^aHifoay B o n pocy.
THE METHODOLOGY OF DETERMINATING THE MAXIMUM PRESSURE OF THE COMBINED GAL
LERY CUTTER LOADER EXERTED ON THE FLOOR
' *
Summary
The p a p e r p r e s e n t s t h e ways o f c a l c u l a t i o n o f t h e maximum p r e s s u r e s b e tw e e n t h e co m b in ed g a l l e r y c u t t e r l o a d e r c a t e r p i l l a r an d t h e f o u n d a t i o n . The a n a l y s i s o f l o a d d i s t r i b u t i o n on t h e l e n g t h o f t h e c a t e r p i l l a r s an d t h e b a s i c c o m p u ta tio n i n t h i s r a n g e w ere p e r f o r m e d .
i
