РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ БУРОРЫХЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к погрузочно-разгрузочному оборудованию, используемого при работах на смерзшихся навалочных грузах (каменном угле).
Известны режущие инструменты бурорыхлительной машины, состоящие из корпуса, рабочей части в виде наплавки из износостойкого инструментального сплава с режущей кромкой, образованной пересечением передней и задней поверхностями (А.с.№491563 СССР, 1975 г, кл. B65G 67/24).
Наиболее близким решением к предлагаемому является режущий инструмент бурорыхлительной машины БРМ-80/110, где угол между передней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания составляет α=80…85 градусов, а угол между задней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания составляет (β=10…15 градусов (Справочник. Перевозка смерзающихся грузов. / Под редакцией Ю.А.Носкова. - М.: Транспорт, 1988, с.65-74).
Недостатком данных режущих инструментов является низкий срок службы до предельного износа из-за нерациональных значений геометрических параметров при работе на смерзшемся каменном угле, прочность которого при сжатии превышает 5 МПа при низкой температуре смерзания (-25…-35°C). В результате износа режущей кромки инструмента, появляется площадка износа, на которую действуют добавочные силы сопротивления резанию, что приводит к увеличению затрачиваемой мощности и энергоемкости процесса рыхления смерзшегося каменного угля. Исходя из ограничения по затрачиваемой мощности для одного режущего инструмента, износ достигает предельного значения при низких значениях срока службы, в результате чего требуется большая частота замены режущего инструмента на бурорыхлительной машине, что снижает коэффициент использования рабочего времени и среднюю эксплуатационную производительность бурорыхлительной машины.
Техническим результатом полезной модели является увеличение срока службы до предельного износа при работе на смерзшемся каменном угле.
Сущность полезной модели заключается в том, что угол между передней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания составляет α=70±0,5 градусов, а угол между задней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания составляет β=40±0,5 градусов.
пц
Причинно-следственная связь между существенными признаками и техническим результатом заключается в следующем. Уменьшение угла между передней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания α, и увеличение угла между задней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания β позволяют увеличить срок службы (путь трения) режущего инструмента до предельного износа при работе на сильно смерзшемся каменном угле. Однако, для обеспечения условия прочности неизношенной рабочей части режущего инструмента на опасной глубине от острия (составляет 0,5…1 мм), необходимо обосновать предельные значения этих геометрических параметров. Для этого были проведены исследования по влиянию геометрических параметров на прочность неизношенной рабочей части режущего инструмента, в которых угол между передней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания менялся в пределах α=60…85 градусов, а угол между задней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания менялся в пределах β=10…45 градусов. Сравнение напряжений на опасной глубине от острия рабочей части режущего инструмента σ с пределом пропорциональности материала рабочей части режущего инструмента σ при различных сочетаниях геометрических параметров из принятых диапазонов приведены в таблице 1.
Таблица 1
<img file="00000002.tif" he="11" wi="18" img-content="undefined" img-format="tif" />
60
65
70
75
80
85
10
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
20
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
30
<u>σ>σ</u><sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
35
<u>σ>σ</u><sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
40
<u>σ>σ</u><sub>пц</sub>
<u>σ>σ</u><sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
45
<u>σ>σ</u><sub>пц</sub>
<u>σ>σ</u><sub>пц</sub>
<u>σ>σ</u><sub>пц</sub>
<u>σ>σ</u><sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
σ<σ<sub>пц</sub>
где σ - напряжение на опасной глубине от острия рабочей части режущего инструмента, МПа.
σ<sub>пц</sub> - предел пропорциональности материала рабочей части режущего инструмента, МПа.
пц
пц
Как видно из таблицы 1, для обеспечения условия прочности неизношенной рабочей части режущего инструмента, то есть σ<σ при α=60 градусов, угол β не должен превышать 20 градусов; при α=65 градусов, угол β не должен превышать 35 градусов; при α=70…75 градусов, угол β не должен превышать 40 градусов. Так как увеличение угла β оказывает наибольшее влияние на увеличение срока службы (пути трения) режущего инструмента, чем уменьшение угла α, то для полезной модели принимаем β=40 градусов, которому соответствует минимально допустимое значение угла α=70 градусов. Для предлагаемой полезной модели с геометрическими параметрами α=70±0,5 градусов, β=40±0,5 градусов условие прочности для неизношенной рабочей части режущего инструмента соблюдается, то есть σ<σ.
Сравнительная характеристика по исследованию рабочего процесса прототипа и предлагаемой полезной модели представлена в таблице 2.
Таблица 2
Характеристика
α, град
β, град
h<sub>i</sub>, мм
L, км
k<sub>р.в.</sub>
П<sub>э.ср</sub>, т/ч
Прототип
85
10
0,5
0,6
0,46
78,9
Предлагаемая полезная модель
70
40
3,9
3,0
0,74
117,5
где α - угол между передней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания (угол резания), град;
β - угол между задней поверхностью режущей части и касательной к траектории резания (задний угол), град;
h<sub>i</sub> - высота предельного износа режущего инструмента от конца площадки износа задней грани до исходного контура острия, мм;
L - срок службы режущего инструмента (предельный путь трения режущего инструмента по мерзлому массиву), км;
k<sub>р.в</sub> - коэффициент использования рабочего времени;
П<sub>э.cp</sub> - средняя эксплуатационная производительность бурорыхлительной машины с учетом высоты предельного износа режущего инструмента, т/ч.
i
р.в.
э.cp
Как видно из таблицы 2, в результате модернизации, высота предельного износа режущего инструмента от конца площадки износа задней грани до исходного контура острия h увеличивается в 7,8 раза с 0,5 до 3,9 мм, срок службы режущего инструмента L до предельного износа увеличивается в 5 раз с 0,6 до 3,0 км, коэффициент использования рабочего времени k увеличивается в 1,6 раза с 0,46 до 0,74, средняя эксплуатационная производительность бурорыхлительной машины П увеличивается в 1,48 раза с 78,9 до 117,5 т/ч.
На фиг. показан режущий инструмент бурорыхлительной машины, который имеет корпус 1, рабочую часть в виде наплавки из износостойкого инструментального сплава 2 с режущей кромкой 3, переднюю 4 и заднюю поверхность 5, образующие режущую кромку.
Работает режущий инструмент бурорыхлительной машины следующим образом.
Режущий инструмент бурорыхлительной машины внедряется в смерзшийся материал на заданную глубину и при его перемещении режущая кромка 3 отделяет стружку материала от массива, в результате чего появляется площадка износа, на которую действуют добавочные силы сопротивления резанию, что приводит к увеличению затрачиваемой мощности и энергоемкости процесса рыхления смерзшегося каменного угля.
В результате предложенного решения увеличивается срок службы режущего инструмента бурорыхлительной машины до предельного износа при работе на смерзшемся каменном угле.