Файл: Е.К. Соколова Методика определения усилий разрушения на резце и скалывающем диске с помощью тензометрической головки.pdf

14

В связи с малыми значениями относительной деформации при измерении крутящих моментов на первом и втором стержнях показания соответствующих датчиков для расчета составляющих усилия разрушения не используются.

Применение тензорезисторов типа 2ПКБ-20-200 позволяет получить исходное напряжение датчиков изгибающих моментов на втором стержне в пределах 6,5-43,5 мВ, что удовлетворяет условию, поставленному выше.

Перед исследованиями все тензодатчики, установленные на стержнях тензоголовки, тарируются фиксированными усилиями, определяемыми динамометром, отдельно Х, затем У и Z, в статическом режиме. Для определения степени влияния составляющих усилия разрушения Х, У, Z на регистрируемые деформации тензодатчиков при тарировке каждой из составляющих включается вся схема. Отклонения, возникающие при этом, не должны превышать 0,5 %. Тарировочные графики для всех составляющих должны быть прямолинейными.

По значению приложенной силы и ее плеча относительно точки закрепления i-го датчика с учетом уравнений равновесия:

M1 = RZ; M 2 = l1Z; M 3 = l3Z;

M 4 = l2 Z; M 5 = l2 Z; M 6 = l4 Z,

M 5' = l5 X ; M 6' = l5Y ,

причем должно быть М5=М5′ и М6=М6′, определяется коэффициент преобразования i-го датчика ki, Нм/мм:

где ξi – выходной сигнал i-го датчика, определяемый по осциллограмме, мм.

16

Рис. 3.1. Тензометрическая головка с резцом: б) − вид в направлении, перпендикулярном подаче разрушаемого блока

Зная значения моментов М2, М3 и М4:

в любой момент времени можно определить нагрузки, действующие на рабочий инструмент в процессе резания угольного или породного блока:

17

4. Методика определения составляющих усилия разрушения на дисковом скалывающем инструменте

Дисковый скалывающий инструмент устанавливается на хвостовике стержня I тензометрической головки. Данная конструкция тензометрической головки отличается от предыдущих тем, что позволяет учитывать при определении составляющих усилия разрушения Х, У и Z координаты точки приложения силы (х, у, z) (рис. 4.1).

Моменты, возникающие в тензостержнях, определяют по форму-

лам

где δ – угол заострения инструмента, град; b – ширина инструмента, м;

R – радиус инструмента, м.

Зная значения моментов М1, М2, …М6, в любой момент времени определяют составляющие усилия разрушения Х, У и Z и, если это необходимо, координаты точки приложения силы (х, у, z):

18

X = M 5 − M 4 ; l5

Z = M 4 − M 2 . l2 −l1

Определим точность измерений составляющих усилия разрушения по двум моделям нагружения дискового скалывающего инструмента.

С учетом уравнений (4.1 – 4.3) для первой модели нагружения и условий х=0, у=R, z=0 для второй модели выражаем составляющие усилия разрушения:

где X I ,II , YI ,II , Z I ,II – составляющие усилия разрушения, кН;

ki – коэффициент преобразования i-го датчика;

ξi – выходной сигнал i-го датчика, определенный по осциллограмме, мм;

l1, l2, …l6 – расстояния до места наклейки тензодатчика, мм; В – размер посадочного места инструмента по ширине, мм.

20

Относительную погрешность измерения по второй модели нагружения можно определить по формулам

5. Методика определения силовых параметров разрушения при серповидной стружке

Конструкция тележки стенда для моделирования процесса разрушения позволяет изменять угол наклона блока в направлении резания. За счет этого можно создать переменную, равномерно возрастающую или убывающую глубину реза и имитировать переменное сечение стружки (серповидность), наблюдаемое при разрушении пород рабочими органами горных машин.

Конструкцией тензометрической головки предусмотрена возможность ее установки на траверсе стенда с различными углами наклона и разворота, что позволяет имитировать положение инструмента в естественных условиях (рис. 5.1).

Решая систему уравнений (4.1 – 4.3), получаем значения усилий и координаты точки их приложения относительно дискового скалывающего инструмента (Х, У, Z, х, у, z), а с учетом углов разворота α и наклона β инструмента относительно разрушаемого массива определяют составляющие усилия разрушения относительно направления подачи блока: