Вероятностная модель оилы резания на резцах исполнительного органа с переменными параметрами резания

Abstract

Одной из важнейших задач в области машиностроения является увеличение ресурса, повышение надежности и долговечности при одновременном снижении металлоемкости машин, оборудования и металлоконструкций. Центральное место в решении этой проблемы занимает создание современных методов расчета, позволяющих определить технически рациональные показатели надежности и долговечности. Для горных комбайнов характерным является существенное расхождение расчетных и реальных нагрузок, поэтому задача уточнения нагрузок на режущем инструменте исполнительного органа и придания им вероятностного характера является актуальной. Для определения нагрузок необходимо знать свойства горного массива как объекта разрушения режущим инструментом и закономерности формирования нагрузок на резцах. Разрушение горного массива исполнительными органами горных машин представляет сложный динамический процесс, имеющий вероятностный характер, поэтому необходимо дальнейшее развитие методов определения нагрузок на режущем инструменте с целью придания им вероятностного характера. Целью работы является разработка вероятностной модели силы резания, позволяющей более адекватно, по сравнению с известными методами, оценить реальную нагруженность режущего инструмента и элементов исполнительного органа. В статье модель силы резания представлена в виде аддитивных составляющих. В основе построения вероятностных моделей используются закономерности пространственно-временной изменчивости - сопротивляемости угля резанию, проявляющиеся при перемещении комбайна, и циклического характера процесса разрушения, проявляющиеся при движении резца. Вероятностной моделью первой составляющей является элементарный случайный процесс. Вероятностной моделью второй составляющей является высокочастотный узкополосный случайный процесс, аналитическое представление которого производится с помощью неканонического спектрального разложения случайных процессов. Уточнение основной вероятностной характеристики сопротивляемости угля резанию - закона распределения вероятностей - достигается использованием высших моментов распределения. Разработанная вероятностная модель силы резания позволяет ввести в прочностные расчеты фактор времени - условие, необходимое для расчетов на усталостную долговечность. One of the most important problems in the field of mechanical engineering is to increase the resource, reliability and durability of machinery, equipment and metal structures while reducing specific quantity of metal. The creation of modern calculation methods for determining technically rational indicators of reliability and durability is central place to solving this problem. For mountain harvesters, the design and real loads differ, therefore the task of specifying loads in the probabilistic sense for the cutting tool of the machine's executive body is relevant. To determine the load, it is necessary to know the properties of the rock mass as an object of destruction with a cutting tool and the law of formation of loads on the cutters. The destruction of the rock mass by the executive bodies of mining machines is a complex dynamic process of a probabilistic nature; therefore, it is necessary to develop probabilistic methods for determining loads on the cutting tool. The aim of this work is to develop a probabilistic model of cutting effort, which allows a more adequate assessment of the actual load on the cutting tool and the elements of the executive body. In the article, the cutting force model is presented in the form of additive components. To build probabilistic models, the laws of spatial-temporal variability are used - the resistance of coal to cutting, which appear when the combine is moved, and the cyclic nature of the destruction process, which appear when the tool moves. The probabilistic model of the first component is an elementary random process. The probabilistic model of the second component is a high-frequency narrowband random process, the analytical representation of which is carried out using non-canonical spectral decomposition of random processes. Refinement of the basic probability characteristics of the resistance of coal to cutting according to the law of probability distribution is achieved by using higher moments of distribution. The developed probabilistic model of the cutting effort makes it possible to introduce the time factor into the strength calculations as a condition necessary for calculations for fatigue life.