KÜLFEJTÉSI MARÓTÁRCSÁS KOTRÓGÉPEK JÖVESZTŐ SZERKEZETÉNEK ELMÉLETI VIZSGÁLATA ÉS FEJLESZTÉSE

MIKOVINY SÁMUEL FÖLDTUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA A doktori iskola vezetője: Dr. h.c.mult.Dr.Kovács Ferenc akadémikus

KÜLFEJTÉSI MARÓTÁRCSÁS KOTRÓGÉPEK JÖVESZTŐ SZERKEZETÉNEK ELMÉLETI VIZSGÁLATA ÉS FEJLESZTÉSE

Doktori értekezés PhD fokozat elnyeréséhez

Kutatóhely:

Tud. vezetők:

Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Geotechnikai Berendezések Tanszék Dr. Debreczeni Elemér a műszaki tudomány doktora Dr. Vőneky György PhD tanszékvezető egyetemi docens Sümegi István okl. bányamérnök 2002.

TARTALOM

TARTALOM oldal 1.

BEVEZETÉS

1

2.

SZAKIRODALMI

KITEKINTÉS,

A

SZAKIRODALOM

6

KRITIKAI VIZSGÁLATA 2.1. A forgácsoláselméletekkel kapcsolatos szakirodalmak

6

2.2. A marótárcsás kotrógépek jövesztési folyamatának geometriai és technológiai vizsgálatával foglalkozó szakirodalmak

9

2.3. A marótárcsa és a meríték konstrukciós kialakításával foglalkozó szakirodalmak 3.

10

A KUTATÓ-FEJLESZTŐ MUNKA CÉLJA, A KUTATÁSI FELADAT LEHATÁROLÁSA

4.

11

KŐZETFORGÁCSOLÁSI VIZSGÁLATOK, A VZSGÁLATOK EREDMÉNYEI, FELHASZNÁLÁSUK

14

4.1. A kísérleti berendezés ismertetése

14

4.1.1. A forgácsoló berendezés

15

4.1.2. A mérőrendszer

15

4.1.3. Mérésadatgyűjtő rendszer

17

4.1.4. A jövesztőkések és a jövesztett forgács geometriai jellemzői, a kísérleti jövesztőkések és beépítésük

22

4.2. A mérések lefolytatása, értékelése

22

4.2.1. Mintavétel, a minták előkészítése mérésre

22

4.2.2. A mérési sorozatok kialakítása, a mérések lefolytatása

22

4.2.3. A mérések értékelése

23

4.3. A forgácsolási eredmények értékelése

28

4.3.1. Az agyagminták forgácsolási eredményének értékelése

28

4.3.2. A lignitminta forgácsolási eredményének értékelése

33

4.3.3. Homokkő minta forgácsolási eredményének értékelése

34

4.4. A

forgácsolási

összefoglalása,

vizsgálatok a

jövesztési

legfontosabb folyamat

tapasztalatainak

erőtani,

energetikai

paramétereinek számítása

35

4.4.1. A forgácsolási vizsgálatok legfontosabb tapasztalatai

35

4.4.2. A jövesztési folyamat erőtani, energetikai paramétereinek számítása

36

MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István

TARTALOM

5.

A JÖVESZTŐ SZERKEZET JÖVESZTÉSI JELLEMZŐINEK ÉRTELMEZÉSE,

MEGHATÁROZÁSA,

A

JÖVESZTÉSI

FOLYAMAT GEOMETRIAI ÉS TECHNOLÓGIAI VIZSGÁLATA

37

5.1. A jövesztő szerkezet jövesztési jellemzőinek értelmezése

37

5.2. A jövesztési jellemzők és paraméterek meghatározásához szükséges műszaki és geometriai adatok

39

5.3. A forgácsolási paraméterek értelmezése, meghatározása

45

5.3.1. A fogásmélységek értelmezése

47

5.3.2. A forgácsszélességek értelmezése

48

5.3.3. A meríték által jövesztett forgács keresztmetszete

49

5.3.4. Az átlagos forgácsparaméterek értelmezése, számítása

49

5.3.4.1. Az átlagos forgácsparaméterek a „függőleges” fő jövesztési síkban

50

5.3.4.2. Az átlagos forgácsparaméterek a „vízszintes” fő jövesztési síkban

52

5.4. A jövesztési teljesítmények értelmezése, meghatározása

55

5.4.1. A pillanatnyi jövesztési teljesítmény számítása a meríték által jövesztett forgácstérfogatból

56

5.4.2. A pillanatnyi jövesztési teljesítmény számítása a meríték által egyidejűleg jövesztett forgácsok átlagos forgácskeresztmetszetéből 5.5. Az erőtani, energetikai paraméterek értelmezése, meghatározása

58 61

5.5.1. Az átlagos erőtani paraméterek számítása

61

5.5.2. Az átlagos energetikai paraméterek számítása

64

5.6. A jövesztési folyamat geometriai és technológiai vizsgálata

68

5.6.1. A meríték és bontófog konstrukció

68

5.6.2. A jövesztett blokk és szelet geometriai méretei

70

5.6.3. A jövesztési folyamat technológiai vizsgálata

72

5.6.3.1. Üzemi technológiai felülvizsgálat

72

5.6.3.2. A jövesztési teljesítmény meghatározása a marótárcsa hajtás névleges teljesítményéből

76

5.6.3.3. A forgácsolási és erőtani, energetikai paraméterek meghatározása az adott pillanatnyi jövesztési teljesítményhez


78

Sümegi István

TARTALOM

6.

A MERÍTÉKEK KONSTRUKCIÓS ELLENŐRZÉSÉNEK ÉS KIALAKÍTÁSÁNAK GEOMETRIAI ÉS SZILÁRDSÁGTANI KÉRDÉSEI, MERÍTÉKFEJLESZTÉS

86

6.1. Üzemi megfigyelések, a tapasztalatok összegzése

86

6.2. Vágóél és bontófog ellenőrzés, fejlesztés

87

6.2.1. Az üzemelő merítékek vágóélének és bontófogainak élgeometriai felülvizsgálata

87

6.2.2. Új vágóél és bontófog élgeometria választás

92

6.2.3. Az új bontófog konstrukció

94

6.3. Az üzemelő merítékek geometriai ellenőrzése

96

6.3.1. Az üzemelő meríték konstrukciók felülvizsgálata forgácsképzési szempontból

96

6.3.2. Az üzemelő merítékek geometriai vizsgálata

97

6.3.3. Az üzemelő merítékek szilárdságtani felülvizsgálata

98

6.3.3.1. A meríték névleges és extrém terhelésének meghatározása

99

6.3.3.2. Az üzemelő merítékek szilárdsági számításai, annak eredményei

102

6.4. Új meríték geometria fejlesztés

103

6.4.1. Új meríték geometria választás

103

6.4.2. Az új fejlesztésű merítékek szilárdságtani ellenőrzése

107

6.5. Az új merítékek konstrukciós kialakítása 7.

109

ÖSSZEFOGLALÁS, A LEGFŐBB EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE

112

FELHASZNÁLT IRODALOM

114

A DOKTORI ÉRTEKEZÉS MELLÉKLETEI


Sümegi István

BEVEZETÉS

1

1. BEVEZETÉS A szilárd ásványi nyersanyagok döntő többségét külfejtéssel és mélyműveléssel termelik ki. Külfejtéses művelésnél a hasznos ásvány fölött települt meddőt a nyitás és termelés során eltávolítják, majd ezt követi a szabaddá tett haszonanyag kitermelése a nyitott munkatérből. A meddőletakarítás mennyisége az előfordulás jellegétől, adottságaitól függ, a termelés gépesítését térbeli korlátok nem gátolják. A mélyművelés során a hasznos ásvány feltárása aknákkal, tárókkal történik, a termelő bányatérségeket magában a hasznos ásványtestben kell kialakítani. A külfejtés és mélyművelés közötti választás a település földtani-bányatechnikai adottságai, az általuk meghatározott technikai lehetőségek és gazdaságossági mutatók határozzák meg [1]. A külfejtések technikai fejlődése a XX. század első felében olyan mértékű volt, hogy az 1950-es évek elején már külfejtéssel termelték az összes hasznosítható ásvány kb. 48%-át. Ez az arány az 1970-es évek közepére már 75%-ra emelkedett. A külfejtések szerepe a fejlett bányászattal rendelkező országokban igen jelentős. Az építőipari

nyersanyagok

termelésénél

uralkodó

a

külszíni

bányászat,

az

érc

és

ásványbányászatban is meghatározó szerepet játszik. Az energiahordozók termelésénél a piaci verseny eredményeként a barnaszenet, ill. lignitet szinte csak külfejtéssel termelik. Ezen alacsony fűtőértékű szenek kitermelése csak külfejtéssel gazdaságos. A termelés több mint 90%-a a külszíni bányászat terméke. A külfejtéses bányaművelés két fő alaptevékenysége a meddőkőzetek letakarítása és a hasznos ásvány kitermelése. E két alaptevékenység különböző művelési technológiával valósítható meg, melynek közös fő elemei a jövesztés, a rakodás és a szállítás. A meddőkőzetek letakarításánál a technológiai folyamathoz tartozik még mint főelem a hányóképzés és esetenként a rekultiváció. A hasznos ásvány kitermelésének technológiai folyamata kiegészül még a tároló helyen, vagy különböző bunkerekben való elhelyezéssel [2]. A technológiai folyamatok a bányakőzetek minőségi állapotváltozását, a külfejtésen belüli elhelyezkedésük megváltozását idézik elő. A bányaművelési technológia szorosan összefügg a művelés tárgyát képező kőzetekkel, azok állapotával, fizikai és egyéb tulajdonságaival. Ez azt jelenti, hogy minden kőzethez vagy kőzetcsoporthoz hozzárendelhető egy olyan művelési technológia, amely biztosítja annak az adott körülmények közötti gazdaságos kitermelését.


Sümegi István

BEVEZETÉS

2

Ugyanez elmondható a technológiák megvalósításához kiválasztott gépekről, berendezésekről, amelyeknek biztosítaniuk kell a megvalósulás magas műszaki színvonalát, minden technológiai elem magas termelékenységét és megbízhatóságát és a megfelelő élettartamot. A bányaművelési technológia fő elemei között a megvalósítás sorrendje szerint a jövesztés áll az első helyen [2, 3, 4]. A külfejtésekben előforduló nagytömegű, különböző állapotú és tulajdonságú, horizontális és vertikális irányban jelentős mértékben változó kőzetek jövesztése különböző jövesztési módok alkalmazásával történhet, ezek közül a legelterjedtebbek: -

a mechanikus jövesztés,

-

a robbantásos jövesztés,

-

a hidromechanikus jövesztés,

-

a kombinált jövesztés.

A jövesztés igen bonyolult folyamat, számos tényező hatásától függ. A megfelelő jövesztési mód és eszköz kiválasztásához a kőzetek állapotának és fizikai tulajdonságainak alapos ismerete szükséges. A mechanikus jövesztés a legelterjedtebb jövesztési mód. A külfejtésekben található kőzetek nagy része mechanikusan jöveszthető, részaránya az összes jövesztett kőzeten belül, a jövesztőgépek vágóerejének növekedése következtében, folyamatosan növekszik. A mechanikus jövesztés alatt a kőzetnek a természetes állapotú összletről való rétegenkénti és fogásonkénti leválasztását (forgácsolását), valamint olyan mértékű aprítását értjük, ami lehetővé teszi, hogy a jövesztőgép a kőzetet saját szállító eszközzel szállítsa, vagy szállító eszközre fel tudja adni. A forgács leválasztása a kőzetből valamely éles, megfelelő geometriájú és szilárdságú munkaeszköz (jövesztőkés, bontófog, vágóél) segítségével történik. A külfejtési gyakorlatban a leginkább elterjedt jövesztési mód a mechanikus jövesztést alkalmazó kotrógépes jövesztés. Mind a meddő kőzetek letakarításában, mind a hasznos ásvány termelésében széleskörűen alkalmazzák. A kotrógépes jövesztés legfontosabb előnyei: -

igen nagy teljesítmény,

-

széleskörű alkalmazhatóság,

-

magas termelékenység,

-

alacsony költség és élőmunka ráfordítás,


Sümegi István

BEVEZETÉS

-

3

a jövesztés magas szintű koncentrációja.

A kotrógépek a konstrukciós kialakítás és a jövesztés-rakodás technológiai műveletei szerint két nagy csoportba sorolhatók: -

egykanalas ill. szakaszos v. ciklikus üzemű,

-

többkanalas ill. folyamatos üzemű kotrógépekre.

A kanalas kotrógépek munkafolyamatai: jövesztés, ezzel párhuzamosan a kanáltöltés, a gépen belüli ill. a gép hatáskörzetéhez tartozó anyagszállítás, a kanálürítés és a jövesztéshez történő visszatérés. Ezen munkafolyamatok a szakaszos üzemű gépeknél ciklikusan, a folyamatos üzemű gépeknél egy időben mennek végbe. A folyamatos üzemű, többkanalas kotrógépek két nagy csoportra oszthatók: -

merítéklétrás kotrógépek,

-

marótárcsás kotrógépek.

Ezen kotrógépek jövesztő eszköz elnevezéseként a „meríték” kifejezés terjedt el. A hazai lignitbázisú villamos energia

termelését végző Mátrai Erőmű Rt.

célbányáiként üzemelő visontai és bükkábrányi külfejtésekben a meddő letakarítását marótárcsás kotrógépekkel, a szén (lignit) kitermelését merítéklétrás kotrógépekkel végzik [5, 6, 7, 8]. A termelési feladatok érzékeltetésére a 2000. évi termelési adatokat emelném ki: Visonta Bánya

Bükkábrányi Bánya

33,086

15,764

4,111

3,751

8,05

4,2

Összes meddő letakarítás [millió m3] Szénátadás [millió t] Letakarási arány m3/t Mivel

disszertációmban

a

marótárcsás

kotrógépek

jövesztő

szerkezetének

vizsgálatával és fejlesztésével kívánok foglalkozni, röviden összefoglalom ezen gépek fejlődését és a jelenleg üzemelő gépek konstrukciós felépítését [2, 10, 11, 12]. A modern marótárcsás kotrók működési elve, hogy a jövesztést a forgó felsővázhoz kapcsolódó gém végén elhelyezett forgó marótárcsa kerületére szerelt merítékek végzik a gém elfordítása közben. A jövesztett anyagot a merítékek a marótárcsa tetőpontjáig emelik


Sümegi István

BEVEZETÉS

4

(szállítják), ahol az kiürülve egy megfelelő rakodó berendezés segítségével a gémen elhelyezett folyamatos szállítóberendezésre (gumihevederes szállítószalagra) kerül. A gémszalagról az anyag a forgó felsőváz közepén elhelyezkedő surrantón keresztül továbbszállító, majd feladó

szalagra kerül és általában folyamatos szállítóberendezéssel

történik az elszállítása. Ezen berendezések általában lánctalpon önjáró kivitelűek. Az első szabadalmi bejelentések az 1800-as évek végéről és az 1900-as évek elejéről ismertek. Külfejtésben az első marótárcsás kotrógépet 1906-ban állították üzembe. Rohamos fejlődésük az 1930-as évekre tehető. Az első típusok rögzített felsővázas, vágányon járó gépek voltak, ezeket követték a forgó felsővázas vágányon járó, majd önjáró lánctalpas gépek. Az 1930-as évek közepétől elkezdődött az előtolásos marótárcsás kotrógépek gyártása, ezeknél a fogásvétel a gém kitolásával valósítható meg, ezek a helyzetük változtatása nélkül (egy állásból) nagymennyiségű kőzet jövesztését képesek elvégezni. Fogásmélységük független a gém elfordulásától, így állandó sebességű lengetésnél a kanalak töltési foka állandó marad. Az

1940-es

években

a

kisteljesítményű

gépeket

előtolás

nélküli,

a

nagyteljesítményűeket előtolásos kivitelben gyártották. Az 1950-es évek közepétől, miután megoldották a marótárcsa gém elfordulási sebességének automatikus szabályozását, a közép és nagygépek is nagyrészt előtolás nélküli kivitelben készülnek. Ezen gépek tömege azonos teljesítmény és műszaki paraméterek mellett mintegy 20-25%-kal kisebb, mint az előtolásos gépeké. Az 1940-es évek közepéig a marótárcsás kotrógépeket cellás marótárcsával gyártották, ezeket felváltotta a cellanélküli marótárcsa, amely kedvezőbb ürítést biztosít. A gépek készülhetnek konzolos kihordószalaggal és önjáró rakodószalaggal, az utóbbiak alkalmazása csökkenti a szalagrukkolás gyakoriságát és segíti, megkönnyíti a blokkbevágást. Az utóbbi évtizedben valamennyi jelentősebb gépgyártó megalkotta a hidraulikus gém és kihordószalag mozgatású,

ún.

kompakt

kotrógépeket. Ezen gépek a hagyományos

gépekhez képest kisebb önsúllyal épülnek. A hazai külfejtésben kihordószalagos, önjáró rakodószalagos és kompakt - állandó gémhosszúságú - kotrógépek üzemelnek [2,7,8]. Valamennyi kotrógép hernyótalpas menetelőművel rendelkezik. A

marótárcsás

kotrógépek

kétféle

fejtési

módban

tudnak

dolgozni:

frontfejtésben és pásztafejtésben.


Sümegi István

BEVEZETÉS

5

A frontfejtést ma már igen ritkán, elsősorban a vágányon járó előtolásos gépeknél alkalmazzák. A pásztafejtésnek kétféle módját használják: a blokkfejtést és az oldal pásztafejtést. A kétféle fejtési mód közül a blokkfejtés terjedt el széleskörűen, mert ez biztosítja a kotrógép teljesítményének lehető legnagyobb kihasználását. A Mátrai Erőmű Rt. hosszú távú bányaművelési terveiben [9], 2015-ig mintegy 627 millió m3 meddőletakarítással kell számolni, ezt döntően marótárcsás kotrógépekkel végzik. A gépek jövesztő szerkezetének vizsgálata, fejlesztése, kedvezőbb jövesztési feltételeket biztosító merítékek kialakítása, melyek üzeménél kedvezőbb energia- és szerszámköltségeket érhetünk el, megítélésem szerint fontos kutatási feladat. Indokolt, hogy ezen kérdésekkel behatóan foglalkozzunk.


Sümegi István

2. SZAKIRODALMI KITEKINTÉS

6

2. SZAKIRODALMI KITEKINTÉS, A SZAKIRODALOM KRITIKAI VIZSGÁLATA A marótárcsás kotró jövesztő szerkezetének vizsgálatához, fejlesztéséhez kapcsolódó szakirodalmakat három tématerületre lehet bontani, ezek: -

a forgácsoláselméletekkel kapcsolatos szakirodalmak,

-

a

marótárcsás

kotrógépek

jövesztési

folyamatának

geometriai

és

technológiai

vizsgálatával foglalkozó szakirodalmak, -

a marótárcsa és meríték konstrukciós kialakításával foglalkozó szakirodalmak.

2.1. A forgácsoláselméletekkel kapcsolatos szakirodalmak A forgácsoláselméleti vizsgálatokhoz tartozik a -

forgácsolás folyamatának vizsgálata,

-

a forgácsolási ellenállás, fajlagos vágóerő, értelmezése, meghatározása,

-

a jövesztő szerszám (jövesztőkés, bontófog, vágóél) geometriai vizsgálata, késfejlesztés.

A forgácsolás folyamatának vizsgálata történhet: -

elméleti úton,

-

laboratóriumi vizsgálati módszerekkel,

-

helyszíni vizsgálatokkal.

A forgácsolás folyamatának elméleti vizsgálatával sok kutató foglalkozott, céljuk általában az adott forgács leválasztásához szükséges forgácsoló- vagy vágóerő meghatározása. A jelentős eredményeket felmutató szerzők és vizsgálati elveik, akik a hagyományos (ékes) jövesztőkéssel történő kőzetleválasztással foglalkoztak: Beron [18,23] , a forgács leválását a jövesztőkés előtt keletkező porzónából vezeti le. A forgácsoló erőre tapasztalati összefüggést vezet le, ahol figyelembe veszi a kőzet szakító- és nyírószilárdságát és kísérleti jellemzőket is. Bocsánzy [19,4] a forgács leválasztást a kés mint ék hasításából vezeti le, itt a húzószilárdságnak van a folyamatban döntő szerepe. Ez a réteges szerkezetű anyagoknál, pl. szeneknél adhat elfogadható eredményeket. Evans [20,21] a rideg anyagok jövesztésével foglalkozott, a jövesztőkés egy adott mértékű behatolás után körív mentén szakítja le a kőzetet.


Sümegi István


7

Kucherow [22], hasonlóan Beronhoz „porzónából” indítja a forgácsletörést, meghatározza a húzó- és nyírószilárdság viszonyát. Lebrun [24] háromdimenziós modell segítségével, a Coulomb-Mohr törési kritérium szerint számítja a vágóerőt. Merchant [4]a fémek megmunkálásához hasonlóan a forgács leválasztást nyírás útján tételezi fel. Nekrasow [25] a Prandtl plaszticitás elmélet segítségével határozza meg a vágóerő igényt. Nishimatsu [26] a forgács letörését a Coulomb-Mohr feltétel szerint nyírás útján tételezi fel és számít vágó és rányomóerő igényt . Pomeroy [27] kísérleti úton a szakítószilárdságtól függő forgácsoló erőt határozza meg. Potts és Shuttleworth [28] a forgácsoló erőt a nyírófeszültség függvényeként határozzák meg. További forgácsolási elméletek olvashatók a [29]-es irodalomban. Ezen elméletek alapján meghatározott vágóerők sokszor igen távol állnak a mért értékektől és a forgácsolás folyamatáról nem adnak kellő információt. A forgácsolás folyamatának laboratóriumi vizsgálatával sok szerző és sok kutatólaboratórium foglalkozott és foglalkozik [10,11,12,14,30,K1,K10]. A laboratóriumi vizsgálatoknál általában az üzemből származó nagymintán, üzemi vagy modellkésekkel végezve a forgácsolásokat, a reális jövesztési folyamatot modellezni tudjuk és a kapott eredmények alapján a tényleges forgácsolási folyamat erőtani, energetikai paraméterei számíthatók. A vizsgálatoknál meghatározzák a jövesztőkésre ható erőket és a forgácsparaméterek alapján határozzuk meg az adott kőzet jöveszthetőségi jellemzőit, a forgácsolási ellenállást vagy fajlagos vágóerőt. A vizsgálatok eredményei alapján fejleszthetünk jövesztőkést (bontófogat, vágóélt). A Geotechnikai Berendezések (korábban Bányagéptani) tanszéken több mint 30 éve foglalkozunk jövesztéselméleti kérdésekkel és laboratóriumi kőzetforgácsolási vizsgálatokkal [K1,K10,K13,14,30,31,32,33]. A talajok jöveszthetőségének vizsgálatával Vetrov [35,36] és Dombrovszkij [37] foglalkozott igen részletesen és behatóan. Ezen két kutató eredményei alapján tárgyalják a jövesztés folyamatát a szerzők [2] irodalomban is. Vetrov részletesen foglalkozott a kopott késekkel való jövesztéssel és ebben a témában széleskörű laboratóriumi eredményekre támaszkodva von le következtetéseket. Egyértelműen javasolja, hogy az erőtani, energetikai paraméterek meghatározása a laboratóriumi vizsgálatokkal meghatározott kőzetforgácsolási eredmények alapján történjen. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


8

Természetes, hogy a legpontosabb és legmegbízhatóbb vizsgálati eredményeket a helyszíni vizsgálatokkal nyerhetjük. Durst és Vogt [12] bemutatja a Mannesmann Demag cég által kifejlesztett vizsgáló berendezés elvét (A) és a mérési módszert (B) (2.1. ábra)

2.1. ábra. A Mannesmann Demag cég mobil mérőberendezése a jövesztési folyamat vizsgálatára A vizsgálati módszerrel a reális jövesztési folyamat a helyszínen vizsgálható egy jövesztőkéssel (bontófoggal). A vizsgálat szerintem drága és költséges. A mérés technikai hátterét meg kell teremteni. A forgácsolási ellenállást vagy fajlagos vágóerőt vonatkoztatják a jövesztett forgács keresztmetszetére (N/cm2, N/m2), és a jövesztő eszköz vágóél hosszára (N/cm, N/m), az utóbbit főleg többkanalas kotrógépekkel történő jövesztéseknél [28,2,14,30,35, 36,37]. Megítélésem szerint a jövesztési folyamat modellezésénél a forgácskeresztmetszetre jutó fajlagos vágóerő használata a célszerű, mert a forgácskeresztmetszet a jövesztés tetszőleges helyén egyértelműen értelmezhető, számítható, és ismerve a kőzet jöveszthetőségi paramétereit, ebből az erőtani, energetikai paraméterek meghatározhatók. Bontófoggal szabdalt vágóélnél a vágóélhossz értelmezése nem egyértelmű és az azonos vágóélhosszhoz különböző forgácskeresztmetszetek tartozhatnak, így a tényleges erők számítása bonyolult és bizonytalan a vágóélhosszra értelmezett fajlagos vágóerő alapján.


Sümegi István


9

A jövesztő szerszám kialakításával, fejlesztésével sok szerzőnél találkozunk a lágy talajoktól a kemény kőzetek jövesztéséig, [10,3,12,13,35,38,39,40,41,42,43,44,45]. A fejlesztések célja az adott jövesztési feladatra optimális késélgeometria, fejforma és rögzítés meghatározása. A fejlesztést segítik a forgácsolási vizsgálatok és az üzemi megfigyelések, mérések, [34,46,47]. 2.2. A marótárcsás kotrógépek jövesztési folyamatának geometriai és technológiai vizsgálatával foglalkozó szakirodalmak A marótárcsás kotrógépek jövesztési folyamatának geometriai és technológiai vizsgálatával foglalkozó szakirodalom igen széleskörű és sokrétű [2,10,11,12,13,48,49, 50,51,52,53,54,55]. Ez alaposan kidolgozott és részleteiben is ismertetett területe a témának. A [2] és [50] szakirodalom összefoglalja a fejtési technológiákat és részletes elemzést ad a technológia választáshoz. A felsőkotrásban végzett blokkfejtésnél a blokk és a szeletek jövesztési módját jól szemlélteti a 2.2. ábra. A jövesztés történhet függőleges forgácsokkal, melyek lehetnek egysorosak (2.2.a. ábra)vagy többsorosak (2.2.b.ábra), vízszintes forgácsokkal (2.2.c.ábra) illetve kombinált jövesztéssel (2.2.d.ábra). Függőleges forgácsokkal érhető el a legnagyobb blokkmagasság, itt a legkisebb a fajlagos energia felhasználás és a dinamikus hatás a marótárcsára. A kotrógép hatásfoka a b és d változatban a legmagasabb. Ezért állékony kőzetekben célszerű a függőleges többsoros forgácsokkal dolgozni (b eset).

2.2. ábra. A blokk és szeletek jövesztési módja


Sümegi István


10

2.3. A marótárcsa és a meríték konstrukciós kialakításával foglalkozó szakirodalmak Ebben a témakörben a szakirodalom szűkebb, és csak az általános kérdésekkel foglalkozik.

A

marótárcsa

konstrukciós

módozatait

részletesen

bemutatják

a

[4,10,11,12,13,48,55] irodalmak. A meríték konstrukciós kialakításáról kevés irodalomban olvashatunk. Az általános elvek a [12,35] irodalmakban megtalálhatók. Vetrov [35] összefoglalja az általában alkalmazott merítékformákat, ezek a 2.3. ábrán láthatók.

2.3. ábra. Az általában alkalmazott merítékformák, a bontófog vágóélre ültetése Mindenhol a szimmetrikus meríték-kialakítással találkozunk. Raaz [54] említi cikkében az aszimmetrikus meríték szükségességét, ezzel a tanszéken a [K11]-es kutatás keretében már korábban foglalkoztunk. A meríték konstrukciós kialakításának és szilárdságtani vizsgálatának kérdéseivel az irodalmakban nem találkozunk. Ezt a nagy gépgyártók gyártási titokként kezelik, nem hozzák nyilvánosságra. Disszertációmban a jövesztendő kőzet, az alkalmazott technológia és a jövesztő szerkezet közötti kapcsolatok vizsgálatával kívánok foglalkozni, ami elősegíti új, jobb feltételekkel üzemelő jövesztő szerkezetek kifejlesztését.


Sümegi István

3. A KUTATÓ – FEJLESZTŐ MUNKA CÉLJA

3.

11

A KUTATÓ – FEJLESZTŐ MUNKA CÉLJA, A KUTATÁSI FELADAT LEHATÁROLÁSA A kutatási cél olyan vizsgálati módszer kidolgozása, amelynek segítségével a

marótárcsás kotró jövesztő szerkezete felülvizsgálható illetve új jövesztő szerkezet (meríték) fejleszthető, amely -

kisebb fajlagos energiaigény mellett jöveszt,

-

hosszabb jövesztő szerszám élettartamot biztosít,

-

egyszerűbb gyártást, felújítást, bontófog cserét tesz lehetővé,

-

alkalmazásánál a marótárcsa hajtás és a fordítómű hajtás túlterhelés nélkül üzemel.

A vizsgálati módszer segítségével adott kőzetkörülmények mellett, adott műszaki paraméterekkel dolgozó marótárcsás kotrónál a technológia jellemzői optimalizálhatók, az optimális üzemeltetési feltételek megválaszthatók.

Az optimális feltételekhez jövesztő

szerkezet fejleszthető, tervezhető, gyártható. Az optimális üzemeltetési feltételeket a jövesztendő kőzet forgácsolhatósági anyagjellemzői, a marótárcsás kotrógép műszaki paraméterei és az alkalmazott jövesztési technológia

jellemzői

közötti

bonyolult,

sokparaméteres

kapcsolatrendszerben

kell

megválasztani úgy, hogy a lehetséges jövesztési teljesítményt a legkisebb költségráfordítással érjük el. A jövesztő szerkezet vizsgálatához, fejlesztéséhez vizsgálni kell az elemi jövesztő eszköz, a jövesztő kés (bontófog, vágóél) és a kőzet jövesztés közbeni kapcsolatát. Forgácsolási vizsgálatokkal meg kell határozni a kőzet forgácsolhatósági jellemzőit. Vizsgálni kell az élgeometria és a késkopások hatását a kőzet forgácsolhatósági jellemzőire. A vizsgálatok

segítséget

nyújtanak

a

bontófog

és

vágóél

geometriai

jellemzőinek

megválasztásához is. El kell végezni a jövesztő szerkezet jövesztési folyamatának geometriai és technológiai vizsgálatát. Meg kell határozni a jövesztő szerkezet jövesztési jellemzőit az alkalmazott jövesztési technológiánál. Vizsgálni kell a jövesztési jellemzők és a kőzet forgácsolhatósági jellemzői közötti kapcsolatokat, ezek hatását a konstrukciós paraméterekre. Meg kell választani az optimális üzemeltetési feltételeket. Ezen feltételeknél vizsgálandók a meglévő konstrukciók illetve ezen feltételekhez fejleszthetők új konstrukciók.


Sümegi István


12

Üzemelő meríték konstrukciók ellenőrzésénél, valamint új meríték konstrukciók kifejlesztésénél el kell végezni az élgeometriai vizsgálatokat a vágóélre és bontófogra, felül kell vizsgálni a bontófogat, ha szükséges, új bontófog választandó ill. új bontófog fejlesztendő. El kell végezni a meríték geometria ellenőrzését forgácsképzési, bontófog elhelyezési és beállítási szempontból. El kell végezni a szilárdságtani felülvizsgálatokat úgy a régi meríték konstrukciókra, mint az újakra. Új meríték tervezésénél figyelembe kell venni többek között a gyárthatósági, felújíthatósági, anyagszállítási, ürítési és egyéb szempontokat is, amelyet az éppen jövesztett anyag tulajdonságai indokolnak. A kutatási feladat lehatárolása A nagyteljesítményű, forgó felsővázas, lánctalpakon önjáró, modern építésű marótárcsás kotróknál a jellemző technológia a felsőkotrásban végzett blokkfejtés, többsoros függőleges forgácsokkal. A jövesztendő blokkot több szeletre osztva felülről lefelé haladva jövesztik le. A blokk és szelet paramétereit alapvetően meghatározzák a jövesztendő kőzet tulajdonságai és a jövesztőgép geometriai jellemzői, műszaki paraméterei. Mivel egy adott szeletben a vízszintes irányú jobbra-balra lengetésekkel végzett jövesztéseknél az előtolás nélküli (állandó gémhosszúságú) gépeknél a kanál névleges töltéséhez szükséges sebesség szabályozás, az un. koszinuszos szabályozás a mai technikai szinten könnyen megvalósítható, ezért általában az azonos teljesítmény és műszaki paraméterek mellett a könnyebb és egyszerűbb előtolás nélküli gépeket alkalmazzák. A visontai és bükkábrányi külfejtésekben is döntően ilyen típusú gépekkel történik a meddőletakarítás a fenti technológiával. Vizsgálataimat a vázolt technológia és géptípus feltételezése mellett végzem el. A vizsgálatok eredményei a forgácsképzési különbségek figyelembevétele mellett a vízszintes forgácsokkal történő jövesztéseknél is alkalmazhatók. A kisebb termelékenységet biztosító vízszintes forgácsképzéssel történő jövesztést a kevésbé állékony kőzetekben, illetve réteges beágyazások jövesztésénél kényszerülünk választani, ahol a vízszinteshez közeli behatolás ill. forgácsleválasztás kisebb energiaigényű jövesztést eredményezhet. A vizsgálatok eredményei a kitolható gémű gépekre is alkalmazhatók azzal az egyszerűsítéssel, hogy ott egy-egy lengetésnél a sebességet nem kell szabályozni, mert a fogásmélység állandó és a kanál névleges töltéséhez állandó forgácsszélesség és állandó sebességű lengetés tartozik. Természetesen a változó gémhosszhoz az azonos lengetési (kerületi) sebességhez más-más lengetési szögsebesség tartozik. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


13

A Geotechnikai Berendezések tanszéken (korábbi Bányagéptani tanszék) végzett több évtizedes kőzetforgácsolási, jövesztő szerv fejlesztési és üzemi mérési és megfigyelési eredmények [K7,K10,K18,K19] bizonyították, hogy a bonyolult, összetett jövesztő mozgást végző jövesztő szerkezeteknél a fő jövesztési technológiai műveletre kell a jövesztő szerv optimális paramétereit megválasztani és az egyéb műveletekre ellenőrizni, hogy sehol ne állhasson elő olyan feltétel, amely a jövesztést megakadályozza ill. káros terheléseket, jövesztő szerv tönkremenetelt eredményez. Ezt az elvet a marótárcsás kotrógépek jövesztő szerv fejlesztésénél is figyelembe kell venni és alkalmazni kell. A Visonta Bányában és Bükkábrány Bányában a marótárcsás kotróknál végzett megfigyeléseink, adatgyűjtésünk, a leváltott merítékek elemzése, valamint az üzemeltető kollégák tapasztalatai alapján megállapíthattuk, hogy igen jelentősek a bontófog és vágóél kopások, és ez a jellemző tönkremeneteli mód. A kopások a bontófogaknál általában aszimmetrikusak, ez bontófog beállítási problémát jelez az alkalmazott technológiánál. Igen jelentősek az oldal vágóél elkopások, ami technológia megválasztási és bontófog elhelyezési kérdéseket vet fel. Ezek a tapasztalatok és a jövesztés magas energiaigénye indokolják, hogy ezen problémák megoldásával foglalkozzunk. Kutatási megbízás keretében foglalkoztunk az SRs-1200 marótárcsás kotrógép merítékeinek komplex vizsgálatával, disszertációmban ezen vizsgálatok eredményeit mutatom be alkalmazási példaként . [K17,16,17]


Sümegi István

4. KŐZETFORGÁCSOLÁSI VIZSGÁLATOK

14

4. KŐZETFORGÁCSOLÁSI VIZSGÁLATOK, A VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI, FELHASZNÁLÁSUK Ahogy a 3. fejezetben összefoglaltuk, adott műszaki paraméterekkel rendelkező marótárcsás kotrók technológiai jellemzőinek optimalizálása, az optimális üzemeltetési feltételek megválasztása, a meríték geometriai és szilárdságtani méretezése, a vágóél és bontófog geometriai és forgácsolási paramétereinek meghatározása a jövesztendő kőzet megbízható forgácsolhatósági anyagjellemzőinek ismeretében végezhető el. A forgácsolhatósági anyagjellemzők meghatározását laboratóriumi forgácsolási vizsgálatokkal végeztem. 4.1. A kísérleti berendezés ismertetése A kőzetforgácsolási vizsgálatok végzésére a Geotechnikai Berendezések tanszék géplaboratóriumában kísérleti berendezést alakítottunk ki, ahol bányaüzemből származó nagymintán üzemi jövesztőkésekkel, vagy az üzemi jövesztőkést (bontófogat) modellező késekkel reális forgácsolási paraméterekkel tudjuk a jövesztéseket elvégezni. A forgácsoló berendezéshez mérő és számítógépes mérésadatgyűjtő rendszer kapcsolódik, meggyorsítva a mérés és kiértékelés munkáját. A forgácsoló berendezés elvi felépítése a 4.1. ábrán látható.

4.1. ábra. A forgácsoló berendezés elvi felépítése MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


15

4.1.1. A forgácsoló berendezés A forgácsoló berendezést hosszgyalugépből alakítottuk ki, a berendezésről készült fényképfelvételek a melléklet M.4.1., M.4.2. ábráin láthatók. A gyalugép 3x1 m-es mozgó asztalára fogjuk fel a mintatartó ládát, amelybe a mintát jellegének és szilárdságának megfelelően gipszbe vagy betonba ágyazzuk. Az asztal és vele együtt a minta mozgatására két lehetőség kínálkozik. Az egyik a gyalugép eredeti funkciójának megfelelő villanymotoros mozgatás. A villanymotor 3 fokozatban állítható hajtóművön keresztül képes különböző sebességekkel mozgatni a gépasztalt. A mozgatás fogasléc-fogaskerék kapcsolattal történik. A különböző vágási sebességek melletti forgácsoláshoz hidraulikus asztalmozgató szerkezetet is kialakítottunk, amely lehetővé teszi a vágási sebesség adott határok közötti folyamatos szabályozását. A berendezésen a forgácsolandó kőzetminta mozog, és a forgácsoló kés áll. Ez a megoldás a gyalugép konstrukciójából adódik és méréstechnikai szempontból számos könnyebbséggel jár. A háromkomponensű erőmérő asztal a keresztgerenda késtartóinak helyén kialakított megfogó szerkezethez van rögzítve, így a mérővezeték különösebb mozgás, mozgatás nélkül vezethető a háromcsatornás töltéserősítőhöz. A kívánt forgácsvastagság és forgácspozíció beállítása a késtartó keresztgerenda és a forgácsoló egység megfelelő irányú mozgatásával történhet. A pontos értékek nóniusz skálán állíthatók. 4.1.2. A mérőrendszer A kés igénybevételi állapotának leírásához a késre ható térbeli forgácsoló erő nagyságának és irányának ismerete szükséges. Ennek egy célszerű meghatározási módja lehet, ha mérjük a forgácsoló erő három egymásra kölcsönösen merőleges komponensét. Az általunk felépített mérőlánc három fő egysége a következő volt: - a kés felfogatására alkalmas érzékelő asztal, - analóg jelkezelő, erősítő egység, - a mérési adatok megjelenítését, rögzítését és kiértékelését végző számítógépes rendszer. Érzékelő asztalként a Kistler cég által gyártott 9255 típusú erőmérő asztalt alkalmazzuk. Ez a cég komoly tapasztalatokkal rendelkezik a piezoelektromos elven működő erő és nyomaték mérő eszközök gyártásának területén. Az asztal 260x260 mm-es felfogatási felülettel rendelkezik, amely 4 db, piezoelektromos elemekből felépített érzékelő cellán keresztül adja át az ébredő erőt a hosszgyalúgép keresztgerendájára. Az érzékelő asztal villamos MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


16

csatlakozására már a három irányban ébredő erővel arányos jel van kivezetve. Az erők három irányú szétválasztását az érzékelő cellák speciális kialakítása és bekötése biztosítja. A komponensek irányát természetesen a szakirodalomban használatos irányokhoz illeszkedően választottuk, és az asztal célszerű orientációjú felszerelésével valósítottuk meg. A piezoelektromos átalakítási elvnek köszönhetően a mérőasztal nagy merevséggel és ebből következően magas sajátfrekvenciával rendelkezik. Ezen tulajdonságok elengedhetetlenek a gyors erőváltozások mérés közbeni követéséhez. A merev felépítés biztosítja a megfelelő felbontást a nagy erők tartományában is. Az alábbiakban megadjuk az érzékelő legfontosabb paramétereit: mérési tartomány: vágó- és oldalerő:

-20 … 20 kN,

nyomóerő:

-10 … 40 kN, <±1%

linearitás: áthallás az erőcsatornák között:

< ± 2 %,

sajátfrekvencia: vágó- és oldalerő:

2 kHz,

rányomóerő:

3 kHz.

Az érzékelő asztal villamos csatlakozóján megjelenő jel, töltés jel, ami speciális jelfeldolgozó és kondicionáló egységet követel. Erre a feladatra a Kistler cég 5019A típ. háromcsatornás ún. töltéserősítőjét alkalmaztuk. A három csatorna közös kezelői és kijelző felülettel rendelkezik, ami a csatorna erősítőkkel közös házba van beépítve. Az egyes csatornákra jellemző jelkondicionáló paraméterek a kezelő egység segítségével, egymás után, de csatornánként egymástól függetlenül állíthatók be. A csatlakoztatott érzékelők érzékenységi tényezőjének (pC/kN) megadása után a mérőlánc külön kalibrálást nem igényel. Ennek feltétele, hogy a két egységet

összekötő

kábel

megfeleljen

a

töltéserősítők

által

támasztott

magas

követelményszintnek. Ezt kielégítendő a gyár által ajánlott 1687B jelű kábelt alkalmazzuk erre a célra. Egy-egy vágási kísérlet időtartama általában nem haladja meg a 3 másodpercet. Ez megengedi, hogy a max. jelváltozási sebesség biztosításához mindhárom csatornát „short” időállandójú beállítással üzemeltessük. A 3 másodperces mérési idő alatt a rövid időállandójú beállítás sem okoz észlelhető töltésszivárgást. A három csatorna kimenetén, alacsony impedancián, ±5V-os tartományba konvertálva kapjuk meg az erőknek megfelelő analóg feszültségjelet.


Sümegi István


17

4.1.3. Mérésadatgyűjtő rendszer A töltéserősítők által szolgáltatott analóg jel digitalizálására, közvetlen mérés utáni megjelenítésére, majd rögzítésére ill. kiértékelésére IBM PC számítógépet használunk. A digitalizáláshoz elláttuk a PC-t erre alkalmas mérőkártyával. (Advantech PCL-818). A kártyára épített A/D konverter felbontása 12 bit, max. mintavételi sebessége 40 kHz, amit ezeknél a méréseknél természetesen nem használunk ki. A kártya kezelésére külön ehhez a mérési programhoz készült egy WINDOWS környezetben futó mérőprogram, amely a billentyű nyomásra induló mintavételezést adott darabszámú minta begyűjtése után megállítja és az erők lefutásának megfelelő görbéket megjeleníti a színes kijelzőn. A mintavételi sebességet mindhárom csatornán 100 minta/s értékre állítjuk be. Ezáltal az erők lefutása megfelelő felbontással ábrázolódik az időben, ugyanakkor még jól kezelhető mintaszámot eredményez. Ha a vágásból nyert görbéket alkalmasnak ítéljük a forgácsolás jellemzésére, akkor azokat mágneslemezen rögzítjük. Az értéktelen forgácsolási kísérlet görbéit nem rögzítjük. 4.1.4. A jövesztőkések és a jövesztett forgács geometriai jellemzői, a kísérleti jövesztőkések és beépítésük A jövesztőkések és a jövesztett forgács geometriai jellemzői A külfejtésekben üzemelő mechanikus jövesztést végző jövesztő berendezések jövesztőkései (bontófogai) általában ék formájú, adott vágóél hosszal rendelkező jövesztő eszközök. A jövesztőkés a jövesztési folyamat él-geometriai, valamint a jövesztett forgács geometriai jellemzői a 4.2. ábrán láthatók, és ezek az alábbiak: A jövesztőkés konstrukciós adatai: αé

- ékszög,

a

- vágóél szélessége, ,

δ0

- oldalszög,

εK

- késfej oldalszög.

Az utóbbi kettő a jövesztés irányától függően változó értékű.


Sümegi István


18

4.2. ábra. A jövesztőkés, a jövesztési folyamat élgeometriai, a jövesztett forgács geometriai jellemzői A jövesztési folyamat él-geometriai jellemzői: γv - vágószög, βh - homlokszög, δh - hátszög. Ezen szögeket a kés jövesztőeszközre ültetése ill. a mindenkori jövesztési irány határozza meg. A szögek közötti kapcsolatok: βh + γv = 90o, αé + δh = γv, ,

A késfej oldalszög lehet 0o-os (εK = 0), és ha ehhez δ 0 =0o-os oldalszöget választanak, párhuzamos falú késről beszélünk. Külfejtési talajok jövesztésénél gyakran alkalmazzák ezt a késfej formát. Ha εK > 0, akkor a késfej szélessége a késszár irányában növekszik, ez általában a ridegebb anyagok jövesztésére javasolható fejforma. Ha εK < 0, a késfej szélessége hátrafele csökken, ezt a széles élű kések típusainál figyelhetjük meg, amelyek a plasztikusabb anyagok jövesztésére javasolhatók. A jövesztett forgács geometriai jellemzői: s

-

forgács

vastagság,

melyet

a

jövesztés

ill.

késoldalról

vizsgálva

fogásmélységnek nevezünk, MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


Aforg

- a forgács keresztmetszete,

ψK

- kitörési szög,

sk

- a forgács kitörési magassága.

19

A jövesztési folyamatra értelmezhetünk egy átlagos forgácsszélességet, amely az átlagos forgácskeresztmetszetből számítható: −

t forg

−

A forg = . s

A jövesztőkéseket jellemezhetjük működésük és elhelyezésük szerint [3,K7,K16]. Működésük jellemzésére a βh homlokszöget vagy a γv vágószöget használják. Tangenciális működésűnek minősíthető a jövesztőkés, ha a jövesztés döntően hasítás útján valósul meg, itt a rányomóerő kicsi a vágóerőhöz viszonyítva. A nyomási zóna kisebb, a kőzet felaprózódása is kisebb mértékű, így a jövesztés energiaigénye is kisebb. Az ilyen kések homlokszöge meghaladja a 30o-ot (βh ≥ 30o), külfejtési talajok jövesztésénél βh elérheti a 4555o-os értéket is. Radiális működésűnek minősíthető a jövesztőkés, ha a jövesztés döntően nyírás, torlasztás útján valósul meg, a rányomóerő meglehetősen nagy a vágóerőhöz képest: elérheti, sőt meghaladhatja a vágóerő nagyságát. Az ilyen kések homlokszöge kicsi, a kések által létrehozott nyomási zóna nagy, a jövesztés energiaigénye nagyobb, mint a tangenciális működésű késeké. Külfejtési talajok és kőzetek jövesztésénél törekedni kell a tangenciális működésű vágóél és bontófog kialakításokra. Mivel a jövesztés közvetlen költségét a vágás energiaköltsége és a késfelhasználás (bontófog és vágóél felhasználás), költsége határozza meg, törekedni kell ezen költségek minimális értéken tartására. A vágás, jövesztés energiaköltsége arányos a kőzet átlagos fajlagos vágóerejével. Meghatározásának módját később részletesen ismertetjük. A vágóélek és bontófogak tönkremenetelét alapvetően a kopás okozza, de a keményebb kőzetek jövesztésénél előfordul a bontófogak törése is. A vágóélek és bontófogak kopása alapvetően függ azok alaki jellemzőitől, a kőzet koptató hatásától és a jövesztő eszközök anyagától. Ha a kopás következtében a vágóélek és a bontófogak alaki tényezői és jellemzői megváltoznak, ez nagymértékben növelheti a vágás-jövesztés energiaköltségét. Ezért törekedni kell olyan konstrukciók kialakítására, ahol a jövesztés közben a kés alaki tényezői és jellemzői nem, vagy csak kis mértékben változnak.


Sümegi István


20

A bontófogak törése akkor következhet be, ha nem a jövesztésnél ténylegesen fellépő erőhatásokra történt a szilárdsági méretezése. A bontófog megfelelő elhelyezése és rögzítése javíthat a szárterheléseken. Keményebb kőzetekben a forgácsletörés dinamikus hatásai is hozzájárulnak a bontófog törésekhez. A kísérleti jövesztőkések és beépítésük A külfejtésből származó kőzetek forgácsolására két kísérleti késtípust alakítottunk ki, egy tangenciális működésű etalon kést (T kés) és egy radiális működésű etalon kést (R kés). Ezek a 4.3. ábrán láthatók.

4.3. ábra A tangenciális működésű etalonkés (T kés) és a radiális működésű etalonkés (R kés) Figyelembe véve a külfejtési merítékek vágóélének és bontófogainak működését, valamint a jelenleg üzemelő bontófogak geometriáját, széles, egyenes élű kísérleti késeket alakítottunk ki, a kések élszélessége a = 40 mm. A kések hátszöge δh = 8o, ami a szakirodalomban is javasolt optimális bontófog hátszög. A radiális működésű etalon késnél a homlokszög βh = 5o, a tangenciális működésűnél

βh = 40o. Mivel a jelenleg üzemelő bontófogak nem ,

rendelkeznek oldalszöggel, így a kísérleti késeknél is δ 0 = 0o-os oldalszöget választottunk.


Sümegi István


21

A kopott állapotú késsel történő forgácsolás vizsgálatára, figyelembe véve a 2. fejezetben összefoglalt megállapításokat és saját megfigyeléseinket, egy hátfelület mentén lekopott, tangenciális működésű kést modelleztünk (TK kés). Ez a 4.4. ábrán látható.

4.4. ábra. Kopott tangenciális működésű kés (TK kés) A visszakopási felület szélességét bv = 8 mm-re, visszakopási hátszögét δv = 10o –ra választottuk. A kés éles marad, de a vágóél közelében „negatív” a hátszög. A hátfelület miatt megnő a jövesztés vágóerő igénye és még nagyobb arányban a rányomóerő igénye. Ennek számszerű értékét mérésekkel is meg kívántuk határozni, hogy az erőtani, energetikai számításoknál figyelembe vehessük hatását. A megadott élgeometriájú késfejekhez radiális késszár elrendezést alakítottunk ki, mert így tudtuk az erőmérő asztalhoz csatlakoztatni úgy, hogy a három irányú erő függetlenül mérhető legyen (4. 5. ábra).

4.5. ábra A kísérleti jövesztőkések mérőasztalhoz rögzítése, a jövesztés közben fellépő erők MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


22

Forgácsolás közben a jövesztőkésre ható térbeli forgácsoló erő Ff felbontható:

4.2.

-

a forgácsolás irányú vágóerőre (Fv),

-

a forgácsolás irányára és a vágóélre merőleges rányomó erőre (FR),

-

a forgácsolás irányára merőleges, vágóél irányú oldalerőre (Fo).

A mérések lefolytatása, értékelése

4.2.1. Mintavétel, a minták előkészítése mérésre A mintatartó ládák bányaüzembe szállítása után az MT5-ös (SRs-1200) kotró által jövesztett szürke agyagból, az agyagrétegek között elhelyezkedő kis vastagságú lignitből és az MT-9-es kotró által jövesztett blokkban előforduló homokkőből vettünk mintákat. A mintákat a helyszínen daru segítségével a mintatartó ládákba helyezték és a javítóműhely udvarán öntötték ki gipsszel, ill. finom betonnal. Az agyag és lignitminták rögzítésére gipszet, a homokkő minta rögzítésére betont alkalmaztunk. A minták előkészítésénél és beszállításánál úgy időzítettünk, hogy a vizsgálatok azonnal elkezdhetők legyenek, hogy a minták a legnagyobb mértékben reprezentálják az eredeti kőzetállapotot. A vízveszteség megakadályozására a mintákat a laboratóriumban fóliával takartuk le a forgácsolások megkezdéséig és a forgácsolások szünetében is. 4.2.2. A mérési sorozatok kialakítása, a mérések lefolytatása A bányaüzemből két alkalommal összesen 6 db nagymintát szállítottunk be a tanszéki laboratóriumba, ebből 4 db szürke agyagminta, 1 db lignitminta, 1 db homokkőminta. A mintákat római számozással, a méréseket arab számozással láttuk el az egyértelmű azonosítás érdekében: Agyagminta I-IV (AI-AIV), mérés A01-A72, Lignitminta

I (SzI), mérés Sz01-Sz22,

Homokkő minta I (HI), mérés H01-H17. Az agyagmintákon 72 db mérési ciklust, a lignitmintákon 22 db mérési ciklust, a homokkő mintákon 17 db mérési ciklust rögzítettünk. Az összesen 111 db mérésből csak néhány mérést kellett figyelmen kívül hagyni a mintában előforduló belső anyaghiba miatt, amit nem jellemző forgácsolásnak minősítettünk. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


23

A mintákat a forgácsoló berendezés asztalára emelve csavarozással rögzítettük, sík mintafelületet forgácsolva, majd beállítva a fogásmélységet és késpozíciót , a mérő és mérésadatgyűjtő rendszer és a forgácsolás egyidejű indításával elvégeztük a forgácsolásokat. A mérés után a forgácsoló erőket megjelenítve a képernyőn, ellenőriztük azok helyességét. Ha alkalmasnak ítéltük a forgácsolás jellemzésére, akkor mágneslemezen rögzítettük azokat a mérés azonosítóival együtt. A mérés rögzítésével párhuzamosan rögzítettük a forgács jellemzőit, a fogásmélységet (s), a forgács kitörési magasságát (sk), az átlagos kitörési szöget (ψK) ill. a forgács legnagyobb átlagos szélességét, amelyek alapján az átlagos forgácskeresztmetszet megszerkeszthető ill. számítható. A forgácsolásokat zárt forgácsképzési móddal folytattuk le, ahol a jövesztőkés önálló, szimmetrikus forgácsot jöveszt ki (4.2.ábra). A marótárcsás kotrók merítékeinek forgácsképzésénél az egyes bontófogak általában önállóan jövesztenek, így az erőtani, energetikai

méretezésnél

a

zárt

forgácsképzésnél

meghatározott

forgácsolhatósági

jellemzőkkel számolhatunk.

4.2.3. A mérések értékelése

A mérések által szolgáltatott eredmények kiértékelését időben eltolva, később végeztük el. A mérési diagramokat megjelenítve kiválasztottuk az értékelendő szakaszokat. A kiértékelésnél az EXCEL táblázatkezelő programot használtuk. Ezzel előnyösen elvégezhető a görbék megjelenítése, a hozzájuk tartozó statisztikus jellemzők kiszámítása. A 4.6. ábrán egy jellemző vágó- és rányomóerő diagramot látunk az idő függvényében.


Sümegi István


24

4.6. ábra Jellemző vágóerő (FV) és rányomóerő (FR) görbék Minden egyes méréshez az alábbi adatokat és forgácsolhatósági jellemzőket rögzítettük és számítottuk ki és foglaltuk táblázatba: - vágás száma adott mintán (pl. A45), - kés típusa (pl. T, tangenciális működésű), - vágási forma (pl. zárt), - vágás iránya (pl. általános vagy rétegirányú, rétegre merőleges), - fogásmélység s [mm] , −

- átlagos forgács keresztmetszet A forg [mm2], - mért adatok száma [db], −

- átlagos vágóerő F V [N], −

- átlagos rányomó erő F R [N], −

- átlagos oldalerő F 0 [N], az erőknél megadtuk a statisztikai jellemzőket, szórás, maximum, szórás/átlag - átlagos fajlagos vágóerő fV [N/mm2], −

−

- erőarány kF,R = F V/ F R . MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


25

A mellékletben az agyagmintán végzett mérésekről bemutatunk egy értékelő táblázatot. (M.3.1. táblázat). A kőzetek forgácsolhatósági jellemzői A jövesztési folyamat erőtani, energetikai paramétereinek meghatározására az átlagos fajlagos vágóerőt használjuk, mely az átlagos forgácskeresztmetszetre számított átlagos vágóerő: −

fV =

FV −

.

A forg

Az átlagos fajlagos vágóerőt adott kőzetnél, adott késtípusra, éles (új állapotú) késre határozzuk meg. A vágási folyamat rányomó- és oldalerő igényének számítása az erőarányok alapján történhet. Az erőarányokat az átlagos vágó- és rányomóerőből

és az átlagos vágó- és

oldalerőből számítjuk: −

k F, R =

FV −

FR

−

;

k F, 0 =

FV −

.

F0

Szimmetrikus vágásoknál az oldalerő általában a nulla körül ingadozik és átlagértéke is nulla, így ezt a jövesztési folyamat számításánál figyelmen kívül szokták hagyni. Ahogy korábban említettük, a jövesztő szerszám (jövesztő kés, bontófog, vágóél) jövesztés közben folyamatosan elhasználódik. Megváltoznak élgeometriai jellemzői, és így a forgácsolhatósági jellemzők is megváltoznak. A vágóerő – azonos forgácsparaméterek mellett – megnő, az erőviszony általában lecsökken, a rányomóerő nagyobb mértékben növekszik, mint a vágóerő. A kés kopottsági állapotát kK kopottsági tényezővel vesszük figyelembe. A kopottsági tényező az éles késsel ill. a kopott késsel végrehajtott azonos forgácsparaméterek melletti forgácsolások átlagos vágóerő értékeinek viszonyát fejezi ki:


Sümegi István


kK

26

− F = V ,kopott . − FV ,új

Új késnél kK = 1 , kopott késnél kK > 1, értéke átlagos kopottsági állapotnál kK = 1,2 – 1,5 közötti. Túlkopott jövesztő eszközzel végzett jövesztéseknél elérheti a kK = 2 értéket is. A jövesztő szerszám szilárdságtani méretezése a szerszámra ható csúcserők figyelembevételével történhet. Ha megfigyeljük a forgácsleválás folyamatát, (4..6. ábra), minden forgácsleválásnál fellép egy csúcserő, majd az erő egy minimális értékre csökken és kezdődik a következő forgácsleválasztás. A maximális vágóerő átlagos értékét, amely a vágóerő csúcs várható értéke,

a forgácsképzésre jellemző kf,d forgácsolás dinamikai

tényezőjével számíthatjuk az átlagos vágóerőből. A forgácsolás dinamikai tényezője: −

k f ,d =

F V ,max −

.

FV

A különböző forgácsolandó kőzeteknél kf,d különböző értékű [35]: - plasztikus talajoknál

kf,d = 1,05 – 1,1

(folyamatos forgácsleválasztásnál), - lágy, repedezett talajoknál

kf,d = 1,1 – 1,3

(lépcsős forgácsleválasztás), - ridegebb, repedezett kőzeteknél

kf,d = 1,2 – 1,5

(kisdarabos forgácsleválasztás), - kemény kőzeteknél

kf,d = 1,5 – 2

(nagydarabos forgácsleválasztás). Konkrét forgácsolásoknál ez a forgácsolási erődiagram alapján meghatározható.


Sümegi István


27

Az átlagos fajlagos vágóerő mint energetikai jellemző

Egy konkrét forgácsolásnál, ilyen az egy jövesztőkéssel a laboratóriumban végrehajtott forgácsolás is, a vágóerő (Fv) a forgácsolási út ( l ) függvényében változik. A forgácsolás energiaigénye L

Wf = ∫ Fv (l ) dl , 0

az Fv vágóerő L úthosszon végzett munkája, ez a Fv ( l ) függvény alatti terület. Az átlagos vágóerő: L W 1 F V = ∫ Fv (l ) dl = f , ahol L 0 L −

- L a teljes vágási (forgácsolási) úthossz. Mivel a forgácsolási sebesség (vjöv) állandó, a vágóerőt az idő függvényében is ábrázolhatjuk (4.6. ábra) , és ekkor az átlagos vágóerő:

−

FV =

1 T

T

∫ F (t ) dt v

, ahol

0

- T a forgácsolás összes ideje. Így a forgácsolási energiaigény −

Wf = F V ⋅ L . A forgácsolás fajlagos energiaigénye (wf) , a kijövesztett tömör forgácstérfogatra (Vforg) vonatkoztatott energiaigény: −

Wf FV ⋅ L wf = = − = fv . Vforg A forg ⋅ L


Sümegi István


28

A forgácsolás fajlagos energiaigényét a forgácsolás átlagos teljesítményigényével

−

P f és a

jövesztési teljesítménnyel Q is kifejezhetjük: −

−

F V ⋅ v jöv Pf wf = = − = fV . Q A forg ⋅ v jöv

Tehát az átlagos fajlagos vágóerő mint erőtani jellemző azonos a fajlagos energiaigénnyel, így a fajlagos vágóerő energetikai jellemző is. A fajlagos energiaigény kWh/m3-ben, a fajlagos vágóerő N/mm2-ben, N/cm2-ben vagy N/m2ben adható meg, az átszámítás konkrét esetben elvégezhető. 4.3.

A forgácsolási eredmények értékelése

4.3.1. Az agyagminták forgácsolási eredményének értékelése

Az AI és AII agyagmintákon 34 db forgácsolást végeztünk, döntően a tangenciális működésű T késsel, de forgácsoltunk a kopott tangenciális működésű TK és a radiális működésű R késekkel is. Az eredményeket elemezve megállapítható, hogy a T késes forgácsolásoknál az átlagos fajlagos vágóerő értéke kisebb forgácskeresztmetszeteknél 0,4-0,6 N/mm2, nagyobb forgácskeresztmetszeteknél 0,25-0,85 N/mm2 közé esik, és itt nagyobb az eredmények szórása. Az eredmények alapján 0,5-0,6 N/mm2-es átlagos fajlagos vágóerővel számolhatunk agyag T típusú késsel történő jövesztésénél, ahol a βh homlokszög meghaladja a 40o-os értéket. Meglepő, nem várt eredmény, hogy 40o-os homlokszögnél a rányomóerő döntően negatív értékű (húzóerő lép fel), a kF,R erőarány –3 és –6 közötti, néhány esetben a rányomóerő pozitív, de az erőarány 10 fölötti, ami a vágóerőhöz képest abszolút értékben igen kicsi rányomóerőt jelent. A kopott tangenciális működésű TK késsel végzett forgácsolások eredményeit elemezve

megállapítható,

hogy

az

átlagos

fajlagos

vágóerő

értéke

a

kisebb

forgácskeresztmetszeteknél 0,8-1 N/mm2, a nagyobb forgácskeresztmetszeteknél 0,6-0,8 N/mm2 közötti, a növekedés – viszonyítva a T késhez – a kisebb forgácskeresztmetszeteknél nagyobb, a nagyobb forgácskeresztmetszeteknél kisebb mértékű. Hasonló kísérleti


Sümegi István


eredményekkel találkozhatunk a

29

szakirodalomban is [35]. Ha az átlagértékeket vesszük

alapul, a késkopás a kisebb forgácskeresztmetszeteknél kb. 50%-os átlagos fajlagos vágóerő növekedést eredményez, tehát kopott késsel történő jövesztésnél ilyen mértékű forgácsolási energiaigény növekedéssel kell számolni. A TK késsel végzett forgácsolásoknál a kF,R erőarány minden esetben pozitív és kis értékű, kisebb forgácskeresztmetszeteknél 0,7-0,75, a nagyobbaknál 1-1,5 nagyságú. A rányomóerő nagyobb vagy közel azonos nagyságú, mint a vágóerő. Ha a tangenciális működésű késhez viszonyítunk, abszolút értékben 8-10-szeres nagyságú és a húzóerőből nyomóerőre vált. A radiális működésű R késsel végzett forgácsolások eredményei nagyobb szórást mutatnak, a fajlagos vágóerő értékek 0,5-1,4 N/mm2 között változnak. Az erőarány minden vágásnál pozitív, tehát rányomóerő hat a késre, de értéke 8-12 közötti, ami abszolút értékben kicsi rányomóerőt jelez. A kevesebb számú mérés miatt a mérési eredmények összehasonlítását a többi méréssel az AIII. agyagmintán végzett mérések eredményeinek ismertetése után tesszük meg. Az AI és AII mintán végzett mérési sorozatok tapasztalatait felhasználva az AIII agyagmintán, amely teljes terjedelmében gipszbe volt ágyazva, nagy számú, azonos feltételekkel végrehajtható kísérletsorozatot végezhettünk el. Mindhárom késtípussal 10, 20, 30, és részben 40 mm fogásmélység mellett, a minta négy pontján forgácsoltunk. A minta kereszt irányban inhomogenitást mutatott, de függőlegesen azonos tulajdonságú volt, így a kapott eredmények összehasonlíthatóak. A 30 mm-es fogásmélységű forgácsolások után fényképfelvételeket készítettünk a mintáról, ezek a melléklet M.3.,M.4., M.5. ábráin láthatók. Megállapítható, hogy a 4-4 db mérést azonos pozícióban végeztük el és a kitörés jellege is azonos volt. Minden késtípusnál, adott fogásmélység mellett végrehajtott mérési sorozat után, a minta felületét síkra forgácsoltuk és azonos feltételekkel folytattuk le a következő forgácsolási sorozatot. A melléklet M.4.6. ábráján a kopott tangenciális működésű TK késsel végzett forgácsolások után közelebbről látható a késnyomvonal. A nagy rányomóóerők miatt a kés elhaladása után az anyag mintegy 3-5 mm magasságban visszaduzzadt a késnyomvonalba, bizonyítva, hogy a kopott kés nagy nyomott zónát alakít ki a késél előtt. Ez károsan befolyásolja a késterheléseket. A forgácsolások eredményeit diagramokon ábrázolva az egyes késtípusokra megadhatjuk a fajlagos vágóerő – vágott keresztmetszet függvényeket. A diagramban megadjuk az azonos fogásmélységhez tartozó forgácsolások erőarányainak átlagát .


Sümegi István


30

A tangenciális működésű T késsel végzett forgácsolások fajlagos vágóerő – vágott keresztmetszet függvényét és a jellemző erőarányokat a 4.7. ábrán mutatjuk be.

4.7. ábra. A fajlagos vágóerő – vágott keresztmetszet függvény és az erőarányok agyag jövesztésénél T késsel forgácsolva Az azonos fogásmélységhez tartozó forgácskeresztmetszeteket és a fajlagos vágóerő értékeket átlagoltuk és ezen átlagpontokra fektettünk kiegyenlítő görbét, ezt a függvényt vehetjük alapul az erőtani – energetikai számításoknál. Látható, hogy az átlagos fajlagos vágóerő ∼0,6 N/mm2 közel állandó értékű a különböző forgácskeresztmetszeteknél. Közel azonos eredményeket kaptunk az AI és AII agyagminták forgácsolásánál is.

Az

erőarányok kicsi rányomóerőt mutatnak. A kopott tangenciális működésű TK késsel végzett forgácsolások fajlagos vágóerő vágott keresztmetszet függvényét és a jellemző erőarányokat a 4.8. ábrán mutatjuk be.


Sümegi István


31

4.8. ábra. A fajlagos vágóerő – vágott keresztmetszet függvény és az erőarányok agyag jövesztésénél TK késsel forgácsolva Az átlagpontokra közelítő görbét fektetve, a görbe exponenciális függvénnyel helyettesíthető. A vágóerő növekmény a T késhez viszonyítva 15-60 %-os, a nagyobb értékek a

kisebb

forgácskeresztmetszetekre

érvényesek.

A

függvény

a

nagyobb

forgácskeresztmetszetek irányában csökkenő jellegű. Adott hátkopásnál a vágóerő növekedés nem a fogásmélységgel illetve a forgács keresztmetszetével, hanem valószínűsíthetően

a kopási sáv szélességével ill. a kopási

felülettel arányos. A kés élettartama során a kopási sáv szélessége és így a kopási felület nagysága is folyamatosan növekszik és ez növeli a vágó- és rányomóerő értékét az azonos paraméterű forgácsolásoknál. A kopási folyamat során fellépő vágó- és rányomóerő változás törvényszerűségének tisztázására adott kőzet és késtípus mellett széleskörű kutatást kellene folytatni, majd ezeket üzemi mérésekkel és megfigyelésekkel alátámasztva juthatnánk általánosítható eredményekre. Az adott kopási állapotú TK késsel végzett forgácsolásoknál az erőarány értéke 1 alá csökken, a rányomóerő meghaladja a vágóerőt. Az erőarány a nagyobb fogásmélységekhez tartozó

nagyobb

forgácskeresztmetszetek

irányába

növekszik.

A

nagyobb

forgácskeresztmetszeteknél a vágóerőhöz viszonyítva kisebb a rányomóerő. Ha az éles (T típusú ) késsel végzett forgácsolások rányomóerő

értékeivel összevetjük a TK kés

rányomóerő értékeit, megállapítható, hogy az azonos paraméterű forgácsolásoknál 10-30MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


32

szoros rányomóerő értékkel számolhatunk, ami a vártnál is nagyobb mértékű növekedés, ez felhívja a figyelmet arra, hogy a vágóél és bontófog kopásokra sokkal nagyobb figyelmet kell fordítani. A radiális működésű R késsel végzett forgácsolások fajlagos vágóerő – vágott keresztmetszet függvényét és a jellemző erőarányokat a 4.9. ábrán mutatjuk be.

4.9. ábra. A fajlagos vágóerő – vágott keresztmetszet függvény és az erőarányok agyag jövesztésénél R késsel forgácsolva Látható, hogy az átlagos fajlagos vágóerő ∼0,95 N/mm2 értékű és gyakorlatilag állandó, hasonlóan a T késhez. A vágóerő növekmény, így az átlagos fajlagos vágóerő növekmény is – összevetve a T késsel - ∼63 %-os. Az erőarány pozitív, értéke egy szűk tartományon belül változik. A T késhez viszonyítva a rányomóerő igény abszolút értékben 34-szeres azonos forgácskeresztmetszeteknél. A radiális működésű késsel kapott eredmények felhívják a figyelmet a vágóél- és bontófog élgeometria helyes megválasztására.


Sümegi István


33

4.3.2. A lignitminta forgácsolási eredményének értékelése

A lignitmintán 22 db forgácsolást végeztünk a T és R típusú késekkel réteglap irányában és réteglapra merőlegesen. A mérések eredményeit felhasználva megrajzoltuk a fajlagos vágóerő – vágott keresztmetszet függvényeket a T késre a réteglap irányában ill. rétegre merőlegesen forgácsolva, valamint az R késre rétegre merőlegesen forgácsolva (4.10. ábra).

4.10. ábra. A fajlagos vágóerő – vágott keresztmetszet függvények lignitminta forgácsolásánál, T késsel réteglap irányában és réteglapra merőlegesen, R késsel réteglapra merőlegesen forgácsolva A tangenciális működésű T késsel réteglap irányában forgácsolva a fajlagos vágóerő értékek 0,6-0,7 N/mm2 között változnak. A nagyobb forgácskeresztmetszetek irányában kismértékben csökkennek az értékek. Réteglap irányában forgácsolva az átlagos erőarány T −

késre k F,R ≅ -12, kicsi húzóerők lépnek fel. T késsel réteglapra merőlegesen forgácsolva 1-1,2 N/mm2 fajlagos vágóerő értékeket −

kaptunk és az átlagos erőarány k FR ≅ -5,8 értékű. R késsel réteglapra merőlegesen forgácsolva 1,8-2,1 N/mm2 fajlagos vágóerő értékeket −

kaptunk és az erőarány pozitívvá változik, az átlagos erőarány k FR ≅ +5,33 értékű. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


34

Azonos feltételekkel réteglapra merőlegesen forgácsolva a T késhez viszonyítva az R késnél 50-60 %-kal nagyobb a vágóerő igény, és a rányomóerő negatívról pozitívra vált. T késsel réteglap irányában forgácsolva a fajlagos vágóerő értékek az anyagéhoz hasonlóak, rétegre merőlegesen a növekmény kb. 80 %-os. R késsel réteglapra merőlegesen forgácsolva a fajlagos vágóerő értékek az R késsel agyagban történő forgácsolásokhoz viszonyítva meghaladják a kétszeres értéket. 4.3.3. Homokkő minta forgácsolási eredményének értékelése

A homokkő-mintán

17 db forgácsolást végeztünk. A minta erős inhomogenitást

mutatott. A kisebb szilárdságú részeken a T és R késsel tudtunk 10, 20 és 30 mm-es fogásmélység mellett forgácsolni, a keményebb részeken csak 10 mm-es fogásvétel mellett forgácsolhattunk, mert a fellépő erők meghaladták az erőmérő asztal méréshatárát, és a mérések károsodás nélkül nem voltak folytathatók. A homokkő forgácsolásánál a nagyobb fogásmélységeknél a T késsel forgácsolva a fajlagos vágóerő 3,6 – 3,9 N/mm2 értékű, az erőarány 0,9 – 1,2 közötti. Minden forgácsolásnál nagy pozitív rányomóerők ébrednek. Az R késsel forgácsolva a fajlagos vágóerő 4,5 – 7,5 N/mm2 értékű és az erőarány 1,5 körüli. A minta belső részein azonos feltételekkel 10 mm fogásmélység mellett forgácsolva mindhárom késsel végeztünk forgácsolást, a mérések átlagértékeit a 4.1. táblázatban foglaltuk össze: Késtípus

átlagos fajlagos vágóerő −

f V [N/mm2]

erőarányok átlaga

kFR

T

7,25

0,85

R

10,5

1

TK

25

0,63

4.1. táblázat. Az átlagos fajlagos vágóerő és az erőarányok átlaga homokkő minta 10 mm forgásmélység melletti forgácsolásánál, T, R és TK típusú késsel forgácsolva. Az agyaghoz viszonyítva a T és R késnél kb. 11-szeres, a TK késnél 25-30-szoros fajlagos vágóerő értékeket mértünk. A rányomóerő értékek a homokkő jövesztésénél közel azonosak ill. nagyobbak, mint a vágóerő értékei. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


35

A forgácsolások során mindhárom típusú kőzetmintán mindhárom késtípus esetén az anyagkitörés szögei 30-60o között változtak, jellemző volt a 45o-os kitörési szög. Ezért a forgácsképek rajzolásánál a 45o-os átlagos kitörési szöget alkalmazhatjuk. 4.4. A forgácsolási vizsgálatok legfontosabb tapasztalatainak összefoglalása, a jövesztési folyamat erőtani, energetikai paramétereinek számítása 4.4.1. A forgácsolási vizsgálatok legfontosabb tapasztalatai

1. A forgácsolási

vizsgálatok eredményeire alapozva, figyelembe véve a szakirodalmi

hivatkozásokat és az üzemi megfigyeléseket is, lerögzíthető, hogy a vágóél és bontófog élgeometriájának kialakításakor, beállításakor a tangenciális működés elérésére kell törekedni, ehhez minimálisan 40o-os homlokszög választása a célszerű, de megközelítheti az 50o-ot is, azért, hogy energetikailag kedvezőbb forgácsolást kapjunk. Az optimális 68o-os hátszög mellett a külfejtési talajok, kőzetek jövesztésénél a bontófogak, vágóélek ékszögét a szilárdságilag még megvalósítható 30-35o-os értékűre választhatjuk. 2. A forgácsolási folyamatot jellemző átlagos vágó- és rányomóerő számítása a fajlagos vágóerő, az erőarány és a forgácskeresztmetszet alapján egyszerűen elvégezhető. A fajlagos vágóerő – adott kőzetet adott késtípussal forgácsolva – állandó értékűnek tekinthető, vagy egy adott forgácskeresztmetszet tartományban egy állandó értékkel közelíthető. 3. Az élgeometria kedvező kialakítása mellett nagy figyelmet kell szentelni a vágóél és bontófog kopásokra. A kopások megnövelik a vágóerőt és még nagyobb mértékben a rányomóerőt. Marótárcsás kotróknál a kopás következtében nő a marótárcsa hajtás és a fordítás teljesítményigénye, nő a jövesztés fajlagos energiafelhasználása. – Mivel a kopás vágó- és rányomóerőt növelő hatása a nagyobb forgácskeresztmetszeteknél kisebb mértékű – a nagyobb forgácskeresztmetszet a nagyobb fogásmélységhez tartozik – a technológia paramétereinek megválasztásánál törekedni kell a nagyobb fogásmélységű forgácsolásokra. Megfontolandó, hogy a cserélhető bontófogaknál egy adott, mérhető kopás után kicseréljük és felújítjuk a bontófogakat, visszaállítva a kiinduló élgeometriát, hogy erőtanilag, energetikailag kedvezőbb legyen a jövesztés. A marótárcsás kotróknál alkalmazott számítógépes megfigyelő rendszert alkalmassá kell tenni a fajlagos energiafelvétel meghatározására, úgy a marótárcsa hajtásnál, mint a fordítóműnél. Adott kőzetben, adott technológiánál ennek növekedését alapvetően a kopások okozzák. Adott MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


36

fajlagos energiafelvétel növekedéshez hozzárendelhető az a kopottsági állapot, amelynél előírjuk a bontófogak cseréjét. A megfigyelő rendszer figyelmezteti a gépkezelőt ennek szükségességére. 4. A homokkő mintán végzett forgácsolások eredményei alapján egyértelműen kijelenthető, hogy az agyaghoz viszonyítva 10-30-szoros fajlagos vágóerő és a vágóerővel összemérhető nagyságú, vagy azt meghaladó rányomóerő igény miatt a homokkő normál technológiával, a talajokhoz kifejlesztett gépekkel nem jöveszthető. 4.4.2. A jövesztési folyamat erőtani, energetikai paramétereinek számítása

A mechanikus jövesztést végző jövesztő szerkezetek vizsgálatánál, tervezésénél a forgácsoláshoz szükséges átlagos vágóerő adott kőzetnél, adott forgácsparamétereknél, adott kopottsági állapotú jövesztő eszköznél számítható: −

−

F V = k K ⋅ f V ⋅ A forg

(4.1.)

Marótárcsás kotró merítékeinél a vágóerő meghatározható a bontófogra és meghatározható a teljes merítékre.

Az átlagos forgácskeresztmetszet

 −  A forg  a bontófog ill. a meríték  

forgácsparaméterei alapján a jövesztési folyamat bármely pontjában értelmezhető. Az adott vágóerőhöz számítható az átlagos rányomóerő: −

−

− k FV FR = = K ⋅ f V ⋅ A forg . k F, R k F, R

(4.2.)

A maximális vágóerő várható értéke, melyet a szilárdságtani méretezésnél használhatunk fel, a forgácsolás dinamikai tényezője alapján számítható. Természetesen adott technológiánál a teljes forgácsolási folyamatot felülvizsgálva ezt az értéket a legnagyobb fellépő átlagos vágóerőhöz számítjuk: −

−

−

F V max = k f ,d ⋅ F V = k f ,d ⋅ k K ⋅ f V ⋅ A forg

(4.3.)

A forgácsolás ill. jövesztés átlagos teljesítményigénye az átlagos vágóerő és a jövesztési sebesség vjöv ismeretében meghatározható: −

−

−

P J = F V ⋅ v jöv = k K ⋅ f V ⋅ A forg ⋅ v jöv .


(4.4.)

Sümegi István

5. JÖVESZTŐ SZERKEZET JÖVESZTÉSI JELLEMZŐI, GEOMETRIAI ÉS TECHNOLÓGIAI VIZSGÁLATA

37

5. A JÖVESZTŐ SZERKEZET JÖVESZTÉSI JELLEMZŐINEK ÉRTELMEZÉSE, MEGHATÁROZÁSA, A JÖVESZTÉSI FOLYAMAT GEOMETRIAI ÉS TECHNOLÓGIAI VIZSGÁLATA 5.1.

A jövesztő szerkezet jövesztési jellemzőinek értelmezése

A marótárcsás jövesztőgépek jövesztő szerkezetének jövesztési jellemzőihez a • forgácsolási jellemzőket, • mozgatási (kinematikai) jellemzőket, • geometriai jellemzőket soroljuk. A FORGÁCSOLÁSI JELLEMZŐKHÖZ A •

forgácsolási paraméterek,

•

erőtani, energetikai paraméterek tartoznak.

A forgácsolási paramétereket értelmezhetjük a merítékekre, ezen belül a vágóélre és a bontófogakra, valamint a marótárcsára. A mozgatási jellemzőket értelmezhetjük a marótárcsára és magára a merítékre: A MARÓTÁRCSA MOZGATÁSI JELLEMZŐI •

a marótárcsa lengetési sebessége (vL),

•

a marótárcsa emelési – süllyesztési sebessége (vem),

•

a marótárcsa előtolási sebessége, ami azonos a gép menetelési sebességével (vm). A MERÍTÉK MOZGATÁSI JELLEMZŐI

•

a marótárcsa szögsebessége (ωMT)

•

a marótárcsa kerületi sebessége (vK,V)

A geometriai jellemzőket értelmezhetjük a jövesztőgémre (ezen adatok a tárcsaelhelyezés geometriai adatai), a marótárcsára és a merítékre, ezen belül a vágóélekre és bontófogakra. A legfontosabb geometriai jellemzők a vágóélre és bontófogra: • élgeometriai jellemzők, • a bontófog geometriai méretei (élszélesség, fejhossz, szárhossz, stb.), • bontófog elhelyezési pozíciója, a beállítás szögei, • a vágóél alakja, méretei, beállítása. A legfontosabb geometriai jellemzők a merítékre: • űrtartalom, • geometriai méretei (szélesség, magasság, hossz.), • meríték forma, MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


38

• bontófogak száma, elhelyezése, • merítékhát (nyitott v. láncos, zárt), • rögzítési megoldás. A legfontosabb geometriai jellemzők a marótárcsára: • a marótárcsa átmérő (DM,V) ill. sugár (RM,V), a vágóél középponton mérve, • merítékek száma NM, • merítékek követési szöge αK. A jövesztő szerkezetek vizsgálatánál, fejlesztésénél a jövesztési jellemzők ismerete mellett ismerni kell a jövesztendő kőzet és az alkalmazott technológia jellemzőit. A jövesztendő kőzet jellemzői: • forgácsolhatósági jellemzők (ezekkel a 4. fejezetben részletesen foglalkoztunk) • a kőzet strukturális és egyéb jellemzői -

tapadó képesség,

-

repedezettség,

-

réteges v. homogén szerkezet,

-

koptató hatás.

A technológia jellemzői: • a termelési paraméterek -

jövesztési teljesítmény,

-

géplánc kapacitás,

-

karbantartás szervezése, stb.

• a telepítési paraméterek -

jövesztett blokk méretei (szélesség, magasság, hossz),

-

jövesztett szelet méretei,

-

a gém kifordulási szögei,

-

az oldalrézsű és homlokrézsű dőlésszöge.

Az előzőekben megfogalmazott jellemzők és paraméterek közötti kapcsolatokat a jövesztő szerkezet, ezen belül a meríték, a bontófog és vágóél konstrukciós kialakításának oldaláról vizsgáljuk.


Sümegi István


5.2.

39

A jövesztési jellemzők és paraméterek meghatározásához szükséges műszaki és geometriai adatok

A megadott és számítható műszaki és geometriai adatok maguk is jövesztési és technológiai jellemzők, vagy ezek alapján határozhatók meg az értelmezett jellemzők. Műszaki adatok Megnevezés

Jelölés

Dimenzió

Elméleti jövesztési teljesítmény

Q laza elm

[laza m3/h]

Meríték űrtartalom 50% gyűrűstérrel

VM

[ m3 ]

DM,V RM,V

[m]

nü

[ s-1 ]

Meríték szám

NM

[ db]

A felsőváz kerületi forgási sebessége (lengetési sebesség

vL

[ m/s ]

Marótárcsa átmérő ill. sugár a vágóél középpontban mérve Meríték ürítési szám

Legnagyobb blokkmagasság magaskotrásban

(vLmin, vLmax) Hmax

[m]

Menetelési sebesség

vm

[ m/s ]

Emelési sebesség a marótárcsa középpontjában

vem

[ m/s ]

A marótárcsa hajtómotor névleges teljesítménye

PM,mot

[ kW ]

A fordítómotor teljesítménye

PF,mot

[ kW ]

v.

motorok

névleges

A műszaki adatokból számítható alapadatok

A marótárcsa fordulatszáma, nMT: n MT =

nü [ s-1 ] . NM

(5.1.)

A marótárcsa szögsebessége, ωMT: ωMT = 2π ⋅ nMT

[ s-1 ]

(5.2.)

A marótárcsa kerületi sebessége a vágóél középponton értelmezve, vK,V: MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


vK,V = RM,V . ωMT [ m/s ] .

40

(5.3.)

A kanálkövetési szög, αK: αK =

2π NM

[ rad ], ill. (5.4.)

αK =

360 o NM

[o] .

Az ürítési ciklusidő, ami megegyezik a kanálkövetés ciklusidejével, ∆Tc: ∆TC =

1 nü

∆TC =

αK 2π = ω MT N M ⋅ ω MT

[s]

,

(5.5.)

[s]

(5.6.)

A jövesztőgém geometriai jellemzőit, melyek a marótárcsa elhelyezés geometriai adatai, a tárcsamozgatás kinematikai ábráján adjuk meg (5.1. ábra)

5.1.

ábra. A marótárcsa-mozgatás kinematikai ábrája, a marótárcsa elhelyezés geometriai adatai


Sümegi István


41

A marótárcsa elhelyezés geometriai adatai a forgácsolási és lengetési pályagörbék, valamint a jövesztett blokkon belüli adott szelet pozícióban a lengetési sugár és a lengetési sebesség meghatározásához szükségesek. Az 5.1. ábrának megfelelően a marótárcsa elhelyezés geometriai adatai: HV,F

-

a

gém

forgástengelyének

magassága

a

talpszinttől,

(a

gém

szimmetriatengelyénél mérve) [ m ], LV,F

- a gém forgástengelyének távolsága a felsőváz forgástengelyétől, [ m ],

LG,V

- a gém hossza forgástengelyétől a marótárcsa középponton átmenő, a gém szimmetriasíkjára merőleges síkig a gém szimmetriasíkjában mérve, [ m ],

HM,K

-

a marótárcsa középpont ill. a marótárcsa tengelyvonalának távolsága a gém

alsó síkjától mérve, [ m ], ZM,G

- a marótárcsa középpont távolsága a gém szimmetriasíkjától, [ m ],

δE,M

- a marótárcsa síkjának elfordítási szöge, [ o ].

A jövesztő gém és így a marótárcsa mozgatása az emelés – süllyesztés síkjában a gém forgástengelye, a lengetés síkjában a felsőváz forgástengelye körül történik. Az emelés – süllyesztés síkja merőleges a lengetés síkjára. Ha a lengetés síkja vízszintes, az emelés – süllyesztés síkja függőleges. Ha a kotró horizontáló berendezéssel van ellátva, a lengetés síkja és a talpsík vagy munkasík lehet párhuzamos vagy szöget is bezárhat. A munkasík maximális dőlése a kotrókra 2-3 % hossz- és keresztirányban, ez 3,5-4,25o-nak felel meg. Technológiailag és energetikailag a legkedvezőbb eset, ha a lengetés síkja vízszintes, mert azonos jövesztési feltételnél a kétirányú lengetés közel azonos fordítási teljesítményt igényel. A marótárcsa középpont lengetési sugara az emelés – süllyesztés síkjában a marótárcsa középpont és a gém forgástengelyének távolsága LF,V:

L F,V =

γG

L G ,V cos γ G

, ahol

(5.7.)

- a gém alsó síkja, valamint a marótárcsa középponton és a gém forgástengelyén átmenő sík által bezárt szög.

γ G = arc tg


H M ,K L G ,V

.

(5.8.)

Sümegi István


42

A lengetés maximális sugara, ez a meríték vágóél középpontjának legnagyobb távolsága a felsőváz forgástengelytől, amikor a marótárcsa forgástengelye és a gém forgástengelye a felsőváz forgástengelyére merőleges síkban helyezkedik el, az 5.2. ábrának megfelelően számítható.

5.2. ábra. A lengetés maximális sugara. A lengetés maximális sugara jó közelítéssel: Lmax VK , F = R M , V + L V , F + L F , V .

(5.9.)

Ebben a gémpozícióban a gém alsó síkjának a lengetés síkjával bezárt szöge γG,V = -γG, a gém „lefelé” áll. A kotrókra műszaki alapadatként megadott felsőváz kerületi forgási sebessége [56,57], ennek minimális és

maximális értéke a maximális lengetési sugárhoz tartozó lengetési

sebességek (vLmin, vLmax). Ez a sebesség a technológiai igényeknek megfelelően az adott tartományban folyamatosan szabályozható. Mivel a jövesztés során a marótárcsa különböző gémpozícióban jöveszt, a lengetés sugara változik, így a sebességértékeket korrigálni kell. Az adott pozíciójú jövesztéshez tartozó lengetési sebesség pontos ismerete a teljesítményadatok meghatározásához szükséges.


Sümegi István


43

A lengetési sebesség legegyszerűbb meghatározása a lengetési sugár és a felsőváz lengetési szögsebességének ismeretében történhet. A felsőváz lengetési szögsebességének minimális és maximális értéke az alapadatokból számítható:

ω L min =

v L min , és Lmax VK , F

(5.10.)

ω L max =

v L max . Lmax VK , F

(5.11.)

Ezen adatok technológiától függetlenek és a szabályozásnál szögsebesség szabályozásról beszélhetünk. A

többszeletes

blokkos

technológiánál,

függőleges

forgácsképzésnél,

adott

blokkmagasság (H) és szeletmagasságok (h1, h2, h3, h4) esetén, adott szeletben a lengetés sugara, a maximális lengetési sebesség mint határsebesség, valamint a gémnek a lengetés síkjával bezárt szöge az 5.3. ábra alapján számítható. Példaként négyszeletes jövesztést

mutatunk, de az összefüggések tetszőleges szeletszámra kiterjeszthetők. A lengetési sugár az i-ik szeletben: LiVK ,F = R M ,V + L V ,F + L F,V ⋅ sin γ i , ahol

γi

(5.12.)

- a marótárcsa középponton és a gém forgástengelyén átmenő sík és a lengetési sík által bezárt szög.

γ i = arc sin

h i +1 + h i + 2 + h i + 3 + R M ,V − H V ,F L F,V

,

(5.13.)

i = 1,2,3,4, de i+1; i+2; i+3 ≤ 4, ha > 4 h = 0.


Sümegi István


5.3. ábra. A lengetési sugarak, valamint a gémnek a lengetés síkjával bezárt szögei négyszeletes jövesztésnél

44


Sümegi István


45

A maximális lengetési sebesség az i-ik szeletben: v iL max = LiVK ,F ⋅ ω L max .

(5.14.)

A gémpozíció eldöntésénél, ha a γi (5.13.) összefüggésében a számláló pozitív, γi > 0 és

γi - γG > 0

a gém „fölfelé” áll,

ha

γi - γG = 0

a gém alsó síkja a lengetési síkkal párhuzamos,

ha

γi - γG < 0

a gém „lefelé” áll.

Ha a számláló negatív, γi < 0 , a gém „lefelé” áll. Ezen feltételekkel a gém alsó síkjának a lengetés síkjával bezárt szöge: γ iG ,V = γ i − γ G .

5.3.

(5.15.)

A forgácsolási paraméterek értelmezése, meghatározása

A forgácsolási paraméterek értelmezéséhez, meghatározásához ismernünk kell az alkalmazott jövesztési technológia fő jövesztési műveletét. Az alkalmazott technológia a felsőkotrásban végzett többszeletes blokkfejtés, a szeleten belüli többsoros függőleges forgácsokkal. Ennél a technológiánál a fő jövesztési művelet az oldalazó jövesztés. A gémet adott szeletben jobbra, majd előrelépés után balra elfordítva jövesztünk ki egy-egy – a lengetési ciklusnak megfelelő – forgácstérfogatot. A gém végén elhelyezett marótárcsa forogva, körpályán haladó mozgást végez. A marótárcsa kerületén elhelyezett merítékek pályagörbéi az 5.1. ábrának megfelelően tóruszra írt csavarvonalak. Az egy lengetési ciklusban kijövesztett forgács felülete egy tóruszszegmens. Ennek jellemző méretei: -

magassága, ami a blokkon belül éppen jövesztett szelet magassága (h),

-

szélessége a blokk szélessége (B),

-

jellemző köríve a lengetési síkban a lengetés sugara (LVK,F) által meghatározott körív,

-

jellemző köríve a lengetésre merőleges síkban a marótárcsa sugara (RM,V) által meghatározott körív.

A jövesztő szerkezet forgácsolási paramétereit a jövesztett forgács felületeinek adott irányú távolságai, a pályagörbék távolságai és a jövesztett forgács jellemző méretei határozzák meg. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


46

A forgácsolási paramétereket értelmezhetjük a merítékekre és a marótárcsára az 5.4. és 5.5. ábrának megfelelően.

5.4. ábra. A fogásmélységek mint forgácsolási paraméterek értelmezése

5.5. ábra. A forgács szélességének mint forgácsolási paraméternek értelmezése


Sümegi István


47

A meríték legfontosabb forgácsolási paraméterei: -

fogásmélység (t),

-

forgácsszélesség (b),

-

forgácskeresztmetszet (Aforg).

A marótárcsa legfontosabb forgácsolási paraméterei: -

a marótárcsa fogásmélysége, amely megegyezik a meríték fogásmélységével (t),

-

marótárcsa fogásmagassága (M), ami megegyezik a jövesztett szelet (h) magasságával,

-

a marótárcsa fogásszélessége, amely megegyezik a meríték által jövesztett forgács szélességével (b).

A meríték és a marótárcsa forgácsolási paramétereit a marótárcsához illetve a forgó felsővázhoz kötött koordináta rendszerben a lengetési és a lengetésre merőleges blokkhaladás irányú fő jövesztési síkokban értelmezzük és vizsgáljuk. A lengetési fő jövesztési síkot a továbbiakban „vízszintes” fő jövesztési síknak nevezzük, figyelembe véve az 5.1. fejezetben a horizontálásról elmondottakat. Tehát a „vízszintes” fő jövesztési sík a marótárcsa középpontján ill. forgástengelyén átmenő, a felsőváz forgástengelyén merőleges sík. A lengetésre merőleges, blokkhaladás irányú fő jövesztési síkot a továbbiakban „függőleges” fő jövesztési síknak nevezzük. A „függőleges” fő jövesztési sík a blokkhaladás irányában a felsőváz forgástengelyén átmenő sík. 5.3.1. A fogásmélységek értelmezése (5.4. ábra)

A fogásmélységek és a később ismertetésre kerülő forgácsszélességek

pontos

meghatározásával több szerzőnél találkozunk [2,35,37]. A továbbiakban azon közelítő meghatározási módokat ismertetjük, melyek a gémhossz,

a tárcsaátmérő és a

forgácsparaméterek valóságos méreteit figyelembe véve műszakilag megfelelő pontosságú közelítést adnak. A maximális fogásmélységet (temax), amely megegyezik a blokkirányú előrelépés

nagyságával, a „vízszintes” és függőleges” fő jövesztési sík metszésvonalában mérhetjük. Forgácsoldalról ez a maximális forgácsvastagság. Ennek optimális nagyságát a marótárcsa ill. a meríték geometriai méretei, a bontófogak elhelyezése, a kotró paraméterei határozzák meg úgy, hogy adott kőzetben optimális kanáltöltöttséget ill. optimális jövesztési teljesítményt érjünk el a marótárcsa hajtására és a fordításra rendelkezésre álló hajtóteljesítmények túllépése nélkül. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


48

A „függőleges” fő jövesztési síkban a fogásmélység 0 és a maximális érték (temax)

között változik, pontos értéke a pályagörbék sugárirányú távolsága. A pillanatnyi fogásmélység közelítő értéke:

ti = temax . sinϕ , ahol ϕ

(5.16.)

- a marótárácsához kötött koordináta rendszerben az y tengelytől a jövesztés irányába mért elfordulási szög.

A „vízszintes” fő jövesztési síkban a fogásmélység a maximális érték (temax) és a

legnagyobb kifordulási szöghöz tartozó értékek között változik. A szakirodalom ezt nevezi „sarlóelvnek”. Ha a kifordulási szög 90o, a fogásmélység 0-vá változik. A pillanatnyi fogásmélység közelítő értéke:

tj = temax . cos α, ahol α

(5.17.)

- a gémkifordulás szöge a függőleges fő jövesztési síktól jobbra-balra mérve (αj, αb).

Tetszőleges gém-, illetve meríték pozícióban a fogásmélység: ti,j = temax . sin ϕ . cos α.

(5.18.)

5.3.2. A forgácsszélességek értelmezése (5.5. ábra)

A

forgácsszélességet

a

„vízszintes”

fő

jövesztési

síkban

értelmezzük.

A

forgácsszélesség azonos az egymást követő merítékek vágóél középpontjainak távolságával.

Mivel a gémhossz nagyságrendekkel nagyobb, mint a forgács szélessége, párhuzamos elmozdulást tételezhetünk fel, így a követő meríték vágóélének minden pontja

b

forgácsszélesség távolságra van az előző meríték vágóélétől. Mivel a lengetési sebesség változik a különböző gémpozíciókban, ennek értéke is változik. Tetszőleges gémpozícióban a forgács szélessége:

b(α ) = v L (α ) ⋅ ∆TC =


v L (α ) . nü

(5.19.)

Sümegi István


49

A „függőleges” fő jövesztési síkban a forgács szélessége:

b(α = 0 ) = v L (α = 0 ) ⋅ ∆TC =

v L (α = 0 ) . nü

(5.20.)

Az elérhető maximális forgácsszélességet meghatározza a maximális lengetési sebesség, melyet az 5.2. fejezetben értelmeztünk. Ha a lengetés során adott szeletben a meríték elérte a maximális lengetési sebességet, onnét állandó forgácsszélességgel történik a jövesztés. A maximális forgácsszélesség adott szeletben:

b imax = v iL max ⋅ ∆TC =

v iL max . nü

(5.21.)

5.3.3. A meríték által jövesztett forgács keresztmetszete

A meríték által jövesztett forgács keresztmetszete a lengetési ciklusban a meríték tetszőleges pozíciójában más-más érték. A forgácskeresztmetszet közelítő értéke az adott gém és meríték pozícióhoz tartozó fogásmélység és forgácsszélesség szorzata: Aforg = t ⋅ b .

(5.22.)

Értékei számíthatók a „vízszintes” és „függőleges” fő jövesztési síkok speciális pontjaiban. 5.3.4. Az átlagos forgácsparaméterek értelmezése, számítása

Az erőtani, energetikai paraméterek számításához, valamint a meríték konstrukciós kialakításánál a bontófogak beállításához ismernünk kell az átlagos forgácsparamétereket. Az átlagos forgácsparamétereket meghatározhatjuk a „függőleges” fő jövesztési síkban az 5.6. ábrának, a „vízszintes” fő jövesztési síkban az 5.7. ábrának megfelelően.


Sümegi István


50

5.3.4.1. Az átlagos forgácsparaméterek a „függőleges” fő jövesztési síkban (5.6. ábra).

5.6. ábra. Az átlagos forgácsparaméterek értelmezése a „függőleges” fő jövesztési síkban A forgácsparaméterek számításához új fogalmakat kell bevezetni és meghatározni: β

- a merítékek működési (forgácsolási) szögtartománya, [ o ill. rad],

Sf,f

- a meríték vágóél középpont forgácsolási úthossza a függőleges fő jövesztési síkban, [ m ],

Af,f

- a meríték által egy forgácsolási ciklusban kijövesztett forgács lengetési irányú keresztmetszete, [m2].

A merítékek működési szögtartománya, β:

A marótárcsa sugár, a jövesztett szelet magassága és a működési szögtartomány között az alábbi összefüggés írható fel: h = R M ,V (1 − cos β ) , ebből

(5.23.)

 h β = arc cos 1 −  R M ,V

(5.24.)


 .  

Sümegi István


51

A meríték vágóél középpont forgácsolási úthossza a „függőleges” fő jövesztési síkban, Sf,f:

Sf,f = RM,V ⋅ β .

(5.25.)

A meríték által egy forgácsolási

ciklusban kijövesztett forgács lengetés irányú

keresztmetszete, Af,f :

A szeletelési elvből következően, mivel minden marótárcsa pont az egymást követő lengetési

ciklusban

a

blokk

haladási

irányában

temax

értékkel

kerül

előre,

a

forgácskeresztmetszet: Af,f = h ⋅ temax .

(5.26.) −

A fenti fogalmak ismeretében értelmezhető és számítható az átlagos fogásmélység ( t i),

amellyel

a

forgácsolási

úthosszon

(Sf,f)

jövesztve

a

meríték

ugyanazt

a

forgácskeresztmetszetet (Af,f) jöveszti. −

A f ,f = h ⋅ t e max = S f ,f ⋅ t i , ebből

(5.27.)

−

az átlagos fogásmélység a „függőleges” fő jövesztési síkban t i (α = 0)

−

t i (α = 0) = t e max ⋅

h 1 − cos β = t e max . S f ,f β

(5.28.)

Tetszőleges gémkifordulási szögnél az átlagos fogásmélység a függőleges síkban: −

−

t i (α) = t i (α = 0) ⋅ cos α = t e max

1 − cos β ⋅ cos α . β

(5.29.)

Az átlagos forgácskeresztmetszet a „függőleges fő jövesztési síkban az (5.22.), az (5.28.) és az (5.20.) összefüggésekből:


Sümegi István


−

−

A forg (α = 0) = t i (α = 0) ⋅ b(α = 0) = t e max

1 − cos β v L (α = 0) . ⋅ β nü

52

(5.30.)

5.3.4.2. Az átlagos forgácsparaméterek a „vízszintes” főjövesztési síkban (5.7. ábra)

5.7. ábra. Az átlagos forgácsparaméterek értelmezése a „vízszintes” fő jövesztési síkban Az átlagos forgácsparaméterek számításához az alkalmazott technológia egyes paramétereit adott géptípusra ismertnek kell feltételezni [56,57], vagy meg kell választani, a többit ezek ismeretében kell számítani, ezek az alábbiak: B

- a jövesztett blokk szélessége

[m], a blokkszélesség minden jövesztett

szeletben azonos [2,50], αJ

- adott szeletben a kifordulási határszög a maradó rézsű felé [

o

ill. rad].

(Jobboldali kifordulási határszög.) A vizsgálatnál a maradó rézsű legyen a jobb oldalon. A kifordulási határszögeket (a maradó rézsű felé) az adott géptípusra, adott blokkmagasságra (H), adott szeletmagasságokra (h) és szeletszámra meghatározza a maradó rézsű dőlésszöge, ezeket a technológiai előírások tartalmazzák [56,57].


Sümegi István


53

A blokkszélességből, a maradó rézsűig értelmezett kifordulási határszögből és az adott szeletben érvényes lengetési sugárból (LVK,F) számítható: -

a jobboldali blokkszélesség, BJ, [m], (blokkszélesség a „függőleges” fő jövesztési síktól a

maradó rézsűig, adott szeletben, BJ = LVK,F ⋅ sin αJ , -

(5.31.)

a baloldali blokkszélesség, BB [m], (blokkszélesség a „függőleges” fő jövesztési síktól a

szabad rézsűig, adott szeletben, BB = B - BJ (5.32.) -

a kifordulási határszög a szabad rézsű felé, αB [o ill. rad], (baloldali kifordulási

határszög), α B = arc sin

BB . L VK ,F

(5.33.)

A fenti technológiai paraméterek alapján értelmezhető és számítható: -

a lengetési szög, ∑α, [o ill. rad], a lengetési ciklus alatti szögelfordulás,

∑α = αJ + αB ,

-

(5.34.)

a meríték forgácsolás közbeni lengetési úthossza a „vízszintes” fő jövesztési síkban, Sf,v,

[m],

Sf,v = LVK,F ⋅ ∑α = LVK,F ⋅ (αJ + αB), -

(5.35.)

a meríték által a lengetési ciklusban kijövesztett forgács keresztmetszete a „vízszintes” fő jövesztési síkban, Af,v, [m]. A szeletelési elv alapján a forgácskeresztmetszet,

Af,v = temax ⋅ B.


(5.36.)

Sümegi István


54

A blokkszélesség a kifordulási határszögekből és a lengetési sugárból is kiszámítható: B = BJ + BB = LVK,F (sin αJ + sin αB)

(5.37.)

A fenti geometriai és technológiai paraméterek ismeretében értelmezhető és számítható az −

átlagos fogásmélység ( t j ), amellyel a lengetési úthosszon (Sf,v) jövesztve a meríték ugyanazt a forgácskeresztmetszetet (Af,v) jöveszti ki. −

Af,v = temax⋅ B = Sf,v ⋅ t j , ebből

(5.38.)

az átlagos fogásmélység a „vízszintes” fő jövesztési síkban −

t j = t e max ⋅

sin α J + sin α B B = t e max ⋅ Sf ,v αJ + αB

(5.39.)

A tényleges lengetési ciklusban az (5.17.) összefüggésből számítható az átlagos fogásmélységhez tartozó kifordulási szög, melyet átlagos kifordulási szögnek nevezünk (αátlag): −

α átlag = arc cos


tj

t e max

.

(5.40.)

Sümegi István


55

5.4. A jövesztési teljesítmények értelmezése, meghatározása

A marótárcsás kotrók jövesztési teljesítményének értelmezésével és meghatározásával több szakirodalom is foglalkozik [2,50]. A folyamatos üzemű kotrógépeknél az alábbi jövesztési teljesítményeket szokták meghatározni: -

elméleti teljesítmény,

-

műszaki teljesítmény,

-

munkahelyi teljesítmény,

-

műszakonkénti teljesítmény,

-

naponkénti teljesítmény,

-

havi teljesítmény,

-

éves teljesítmény.

A jövesztési teljesítmény számításának alapja általában az elméleti jövesztési teljesítmény. Ez a meríték névleges űrtartalmából és az ürítési számból számítható jövesztési teljesítmény.

Q

laza elm

= VM ⋅ n ü

 m3  , laza s  

 m3  = 60 2 ⋅ VM ⋅ n ü laza . h  

(5.41.)

Ez a névleges meríték töltöttséghez (a töltési tényező ktölt=1) tartozó, laza anyagtérfogatban kifejezett maximális teljesítmény, amelyet akkor érhetünk el, ha korlátozó feltételek a hajtások és technológia oldaláról nem lépnek fel a jövesztés közben. A modern marótárcsás kotróknál, amelyek cellanélküli marótárcsával üzemelnek, a meríték névleges térfogatához hozzászámolják a gyűrűstér térfogatának 50%-át

[2,10,12], és ezt adják meg meríték

űrtartalomként. Mivel a forgácstérfogat ill. forgácskeresztmetszet oldaláról meghatározható jövesztési teljesítményt mindig tömör m3/h-ban számítjuk, értelmezhetünk egy, az elméleti jövesztési teljesítményből számítható effektív teljesítményt, ahol figyelembe vesszük a ténylegesen jövesztett anyag lazulási tényezőjét (klaz) és a tényleges töltési tényezőt.


Sümegi István


Q

töm eff

=Q

laza elm

k ⋅ tölt k laz

 m3  .  tömör h  

56

(5.42.)

Ez a szakirodalomban értelmezett maximális műszaki teljesítménnyel azonos, ha a jövesztett kőzet fajlagos vágóereje kisebb, mint a gépre a névleges teljesítmény eléréséhez megengedett érték. A töltési tényező (ktölt) lehet 1-nél nagyobb, ekkor túltöltésről beszélünk, de lehet 1-nél kisebb is, ha az ürítési feltételek nem engedik meg a kanál névleges töltését. Adott munkahelyen ennek értéke az anyagtulajdonságok és az ürítés feltételei alapján megválasztható. A lazulási tényező (klaz) a marótárcsás kotrókkal jöveszthető anyagoknál 1,1-1,6 között változik. Konkrét jövesztett anyagnál mintavételezéssel értéke megállapítható. A

töm Q eff az elérhető maximális műszaki teljesítmény, ha korlátozó feltételek a

jövesztésnél nem lépnek fel. Folyamatos üzemben a pillanatnyi jövesztési teljesítmény maximális értéke ennél nem lehet nagyobb. A pillanatnyi jövesztési teljesítmény tényleges értékének meghatározásánál az alábbi korlátozó feltételeket kell vizsgálni: -

teljesítménykorlát, ez lehet: -

marótárcsa hajtóteljesítmény korlát,

-

lengetési teljesítmény korlát.

-

geometria korlát, ez alapvetően a forgácsparaméterek (mélység, szélesség) korlátja,

-

lengetési sebesség korlát.

Ezen korlátozó feltételek vizsgálatára a későbbiekben visszatérünk. 5.4.1. A pillanatnyi jövesztési teljesítmény számítása a meríték által jövesztett forgácstérfogatból

A pillanatnyi jövesztési teljesítményt ( Q töm jöv ) a meríték által egy jövesztési ciklusban kijövesztett forgács tömör térfogata és a kanál követési ciklusidő ismeretében számíthatjuk.


Sümegi István


Q

töm jöv

=

töm Vforg

∆TC

töm = Vforg ⋅nü

 m3  tömör   s  

 m3  tömör .  h  

töm = 60 2 ⋅ Vforg ⋅nü

57

(5.43.)

Ez a teljesítmény a jövesztési ciklusra átlagolt érték. Az egy jövesztési ciklusban kijövesztett forgács tömör térfogata a szeletmagasság (h) és a „vízszintes” fő jövesztési síkban értelmezett forgácskeresztmetszet Aforg alapján: töm Vforg = h ⋅ A forg

(5.44.)

Az 5.22., 5.19., az 5.20. és az 5.17. összefüggések felhasználásával α=0 kifordulási szögnél: töm (α = 0) = h ⋅ t e max ⋅ b(α = 0) Vforg

= h ⋅ t e max ⋅

v L (α = 0 ) . nü

(5.45.)

Tetszőleges α kifordulási szögnél: töm (α ) = h ⋅ t j (α ) ⋅ b(α ) Vforg

= h ⋅ t e max ⋅ cos α ⋅

v L (α ) . nü

(5.46.)

Ezen összefüggések felhasználásával a pillanatnyi jövesztési teljesítmény:  m3  2 ( ) ( ) Q töm α = 0 = 60 ⋅ h ⋅ t ⋅ v α = 0 tömör jöv e max L  (5.47.)  h  


Sümegi István


Q

töm jöv

(α ) = 60

2

⋅ h ⋅ t e max

 m3  ⋅ cos α ⋅ v L (α )  tömör  h  

58

(5.48.)

A fenti összefüggésekből látható, hogy adott szeletmagasság esetén a pillanatnyi jövesztési teljesítmény a „vízszintes” fő jövesztési síkban értelmezett pillanatnyi fogásmélység és a lengetési sebesség szorzatától függ. Mivel a fogásmélység tj = temax⋅cosα szerint változik, a pillanatnyi jövesztési teljesítmény csak úgy tartható állandó értéken, ha a lengetési sebességet az α=0-hoz tartozó értékről az elfordítási szög koszinusza szerint növeljük ill. csökkentjük, ez a „koszinusz” szabályozás:

v L (α ) =

v L (α = 0 ) . cos α

(5.49.)

A lengetési sebességnek azonban van egy, az adott szelet jövesztéséhez tartozó maximális értéke, ahogy azt az 5.2. fejezetben összefoglaltuk, értéke az (5.14.) összefüggés szerint számítható. Kiszámítható az a gémlengetési határszög (αH), amely felett a pillanatnyi jövesztési teljesítmény már nem tartható állandó értéken a „koszinusz” szabályozással. Ezen határszög elérése után a teljesítmény az elfordulási szög koszinusza szerint csökken és α=90o-nál nullává változik. Tehát ha vL(α)=vLmax, a gémlengetési határszög az (5.49.) összefüggésből:

α H = arc cos

v L (α = 0 ) . v L max

(5.50.)

Értéke minden egyes szeletben (adott gémállásnál) meghatározható. A jövesztett forgács és a blokk paramétereit úgy kell megválasztani, hogy a legkisebb mértékben jövesszünk a αH határszögön kívül. 5.4.2. A pillanatnyi jövesztési teljesítmény számítása a merítékek által egyidejűleg jövesztett forgácsok átlagos forgácskeresztmetszetéből

Egy meríték pillanatnyi jövesztési teljesítménye a meríték által jövesztett forgács pillanatnyi keresztmetszete és a jövesztési sebesség szorzata:


Sümegi István


QM = Aforg ⋅ vjöv = t ⋅ b ⋅ vjöv

59

(5.51.)

A marótárcsa folyamatos üzeménél egyidejűleg több meríték is fogásban van a működési tartomány különböző pontjaiban. A marótárcsa pillanatnyi jövesztési teljesítménye az egyidejűleg fogásban lévő merítékek forgácskeresztmetszet összegeinek és a jövesztési sebesség szorzata. QMT = ∑ Aforg ⋅ vjöv , mivel vjöv = vK,V , a marótárcsa kerületi sebessége, így QMT = ∑ Aforg ⋅ vK,V . [tömör m3/s]

(5.52.)

Ha a forgácskeresztmetszeteket az 5.3.4. pontban értelmezett átlagos forgácsparaméterek alapján határozzuk meg, felírható a marótárcsa pillanatnyi jövesztési teljesítményének egy jövesztési ciklusra számított átlagértéke −

−

Q MT = ∑ A forg ⋅ v K ,V .

(5.53.)

Az összesített átlagos forgácskeresztmetszet meghatározható az átlagos fogásban lévő meríték −

számból ( N M ,F ) és az egy merítékre jutó átlagos forgácskeresztmetszetből

−

−

−

∑ A forg = N M ,F ⋅ A forg .

(5.54.)

Az átlagos forgásban lévő meríték szám: −

N M ,F =


NM ⋅β . 2π

(5.55.)

Sümegi István


60

−

Az összesített forgácskeresztmetszet ( ∑ A forg ) felírható a „függőleges” fő jövesztési síkban ( α=0) és tetszőleges gémkifordulási szögnél (α). −

−

−

∑ A forg (α = 0) = N M ,F ⋅ t i (α = 0) ⋅ b(α = 0) , =

NM 1 − cos β v L (α = 0 ) ⋅ β ⋅ t e max ⋅ , 2π β nü

−

−

(5.56.)

−

∑ A forg (α ) = N M,F ⋅ t i (α ) ⋅ b(α ) , =

v (α ) NM 1 − cos β ⋅ β ⋅ t e max ⋅ cos α ⋅ L , 2π β nü

(5.57.)

A fenti összefüggésekből látható, hogy az átlagos forgácskeresztmetszet és az összesített átlagos forgácskeresztmetszet akkor lesz állandó, ha alkalmazzuk a már értelmezett „koszinusz” szabályozást. Az (5.49.) összefüggést behelyettesítve az 5.57-es összefüggésbe a forgácskeresztmetszetek, és ebből következően a marótárcsa pillanatnyi jövesztési teljesítményének egy jövesztési ciklusra számított átlagértéke a lengetési ciklus szabályozott szakaszára állandóak: −

−

Q MT (α = 0) = Q MT (α ) ,

ha α ≤ αH.

−

Ha a Q MT (5.53.) összefüggésbe behelyettesítjük az (5.56.) és (5.57.)-es, valamint az (5.3.)as összefüggéseket, elvégezzük az átalakításokat, és

−

Q MT -t tömör m3/h-ban számítjuk,

megállapítható, hogy −

Q MT = Q töm jöv .


Sümegi István


61

Tehát a pillanatnyi jövesztési teljesítmény meghatározása történhet az egy jövesztési ciklusban kijövesztett forgács térfogata, ill. a merítékek által egyidejűleg jövesztett forgács átlagos forgácskeresztmetszete alapján. 5.5. Az erőtani, energetikai paraméterek értelmezése, meghatározása

A marótárcsás kotró jövesztő szerkezetének, a merítékeknek és a marótárcsának erőtani, energetikai paraméterei alatt az alábbiakat értjük: -

A merítékre ható erőket: -

a kerületi sebesség irányú vágóerőt, Fv,

-

a kerületi sebességre merőleges rányomóerőt, FR. Ez felbontható lengetés irányú (oldalirányú), FR,O, és a lengetésre merőleges (homlokirányú), FR,H összetevőre.

-

Az egyidejűleg fogásban lévő merítékek alapján a marótárcsára ható erőket: -

az eredő vágóerőt, FVE ,

-

az eredő rányomóerőt, FRE , amely lengetés irányú (oldalirányú), FRE,O , és lengetésre merőleges irányú (homlokirányú), FRE,H , összetevőkre bontható.

-

A jövesztésre fordított hajtóteljesítmény igényt, PJE , amely az eredő vágóerőből számítható.

-

Az anyagemelésre fordított hajtóteljesítmény igényt, PEM.

-

A gémlengetésnek (gémfordításnak) a jövesztésből adódó teljesítményigényét, PFE .

A felsorolt erőtani, energetikai paraméterek az idő illetve a marótárcsa elfordulás szögének függvényében változnak, mivel változnak a forgácsparaméterek és az egyéb jellemzők. A technológiai tervezéshez egy olyan erőtani, energetikai modellt alkottunk, ahol ezen jellemzők

átlagértékeivel

számolhatunk,

így

azok

egyszerűbben

meghatározhatók,

számíthatók. 5.5.1. Az átlagos erőtani paraméterek számítása −

A merítékre ható, kerületi sebesség irányú átlagos vágóerő, F V számítása:

A 4.4.2. és az 5.3.4.1. fejezeteknek megfelelően az átlagos vágóerő meghatározható a „függőleges” fő jövesztési síkban (α=0) és tetszőleges gémkifordulásnál (α). MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


−

−

F V (α = 0 ) = k K ⋅ f V ⋅ A forg (α = 0 ) ,

−

−

F V (α ) = k K ⋅ f v ⋅ A forg (α ) .

62

(5.58.)

(5.59.)

Az 5.4.2. fejezetben megfogalmazottak szerint a szabályozott szakaszra (α ≤ αH) az átlagos −

−

forgácskeresztmetszetek állandók: A forg (α = 0) = A forg (α ) , így az átlagos vágóerőt a szabályozott szakaszra állandó értékűnek vehetjük fel. −

−

F V (α = 0) = F V (α ) , ha α ≤ αH . A lengetési határszög túllépése után az átlagos vágóerő csökkenni fog és α = 90o-nál 0-vá változik. −E

Az eredő átlagos vágóerő, F V , számítása

A marótárcsa üzeménél egyidejűleg több meríték is fogásban van, és mindegyikre hat a forgácskeresztmetszettel arányos vágóerő. Ha a vágóerőt az átlagos vágóerővel számítjuk, −

az átlagos eredő vágóerő az átlagos vágóerő és az átlagos fogásban lévő merítékszám ( N M ,F ) szorzata: −E

−

−

−

F V = ∑ F V = N M ,F ⋅ F V −

−

= N M ,F ⋅ k K ⋅ f V ⋅ A forg .

(5.60.)

Az (5.54.) összefüggés figyelembevételével: −E

−

F V = k K ⋅ f V ⋅ ∑ A forg .


(5.61.)

Sümegi István


63

Az eredő átlagos vágóerő az (5.56.) és (5.57.) összefüggés behelyettesítésével számítható az α=0-nál és tetszőleges α-nál. Az átlagos vágóerőre megfogalmazott feltételek ugyanúgy érvényesek az eredő átlagos vágóerőre is. −

A merítékre ható, kerületi sebességre merőleges átlagos rányomóerő F R számítása:

A 4.4.2 fejezetnek megfelelően az átlagos rányomóerő az átlagos vágóerőből számítható: −

− k FV FR = = K ⋅ f V ⋅ A forg . k F,R k F,R −

(5.62.)

Az átlagos rányomóerő felbontható lengetés irányú, a továbbiakban ezt oldalirányú −

−

összetevőnek nevezzük, F R ,O , és lengetésre merőleges, a továbbiakban homlokirányú, F R ,H , összetevőre. A felbontás arányát az eredő átlagos rányomóerőnél határozzuk meg, és ez a felbontás az átlagos rányomóerőre is igaz. −E

Az eredő átlagos rányomóerő F R számítása

A vágóerőhöz hasonlóan számítható:

−E

−

−

−

−

F R = ∑ F R = N M ,F ⋅ F R = N M ,F ⋅

=


− kK ⋅ f V ⋅ ∑ A forg k F,R

− kK ⋅ f V ⋅ A forg = k F,R

(5.63.)

Sümegi István


Az eredő átlagos rányomóerő oldalirányú

−E ( F R ,0

) és homlokirányú

64

−E

( F R ,H ) összetevőre

bontható. Az oldalirányú összetevő határozza meg a gémfordítás jövesztésből adódó teljesítményigényét, a homlokirányú összetevő a marótárcsát radiális irányban terheli. Figyelembe véve a meríték konstrukciókat, a vágóélek és bontófogak működését, a forgácsparamétereket, az erőfelbontást az egy ciklusban kijövesztett forgács homlokirányú és oldalirányú felületének arányában javasoljuk elvégezni. Figyelembe véve az 5.6. ábrát, a forgács homlokirányú felülete Sf,f ⋅ b, az oldalirányú felülete az átlagos fogásmélységgel −

kifejezve Sf,f ⋅ t i . Tehát a felületek arányát a forgácsszélesség és a függőleges síkban értelmezett átlagos fogásmélység arányával helyettesíthetjük. A fentieknek megfelelően az eredő átlagos rányomóerő oldalirányú összetevője a függőleges fő jövesztési síkban (α=0) és tetszőleges gémkifordulásnál (α): −

t i (α = 0) , F R , 0 (α = 0) = F R (α = 0) − t i (α = 0) + b(α = 0) −E

−E

(5.64.)

−

t i (α ) F R , 0 (α ) = F R (α ) − t i (α ) + b(α ) −E

−E

−

t i (α = 0) ⋅ cos α = F R (α ) − . t i (α = 0) ⋅ cos α + b(α ) −E

(5.65.)

5.5.2. Az átlagos energetikai paraméterek számítása −E

A marótárcsa hajtás jövesztésre fordított átlagos hajtóteljesítmény-igénye, P J : −E

−E

P J = F V ⋅ v K ,V .


(5.66.)

Sümegi István


65

Behelyettesítve és figyelembe véve az (5.61.) és (5.54.) összefüggéseket, valamint a −

Q MT = Q töm jöv feltételt, a hajtóteljesítmény-igény egyszerűen számítható.

−E

P J = k K ⋅ f V ⋅ Q töm jöv .

(5.67.)

−E

A gémlengetés jövesztésből adódó átlagos teljesítményigénye, P F :

Általánosan felírva −E

−E

P F = F R ,O ⋅ v L .

(5.68.)

Az összefüggés felírható α=0-nál és tetszőleges α-nál az (5.64.) és 5.65.) összefüggések behelyettesítésével, valamint vL(α=0) és vL(α) figyelembevételével. Ha szabályozott a lengetés az (5.49.) összefüggésnek megfelelően

vL(α) =

v L ( α = 0) , ha α ≤ αH , cos α

ha α > αH vL (α) = vLmax és b(α) = bmax , mindig az adott gémállásra értelmezve. A behelyettesítéseket és átalakításokat elvégezve a gémlengetés átlagos teljesítményigénye a pillanatnyi jövesztési teljesítményből, a jövesztett forgács paramétereiből, valamint a lengetési és kerületi sebességből is számítható: -

a „függőleges” fő jövesztési síkban (α=0): −E

P F (α ) =

-

kK v L (α = 0) ⋅ f V ⋅ Q töm ⋅ jöv k F, R v K ,V

1+

1 . b(α = 0)

(5.69.)

−

t i (α = 0)

tetszőleges kifordulási szögnél az αH határszögig ha a lengetés szabályozott:


Sümegi István


−E

P F (α ) =

kK v L (α = 0) ⋅ f V ⋅ Q töm ⋅ jöv k F, R v K ,V

cos α . b(α = 0) 2 cos α + − t i (α = 0)

66

(5.70.)

−

Az anyagemelés átlagos hajtóteljesítmény-igénye, P EM :

Az anyagemelés átlagos hajtóteljesítmény-igényét az 5.8. ábrának megfelelően az alábbi módon értelmezhetjük és számíthatjuk.

5.8. ábra. Az anyagemelés hajtóteljesítmény igényének értelmezése töm (5.45.; 5.46. összefüggések) a Az egy meríték által kijövesztett tömör forgácstérfogatból Vforg töm jövesztett anyag tömör sűrűségének ρt ismeretében számíthatjuk az anyagsúlyt, G forg , melyet

S súlypontjával jellemezhetünk. töm töm G forg = ρ t ⋅ g ⋅ Vforg .

Az anyagot az ürítési pontig emeljük, az emelési magasság h em jó közelítéssel legyen

h em = D M ,V − m

h 2 − m , ahol 2 3

- a meríték magassága.


Sümegi István


67

Az emelési munka Wem töm ⋅ h em . Wem = G forg

Az anyagemelésre fordított átlagos teljesítményigényt megkapjuk, ha ezt az emelési munkát a meríték követés ill. az ürítés ciklusidejére vonatkoztatjuk. Wem = Wem ⋅ n ü . ∆TC

−

P EM =

A behelyettesítések és átalakítások elvégzése után az anyagemelés átlagos hajtóteljesítményigénye − h 2   P EM =  D M ,V − − m  ⋅ ρ t ⋅ g ⋅ Q töm jöv . 2 3  

(5.71.)

A jövesztett anyag az álló betéten súrlódik, az anyag merítékbe juttatása is energiaigénnyel jár, mindezeket a járulékos ellenállásokat egy emelési hatásfokkal vesszük figyelembe. Ennek értéke a szakirodalomban marótárcsás kotrókra ηem = 0,6÷0,7. Így a járulékos ellenállásokkal növelt tényleges átlagos hajtóteljesítmény-igénye az anyagemelésnek: −T

P EM =

1 − ⋅ P EM . η em

(5.72.)

A fentiek figyelembevételével a marótárcsa hajtás átlagos teljesítmény-igénye:

−

P M ,H

ηh

−E

−T

P J + P EM = , ahol ηh

(5.73.)

- a hajtómű hatásfoka.

Az (5.67.), (5.71.) és (5.72.) összefüggések alapján írható


Sümegi István


−

P M ,H =

68

  1 1  h 2  ⋅ Q töm  D M ,V − − m  ⋅ ρ t ⋅ g  . (5.74.) jöv  k K ⋅ f V + ηh η em  2 3   

Folyamatos üzemben a marótárcsa hajtás átlagos teljesítményigénye nem lehet nagyobb, mint a motor névleges teljesítménye: −

P M ,H ≤ PM ,mot .

5.6. A jövesztési folyamat geometriai és technológiai vizsgálata

A jövesztési folyamat geometriai és technológiai vizsgálatához az 5.2. pontban összefoglalt műszaki adatok és geometriai jellemzők mellett ismernünk kell az adott gépen alkalmazott meríték és bontófog konstrukciót. 5.6.1. A meríték és bontófog konstrukció

Meríték és bontófog konstrukcióról konkrét gép esetében lehet beszélni, így a példaként választott SRs-1200-as marótárcsás kotrónál mutatjuk be azokat. Az SRs-1200-as marótárcsás kotrógépen szimmetrikus konstrukciójú, a meríték sarkaiban köríves, a meríték oldalán és homlokán egyenes vágóéllel rendelkező nyitott, zárt és lazító merítékeket alkalmaznak. A nyitott (láncos) és zárt merítékek hárompontos, a lazító merítékek négypontos rögzítésűek. A merítékekről a melléklet M5.1. ábráján mutatunk be fényképfelvételeket. A merítékeken a Visonta Bányaüzemben tipizált a=60 mm vágóél-szélességű, 46o-os kezdő ékszögű, ∼470 mm hosszúságú bontófogakat alkalmaznak, melyeket a vágóél külső felületére bontófog tartóban rögzítenek. Ezek is láthatók az M.5.1. ábrán. A merítékeken négy vagy öt bontófogat alkalmaznak. A később ismertetésre kerülő forgácsképek megrajzolásához és a meríték szilárdságtani ellenőrzéséhez a meríték (ha több típust alkalmaznak egy adott gépen, akkor a merítékek) 3D-s (térbeli) modelljére van szükség. Ha ez nem áll rendelkezésre, a gyártási dokumentáció alapján ezeket meg kell rajzolni. A nyitott és zárt merítékek térbeli modellje az 5.9.ábrán látható. A vágóél és bontófogak élgeometriai és elhelyezési vizsgálata is a modell alapján végezhető el. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


69

5.9. ábra. Az SRs-1200-as kotrón alkalmazott merítékek (nyitott és zárt) térbeli modellje és a merítékek homloknézeti képe


Sümegi István


70

5.6.2. A jövesztett blokk és szelet geometriai méretei

Adott marótárcsás kotró esetében a legnagyobb blokkmagasság (Hmax) műszaki adat. A szeletmagasságot (h) meghatározza a marótárcsa átmérője. Ha nem kidőlés veszélyes a homlok, akkor a h értékét ∼2/3DM,V értékűre célszerű megválasztani, ha kidőlés veszélyes a homlok és a mindenkori szelet felső élének leszakadásával kell számolni, akkor h értékét ∼1/2DM,V = RM,V értékűre választva, a meríték függőlegesen lép ki a fogásból, a meríték működési szöge β ≅ 90o. Az alkalmazandó szeletszámot (nsz) a tényleges blokkmagasság és az alkalmazandó szeletmagasságból számíthatjuk:

n sz =

H . h

(5.75.)

Ha ez nem egész szám, mivel H értékét a művelési technológiai általában meghatározza, vagy h értékét változtatjuk, vagy a teljes blokkot nem azonos szeletmagasságok mellett műveljük le. A h értékét az alsó szeletekben célszerű az optimális értéken tartani és a legfelső szeletet kisebb szeletmagasság mellett lejöveszteni. A felső szeletben a lengetési határszög (αH) túllépése miatt úgyis teljesítménycsökkenés áll elő, ezt az oldalrézsű kiképzés miatt nem tudjuk elkerülni, de a teljes blokkra vonatkoztatva így érjük el a legmagasabb átlagos jövesztési teljesítményt. Ha megvizsgáljuk a pillanatnyi jövesztési teljesítmény ( Q töm jöv ) (5.47.) és (5.48.) összefüggését, látható, hogy adott jövesztési teljesítmény eléréséhez a szeletmagasság csökkentését vagy a maximális fogásmélység (temax) vagy a lengetési sebesség (vL), vagy mindkettő növelésével kompenzálhatjuk. Mivel a maximális fogásmélységet behatárolja a meríték konstrukció, a lengetési sebességet pedig ennek a gépre alkalmazható legnagyobb értéke, h értékét a lehető legmagasabb értéken kell tartani. A maximális blokkszélességet, adott gép esetében, meghatározza a lengetési sugár (LVK,F), a maradó rézsű dőlésszögéhez tartozó kifordulási határszögek (αJ vagy αB) és az a feltétel, hogy az alsó szeletekben ne jövesszen a gép a gémlengetési határszögön (αH) kívül, tehát ne legyen jövesztési teljesítmény csökkenés. Ha a fent elmondottakat az SRs-1200-as kotróra megvizsgáljuk, agyag jövesztésénél, ahol állékony a homlok,


Sümegi István


h≅

71

2 2 D M ,V = ⋅ 8,37 = 5,58m ≈ 5,5 m . 3 3

Hmax értéke 22 m, így a szeletszám

n sz =

H max 22 = = 4 db . h 5,5

Az üzemben alkalmazott technológiai előírás szerint [56,57] a négyszeletes jövesztésnél 60oos oldalrézsű (maradó rézsű) esetén a kifordulási határszögek (rézsű számozása az 5.2. ábra szerinti): rézsű száma

αJ vagy αB

1

90o

2

60o

3

50o

4

42,5o

A blokkszélességet B ≅ 50 m értékűre javasolja a technológiai előírás. Ennek felülvizsgálatát és a gémlengetési határszögek megadását a technológiai vizsgálatnál ismertetjük.


Sümegi István


72

5.6.3. A jövesztési folyamat technológiai vizsgálata

A technológiai vizsgálat célja, hogy meghatározzuk azt a jövesztési teljesítményt, amely alapján az optimális technológiai paraméterek megválaszthatók, elvégezhető a merítékek konstrukciós felülvizsgálata és új merítékek fejleszthetők. Rögzíthető, hogy egy adott marótárcsás kotró, adott kőzetkörnyezetben történő üzeménél olyan technológiai feltételeket kell teremteni, figyelembe véve a műszaki lehetőségeket, hogy a kotró mint célgép a maximális jövesztési teljesítményt tudja folyamatosan biztosítani. Természetesen ennek műszaki-technikai feltételeit folyamatosan biztosítani kell. Valószínűsíthetően a bánya szempontjából a kotróra vonatkozóan ez adja a leggazdaságosabb üzemet. Minden egyéb optimalizálást ez alá a cél alá kell rendelni. Nem vizsgáljuk azt az esetet, amikor a géplánc jövesztési teljesítmény korlátot jelent a kotrógép üzemére. Üzemelő kotrógép esetén a technológiai vizsgálatot célszerű üzemi technológiai felülvizsgálattal kezdeni. 5.6.3.1. Üzemi technológiai felülvizsgálat

A technológiai felülvizsgálat célja az alkalmazott technológia megismerése, a forgácsolási paraméterek, a jövesztési teljesítmény és az erőtani, energetikai paraméterek meghatározása mért lengetési idő ismeretében. Rögzítendő alapadatok: -

a blokk magassága

H [ m ],

-

a blokk szélessége

B [ m ],

-

a szeletek száma

nsz [ db ],

-

a szeletek magasága

h1…hn [ m ],

-

a marótárcsa sugár ill. átmérő

RM,V , DM,V [ m ],

-

a kifordulási határszögek a maradó rézsű felé

α iB , vagy α iJ

-

meríték ürítési száma

nü [ s-1 ],

-

meríték szám

NM [ db ],

[ o ],

Mérendő adatok minden egyes lengetésnél: -

a maximális előrelépés nagysága

temax[ m ],

-

a lengetési ciklusidő

TSZ,C [ sec].


Sümegi István


73

A lengetési ciklusidők pontos mérése történhet videó kamera segítségével. A teljes lengetési folyamatot rögzítve megfigyelhető a forgácsképzés, a merítékek telítettsége, az ürítés folyamata. A felvételre rögzítve az időt utólag a felvétel visszajátszásánál másodperc pontossággal rögzíthetjük az időket, sőt a felvételre szöveges információk is rámondhatók, melyek

segítik

a

kiértékelést.

A

felvétel

visszajátszható,

állítható,

így minden szükséges információ rendelkezésre áll. A kotró műszaki adataiból és a gém geometriai jellemzőiből számítható a lengetési sugár maximális értéke Lmax VK ,F [ m ], és adott a maximális lengetési sebesség v Lmax [m/s], ebből számítható a maximális lengetési szögsebesség ωLmax, (5.11.) összefüggés. Adott ill. számítható a marótárcsa kerületi sebessége vK,V [m/s]. A számított jellemzők és forgácsolási paraméterek az adott szelet jövesztésénél: Jelölés

Dimen- Összezió

függés

LVK,F

[m]

(5.12.)

γi

[o]

(5.13.)

v iL max

[m/s]

(5.14.)

BJ

[m]

(5.31.)

A baloldali blokkszélesség

BB

[m]

(5.32.)

Kifordulási határszög a maradó rézsű felé (alapadat)

αJ

[o]

Kifordulási határszög a szabad rézsű felé

αB

[o]

(5.33.)

A lengetési szög

∑α

[o]

(5.34.)

Minimális fogásmélységek a „vízszintes” fő jövesztési

t min j,J

[m]

(5.17.)

t min j,B

[m]

(5.17.)

tj

[m]

(5.39.)

Sf,v

[m]

(5.35.)

vLátlag

[m/s]

(5.19.)

bátlag

[m]

(5.19.)

A lengetési sugár az adott szeletben A tárcsapozíció szöge A maximális lengetési sebesség a szeletben A jobboldali blokkszélesség (a maradó rézsű a jobboldalon van)

síkban a jobboldalon Minimális fogásmélységek a „vízszintes fő jövesztési síkban a baloldalon Az átlagos fogásmélység a „vízszintes” fő jövesztési síkban A forgácsolási v. lengetési úthossz a „vízszintes” fő

−

jövesztési síkban Az átlagos lengetési sebesség Az átlagos forgácsszélesség MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sf ,v Tsz ,C

Sümegi István


αátlag

[o]

(5.40.)

vL(α=0)

[m/s]

(5.49.)

b(α=0)

[m]

(5.20.)

Af,V

[m2]

(5.38.)

Vsz

[m3]

Kifordulási szög az átlagos fogásmélységnél Lengetési sebesség a „függőleges fő jövesztési síkban (feltételezve a „koszinusz” szabályozást)

74

Forgácsszélesség a „függőleges” fő jövesztési síkban A forgács keresztmetszete a „vízszintes” fő jövesztési síkban A jövesztett szelet forgácstérfogata (Af,V.h) Vsz ) Tsz ,C

− töm

Q jöv

[tömör m3/h]

A meríték működési szögtartománya

β

[o, rad] (5.24.)

Az átlagos fogásmélység a „függőleges” fő jövesztési

−

Az átlagos jövesztési teljesítmény (számítása

síkban (α=0) Bontófog beállítási szög (számítása βe =arc tg

v Látlag v K ,V

ti

[m]

βe

[o]

(5.28.)

)

A jövesztett blokkból vett kőzetmintán elvégzett laboratóriumi forgácsolási vizsgálatok eredményeinek felhasználásával, meghatározva a jellemző fajlagos vágóerőt fV(A), az erőarányt kF,R, a kopottsági tényezőt kK, felvéve a jövesztett anyag tömör sűrűségét ρt, az anyagemelés hatásfokát

ηem és a hajtómű hatásfokát

ηh , a fent meghatározott

forgácsolási paraméterekhez számíthatók az erőtani, energetikai paraméterek: Jelölés −

Az egy merítékre jutó átlagos vágóerő

FV

Az átlagos fogásban lévő merítékszám

N M ,F

−

−E

Az eredő átlagos vágóerő

FV

A jövesztésre fordított átlagos hajtóteljesítmény-igény

PJ

Az átlagos rányomóerő

FR

Az eredő átlagos rányomóerő


−E

−

−E

FR

Dimen-

Össze-

zió

függés

[N]

(5.58.)

[db]

(5.55.)

[N]

(5.60.)

[kW]

(5.66.)

[N]

(5.62.)

[N]

(5.63.)

Sümegi István


Az eredő átlagos rányomóerő oldalirányú összetevője α=0-nál A

gémlengetés

jövesztésből

adódó

átlagos

teljesítmény-igénye α=0-nál Az eredő átlagos rányomóerő oldalirányú összetevője αátlag-nál A

gémlengetés

jövesztésből

adódó

átlagos

teljesítmény-igénye αátlag-nál Az anyagemelés átlagos hajtóteljesítmény-igénye a járulékos ellenállásokkal A marótárcsa hajtás átlagos teljesítményigénye

−E

F R , (α=0) −E

P F (α=0) −E

F R ,0 (αátlag) −E

P F (αátlag) −T

P EM −

P M ,H

75

[N]

(5.64.)

[kW]

(5.68.)

[N]

(5.65.)

[kW]

(5.68.

[kW]

(5.72.)

[kW]

(5.73.)

Alkalmazási példaként Visonta Bányában, az MT-5-ös SRs-1200-as marótárcsás kotrón

elvégzett technológiai felülvizsgálatból mutatunk be részleteket [K17] . A vizsgálat két műszakra terjedt ki, összesen 29 db értékelhető mérési ciklust rögzítettünk. A kotró blokkban jövesztett, a blokk magassága H ≅ 20 m, a blokk szélessége B = 49 m volt. A gép négyszeletes jövesztést végzett, közel azonos szeletosztással. A melléklet 5.1/1-5.1/3. táblázatában bemutatjuk a 3. szeletben végzett 2.sz. mérés eredményeit, a forgácsolási paraméterek, a jövesztési teljesítmény és az erőtani, energetikai paraméterek számított értékeit. A paraméterek meghatározására számítógépi programot állítottunk össze. A program segítségével az alapadatok, a mért lengetési ciklusidő, valamint a maximális előrelépés (fogásmélység) alapján határozzuk meg a forgácsolási paramétereket és a blokkjövesztésre − tömör

jellemző átlagos jövesztési teljesítményt ( Q jöv ). A laboratóriumi kőzetforgácsolási vizsgálatok eredményeinek felhasználásával, megválasztva a jellemző adatokat, számítjuk az erőtani, energetikai paramétereket két esetre, egy tangenciális működésű vágóél és bontófog geometria (A eset, Melléklet 5.1/2 táblázat) és egy radiális működésű vágóél és bontófog geometria (B eset, Melléklet 5.1/3 táblázat) feltételezése mellett. A vizsgálatok alapján megállapítottuk, hogy a lengetési ciklusra számolt átlagos jövesztési teljesítmények 15002200 tömör m3/h között változtak, de nagy számban az 1800-2100 tömör m3/h közé estek. A maximális fogásmélységek 0,35-0,45 m értékűek voltak. Az erőtani, energetikai adatokból MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


76

látható, hogy 2000 tömör m3/h-ás jövesztési teljesítmény környezetében tangenciális működésű vágóél és bontófog konstrukciót feltételezve a hajtások túlterhelés nélkül üzemelnek. Radiális működésre jellemző erőkkel számolva a marótárcsa hajtómotor túlterhelődik és a fordítás (gémlengetés) jövesztésből adódó teljesítményigénye 6,5-szeresére nő, meghaladja a hajtás névleges teljesítményének 50%-át. 5.6.3.2.

A

jövesztési

teljesítmény

meghatározása

a

marótárcsa

hajtás

névleges

teljesítményéből

Ahogy az 5.5.2. fejezetben összefoglaltuk, folyamatos üzemben a marótárcsa hajtás teljesítményigénye nem lehet nagyobb, mint a motor névleges teljesítménye, ezt nevezzük marótárcsa hajtóteljesítmény korlátnak. −

P M ,H ≤ PM ,mot

Az (5.74.) összefüggés egyszerűbb alakban írható: −

PM,H = T

1 ⋅ Q töm jöv ⋅ T ≤ PM,mot , ahol ηh

(5.76.)

- termelési tényező, értéke

T = kK ⋅ fV +

1  h 2   D M ,V − − m ρ t ⋅ g . η em  2 3 

(5.77.)

Az (5.76.) összefüggésből a névleges motorteljesítményhez tartozó pillanatnyi jövesztési teljesítmény Q töm jöv ≤

η h ⋅ PM ,mot T

.

(5.78.)

Az így meghatározott teljesítmény nem lehet nagyobb, mint a meríték névleges térfogatából számítható effektív jövesztési teljesítmény (5.42.összefüggés), ez a meríték térfogati korlát. töm Q töm jöv ≤ Q eff .


Sümegi István


77

Alkalmazás példaként az SRs-1200-as kotróra határozzuk meg a pillanatnyi jövesztési

teljesítményt tangenciális működésű vágóél és bontófog feltételezése mellett. A számításhoz szükséges adatok: A marótárcsa hajtómotor névleges teljesítménye

PM,mot = 630 kW,

A hajtómű hatásfoka

ηh = 0,85,

A jövesztendő kőzet fajlagos vágóereje

fv = 0,6.106 N/m2,

A marótárcsa átmérő

DM,T = 8,37 m,

A jövesztett szelet magassága

h = 5,5 m,

A meríték magassága

m ≅ 1 m,

A jövesztett agyag tömör sűrűsége

ρt = 2000 kg/m3,

A

járulékos

ellenállásokat

figyelembevevő ηem = 0,6.

emelési hatásfok

A számításokat kK = 1-től (új vágóél és bontófog) kK = 1,5 –ig határozzuk meg. A számítások eredményei táblázatosan: kK

T [N/m2]

3 Q töm jöv [tömör m /h]

1

7,61.105

2530

1,1

8,22.105

2344

1,2

8,82.105

2186

1,3

9,42.105

2046

1,4

10,02.105

1922

1,5

10,62.105

1815

A meríték névleges űrtartalmából számítható effektív jövesztési teljesítmény az (5.42.) 3 összefüggésből, ha Q laza elm ≅ 3450 laza m /h, gyári adat, vegyük fel a lazulási tényezőt agyagra

klaz = 1,3 értékűre, és a töltési tényezőt ktölt = 1-re, névleges töltés.

töm Q eff = Q laza elm ⋅

k tölt 1 m3 = 3450 ⋅ = 2653 tömör . k laz 1,3 h

Tehát a névleges hajtómotor teljesítményekhez tartozó pillanatnyi jövesztési teljesítményeket a meríték el tudja szállítani. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


78

Ha a marótárcsára választunk egy átlagos kopottsági állapotot, ehhez hozzárendelhető egy pillanatnyi jövesztési teljesítmény, amely mellett a forgácsolási és erőtani, energetikai paraméterek vizsgálhatók. Az SRs-1200-as kotrónál kK értéket ∼1,3értékűre választva Q töm jöv ≈ 2000 tömör m3/h-ás pillanatnyi jövesztési teljesítménnyel számolhatunk. 5.6.3.3 A forgácsolási és erőtani, energetikai paraméterek meghatározása az adott pillanatnyi jövesztési teljesítményhez

A pillanatnyi jövesztési teljesítményt meghatározhatja a hajtóteljesítmény korlát, a meríték térfogati korlát, az 5.6.3.2. fejezetnek megfelelően, de meghatározhatja a géplánc kapacitás is, ha ez kisebb, mint a fenti két korlátból számítható érték. A pillanatnyi jövesztési teljesítményt korlátozhatja a gémlengetés (gémfordítás) teljesítményigénye. Ahogy az 5.5.2. fejezetben meghatároztuk, a gémlengetés jövesztésből adódó átlagos teljesítményigénye

−E

( P F ) az (5-69.) és (5.70.)-es összefüggésekkel

meghatározható. Ehhez hozzá kell adni az üresjárati teljesítményigényt, és ha a gémlengetés síkja nem vízszintes, a forgó felsőváz súlypontjának emeléséből ill. süllyesztéséből adódó teljesítményigényt is. Az áttételi mű hatásfokának figyelembevételével a gémlengetés eredő átlagos teljesítményigényének kisebbnek kell lenni, mint a fordítómotor (motorok) névleges teljesítménye. A fordítás járulékos teljesítményigényét célszerű mérésekkel meghatározni. A forgácsolási paraméterek és a lengetési ciklusidő meghatározásához az 5.6.3.1. fejezetnek megfelelően rögzítjük az alapadatokat, a lengetés paramétereit és a maximális fogásmélységet (temax), a reális tartományban a kívánt lépcsőkkel számítva, (pl. temax legyen 0,3; 0,4; 0,5 m). A számított jellemzők és paraméterek a minimális fogásmélységek meghatározásáig azonosak. A Q töm jöv ismeretében meghatározható: Jelölés

Dimen

Össze-

-zió

függés

A lengetési sebesség a „függőleges” fő jövesztési síkban

vL(α=0)

[m/s]

(5.47.)

Forgácsszélesség a „függőleges” fő jövesztési síkban

b(α=0)

[m]

(5.20.)

αH

[o]

(5.50.)

Gémlengetési (szabályozási) határszög


Sümegi István


79

Ha αB és αJ < αH, a teljes lengetési ciklusban megvalósítható a sebességszabályozás, a − töm

jövesztési teljesítmény állandó értéken tartható Q töm jöv = Q jöv . Ekkor a további paraméterek: Jelölés Dimen Össze-zió

függés

tj

[m]

(5.39.)

bátlag

[m]

Az átlagos lengetési sebesség

vLátlag

[m/s]

(5.19.)

Kifordulási szög az átlagos fogásmélységnél

αátlag

[o]

(5.40.)

A forgácsolási v. lengetési úthossz a „vízszintes” fő

Sf,V

[m]

(5.35)

TSZ,C

[s]

βe

[o]

Lengetési sebesség a kifordulási határszögnél baloldalon

vL,B

[m/s]

(5.49.)

Lengetési sebesség a kifordulási határszögnél jobboldalon

vL,J

[m/s]

(5.49.)

Forgácsszélesség a kifordulási határszögnél a baloldalon

bB

[m]

(5.20.)

Forgácsszélesség a kifordulási határszögnél a jobboldalon

bJ

[m]

(5.20.)

A meríték működési szögtartománya

β

Az átlagos fogásmélység a „függőleges” fő jövesztési síkban

−

−

Átlagos fogásmélység a „vízszintes” fő jövesztési síkban Az átlagos forgácsszélesség a −

bátl⋅ t j =b(α=0)⋅temax összefüggésből

jövesztési síkban A lengetési ciklusidő: TSZ,C =

S f ,V v Látlag

,

Bontófog beállítási szög

ti

[o, rad] (5.24.) [m]

(5.28.)

(α=0) Ha αB > αH, vagy αJ > αH, vagy αB és αJ > αH, a lengetési ciklus két szakaszból áll, egy szabályozott és egy állandó sebességű szakaszból. Az átlagos jövesztési teljesítmény Q töm jöv > − töm

Q jöv , teljesítménycsökkenés áll elő. Ekkor a forgácsolási paraméterek és az átlagos jövesztési teljesítmény számítása: Átlagos fogásmélység a „vízszintes” fő jövesztési síkban a teljes lengetésre (∑α) Átlagos fogásmélység a „vízszintes” fő jövesztési síkban a szabályozott szakaszra MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

−

t j (∑α)

−

t j (szab)

[m]

(5.39.)

[m]

(5.39.)

Sümegi István


Az átlagos forgácsszélesség a szabályozott szakaszra −

bátlag(szab)

80

[m]

bátlag(szab)⋅ t j (szab)=b(α=0)⋅temax összefüggésből [m/s] (5.19.)

Az átlagos lengetési sebesség a szabályozott szakaszra

vLátlag(szab)

Kifordulási szög az átlagos fogásmélységnél

αátlag(szab)

[o]

(5.40.)

Sf,V(∑α)

[m]

(5.35.)

Sf,V(szab)

[m]

(5.35.)

(szabályozott szakaszra) A forgácsolási v. lengetési úthossz a „vízszintes” fő jövesztési síkban a teljes lengetésre (∑α) Forgácsolási v. lengetési úthossz a „vízszintes” fő jövesztési síkban a szabályozott szakaszra A lengetési ciklusidő két részből áll, a szabályozott szakasz megtételéhez szükséges időből és az állandó sebességű szakasz megtételének idejéből: szab áll TSZ,C = TSZ ,C + TSZ ,C ,

TSZ,C =

S f ,V (szab) v Látl (szab)

+

S f ,V (∑ α ) − S f ,V (szab) v iL max

.

(5.79.)

Jövesztési teljesítménycsökkenés áll elő, az átlagos pillanatnyi jövesztési teljesítmény − töm

Q jöv = VSZ

VSZ , ahol TSZ,C

(5.80.)

- a jövesztett szelet tömör forgácstérfogata [m3], VSZ = h ⋅ temax ⋅ B .

A jövesztési teljesítménycsökkenés ∆Q töm jöv :

− töm

töm ∆Q töm jöv = Q jöv − Q jöv .


(5.81.)

Sümegi István


81

A további forgácsolási paraméterek kiszámítása a teljes ciklusban szabályozott esettel azonos módon történik. Az erőtani, energetikai paraméterek kiszámítását az 5.6.3.1. fejezetben bemutatottak szerint végezhetjük. Példaként az SRs-1200-as kotróra elvégzett vizsgálatokból mutatunk be egy-egy

adatsort

Q töm tömör m3/h-ás pillanatnyi jövesztési teljesítmény mellett. A jöv =2000

blokkmagasságot H = Hmax=22 m-re, a szeletmagasságot h = 5,5 m-re, a blokkszélességet B = 50 m-re választottuk. A vizsgálatoknál mind a négy szeletre, temax= 0,3; 0,4 és 0,5 m-es fogásmélység mellett

számítógépes program segítségével kiszámítottuk a forgácsolási

paramétereket, tangenciális működésű vágóél- és bontófog (A eset) és radiális működésű vágóél- és bontófog feltételezésével meghatároztuk az erőtani, energetikai paramétereket. A Melléklet 5.2/1. táblázatában a 3. szeletben jövesztve, temax = 0,4 m maximális fogásmélység mellett adjuk meg a forgácsolási paramétereket és a szeletlengetési ciklusidőt olyan lengetési feltételekre, ahol αB és αJ < αH, tehát a teljes lengetési ciklusban megvalósítható a sebességszabályozás. A melléklet 5.2/2. és 5.2/3. táblázatában az A és B esetre megadjuk a számított erőtani, energetikai paramétereket. A Melléklet 5.3/1. táblázatában az 1. szeletben jövesztve temax = 0,3 m fogásmélység mellett adjuk meg a forgácsolási paramétereket és a lengetési ciklusidőt, ahol αJ > αH, tehát a lengetési ciklusnak van szabályozott és állandó − töm

sebességű szakasza. Látható, hogy az átlagos jövesztési teljesítmény Q jöv ≈ 1750 tömör m3/h, 3 tehát a teljesítménycsökkenés ∆Q töm jöv ≈ 250 tömör m /h. A Melléklet 5.3/2. és 5.3/3.

táblázatában megadjuk az erőtani, energetikai paramétereket az A és B esetre. Látható, hogy a fajlagos vágóerő, a kopottsági fok növekedésével, valamint az erőarány csökkenésével a marótárcsa hajtómotor túlterhelődik és többszörösére nő a fordítás jövesztésből adódó teljesítményigénye. A vizsgálatok adatsoraiból kigyűjtve a gémlengetés szabályozási határszögeit, αH, és a kifordulási határszögeket αB és αJ , a temax és a szeletszám függvényében táblázatba foglalva az alábbiak.


Sümegi István


82

temax [ m ]

szeletszám

1

0,3

0,4

0,5

49,92

61,12

67,27

30,85

90

30,85

51,82

2

35,91

60

42,4

35,91

50

42,4

52,84

60

35,91

50

52,84

60

68,42

61,96 42,5

90

68,23

62,63

51,2

4

30,85

62,38

52,2

3

90

42,4

50 67,91

42,5

52,84

42,5

5.1. táblázat. A gémlengetés szabályozási határszögei és a kifordulási határszögek αH αB

αJ

[o].

Az eredményeket elemezve látható, hogy a 0,4 és 0,5 m-es maximális fogásmélység mellett a felső 1-es szelet kivételével teljesítménycsökkenés nélkül tudjuk a szeleteket jöveszteni. Az αH

határszög nagyobb, mint a kifordulási határszögek, a szelet teljes

szélességében „koszinusz” szabályozással a pillanatnyi jövesztési teljesítmény a megkívánt értéken tartható. A 0,3 m-es maximális fogásmélységnél a 3. szelet kivételével a másik három szeletben teljesítménycsökkenés áll elő. A forgácsolási paraméterek grafikusan is megjeleníthetők, ez látható a Melléklet 5.2. ábráján temax = 0,4 m-es maximális fogásmélység mellett. Az optimális fogásmélység megválasztása

A jövesztési folyamat geometriai és technológiai vizsgálata alapján látható, hogy adott pillanatnyi jövesztési teljesítményhez meghatározható a maximális fogásmélység (temax) legkisebb értéke, ahol a legfelső szelet kivételével teljesítménycsökkenés nélkül jöveszthetők le az egyes szeletek. Ez jelenti a lengetési sebességkorlát alapján történő fogásmélység megválasztást. Ha növeljük a fogásmélységet (5.1. táblázat), nő a gémlengetés szabályozási határszöge, és ehhez kisebb lengetési sebességek tartoznak. Korlátot jelenthet adott marótárcsás kotrónál egyfelől a minimális lengetési sebesség, másfelől a merítékre megengedhető maximális fogásmélység.


Sümegi István


A

megengedhető

maximális

fogásmélység

megválasztását

83

segítik

az

adott

technológiához megrajzolt forgácsképek. Forgácsképek a meríték 3D-s modellje alapján, figyelembe véve a marótárcsa

elhelyezés geometriai adatait és a marótárcsa mozgatás ábráját (5.1. ábra), rajzolhatók a „vízszintes” fő jövesztési síkban, úgy a jobbról-balra, mint a balról-jobbra lengetésnél. A megválasztott pillanatnyi jövesztési teljesítményhez meghatározott forgácsolási paraméterek alapján a „függőleges” fő jövesztési sík környezetében, a lehetséges maximális fogásmélységeknél rajzolunk forgácsképeket a valóságos vágóél pályagörbék és a forgácsolási kísérleteknél meghatározott kitörési szögek figyelembevételével. Az 5.10. és 5.11. ábrán a SRs-1200-as marótárcsás kotrónál, az eredeti merítékekhez, Q töm jöv =2000 tömör m3/h-ás pillanatnyi jövesztési teljesítménynél, t = temax= 0,3, 0,4 és 0,5 m fogásmélységeknél, jobbról-balra és balról-jobbra lengetve láthatók a forgácsképek. A forgácsképek alapján eldönthető a maximális fogásmélység legnagyobb értéke, azon feltételből, hogy a bontófogak végezzék az anyag megbontását (jövesztését), és a oldalvágóélek önállóan ne jövesszenek, mert az nagy oldalvágóél kopáshoz vezet. A forgácsképek és a forgácskép analízis alkalmas továbbá: -

a jövesztés feltételeinek vizsgálatára a kétirányú lengetésnél,

-

a bontófog elhelyezések, beállítások és működések vizsgálatára,

-

segíti a meríték konstrukció ellenőrzését ill. új meríték konstrukció választást.

A konstrukciós kérdésekhez kapcsolódó vizsgálatokra a 6. fejezetben visszatérünk. A forgácskép analízisből látható, hogy 0,5 m-es fogásmélységnél már az oldalvágóélek is kezdenek jöveszteni. Bontófog viszont a meríték oldalára az első rögzítő fülek mellé csak meríték űrtartalom csökkenése mellett helyezhető el, mivel a marótárcsának és így a merítéknek a tárcsa forgása közben egy adott gyűrűstérben el kell férnie. Ezért a konkrét esetben, tehát az SRs-1200-as kotrónál a maximális fogásmélységet (temax) 0,4 m-es érték környezetében célszerű tartani. Itt érhető el a legnagyobb jövesztési teljesítmény, és itt várható a legkisebb költségű jövesztés. Tehát az SRs-1200-as kotróra az agyag jövesztésénél a 0,4 m-es maximális fogásmélységhez tartozó forgácsolási paraméterek alapján kell a meríték konstrukciót és a bontófog beállításokat megtervezni.


Sümegi István


84

5.10. ábra. Az SRs-1200-as marótárcsás kotró régi merítékének forgácsképei. Jobbról3 balra lengetés, Q töm jöv =2000 tömör m /h MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


85

5. 11. ábra. Az SRs-1200-as marótárcsás kotró régi merítékének forgácsképei. Balról3 jobbra lengetés, Q töm jöv =2000 tömör m /h


Sümegi István

6. MERÍTÉKEK KONSTRUKCIÓS KÉRDÉSEI, MERÍTÉKFEJLESZTÉS

86

6. A MERÍTÉKEK KONSTRUKCIÓS ELLENŐRZÉSÉNEK ÉS KIALAKÍTÁSÁNAK GEOMETRIAI ÉS SZILÁRDSÁGTANI KÉRDÉSEI, MERÍTÉKFEJLESZTÉS

Marótárcsás kotrógépeken üzemelő merítékek geometriai és szilárdságtani ellenőrzését konkrét gépkonstrukció és meríték konstrukció esetén végezhetjük el.

Összefoglaljuk a

vizsgálatok általános szempontjait. Alkalmazását az SRs-1200-as marótárcsás kotróra és a kotrón üzemelő merítékekre mutatjuk be. A konstrukciós ellenőrzéseket célszerű helyszíni megfigyelésekkel, tapasztalatszerzéssel kezdeni. 6.1. Üzemi megfigyelések, a tapasztalatok összegzése

A merítékek és bontófogak ellenőrzését, felülvizsgálatát elvégezhetjük a kotrógépeken üzemelő és a felújításra leváltott merítékeken. Az SRs-1200-as marótárcsás kotróknál elvégzett vizsgálatok alapján elmondható, hogy normál kőzetkörnyezetben a jellemző tönkremeneteli mód a bontófogak és a vágóélek elkopása. Azt, hogy a kopások milyen módon, milyen sebességgel alakulnak ki és a kopásoknak milyen kihatásai vannak a gép szerkezeti elemeire, a hajtásokra, a jövesztési teljesítményre, vizsgálni kell. A bontófog és vágóél kopásának erőtani, energetikai kihatásait a 4. és 5. fejezetben bemutattuk. Természetes jelenség, hogy abrazív kőzetek jövesztésénél a jövesztő szerszám elkopik, de a kopás formája, mértéke a jövesztő szerszám geometriájának optimális megválasztásával, valamint az adott jövesztési feladatra a legkisebb szerszámköltséget eredményező anyag kiválasztásával minimalizálható. Az elhasználódott jövesztő eszközt (bontófogat, merítéket) cserélni kell. A geometriai és rögzítési feltételek figyelembe vételével ezek változtathatók, az adott jövesztési feltételekhez javíthatók, módosíthatók. Hogy a változtatásnál milyen irányban célszerű elindulni, ezt segítik és megalapozzák az üzemi megfigyelések. Üzemelő 5 bontófogas meríték fényképfelvétele látszik a melléklet M.6.1. és M.6.2. ábráján. A bontófogak még relatíve új állapotot mutatnak, de kisebb-nagyobb mértékű aszimmetrikus kopás már megfigyelhető. Jellemző tönkremeneteli módot látunk a B1-es bontófog késtartóján, ami bontófog beállítási és meríték konstrukciós problémát jelez. A kopás okának feltárását a következő fejezetben végezzük el. A késtartókon megfigyelhető kopások azt jelzik, hogy a bontófog-konstrukció nem védi a késtartót kopás ellen. A vágóélek külső felületén is megfigyelhetők kisebb-nagyobb kopások, ezek döntően nem hátfelület irányúak, ami kedvezőtlen élgeometria választást jelez. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


87

Leváltott 4 bontófogas nyitott merítékek fényképfelvétele látszik a melléklet M.6.3. és M.6.4. ábráján. A felvételeken megfigyelhetők a jelentős bontófog kopások, ezek legtöbb esetben aszimmetrikusak, ami bontófog beállítási problémát jelez az alkalmazott jövesztési technológiánál. A felvételeken megfigyelhetők (nyíllal jelölve) a jelentős oldalvágóél kopások. Ezek az adott vágóél környezetben bontófog hiányt, elhelyezési problémát ill. nem megfelelő fogásmélység megválasztást mutatnak. A meríték konstrukció és az alkalmazott technológia nem felelnek meg egymásnak. Üzemelő 4 bontófogas lazító meríték fényképfelvétele látszik a melléklet M.6.5. és M.6.6. ábráján. A bontófogak erősen kopott állapotúak, több bontófogon aszimmetrikus kopás figyelhető meg, jelentősek az oldalvágóél kopások is. Az üzemeltetők tapasztalatai alapján összefoglalható, hogy hibás öntésű bontófogaknál normál kőzetkörnyezetben is előfordul bontófog törés a késtartó nyakrészénél, de keményebb kőzetek, beágyazódások jövesztésénél ez még jó minőségű bontófogaknál is lehet jellemző tönkremeneteli mód. Keményebb homokkövekben, főleg a már megkopott késtartóknál jelentkezik a késtartó-hát kirepedése, elnyíródása, ami egyértelműen helyi túlterhelést jelent. Mivel a merítékeken a bontófogak cserélhetők, olyan bontófog konstrukciót kell választani, ami megvédi a késtartót és részben a vágóélet a nagyobb mértékű kopásoktól, hogy a folyamatos bontófog cserével hosszabb meríték élettartamot érjünk el. Egyszerű legyen a bontófog csere, biztonságos a rögzítése. 6.2. Vágóél és bontófog ellenőrzés, fejlesztés

A meríték, ezen belül a vágóél és bontófog működésének energetikai megítéléséhez el kell végezni a vágóél és bontófog élgeometriai felülvizsgálatát. 6.2.1. Az üzemelő merítékek vágóélének és bontófogainak élgeometriai felülvizsgálata

Az élgeometriai vizsgálat elvégezhető a homlok és oldalvágóélekre és a vágóélen elhelyezett bontófogakra, valamint tetszőleges vágóél szakaszra és az azon elhelyezkedő bontófogra. Ha a lengetési sebesség közel vágóél irányú vagy vágóélre merőleges (±10o-on belül), akkor a vizsgálatot visszavezethetjük síkgeometriai vizsgálattá, és az így elvégzett vizsgálat hibája ±1-2o-on belüli.


Sümegi István


88

Tetszőleges pozícióban elhelyezkedő vágóél és bontófog vizsgálata a vágóél és bontófogak térbeli modellje alapján lehetséges, 6.1. ábra.

6.1. ábra. Az SRs-1200-as marótárcsás kotró üzemelő meríték vágóélének és bontófogainak térbeli modellje A modellbe berajzoltuk a rögzített pillanatnyi teljesítményhez és a választott maximális fogásmélységhez tartozó sebesség vektorokat (kerületi sebesség vektor, lengetési sebesség vektor, eredő sebesség vektor), valamint a bontófogra ható erők vektorirányait, amelyek alapján a később ismertetésre kerülő szilárdságtani számítások elvégezhetők. A vektorokat minden egyes bontófog vágóélközéppont térbeli pályagörbéinek érintőiként értelmezzük és ezekhez vizsgáljuk az élgeometriát és a bontófog beállításokat. A vizsgálatokhoz az alábbi síkokat értelmezzük, amelyek egymáshoz viszonyított szögei és a metszésvonalaik által bezárt szögek adják az élgeometria és a beállítások szögeit: -

vágósík a vágóél és az eredő sebességvektor által meghatározott sík,

-

bontófog (jövesztőkés) hátsík a vágóélre illeszkedő, a bontófog homlokfelületét alkotó

sík, -

bontófog homloksík a vágóélre illeszkedő, a bontófog homlokfelületét alkotó sík,

-

a vágóélre és a vágósíkra merőleges, a vágóél központon átmenő sík (általában ez a bontófog szimmetriasík), nevezzük szimmetriasíknak,


Sümegi István


-

89

a vágósíkra merőleges, a vágóél középponton átmenő, az eredő sebességvektor irányú sík, legyen ez a sebességi sík.

Ha az eredő sebességvektor merőleges a vágóélre, a szimmetriasík és a sebességi sík egybeesik, ekkor mérhetjük a bontófog mint jövesztőkés konstrukciós szögeit, a hátsík és a vágósík által bezárt szög a konstrukciós hátszög, a vágósík és homloksík által bezárt szög a mindenkori ékszög. A bontófog a „jövesztés irányában áll”. Változó sebességű jövesztésnél az eredő sebességvektor nem merőleges a vágóélre, a

vágósík és a szimmetriasík metszésvonala szöget zár be az eredő sebességvektorral, ezt a szöget nevezzük bontófog beállítási vagy elfordítási szögnek, βe . Ugyanekkor értelmezzük az ún. működési szögeket, mint az élgeometria működés közbeni szögeit: -

működési hátszög, az eredő sebességvektor és a sebességi sík és hátsík metszésvonala

által bezárt szög, δh,m, -

működési vágószög, az eredő sebességvektor és a sebességi sík és homloksík

metszésvonala által bezárt szög, γv,m, -

működési ékszög, a sebességi sík és hátsík, valamint a sebességi sík és homloksík

metszésvonalai által bezárt szög, αé,m. A bontófog működését a működési hátszöggel, a működési vágószöggel és a bontófog beállítási szöggel jellemezhetjük. A síkok és szögek értelmezése a 6.2. ábrán látható. A vizsgálatokat a meríték – vágóél tetszőleges élszakaszára is elvégezhetjük és ott ugyanúgy értelmezhetjük a síkokat és szögeket. Az élgeometriai felülvizsgálatot elvégezve a homlok- és oldalvágóélre és bontófogra (6.3. ábra) az alábbi megállapításokat tehetjük. A homlokvágóél igen nagy hátszöggel, ∼27o, és igen kicsi homlokszöggel, ∼30o, üzemel. Annak ellenére, hogy ékszöge 30o-os, ami talajoknál kedvező érték, a rossz beállítás miatt a vágószög 57o-os , és ez a radiális működés irányába hat. A homlokon elhelyezett bontófog is relatíve kicsi, 31,5o-os homlokszöggel üzemel. Mivel indokolatlanul nagy a kezdő ékszöge (46o) és a hátszöge is az optimális 6 ÷ 8o-os értéknél nagyobb, 13,5o, a vágószög így 58,5o-os. Az oldalvágóél és bontófog élgeometriáját a mindenkori kerületi sebességből és a lengetési sebességből számítható eredő sebességvektorhoz (ve) kell viszonyítani (6.3.b. ábra).


Sümegi István


90

6.2. ábra. A síkok és a működési és beállítási szögek értelmezése


Sümegi István


91

6.3. ábra. Az üzemelő meríték homlok- és oldalvágóélének és a vágóélre helyezett bontófogaknak élgeometriai vizsgálata MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


92

A lengetési sebesség miatt „hátszög-vesztés” lép fel, ez a maximális lengetési sebességnél ∼12o-os értékű. A bontófognál új állapotban is a maximális lengetési sebességnél –3o-os negatív hátszög alakul ki, ami a laboratóriumi vizsgálatok eredményei alapján nagy töm =2000 tömör m3/h-ás jövesztési teljesítménynél temax= 0,4 rányomóerő igényt jelent. A Q elm

m-es maximális fogásmélységnél az átlagos forgácsparaméterekhez tartozó lengetési sebességhez ∼6o-os hátszög-vesztés tartozik. Az oldalvágóélt és bontófogat úgy kell beállítani, hogy a maximális lengetési sebességnél 0 vagy néhány fokos működési hátszög alakuljon ki. Az oldalvágóélnél a vágóél élkiképzése miatt nagy a hátszög, 0 lengetési sebességnél 25o-os. Kedvezőbb lenne a jövesztés, ha a bontófog nagyobb homlokszögekkel üzemelne. 6.2.2. Új vágóél és bontófog élgeometria választás

Kedvezőbb vágóél és bontófog élgeometria eléréséhez a homlokvágóélt az eredeti vágóél középpont megtartásával laposabbra állítottuk be, a régi 15o-os dőlés helyett 5o-ra (6.4.a. ábra). Ez kismértékű meríték térfogat növelést is eredményez és a jövesztett anyag merítékbe továbbítása is javul. A bontófog ékszögét αé = 30,5o-ra csökkentettük, így a homlokvágóélnél hátszögét 7ora beállítva, 52,5o-os homlokszöget kapunk. A bontófogat feltámasztjuk a vágóélre a kedvezőbb késszár és késtartó terhelések elérése céljából. A meríték vágóélet úgy a homlok, mint az oldalvágóélnél a bontófogak között ill. mellett szimmetrikusra lemunkálva (30o-os ékszögűre) kedvezőbb homlok- és hátszögek alakulnak ki. Az oldalvágóél alapbeállítási szögét megtartva az új bontófoggal kedvezőbb élgeometriát kapunk (6.4.b. ábra). Az átlagos lengetési sebességnél a hátszög 6o-os, a maximális lengetési sebességnél csökken le 0o-ra. A homlokszög 47,5o és 59,5o között változik, ami kedvezőbb jövesztési feltételeket biztosít.


Sümegi István


93

6.4. ábra. Az új meríték homlok- és oldalvágóélének és a vágóélre helyezett bontófognak az élgeometriája MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


94

6.2.3. Az új bontófog konstrukció

Az új bontófog konstrukciós rajza a 6.5. ábrán látható.

6.5. ábra. Az új bontófog konstrukciós rajza A bontófog élszélességét 120 mm-re növeltük a korábbi, plasztikus anyagok jövesztésénél szerzett, kedvező jövesztési tapasztalatokra alapozva [K7]. A késfej oldalszögét –5o-ra választottuk, így a vágóéltől a szárirányban csökken a fejszélesség, ennek kettős eredménye lesz. Egyrészt a bontófog a jövesztésnél oldalszöggel rendelkezik, ez a jövesztősík irányú metszeteken érzékelhető, másrészt az oldalszög részben kompenzálja a beállítási hibákat, így a kés oldalfelületén kisebb súrlódások lépnek fel és energetikailag kedvezőbb a jövesztés. A kés hátfelületén kikönnyítést alkalmaztunk, hogy hátkopás esetén kisebb legyen a felfekvő felület és könnyebb legyen a kés. A bontófog vágóélre ültetése a 6.6. ábrán látható. A késfej szélesebb, mint a bontófog tartó, így védi azt a nagymértékű kopásoktól. Ha a homlokkéseket az átlagos lengetési sebesség által meghatározott eredő sebességvektor irányába állítjuk, ami kb. 6o késelfordítást jelent, a 0 és maximális sebességnél sem várható nagy oldalkopás.


Sümegi István


95

6.6. ábra. Az új bontófog vágóélre ültetése A bontófog anyagának megválasztása

A bontófogakat általában Aö x 120 Mn 13 mangánacélból gyártják, öntéssel állítják elő. Ennél utólagos megmunkálás gyakorlatilag nem lehetséges. Szakirodalmi kutatásokra hivatkozva egy új bontófog anyag kipróbálását javasoljuk, mely olcsóbban gyártható és a tapasztalatok szerint a kopással szembeni ellenállása is kedvező. Kalapácsos törő kalapácsaként alkalmazva a mangánacélhoz képest 1,5-szörös élettartam növekedést értek el. Ez az anyag az ausztemperált gömbgrafitos öntöttvas (ADI) speciális hőkezeléssel. A DIN szabvány szerinti megnevezése EN-GJS-1000-5, DIN EN 1564. Az anyag legfontosabb tulajdonságai a speciális hőkezelés után: Szakítószilárdság:

σB ≥ 1000 N/mm2

Folyáshatár:

σF (0,2) ≥ 700 N/mm2

Nyúlás:

A5 > 5 %

Brinell keménység:

HB 3000 ÷ 3600 N/mm2

Ütőmunkája:

80 – 100 J.

Az anyag egyszerűen önthető, majd megmunkálható és a végleges szilárdságot a hőkezelés után kapja meg. Meg kell keresni a gyártási – hőkezelési hátteret és feltétlen célszerű lenne kipróbálása bontófogként. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


96

6.3. Az üzemelő meríték geometriai ellenőrzése

Annak

érdekében,

hogy

jobb

geometriájú,

kedvezőbb

erőtani,

energetikai

paramétereket biztosító és szilárdságilag jobb merítéket tudjunk tervezni, el kell végezni a régi

merítékek

felülvizsgálatát,

ez

forgácsképzési

felülvizsgálatból,

geometriai

felülvizsgálatból és szilárdságtani felülvizsgálatból áll. 6.3.1. Az üzemelő meríték konstrukciók felülvizsgálata forgácsképzési szempontból

Ahogy az 5.6.3.3. fejezetben az optimális fogásmélység megválasztásánál röviden összefoglaltuk, a forgácsképek, a forgácskép analízis alapján vizsgálhatjuk a jövesztés feltételeit, a bontófog elhelyezéseket, beállításokat és elvégezhetjük a meríték konstrukciós ellenőrzését. Az 5.10. és az 5.11. ábrán bemutatott forgácsképek alapján az alábbi megállapítások tehetők: •

A

gémhez

képest

aszimmetrikusan

elhelyezett

marótárcsa

kerületén

felszerelt

szimmetrikus merítékek forgácsképe a kétirányú lengetésnél nem azonos. A vágóél pályagörbékhez képest a homlok vágóél kb. 6o-kal dől (ez azonos a marótárcsa elfordítás szögével δE,M), így a meríték sarok más-más része vesz részt a jövesztésben. •

A balról-jobbra lengetésnél a jobboldali bontófogak (J1, J2) kisebb sugarú pályagörbén mozognak, így a baloldali B1 és részben a B2 bontófog is jöveszt jobb irányban, a B1 nagyobb mértékben, mint bal irányban. A bal irányú jövesztésre beállított bontófogak jobbra jövesztve aszimmetrikusan kopnak, emellett a nagy szöghibával üzemelő B1 bontófog késtartója is megkopik. Ez látható a melléklet M.6.1. és M.6.2. ábráján. A többi bontófognál is kimutathatók beállítási szöghibák, melyekre a meríték fejlesztésnél visszatérünk.

•

Nagy, 0,5 m-t meghaladó forgásmélységek alkalmazásánál az oldal vágóél is jöveszt, így azon nagymértékű kopások lépnek fel. Ez látható az M.6.3. és M.6.4. ábrákon. A vágóél elkopásakor a teljes meríték cserére és felújításra szorul, ez növeli a szerszámköltséget.

•

Az aszimmetrikus forgácsolások csak aszimmetrikus meríték konstrukció alkalmazásával szüntethetők meg.


Sümegi István


97

6.3.2. Az üzemelő merítékek geometriai vizsgálata

A merítékek geometriai vizsgálata a térbeli modellek (5.9. ábra), a vágóél és bontófog térbeli modellje (6.1. ábra) és a marótárcsa mozgatás kinematikai ábrája (5.1. ábra) alapján végezhető el. A bontófog beállításokat a beállítási szögek alapján ellenőrizzük. A bontófogaknak az eredő sebességvektor irányába kellene állnia, de változó lengetési sebességnél az eredő sebességvektor iránya is változik és ehhez kellene a bontófogakat folyamatosan állítani, ami műszakilag megoldhatatlan. Keresni kell azt a beállítási szöget, amelynél az adott technológiánál a legkedvezőbb késfelhasználás, szimmetrikus kopások és valószínűsíthetően energetikailag is a legkedvezőbb üzemeltetési feltételek alakulnak ki. Az üzemi megfigyelések, a korábbi jövesztéselméleti kutatások [K1], és a vizsgált marótárcsás kotrón elvégzett ellenőrzések és számítások azt mutatták, hogy azon bontófogaknál közel szimmetrikus a kopás, melyek az adott technológiához kiszámítható átlagos eredő sebességvektorok irányában állnak. Ezen megfigyelésekre támaszkodva dolgoztuk ki az

átlagos forgácsparaméterek meghatározását. A bontófogak beállítását az átlagos eredő sebességvektorhoz

viszonyítjuk. A bontófogak mindenkori eredő sebességvektora ezen

átlagos sebességvektor körül mozog, a vizsgált kotrónál kb. ±6o-kal. Mindig meg kell vizsgálni, hogy a szélső helyzetekben a forgácsolás műszakilag megvalósítható legyen és a beállítási szög mellett a hátszög is műszakilag elfogadható tartományon belül változzon. Célszerűen az átlagos eredő sebességvektornál legyen a hátszög az optimális 6 ÷ 8o-os értékű. Az SRs-1200-as kotrónál a maximális lengetési sebességhez tartozó eredő sebességvektor ∼12o-os szöget zár be a kerületi sebességvektorral. A választott technológiánál az átlagos eredő sebességvektorok ∼6o-os szöget zárnak be a kerületi sebességgel a „vízszintes” fő jövesztési síkban vizsgálva az egyes paramétereket. Ha ezen elveknek megfelelően leellenőrizzük az üzemelő meríték bontófogainak beállítási szögeit, az alábbi beállítási szöghibákat kapjuk ∆βe [o]. Bontófog megnevezés

Beállítási szöghiba ∆βe [o]

J1

-1,39

J2

-6,16


Sümegi István


B1

98

-0,34 jobbról balra jövesztésnél -13,41 balról jobbra jövesztésnél

B2

-19,51

B3

-27,58

Az ún. homlok bontófogak a jobbra ill. balra lengetésnél közel jól pozícionáltak, viszont a B1 bontófog a jobbra lengetésnél is jöveszt, és ekkor szöghibája 13,41o, így érthető aszimmetrikus kopása és tartójának elkopása. A J2, B2, B3 bontófog nagy szöghibával van beállítva, így aszimmetrikus a kopásuk és kedvezőtlen a jövesztésük. A meríték vágóéle, vágóéltartója íves héjszerkezetű, melyek csak melegalakítással gyárthatók. Az íves vágóél szakaszra helyezett bontófogak beállítása bizonytalan és nagy szöghibával járhat. A merítékek hátoldala (fenékrésze) tóruszelemekből összerakott, melynek pontos gyártása nehéz és költséges. A fentiek alapján felvetődött az a gondolat, hogy a vágóéleket, vágóéltartókat és a merítékhátat is síklemezekből alakítsuk ki. Alkatrészei sík lemezekből nagy pontossággal kivághatók és megfelelő sablonok segítségével a teljes meríték nagy pontossággal hegesztéssel összeállítható. A bontófogakat és bontófog tartókat síkokra helyezve egyértelműen beállíthatók és ellenőrizhetők. A gyártásnál és a felújításoknál is az elképzelt élgeometria úgy a vágóélen, mint a bontófognál nagy pontossággal tartható. 6.3.3. Az üzemelő merítékek szilárdságtani felülvizsgálata

A kotrógép merítékének szilárdságtani vizsgálata a bonyolult geometriai kialakítás és terhelési viszonyok miatt csak a numerikus mechanika modern módszereire alapozott számitógépi eljárással végezhető el. Erre ad lehetőséget az utóbbi évtizedek legelterjedtebb eszköze, a végeselem-módszerrel történő számítás. [58,59,60] A végeselem-módszer alapgondolata, hogy a vizsgált szerkezetet gondolatban véges számú részre, elemre bontjuk, s a keresett megoldást elemenként külön-külön közelítjük. Az elemek valóságos kapcsolódásának megfelelően az elemeket illesztjük egymáshoz. A kotrógép merítékének modellezésekor a bontófogon átadódó terhelést a bontófogtartóra mint külső terhelést működtetjük. A vágóél, a vágóéltartó, a hát (nyitott vagy zárt kivitelben), a szoknya (karima), az első fül, a hátsó fül és a bontófog tartó elnevezésű részek alkotják a vizsgált modellünket. Ezek mechanikai szempontból kétszeresen görbült héjaknak tekinthetők. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


99

A héjak terheltségének minősítésére a redukált feszültség értéke alkalmas, amely egyesíti a különböző irányú normál, illetve nyíró feszültségek hatásait, a veszélyesség szempontjából egyenértékű σred (Von Mises) húzófeszültségben. Értéke Mises elmélete alapján az alábbi összefüggésből számítható:

σ red =

[(

1 σx − σy 2

)2 + (σ y − σ z : )2 + (σ z − σ x )2 + 6(τ 2xz + τ 2yz + τ 2zx )] ,

ahol σx , σx , σz normálfeszültségek, τxy, τyz, τzx pedig csúsztatófeszültségek. 6.3.3.1. A meríték névleges és extrém terhelésének meghatározása

Ahhoz, hogy a meríték szilárdságtani felülvizsgálatát elvégezhessük, meg kell határozni a meríték azon terhelési állapotait, melyek alapján elvégezve a vizsgálatokat, reális döntés hozható a szükséges megerősítésekről, változtatásokról. A névleges terhelések

A

névleges

terhelés

megállapításánál

a

marótárcsa

hajtómotor

névleges

motorteljesítményéből indulunk ki. Az (5.78.), az (5.66.) és az (5.67.) összefüggések felhasználásával az adott technológiai és jöveszthetőségi adatok figyelembevételével, valamint feltételezve egy átlagos kopottsági állapotot, számítható az eredő átlagos vágóerő: −E FV

=

k k ⋅ f V ⋅ Q töm jöv v K ,V

.

6.1.)

−M

A névleges motorteljesítmény melletti legnagyobb merítékre jutó átlagos vágóerő ( F V ) akkor léphet fel, ha az eredő átlagos vágóerő egy merítékre hat, −M

−E

FV = FV .


(6.2.)

Sümegi István


100

Figyelembe véve a vágóél és bontófog működést, a kopottsági állapotot, az erőarányt (kFR) −M

meghatározva számítható a merítékre jutó átlagos rányomóerő ( F R ):

−M

FR =

−M

FV . k F,R

(6.3.)

A forgácsolás dinamikai tényezőjének (kf,d) ismeretében, feltételezve, hogy a működő bontófogakon egyidejűleg lépnek fel az erőcsúcsok, számítható a merítékre ható vágó és rányomóerő maximális értéke: −M

−M

−M

−M

F V max = k f ,d ⋅ F V ,

(6.4.)

F R max = k f ,d ⋅ F R ,

(6.5.)

a számításoknál úgy a vágó-, mint a rányomóerőnél azonos dinamikai tényezőt tételezünk fel. A választott technológia paramétereivel, kK = 1,3 kopottsági fokkal és kf,d = 1,2 dinamikai −M

−M

tényezővel, valamint kF,R = 2 erőaránnyal számolva, kerekítve az F V max ≅ 200 kN és F R max ≅ 100 kN erővel számolhatunk névleges terhelésnél. Ezen terheléseket egyenletesen szétosztva a működő bontófogakra kapjuk a névleges terhelési esetet. Az extrém terhelési esetek

A marótárcsás kotróknál a marótárcsa hajtásába és a fordítóműbe csúszó-kuplungokat építenek be, amelyek korlátozzák a lehetséges maximális terheléseket, a megcsúszási nyomaték beállítható. − max

Ezen nyomatékokhoz meghatározható a statikus kerületi erő maximuma F SK , és a statikus − max

oldalerő maximuma F SO . Ezek akkor lépnek fel, ha a terhelés folyamatosan éri el a megcsúszási nyomatékhoz tartozó értéket, ekkor a védelem kikapcsol. Feltételezve, hogy ezen csúcsterhelések egy merítékre, vagy csak 1-1 bontófogra hatnak, végezzük el az extrém terhelési esetnél a szilárdságtani felülvizsgálatot. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


101

Üzemszerű terhelés során a merítéket jellemzően statikus erőhatások terhelik. Kifejezetten dinamikus erőhatásra akkor kell számítani, amikor a meríték kemény kőzetbe ütközik és elakad. A tapasztalat azt mutatja, hogy ilyen esetben a felsőváz és a marótárcsa gém

rugalmasan

elmozdulva

csillapítja

a

fellépő

erőcsúcsot.

Az

elmozdulás

megfigyelésekkel, méréssel meghatározható. Ha közben még a bontófog előrehalad a kőzetben, az tovább csökkenti az erőhatást. A dinamikus erőcsúcs az alábbi összefüggéssel határozható meg:

max FDK = mR ⋅

v 2K ,V 2l

max + FSK , ahol

mR

- a forgórendszer vágóél középpontra redukált tömege,

vK,V

- a meríték vágóél középpont kerületi sebessége,

l

- elakadás esetén a megállásig tartó úthossz,

(6.6.)

max

FSK

- a csúszókuplunggal beállított statikus kerületi erő maximuma.

A forgó rendszer redukált tömege a vágóél középpontnak megfelelő sugárra redukálva:

mR =

θö

θö , ahol R 2M ,V

(6.7.)

- a forgó rendszer tehetetlenségi nyomatéka.

Értelemszerűen a forgó rendszernek a csúszókuplung utáni elemeit kell figyelembe venni, ez a fogaskerék hajtómű és a marótárcsa elemeiből áll. Meghatározható a hajtás dinamikai tényezője tD: max FDK t D = max . FSK

− max

(6.8.)

− max

Az SRs-1200-as kotrónál a F SK ≅ 370 kN, az F SO ≅ 142 kN. Kiszámítva a tehetetlenségi nyomatékot, ebből az mR értéke ∼ 10489 kg [K17] . A kerületi sebesség vK,V = 2,63 m/s. Elakadás esetén a megállásig tartó úthossz

l ∼ 0,5 m-re becsülhető. Ebből a dinamikus

max kerületi erő maximuma számítható, FDK ≅ 442,6 kN.

A hajtás dinamikai tényezője tD = 1,196 ∼ 1,2. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


102

Azonos nagyságú dinamikus tényezőt feltételezve az oldalerőnél is, a statikus maximális terhelésekre meghatározott feszültség értékeket ∼20%-kal növelve, értékelhetjük a dinamikus terhelési csúcsokat. 6.3.3.2. Az üzemelő merítékek szilárdsági számításai, annak eredményei

A merítékek térbeli modelljei alapján készült el a geometria végeselemes felosztása. A szerkezetek szilárdsági számításait a névleges és az extrém terheléseknél végeztük el. Terhelési esetek az extrém terhelésnél: -

teljes terhelés a J1-es bontófogon,

-


-

a J1- és J2 bontófogon egyenletesen elosztott terhelés,

-

a B1, B2 és B3 bontófogon egyenletesen elosztott terhelés.

Terhelési esetek a névleges terhelésnél: -

a J1 és J2 bontófogon egyenletesen elosztott terhelés,

-

a B1, B2 és B3 bontófogon egyenletesen elosztott terhelés.

A számítási eredmények grafikusan (színes ábrákon), illetve a domináns értékek számszerűen, táblázatba foglalva jeleníthetők meg. A grafikus ábrák színskálái felett a redukált feszültséget jelző Von Mises felirat olvasható. A redukált feszültség ábrázolásakor a piros a maximális érték, a kék pedig a nulla szintet jelöli. A színskála egy-egy terhelési esethez tartozik. A héjelemek a pontról-pontra változó feszültségnek megfelelő színnel foltszerűen vannak kifestve. Minden terhelési esethez két ábra készül, egy jobb és egy baloldali nézetben, így az esetleges takart részek is áttekinthetők. Példaként a J1 bontófogra működő extrém terhelés hatására ébredő feszültségek

láthatók a melléklet M.6.7.a. és b. ábráján nyitott merítéknél. Ez az eset adja a legnagyobb bontófog tartóban ébredő feszültséget, a maximális érték 645 MPa a bontófog tartó két szélén ébred, ettől távolodva a feszültségek hirtelen lecsökkennek. Figyelemre méltó érték még a hátrészen ébredő, ugyan kis tartományra vonatkozó, 387 MPa-os és a karimában ébredő 259 MPa-os lokális maximum, továbbá a merevítő bordában ébredő mintegy 250 MPa-os feszültség. Az összes terhelési esetre jellemző feszültségeket táblázatosan közöljük a melléklet M.6.1. és M.6.2. táblázatában. A táblázat tartalmazza az új konstrukció azonos terhelési eseteire végzett vizsgálatok eredményeit is az egyszerűbb összehasonlíthatóság céljából. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


103

A legfontosabb megállapítások az alábbiak: •

Az extrém terhelési esetben, úgy a nyitott, mint a zárt merítéknél a bontófog-tartó tönkremenetelével, a bontófogak kiszakadásával kell számolni, ezt a bontófogak mechanikailag kedvezőtlen vágóélre ültetése okozza.

•

A

meríték-háton,

a

karimában

a

merevítő

bordákban

előfordulnak

olyan

csúcsfeszültségek, amelyek helyi túlterheléseket, anyag megfolyásokat eredményeznek, ezek a meríték káros deformációjához vezetnek. •

Normál terhelési esetben a meríték szilárdsági szempontból megfelel.

Az új meríték konstrukció kialakítását ezen tapasztalatokra építve végeztük el. 6.4. Új meríték geometria fejlesztés

Az új meríték geometria kialakításánál a 6.2. fejezetben ismertetett új vágóél és bontófog élgeometriából és az új bontófog konstrukcióból indultunk ki. 6.4.1. Új meríték geometria választás

A mindkét irányban közel azonos működéshez aszimmetrikus meríték formát választottunk. A térbeli modellben meghatároztuk a homlokvágóél elfordítási szögét, ami ∼6,1o-ra adódott. Egyenes vágóél szakaszokból felépülő sokszögű, aszimmetrikus vágóél formát terveztünk úgy, hogy a bontófogak az egyenes vágóél szakaszok hátfelületére, a bontófogak fejrésze a vágóél homlokfelületeire ráültethetők legyenek a kedvezőbb erőátadás céljából. Az első rögzítő fülek fix pozíciójából kiindulva építettük fel a vágóél geometriát. Az új vágóél és bontófogak térbeli modellje a 6.7. ábrán látható. A meríték mindkét oldalán 3-3 db bontófogat terveztünk, amelyekből 1-1 a homlokvágóélen, 1-1- a sarokvágóélen és 1-1 az oldalvágóélen helyezkedik el. A bontófog pozíciók megválasztását segítették az új merítékeknél a választott jövesztési teljesítményhez megrajzolt forgácsképek.


Sümegi István


104

6.7. ábra. Az új vágóél és bontófogak térbeli modellje A tényleges forgácsképeket a „függőleges” fő jövesztési sík környezetében a t = temax = 0,3, 0,4 és 0,5 m-es fogásmélységekre, a jobbról balra és a balról jobbra lengetésnél is megszerkesztettük (6.8.-6.9. ábrák). A szerkesztés a marótárcsa mozgatás térbeli kinematikai ábrája és a vágóél és bontófogak térbeli modellje segítségével végezhető el. (melléklet M.6.8. ábrája). A forgácsképekből látható, hogy az aszimmetrikus merítékek forgácsképe a kétirányú lengetésnél közel azonos. A jobboldali bontófogak alapvetően a jobbra, a baloldaliak a balra lengetésnél jövesztenek, az ellentétes oldali bontófogak csak a homlok „simítását” végzik., de ez a nagyobb fogásmélységeknél kismértékű, ami káros kopásokat nem fog okozni. A vágóélszakaszok pozícionálását a 6.2. pontban bemutatott paramétereknek megfelelően végeztük el. Az új meríték vágóél és bontófog modellbe a már ismertetett módon berajzoltuk a sebesség- és erővektorokat. A bontófogak beállítását a sebesség-vektoroknak megfelelően végeztük el úgy, hogy a beállítási szöghiba ±1o-on belül maradjon.


Sümegi István


105

6.8. ábra. Az SRs-1200-as marótárcsás kotró új merítékeinek forgácsképei. Jobbról-balra 3 lengetés, Q töm jöv =2000 tömör m /h


Sümegi István


106

6.9. ábra. . Az SRs-1200-as marótárcsás kotró új merítékeinek forgácsképei. Balról-jobbra 3 lengetés, Q töm jöv =2000 tömör m /h MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


107

Az átlagos forgácsparamétereknél ellenőrizve a hátszögeket (a végleges bontófog beállításoknál), ezek értéke 7-8o közé esik. Az új meríték összes eleme a fedőlemez (karima) kivételével sík lemezből készül és ez egyszerűbb és pontosabb gyártást eredményez. Elkészítettük a zárt és nyitott meríték térbeli konstrukciót és a terhelések felvétele után elvégeztük a szilárdságtani ellenőrzésüket. 6.4.2. Az új fejlesztésű merítékek szilárdságtani ellenőrzése

A terheléseket a merítékre és a bontófogakra a 6.3.3.1. fejezetben leírtaknak max = 370 megfelelően vettük fel. Tehát extrém terhelésnél a statikus kerületi erő maximuma FSK max kN, a statikus oldalerő maximuma FSO = 142 kN.

A néveleges terhelési esetnél a merítékre ható vágóerő maximális értéke FVMmax = 200 kN, a rányomó erő pedig FRMmax = 100 kN. A szilárdságtani ellenőrzéseket azonos terhelésekre végezzük el, de a forgácsolási eredmények alapján reméljük, hogy azonos jövesztési feltételek mellett az új meríték konstrukciókkal jövesztve azok sokkal ritkábban érik el ezen terhelési eseteket, mivel úgy a vágóél, mint a bontófog az ún. „tangenciális” jövesztési móddal fog üzemelni. A 6.3.3.1. fejezetben ismertetett dinamikus terhelés-vizsgálat alapján a statikus terhelésre meghatározott feszültség-értékeket ∼20%-kal növelve kapjuk meg a dinamikus feszültségcsúcsokat. Az új merítékek térbeli modellje alapján készült el a geometria véges-elemes felosztása. A szerkezet megtámasztását az első rögzítő fülek középpontjainak megfogása, valamint a karimának görgős megtámasztása biztosítja. A szerkezet szilárdsági számításainak eredményei

A szilárdsági számításokat a névleges és extrém terheléseknél végeztük el. Terhelési esetek az extrém terhelésnél: -


-


-

teljes terhelés a J3-as bontófogon,


Sümegi István


-

a J1, J2, J3 bontófogon egyenletesen elosztott terhelés,

-

a B1, B2, B3 bontófogon egyenletesen elosztott terhelés.

108

Terhelési esetek a névleges terhelésnél: -

a J1, J2, J3 bontófogon egyenletesen elosztott terhelés,

-

a B1, B2, B3 bontófogon egyenletesen elosztott terhelés.

A számítás eredményeit a 6.3.3.2. fejezetben írtaknak megfelelően grafikusan és számszerűen táblázatba foglalva jelenítettük meg. Példaként a J3 bontófogra működő extrém terhelés hatására ébredő feszültségek

láthatók a melléklet M.6.9.a. és b. ábráin nyitott meríték konstrukcióra. Ez az eset adta a legnagyobb bontófog tartóban ébredő feszültséget. A maximális érték 401 MPa, ami a bontófog-tartó elején ébred, ettől távolodva a feszültségek csökkennek, a hátrészen és a karimában 161 ill. 180 MPa-os a maximális feszültség. Az összes vizsgált terhelési esetre jellemző feszültségeket a már hivatkozott melléklet M.6.1. és M..6.2. táblázatában közöljük. Az M.6.1. táblázat a bontófog-tartókon ébredő legnagyobb redukált feszültségeket tartalmazza extrém és normál terheléseknél. Az M.6.2. táblázat pedig a meríték hátrészében és a karimában ébredő legnagyobb redukált feszültségeket szintén az extrém és normál terheléseknél. A táblázatok alapján megállapítható, hogy az összes terhelési eset egyértelműen az új konstrukció kedvezőbb szilárdsági viselkedését bizonyítja. A maximális értékek egy-egy bontófog terhelésekor lényegesen lecsökkentek, több fog egyidejű terhelésekor pedig már elfogadható értékűek. Egy-egy fog extrém terhelésekor ébredő közel 400 MPa-os feszültség azonban az anyagminőségtől függően a tönkremenetel veszélyét magában hordozhatja. Különösen többszöri ismétlődését kerülni kell. A teljes szerkezet kihasználtsága lényegesen javult a régi konstrukcióhoz képest. Ha a dinamikus feszültségcsúcsokat is figyelembe vesszük, egy-egy bontófogra ill. bontófog-tartóra jutó terhelés anyagmegfolyást ill. anyagtörést eredményezhet. Megítélésünk szerint inkább ez következzen be, jelezve a csúcsterheléseket és a technológia módosításának igényét, minthogy a merítékben, marótárcsában, a gémben káros deformációk, törések, kifáradások jelentkezzenek. Ezen csúcsterhelésekre a gép ezen felsorolt részeit célszerű lenne felülvizsgálni. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


109

6.5. Az új merítékek konstrukciós kialakítása

Az új meríték konstrukciók kialakításánál az alábbi legfontosabb szempontokat vettük figyelembe, illetve az alábbi megoldásokat alkalmaztuk: 1.

Aszimmetrikus merítéket terveztünk, hogy a kétirányú jövesztésnél közel azonos feltételek mellett történjen a jövesztés.

2.

Új bontófog és vágóél geometriát választottunk, ennek alapján új bontófog konstrukciót alakítottunk ki annak érdekében, hogy energetikailag kedvezőbb legyen a jövesztés.

3.

A hajtásoldalról biztosítható pillanatnyi jövesztési teljesítményhez tartozó átlagos forgácsparamétereknek megfelelően állítottuk be a bontófogakat, így várhatóan a kopások kedvezőbben alakulnak és hosszabb bontófog és vágóél élettartamot érünk el.

4.

Szögletes, sík lemezekből felépülő vágóélt, vágóéltartót és merítékhátat terveztünk, hogy egyszerűbb és pontosabb lehessen a gyártás és pontosabb, mérhetőbb a bontófog elhelyezés.

5.

Új bontófog beültetést választottuk, megtámasztottuk a vágóélen, és ezáltal kisebb lett a bontófog tartók terhelése és egyenletesebb az egész meríték feszültségeloszlása.

6.

Mivel a karimában helyileg nagy feszültségek lépnek fel, a kedvezőbb erőátadás érdekében a merítékhátnál, a csatlakozási vonalnál merevítő bordákat helyeztünk el.

7.

A nyitott merítékhát oldalát magasabbra választottuk, hogy homok ill. homokszerű anyagok jövesztésénél az anyag oldalra ne folyhasson ki a merítékből. Három, azonos vágóéllel és vágóél-tartóval rendelkező merítéket terveztünk úgy, hogy

a közös alkatrészek száma minél több legyen. Zárt merítéket, nyitott merítéket és lazító merítéket alakítottunk ki. A meríték konstrukciók térbeli rajza a 6.10. ábrán látható. Az ábrán látható a zárt meríték homloknézeti képe, melyen jól érzékelhető az aszimmetrikus vágóél kialakítás.


Sümegi István


110

6.10. ábra. Az új meríték konstrukciók térbeli rajza és a zárt meríték homloknézeti képe MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


111

Anyagválasztás

A merítéktestet – figyelembe véve a merítékek szilárdságtani ellenőrző számítását – melegen hengerelt, hegeszthető finomszemcsés szerkezeti acélból javasoljuk gyártani (MSZ EN 10113-2), a nagyobb igénybevételnek kitett alkatrészeket (vágóél, vágóél-tartó, fedőlemez, mellső és hátsó fülek, stb) az S420 N jelű anyagból, a kisebb igénybevételnek kitett alkatrészeket az S355 N anyagból. A normalizált acél mechanikai tulajdonságai szobahőmérsékleten

Jel

Szakítószilárdság [N/mm2] , ha a

Felső folyáshatár [N/mm2], ha a

termék névleges vastagsága

termék névleges vastagsága [mm]

[mm] >100

≤ 100

≤ 150

≤16

>16

> 40

≤ 41

≤ 63

S 355N

470-630

450-600

355

345

335

S 420N

520-680

500-660

420

400

390

A gyártási dokumentációk

A megtervezett és mechanikailag, szilárdságtanilag ellenőrzött konstrukcióhoz elkészítettük a gyártási dokumentációkat. A dokumentációk a kutatási jelentés [K17] mellékletét képezik. A dokumentációk tartalmazzák a gyártáshoz szükséges összes alkatrészrajzot,

valamint

a

merítékek

felszereléséhez

szükséges

alkatrészek

rajzdokumentációit is. A melléklet M.6.10. ábráján a zárt merítékek összeállítási rajza, az M.6.11. ábráján a nyitott meríték összeállítási rajza, az M.6.12. ábráján a lazító meríték összeállítási rajza látható.


Sümegi István

7. ÖSSZEFOGLALÁS, A LEGFŐBB EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE

112


Az értekezés a külfejtéses marótárcsás kotrógépek jövesztő szerkezetének elméleti vizsgálata és fejlesztése témakörében készült. Felhasználja a több mint 30 éves jövesztéselméleti

és

jövesztőszerv

fejlesztési

tudományos

kutató-fejlesztő

munka

eredményeit. A széles témakör feldolgozása szakirodalmi áttekintést, jelentős laboratóriumi kísérleti munkát, a fejlesztést megalapozó elméleti megfontolásokat és jelentős konstrukciós tervező munkát igényelt. Az értekezés legfőbb eredményei a következők: -

összefoglalja a forgácselméletekkel, a marótárcsás kotrógépek jövesztési folyamatának geometriai és technológiai vizsgálatával, a marótárcsa és meríték konstrukciós kialakításával foglalkozó szakirodalmat,

-

beszámol arról a laboratóriumi munkáról, amely keretében kialakításra került egy laboratóriumi kőzetforgácsoló berendezés, és kidolgozásra került egy vizsgálati módszer, amely alapján a kőzetek forgácsolhatósági jellemzői meghatározhatók,

-

bányaüzemből származó nagymintákon elvégzett nagyszámú kőzetforgácsolási vizsgálatra alapozva, különböző késtípusokra meghatározásra kerültek a fajlagos vágóerő – vágott keresztmetszet függvények és a jellemző erőarányok, amelyek alapján a jövesztő szerkezetek erőtani, energetikai paraméterei meghatározhatók,

-

értelmezésre

és

meghatározásra

kerültek

a

marótárcsás

jövesztőgép

jövesztő

szerkezetének jövesztési jellemzői, technológiai jellemzői és a telepítési paraméterek, melyek segítségével a jövesztési folyamat geometriai és technológiai felülvizsgálata elvégezhető és az optimális technológiai paraméterek meghatározhatók, -

a felülvizsgálat alkalmazását egy konkrét jövesztőgépre, az SRs-1200-as kotróra mutatja be, adott kőzetkörnyezetben történő jövesztés mellett, meghatározva az optimális technológiai paramétereket,

-

kidolgozásra került a merítékek konstrukciós ellenőrzésének és tervezésének geometriai és szilárdságtani módszere, aminek segítségével üzemelő merítékek felülvizsgálhatók illetve új merítékek tervezhetők,


Sümegi István


-

113

az ellenőrzési – tervezési módszer felhasználásával bemutatja az SRs-1200-as kotró merítékeinek felülvizsgálatát, új bontófog és meríték tervezését, amelyekkel várhatóan hosszabb bontófog és vágóél élettartam érhető el és kedvezőbb lesz a jövesztés fajlagos energiafelhasználása. Befejezésül szeretném köszönetemet kifejezni mindazoknak, akik tevékenységükkel

segítették munkámat, külön is Dr. Debreczeni Elemérnek, aki sajnos időközben elhalálozott, így nem tudta végigkísérni munkám teljes folyamatát. Köszönetet mondok Dr. Vőneky Györgynek,

aki

támogató

bíztatásával

nagymértékben

hozzájárult,

hogy

munkám

elkészülhetett. Hálás tisztelettel gondolok Dr. Bocsánczy János volt professzoromra, aki a témában elindított, akitől sokat tanultam. Sok segítséget kaptam a Miskolci Egyetem Geotechnikai Berendezések tanszék volt és jelenlegi munkatársaitól, az iparban dolgozó kollégáktól, amit ezúton is megköszönök. Miskolc, 2002. január

Sümegi István okl. bányamérnök


Sümegi István


114


[1]

Kovács,F.: Külfejtések telepítése és nyitása

Tankönyvkiadó, Budapest, 1985. [2]

Kovács,F.-Faur,Gy.: Külfejtések művelése I. (Jövesztés, rakodás)


Bocsánczy,J.: A mélyműveléses bányászat termelő munkagépei.

Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1985. [4]

Bocsánczy,J.: Bányagéptan. Jövesztő és rakodógépek


Valaska,J.: Környezetbarát villamosenergia-termelés megbízhatóan, lignitből

BKL Bányászat 134. évfolyam, 6.sz. (2001) p. 387-389. [6]

Breuer,J.: Múlt és jövő az észak-magyarországi lignitbányászatban

BKL Bányászat 134. évfolyam 6.sz. (2001) p. 390-392. [7]

Bóna,R.-Kovács,I.: Visonta Bánya fejlődése napjainkig


Derekas,B.-Halmai,Gy.-Székely,A.:

A

bükkábrányi

bánya

fejlődése

napjainkig BKL Bányászat 134. évfolyam 6.sz. (2001) p. 404-411. [9]

Csiszár,F.-Kiss,J.: Hosszú távú bányaművelési terveink


Raszper,L.: The Bucket Wheel Excavator. Development-Design-Application.

Trans Tech Publications, Vol. 1, Clausthal, Germany, 1975. [11]

Durst,W. -Vogt,V.: The Bucket Wheel Excavator.

Trans Tech Publications, Clausthal-Zellerfeld, Vol. 7., FRG, 1988. [12]

Durst,W.-Vogt,W.: Schaufelrad Bagger

Trans Tech Publications, 1986 [13]

Pajer,G.-Pfeifer,M.-Kurth,H.: Tagebaugroβgeräte und Universalbagger

VEB Verlag Technik, Berlin, 1971 [14]

Sümegi,I.: A jövesztés elméleti kérdései

Bányagépesítési Konferencia Miskolc, 1973.júliuss 10-12.p. 1-17+15 ábra Kiadó: NME, OMBKE, BKI MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


[15]

115

Sümegi,I.: Az F8 típusú vágathajtógép jövesztési jellemzőinek meghatározása

BKL Bányászat KBFI Közleményei, 1982,június. p.31-36. [16]

Sümegi,I.: Entwicklung neuer Schaufeln für den Schaufelradbagger SRs-1200.

International Conference “Mining Techniques 2001“, Proceedings. KrakówKrynica, 2001.September, p. 237-244. [17]

Sümegi,I.: Marótárcsás kotrógép jövesztéstechnikai felülvizsgálata,

merítékfejlesztés. XXXIV. Bányagépészeti és Bányavillamossági Konferencia. A magyar bányászat megújulása c. konferencia kiadvány. p.131-136. Balatongyörök, 2001. szept.27-28. [18]

Beron,A.I.: Hauptgesetzmässigkeiten der spanenden Bearbeitung von Kohle

durch Gewinnungsmaschinen und Hobel Int.Symp.Kohle und Gesteinsbearbeitung Oktober 1963 Katowicze Haussmittlg. des Stbr Essen Ü 2013 C/BV 7265 [19]

Bocsánczy,J.: A széngyalulás folyamata és alkalmazási lehetőségei a magyar

szénbányászatban Kandidátusi értekezés, Miskolc, 1964. [20]

Evans,I.: The force required to cut coal with blunt wedges.

Int. J. Rock Mech. Mining Sci., Vol.2, pp.1-12. Pergamon Press, 1965. [21]

Evans,I.: Line spacing of picks for effective cutting.

Int. J. Rock Mech. Mining Sci., Vol.9, pp.355-361. Pergamon Press, 1972. [22]

Kucherow,P.S.: Mechanism of Coal Breakage by a Bit.

Soviet Mining Science, Nr. 4 (1965), pp. 343-346. [23]

Берон,А.И. –Казанский,А.С.–Лейбов, Б.М.–Позин,Е.З.: Резание угля.

Государственное Научно-техническое Издательство. Литература по горному делу. Москва, l962. [24]

Lebrun,M.: Étude théorique et experimentale de l’abattage mecanique

Application á la conception de machines d’abattage et de creusement (these de doctorat) École National Supérieeur des Mines de Paris, 1978. [25]

Nekrassow,S.S.: Elemente der Festigkeitstheorie spröder Materialen bei der

Zerspanung. Bergbautechnik 7. Jg. Heft 2 Februar 1957. pp.72-80. [26]

Nishimatsu,Y.: The mechanics of rock cutting. Int. J. Rock Mech. Min.Sci.б.,

Vol.9, pp.261-270. Pergamon Press, 1972


Sümegi István


[27]

116

Pomeroy,C.D.: The Breakage of Coal by Wedge Action . Colliery Guardien,

November 21, 1963. [28]

Potts,L.J. – Shuttleworth,P.: A Study on the Ploughability of Coal.

Transaction of the Institute of Mining Engineers, Vol.117, pp.519-553, 19571958. [29]

Dr.Ladányi,G.-Dr.Deák,E.: Beszámoló a Magyar Hitel Bank Rt. „A Műszaki

Haladásért” Alapítvány Kuratóriumának (Tanulmány: Jövesztéselméleti kutatások eredményeinek összefoglalása; Jövesztőszerszámok; Kőzetek fizikai tulajdonságainak meghatározására szolgáló módszerek, vizsgálatok. 1990.szept.-1991.junius [30]

Kőzetek fizikai módszerekkel történő jövesztése. NME Bányagéptani tanszék, AMSZ.737/86. Miskolc, 1989.

[31]

Sümegi,I.-Vőneky,Gy.: Szállítás és jövesztéstechnikai kutatások a

Bányagéptani Tanszéken. Jubileumi Bányagépészeti Szeminárium Miskolc, 1986. május 28-30. Jubileumi kiadvány, pp.223-244. Kiadó: NME Bányagéptani Tanszék [32]

Debreczeni,E.-Sümegi,I.: A laboratóriumi és üzemi vizsgálatok

eredményeinek hasznosítása az „F” típusú vágathajtó gépek fejlesztésében. Gépi Vágathajtás Konferencia Tapolca ’86, 1986.nob.11-13. pp.167-180. Kiadó: HUNGALU Bakony, OMBKE. [33]

Sümegi,I.-Vőneky,Gy.: Szállítás és jövesztéstechnikai kutatások az NME

Bányagéptani Tanszéken. BKL Bányászat 120.évf. 7. 1987.pp.459-464. [34]

Lois,L.-Sümegi,I.: A jövesztőkések összehasonlító laboratóriumi vizsgálatának

néhány eredménye BKL Bányászat 122.évf. 4. 1989. pp.233-237. [35]

Ветров,Ю.А.: Резание грунтов землеройными машинами.

Издательство «Машиностроение», Москва, 1971. [36]

Ветров,Ю.А– Власов,В.В.–Уткин,А.Ю.: Опытные зависимости сил

резания грунтов роторным экскаватором. Сборник «Горные, строительные, дорожные машины». Выпуск 5. „Техника», 1967. [37]

Домбровский,Н.Г.–Пануратов,Д.А.: Землеройные машины.

Москва, Госстройиздат, 1961. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


[38]

117

Докукин,А.В.–Фролов,А.Г.–Позин,Е.З.: Выбор параметров выемочных

машин. Научно-методические основы. Издательство «Наука», Москва, 1976.. [39]

Kovács,J.-Ilias,N.-Nan Marin,S.: Regimul de lucru al combinelor miniere

Editura Universitas, Petrosani, 2000. [40]

Сoлод,В.Ю.–Зайков,И.Е.–Первов,К.М.: Горные машины и

автоматизированные комплексы. Москва, «Недра», 1981. [41]

Ferencsin,I..-Lois,L.-Sümegi,I.: Az F8-1 típusú vágathajtó gépek jövesztő-

fejeinek károsodási vizsgálata. BKL Bányászat 122.évf.1.sz.pp.27-31. 1989. [42]

Debreczeni,E.-Deák,E.-Ladányi,G.-Sümegi,I.: Badanie procesów urabiania i

nowe rozwiazania konstrukcyjne dla organów urabiajacych opracowane w katedrze maszyn górniczych uniwersytetu w Miskolcu. Niekonwencionalne Techniki Urabiania Materialy Seminaryjne Gliwice, 1992. nov. 25. E1-18 pp. [43]

Debreczeni,E.-Deák,E.-Ladányi,G.-Sümegi,I.: Examination of winning

processes and development of cutting elements of novel type. Second International Symposium on Mine Mechanization and Automation. 7-10 June 1993, Luleå , Sweden. A.A.Balkema /Rotterdam/, Brookfield, pp.211-220. [44]

Debreczeni,E.-Debreczeni,Á.-Fazekas,J.-Sümegi,I.-Varga,J.:

Pneumatikus

szállítással kombinált jövesztőfej kifejlesztése. XXVII. Bányagépészeti és Bányavillamossági Konferencia A bányagépészet és a bányavillamosság feladatai a bányászat megváltozott helyzetében c. konferencia kiadvány. Siófok. 1994.szept. pp.23-33. [45]

Lois,L.-Sümegi,I.: A jövesztési folyamat vizsgálata F8 típusú vágathajtó

gépekkel. BKL Bányászat 118. évf. 11.sz. 1985. pp.749-753. [46]

Lois,L.-Sümegi,I: Az F8 vágathajtó géppel végzett munkahelyi vizsgálatok

A Bányamérnöki Kar tanszékeinek kutatási eredményei.Miskolc,1983.pp.72-78. Kiadó: NME., OMBKE [47]

May,A.-Schmöger,V.R.: Schaufelradbaggerzähne für harte und abrasive

Böden –am Beispiel Singapur, Kanada und Irak – Braunkohle 38(1986) Heft 10. Oktober. pp.291-304. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


[48]

118

Gózon,J.: Külfejtések géptana (Jövesztő- és rakodógépek).


Мельников,Н.В.: Теория и практика открытых разработок. Москва,

«Недра», 1973 . [50]

Ржевский,В.В.: Процессы открытых горных работ. Москва, «Недра»,

1974. [51]

Мелькумов,Л.Г.–Орлов,Е.И.–Филимонов,Н.А.: Горные машины для

открытых работ. Гос. научно-техн. изд. лит. по горному делу. Москва, 1962. [52]

Dakó,Gy.: Külfejtések művelése (Szállítás, hányóképzés)

Miskolci Egyetemi Kiadó, 1997. [53]

Keresztúri,F.: Marótárcsás kotrógépek számítógépes ellenőrzése.

NME Közleményei, Miskolc, I.sorozat, Bányászat, 30 (1982. pp.215-234. [54]

Raaz,V.: Optimierung der maschinen- und verfahrenstechnischen Parameter

von Schaufelradbaggern für einen Abbau von härteren Materialen im Tagebau. Braunkohle in Europa: Innovationen für die Zukunft; 1. Internationale Konferenz, 29.März bis 1. Aprili 2000. in Freiberg, Tagungsband. [55]

Wöhlbier,R.H.: Stacking Blending Reclaiming of Bulk Materials

Series on Bulk Materials Handling Vol 1. (1975/77)No.5. Trans. Tech. Publ. [56]

Technológiai előírás a marótárcsás kotrók részére. Visonta, 1978. október-

Készítették: Thorez Bányaüzem, Üzemviteli Osztály, technológiai csoport [57]

Bányaüzemi technológiai előírás. Folyamatos üzemű kotró- és hányóképző gépek részére. Visonta, 1986. május. Készült: A Thorez Bányaüzem, Bányaművelési Osztály, Technológiai csoportjának szerkesztésében.

[58]

Bathe,K.J.: Finite element procedure in engineering analysis 1982 by PrintiveHall, inc., Englewood Cliffs, New Jersey.

[59]

Altenbach,J.-Berger,H.-Nándori,F.-Páczelt,I.-Weese,W.: zetek

szilárdságtani

számítására

alkalmas

Gépipari

végeselemes

szerke-

programok

a

Magdeburgi Műszaki Egyetemen és a Nehézipari Műszaki Egyetemen. NME Közleményei, Miskolc, III.sorozat. Gépészet, 29. 01982. pp.121-145.

[60]

Égert,J.-Horváth,Á-Kerekes,I.-Nándori,F.:

FEM

Rechenprogramm

zur

Festigkeitsberechnung von halbaxialen Laufradschaufeln und Flügelschaufeln Natural Sciences, vol. 35 (1982) pp.99-118. MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


119

Kutatási jelentések

[K1] Zárójelentés a kemény kőzetek forgácsolásánál használt kések összehasonlító laboratóriumi vizsgálatáról. Miskolc, 1986. Témavezető: Sümegi István NME Szm.: 38-III-1/1985. [K2] Az F8-2 és F9-es típusú fejtőgépek jövesztőfejeinek fejlesztése. Kutatási zárójelentés, Miskolc, 1986. Témavezető: Sümegi István NME Szm.: 39-III-1/85. [K3] F-132 vágathajtó gép homlokra merőleges, rakodóspirálos, kúpos késes jövesztőfej terve. Miskolc, 1987. Témavezető: Sümegi István NME Szm.: 234-III-20/86. [K4] Tárcsakéses marótárcsa kifejlesztése. Miskolc, 1987. Témavezető: Sümegi István NME Szm.: 131-III-9/87. [K5] KP25 vágathajtó gép homlokra merőleges belső vízpermetezésű jövesztőfej terve. Miskolc, 1987. Témavezető: Sümegi István NME Szm.: 141-III-10/87. [K6] Az F6-HKF és F8 vágathajtó gép jövesztőfejének tervezése Miskolc, 1988. Témavezető: Sümegi István ME Szm.: 8-III-3/88. [K7] A GBF-1 vágathajtó géphez bauxit hatékony jövesztésére alkalmas jövesztőkés és jövesztőfej kifejlesztése. Miskolc,1988. Témavezető: Sümegi István ME Szm.: 66-III-5/1988. [K8] Tárcsakéses marótárcsa kifejlesztése. Fő tervek az EDW 170L jövesztőgéphez Miskolc, 1989. Témavezető Sümegi István ME Szm.: 37-III4/89. [K9] F6-F8 módosított jövesztőfejek terve. Miskolc, 1990. Témavezető: Sümegi István ME Szm.: 196-III-16/89. [K10] Zárójelentés a fizikai módszerekkel történő jövesztéstechnikai vizsgálatok eszközeinek

és

módszereinek

továbbfejlesztése

tárgyú

infrastruktúra

továbbfejlesztési és kutatási munkáról. Miskolc, 1991. Művelődési Minisztérium KFO 180 nyilvántartási számú kutatási munka MISKOLCI EGYETEM Geotechnikai Berendezések Tanszék

Sümegi István


120

[K11] Marótárcsás kotrógépek merítékének fejlesztése tárcsakés alkalmazásával (Miskolc, 1992. MEX Ipari Kereskedelmi és Szolgáltató Kft.) [K12] Alapvizsgálatok a pneumatikus szállítással kombinált marófej és az íves jövesztőkés kifejlesztéséhez. Kutatási jelentés, ME Geotechnikai Berendezések Tanszék, Miskolc, 1994. [K13] Megvalósíthatósági tanulmány a pneumatikus szállítással kombinált marófejes jövesztőgép

kifejlesztéséhez

és

az

íves

jövesztőkésekkel

végzett

alapvizsgálatok. Kutatási jelentés, ME Geotechnikai Berendezések Tanszék, Miskolc, 1995. [K14] Keskenyhomlokú bauxitfejtések művelésének és biztosításának kutatása a pneumatikus szállítással kombinált marófejes jövesztőgép rendszerbe állításával Kutatási jelentés, NE Geotechnikai Berendezések Tanszék, Miskolc, 1996. [K15] A bauxitbányászat mechanikus jövesztéssel működő termelőgépei, I, II. rész. Oktatási anyag, ME Geotechnikai Berendezések Tanszék, Miskolc, 1997. [K16] Mechanikus jövesztőkéssel működő marófejes termelőgépek jövesztőfejeinek kialakítása és tervezésének elméleti alapjai. Tanulmány, Miskolc, 1997. Készítette: Sümegi István [K17] Az SRs-1200 marótárcsás kotrógép merítékeinek komplex vizsgálata. Kutatási jelentés. Miskolc, 2000. Témavezető: Sümegi István ME Geotecnikai Berendezések Tanszék. Témaszám: 4000521 [K18] Az F8 típusú fejtő-rakodógép különféle típusú jövesztőfejeinek bemérése. Kutatási zárójelentés. NME Bányagéptani Tanszék, Miskolc, 1983. [K19] Az F8-1 vágathajtó géphez a Wimet-Sandvik jövesztő késekkel kialakított, radiális elrendezésű jövesztőfej üzemi jellemzőinek összehasonlító bemérése. Kutatási zárójelentés. NME Bányagéptani Tanszék, Miskolc, 1985.


Sümegi István

KÜLFEJTÉSI MARÓTÁRCSÁS KOTRÓGÉPEK JÖVESZTŐ SZERKEZETÉNEK ELMÉLETI VIZSGÁLATA ÉS FEJLESZTÉSE

Recommend Documents