Выбор типа механизированной крепи

Выбор очистного комбайна

Сравнив данные комбайны, выберу комбайн К103М, потому, что он может вынимать и удовлетворяет всем остальным условиям.

Выбор типа механизированной крепи

Приму крепь типа 1М103М т.к. она отвечает всем требованиям и работает в одном комплексе с принятым ранее комбайном К103М.

Проверим данную крепь на соответствие условиям:

где: максимальная и минимальная высота крепи;

максимальная и минимальная мощность пласта;

расстояние от забоя до переднего и заднего стояка крепи;

коэффициент учитывающий класс кровли. Для А2 ;

величина запаса выдвижения для разгрузки крепи у пластов с .

Подставим эти значения в получим:

Условия выполняются.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ВЫЕМОЧНОГО КОМБАЙНА

Таблица 2.1 – Исходные данные

№	Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Значения
	Сопротивляемость угля резанию		Н/мм
	Мощность пласта расчетная		м	0, 75
	Марка угля			К
	Диаметр очистного органа		м	0, 63
	Ширина захвата		м	0, 8
	Скорость резания		м/с	2, 38; 3, 34
	Количество резцов на органе		шт.
	Число резцов в одной линии резания		шт.
	Электродвигатель			2ЭКВ 3, 5-90У5
	КПД передаточного механизма			0, 85
	Схема работы комбайна			челноковая
	Длина очистного забоя		м
	Коэффициент готовности
	Удельный расход резцов		шт/т

где частота вращения ИО;

радиус ИО.

Решение задачи определения рационального режима работы выполним с использованием графоаналитического метода, приложение 1. В верхнем квадранте номограммы строим энергетическую характеристика комбайна, т.е. зависимость нагрузки на валу двигателя в функции скорости перемещения комбайна – f (V_п).

Мощность на валу двигателя при i -й скорости резания исполнительного органа описывается следующим уравнением:

Р = а_i + b V_п, (2.1)

где а_i – условная мощность нагрузки двигателя при V_п =0, кВт;

b – приращение мощности двигателя при увеличении V_п на 1 м/мин, кВт · мин /м.

, (2.2)

где n_рр − количество резцов исполнительного органа, одновременно контактирующих с забоем;

η =0, 85 – к.п.д. передаточного механизма.

Для шнековых исполнительных органов

(2.3)

Коэффициенты α и β в формуле (2.2), учитывающие марку угля, принимаются

Подставив полученные значения в формул (2, 2), получим:

Значение b в формуле энергетической характеристики (2.1) определяется по следующему выражению:

(2.5)

где δ − коэффициент, учитывающий хрупко-пластические свойства угля для хрупких и весьма хрупких δ = 0, 06;

К хрупким относятся угли угли марок К, Ж, ОС, Т при А = 120 … 300 Н/мм, Г и Д при А < 90 Н/мм.

Подставив все необходимые значения в формулу (2.1) получим таблицу результатов (таб. 2.2)

Таблица 2.2 Результаты расчета зависимости мощности от скорости подачи.

	19.5	9.08	12.7
	28.6	32.2
	48.1	51.7
	67.5	71.2
		90.7

В этом же квадранте поместим график зависимости допускаемой тепловой мощности электродвигателя в повторно-кратковременном режиме Р (S ₄ ) от ПВ. Расчетное определение численных значений осуществляется по выражению

где Р_н(S ₁ ), Р_н(S ₄ ) – номинальная мощность электродвигателя соответственно в режимах S ₁и S ₄ при ПВ =60%, причем т.к К103М имеет двухдвигательный привод то приму общую мощность обоих двигателей; ПВ – относительная продолжительность включения электродвигателя, %.

Таблица 2.3 Результаты расчета зависимости тепловой мощности электродвигателя от продолжительности его включений.

В нижнем квадранте номограммы приведем зависимости Q_т = f₃ (V_п) и Q_э = f₄ (V_п), где Q_т и Q_э соответственно теоретическая и эксплуатационная производительности комбайна:

Q_т = 60 γ Н_р В_з V_п, (2.6)

Q_э = Q_т К_э, (2.7)

где К_э – коэффициент непрерывности работы очистного комбайна, определяемый по формуле

γ =1, 35 – плотность угля, т/м³;

L=230 – длина лавы, м;

К_г =0, 85– коэффициент готовности комбайна;

Т_мо, Т_ко, Т_зи, Т_оп – отнесенные к одному циклу затраты времени соответственно на маневровые, концевые, на замену инструмента, а также на организационные и другие причины, не связанные с комбайном, мин.

Т_мо = 0 – при челноковой схеме работы комбайна,

Т_ко = 20 мин,

Т_оп = 25 мин,

где V_{п max} =5 м/мин– максимальная скорость подачи комбайна;

Z – удельный расход режущего инструмента, для сопротивляемости угля резанию Ар=230 Н/мм,

t_p =1, 5 мин – время на переустановку одного резца.

Таблица 2.4 Результаты расчета зависимости теоретической и эксплуатационной мощности от скорости подачи.

В нижнем квадранте приведем зависимость среднечасовой производительности по условию отсутствия перегрева электродвигателя Q _{ПВ i} = f₂(V_п), определяемая графоаналитическим путем для каждой из рассматриваемых скоростей резания:

Q _{ПВ i} = Q_т ПВ /100. (2.8)

Т.к. график находится выше графиков и то по продолжительности включения двигатель по мощности не ограничен. И график будет иметь вид:

на всем интервале значений

Используя полученные данные по нагрузке двигателя и теоретической производительности комбайна, определяются удельные энергозатраты на выемку – W_i, кВтч/т, для каждой из скоростей резания:

W_i = P/Q_т = (α _i + b V_п)/Q_т. (2.9)

Результаты определения удельных энергозатрат при различных значениях скорости подачи комбайна в виде графиков приведу в верхнем квадранте.

Таблица 2.5 Результаты расчета зависимости удельных энергозатрат от теоретической подачи и мощности двигателя.

P1, кВт	P2, кВт	Qт, т/ч	W1,	W2,
a1=f(2.38)	Vр=2.38	a2=f(3.34)	Vр=3.34
9.08	12.7
28.6	32.2	48.6	0.588477	0.662551
48.1	51.7	97.2	0.494856	0.531893
67.5	71.2	145.8	0.462963	0.48834
	90.7	194.4	0.447531	0.466564
			0.440329	0.452675

Результаты вычислений представляются в виде табл. 2.6.

Таблица 2.6 - Результаты вычислений

Ограничениями комбайна по производительности являются V_пmax, - максимальная скорость подачи комбайна и Q_конв – производительность конвейера. Для комбайна К103М для конвейера СПЦ163М Эти два условия производительность комбайна не ограничивают, т.к. выполняется условие:

Значение скорости V_nк определим по формуле:

(2.10)

Ограничение скорости подачи комбайна по креплению забоя механизированной крепью производится по зависимости

(2.11)

где К = 0, 9 – коэффициент, учитывающий горно-геологические условия;

L_кр =1, 2 – шаг установки секций крепи по длине лавы, м;

t_кр =0, 23 - норматив времени на переустановку одной секции крепи, мин;

Определим ограничение скорости подачи по вылету режущего инструмента l_р.

Для наиболее распространенных комбайнов, имеющих шнековые или барабанные исполнительные органы:

, (2.12)

где – частота вращения исполнительного органа, об/мин;

число резцов в одной линии резания;

– вылет резца, см.

Для обеспечения работы комбайна без опрокидов его двигателя необходимо, чтобы выполнялоь условие Р_у≥ Р. Для определения V_Ру необходимо Установим расчетное значение Р_у по зависимости:

V_Ру = М_у n_у / 9550, (2.13)

где М_у – устойчивый момент двигателя, Нм;

n_у – частота вращения ротора двигателя, соответствующая устойчивому моменту, об/мин. В первом приближении принимается равной номинальной частоте вращения.

Устойчивый момент двигателя определим по зависимости

(2.14)

где М_мф – максимальный вращающий момент электродвигателя в условиях его питания от реальной шахтной сети, Нм. В первом приближении М_мф =0, 72 М_к,

максимальный вращающий момент электродвигателя в условиях его питания номинальным напряжением, Нм;

К_упр – коэффициент управления, учитывающий качество управления по поддержанию нагрузки на заданном уровне. Принимается при автоматическом управлении 0, 9;

К_нч =1, 3 – коэффициент, учитывающий отношение амплитуды низкочастотной слагающей максимальной нагрузки и среднему ее значению;

К_вч = 0, 35 – коэффициент, учитывающий отношение амплитуды высокочастотной слагающей нагрузки к максимальному значению низкочастотной составляющей;

К_д – коэффициент выравнивания высокочастотной слагающей нагрузки. К_д = 0, 65 – для двухдвигательного привода исполнительного органа.

Умножим полученное значение устойчивого момента одного двигателя на коэффициент 1, 9, учитывающий возможное несовпадение механических характеристик двигателей. Получим:

Эти факторы скорость не ограничивают.

Численные значения ограничивающих параметров приведем в виде соответствующих линий.

Рациональные значения скорости подачи V_прац и скорости резания V_ррац определим исходя из условия обеспечения максимальной эксплуатационной производительности (Q_э → max) при минимальных удельных энергозатратах (W → min) с учетом всех рассмотренных ограничений. Согласно полученым данным, в качестве рациональной примем скорость подачи V_прац = V_пкр =4, 7 м/мин.

С учетом полученного значения подачи определим величину сменной эксплуатационной производительности комбайна

,

где продолжительность смены, ч;

затраты времени на подготовительно-заключительные операции, ч.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данный курсовой проект является заключительной стадией при практическом закреплении материалов, изложенных в курсе «Горные машины».

В результате выполнения курсового проекта приходим к следующим результатам:

1.Выбран и обоснован комбайн очистного забоя;

2.Произведены проверки ограничений скорости перемещения комбайна по различным факторам;

3.Расчитаны производительности комбайна при различных скоростях подачи;

4.Выбран механизированный комплекс для очистных работ в лаве;

5.Расчитана сменная производительность комбайна.

6.Выбраны забойные виды транспортных средств.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бурчаков А.С., Гринько Н.К., и др. Технология подземной разработки месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов. – М., Недра, 1983. 487 с.

2. Черняк И.Л., Ярунин С.А., Бурчаков Ю.И. Технология и механизация подземной добычи угля: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1981

3. Методичні вказівки до виконання курсових проектів і робіт/ Укл.: П.П. Голембієвський, В.Д. Іващенко. – ДонНТУ, 2007.-59 с.

4. Правила безпеки у вугільних шахтах (ДНАОП 1.1.30 – 1.01.00) – К., 2001.

5. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. – М.: Недра, 1976. – 303 с.

6. Выбор средств механизации очистных работ и определение рационального режима работы выемочного комбайна: (Учеб. пособие по самостоятельной работе для студентов специальности 090301 «Разработка месторождений полезных ископаемых) /Сост.: В.П. Кондрахин, Г.В. Петрушкин, Н.М. Лысенко.-Донецк: ДонНТУ, 2003.- 28 с.

7. Горные машины для подземной добычи угля: Учеб. пособ. для вузов / П.А. Горбатов, Г.В. Петрушин, М.М. Лисенко, С.В. Павленко, В.В.Косарев; - Донецк: Норд Компьютер, 2006. – 669.: ил.