Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Горные машины»

Г.В. Казаченко

Н.В. Кислов

Г.А. Басалай

Энергетический расчет очистного

и проходческого комбайнов

Методическое пособие

по дисциплинам «Горные машины и оборудование»

и «Проектирование техники для подземных горных работ»

Минск

БНТУ

2012

УДК 622.002.5.004 (075.8)

ББК 33.16я7

К 14

Рецензенты:

А.А. Кологривко, А.В. Нагорский

К 14	Казаченко, Г.В. Энергетический расчет очистного и проходческого комбайнов: методическое пособие по дисциплинам «Горные машины и оборудование» и «Проектирование техники для подземных горных работ» / Г.В. Казаченко, Н.В. Кислов, Г.А. Басалай. – Минск: БНТУ, 2012. – 38 с. ISBN 979-985-525-814-9.

В издании рассмотрены примеры энергетического расчета очистного и проходческого комбайнов, используемых при подземной разработке калийных месторождений. Пособие может быть использовано при узучении дисциплин «Горные машины и оборудование», «Проектирование техники для подземных горных работ».

УДК 622.002.5.004 (075.8)

ББК 33.16я7

ISBN 979-985-525-814-9 © Казаченко Г.В., Кислов Н.В.,

Басалай Г.А., 2012

© БНТУ, 2012

Введение

При подземной добыче полезных ископаемых используются различные системы разработки, технологии которых реализуются специальными комплексами машин. В Республике Беларусь подземная добыча калийных солей производится камерными и столбовыми системами, а также их комбинациями. Эти системы разработки соляных месторождений обеспечиваются комплексами машин с выемкой породы проходческими и очистными комбайнами.

При проектировании, создании и эксплуатации этих машин важнейшее значение имеет их энергетические и материальные параметры, значения которых могут быть определены путем анализа основных балансовых соотношений [1], выражающих законы сохранения энергии, массы и других физических величин. На основании этих соотношений могут быть решены ряд задач по определению мощностей, затрачиваемых на работу отдельных механизмов машин, а также кинематических, геометрических и массовых характеристик, включая производительность.

1. Основные исходные определения

Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность мобильной технологической горной машины. Эту производительность определяют по формулам:

или , (1)

где В – ширина захвата исполнительного органа, м;

Н – толщина разрабатываемого слоя породы, м;

v_n – расчетная скорость передвижения или скорость подачи, м/с;

V – объем разрушаемой породы, м³;

t – время, за которое разрушен данный объем V породы, с.

Определяемую по формуле (1) производительность называют объемной и ее размерность м³/с. Первая из формул (1) используется для машин непрерывного действия, вторая – для машин, работающих циклически.

Очень часто используется понятие массовой производительности, которая определяется формулой:

, (2)

где  – плотность породы в массиве, кг/м³.

В разрабатываемом слое плотность ρ породы из-за неоднородности структуры и наличия посторонних включений меняется в определенных пределах. Например, для калийной руды Старобинского месторождения ρ = 1800–2200 кг/м³ [1]. Из-за этого расчетная массовая производительность зависит от значения плотности ρ. При оценке затрат мощности наиболее приемлемым является определение объемной производительности по формуле (1), так как она представляет собой произведение площади В · Н разрабатываемого слоя на поступательную скорость v_n горной машины и всегда однозначна.

Необходимо отметить, что наряду с основными единицами производительности системы CI применяются и другие единицы ее измерения, например, м³/ч, т/ч, м³/мин и др. В этих случаях в формулах (1) и (2) вводятся специальные переводные коэффициенты или используются другие единицы измерения величин В, Н, , .

Техническая производительность мобильной технологической горной машины учитывает потери времени на выполнение вспомогательных операций, обусловленных технологической схемой работы, обслуживанием машины, заменой изношенного инструмента. Она обычно определяется по формуле:

(3)

Коэффициент K_Т учитывает вышеперечисленные потери времени:

(4)

где t_ч – время чистой работы;

t_в – потери времени по техническим причинам.

Потери t_в времени определяются исходя из конкретных условий работы каждой машины расчетным путем или на основании данных хронометража.

Эксплуатационная производительность

, (5)

где K_э – коэффициент непрерывности работы машин в период эксплуатации:

. (6)

Здесь t_э – потери времени по организационно-технологическим причинам (отсутствие транспорта, топлива, энергии, аварийные ситуации и т.п.).

Чаще всего K_э определяется опытным путем.

Необходимо отметить, что по приведенным формулам определяется производительность по объему или массе породы в массиве.

Входящая в формулы (1) и (2) скорость v_п вычисляется из уравнения баланса мощности машины и проверяется по балансу производительности и некоторым другим условиям.

Уравнение баланса мощности в общем случае имеет вид:

, (7)

где N – мощность энергетической установки машины;

N_i – мощность, затрачиваемая на работу i-го механизма или агрегата машины.

i = 1, n – число агрегатов, потребляющих энергию.

При однодвигательном приводе всех механизмов это уравнение распространяется на всю машину. Если машина имеет несколько двигателей, то это уравнение разбивается на несколько уравнений:

, (8)

где r – число механизмов, приводимых в движение от j-го двигателя;

j = 1, p; p – число двигателей на машине.