Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Метод_КП_ГМ.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
316.42 Кб
Скачать
  1. Проверочный расчет мощности привода

исполнительного органа комбайна

При расчете производительности комплекса (агрегата) основным параметром, который определяется условиями эксплуатации оборудования, является скорость подачи исполнительного органа на забой. Скорость подачи формирует глубину и сечение стружки, а следовательно, и загрузку привода комбайна (струга, конвейероструга). Вероятен случай, когда скорость подачи исполнительного органа, принятая при расчете производительности комплекса, не может быть обеспечена установленной мощностью привода комбайна. Возможен и другой вариант, когда привод исполнительного органа работает с недогрузкой. Поэтому возникает вопрос проверочного расчета мощности привода комбайна, определяемой условиями эксплуатации оборудования и, в первую очередь, сопротивляемостью угля резанию.

Методика расчета предполагает заданными следующие параметры: мощность разрабатываемого пласта (m); угол падения (); сопротивляемость угля резанию (А); вязкость, марка, плотность, абразивность угля; основные конструктивные параметры комбайна (диаметры шнеков, скорости резания и другие параметры, согласно примеру расчета).

Расчет основывается на определении условия, действующего на один резец, по величине которого в зависимости от количества резцов, находящихся в контакте с забоем, вычисляется мощность, расходуемая на разрушение угля раздельно для каждого исполнительного органа комбайна. Затем рассчитываются затраты мощности на погрузку и подачу комбайна. По величине суммарной мощности судят о загрузке привода комбайна (струга).

Усилие на резце в равноценных условиях определяется глубиной стружки, которая формируется в зависимости от скорости подачи комбайна.

2.1. Средняя глубина стружки может быть определена по эмпирической зависимости [4], м:

,

где D – диаметр исполнительного органа комбайна, м; Vn – скорость подачи комбайна, м/с; Vр – скорость резания, м/с Vр = Dn, где n – скорость вращения, с-1; mз – число резцов в линии резания.

Число резцов в линии резания в зависимости от вязкости угля принимается от 1 до 3, большее количество соответствует вязким углям. Скорость резания принимается по данным технической характеристики конкретного комбайна.

Скорость подачи комбайна, исходя из удельных энергозатрат на выемку угля и величины устойчивой мощности привода, м/с:

,

где Руст – величина устойчивой мощности привода комбайна, кВт; Нw – средние удельные энергозатраты, МДж/т. Устойчивая мощность привода берется для электродвигателей с наружным обдувом типа ЭДКО: Руст = (0,7…0,9)Рч; для электродвигателей с водяным охлаждением типа ЭКВ Руст = (0,9…1,1)Рдл, где Рч, Рдл – часовая и длительная мощность, кВт.

Средние значения удельных энергозатрат для основных типов комбайнов в зависимости от сопротивляемости угля резанию приведены в табл. 3.

2.2. Средняя ширина среза (tср) может быть принята из соотношения tу=tср/hср, равного: 1…2 – для вязких углей; 2…3 – для хрупких углей,

где tу – удельная ширина среза. Отсюда tср = tу hср.

Зная tср и hср можно определить число линий резания и количество резцов на каждом исполнительном органе.

Таблица3-Удельные энергозатраты на разрушение угля

Комбайны

Установленная мощность привода, кВт

Мощность пласта,

м

Ширина захвата,

м

Средние удельные энергозатраты

тип

Типоразмер по ГОСТ 11986-83

Нw (МДж/т)

при

кН/м

100

200

300

2 УК

ПУ5

2х75

0,65

0,8

1,19

1,98

2,78

К-102

ПУ6

2х75

0,82

0,63

1,30

2,63

5,30

1К-101

ПУ8

100

1,05

0,8

1,12

3,53

-

МК-67

ПУ8

132

1,05

0,8

1,08

2,13

3,46

2К-52

ПУ10

125

1,3

0,8

0,94

2,02

3,68

2К-52

ПУ13

125

1,62

0,8

0,87

1,95

4,04

1ГШ-68

ПУ10

132х2

1,3

0,63

1,08

1,91

3,14

1ГШ-68

ПУ13

160х2

1,62

0,63

0,83

1,48

2,24

1ГШ-68

ПУ16

160х2

2,05

0,63

0,83

1,59

3,32

КШ-3М

ПУ16

290

2,05

0,63

0,80

1,52

2,99

КШ-3М

ПУ20

400

2,6

0,63

0,69

1,44

2,85

К-120

ПУ35

450

4,25

0,5

0,69

1,12

1,55

2.3. Количество линий резания определяется зависимостью и округляется до ближайшего целого числа

nл = В/tср; nлз = nлnлк; nлк = 1,

где В – ширина захвата комбайна, м (принимается по технической характеристике машин).

2.4. Количество резцов на исполнительном органе

n = nлз m3 + nл3 mк,

где m3 – число резцов в одной линии резания. Принимается равным m3 = 1…3 – для забойных резцов, mк = m3 + (2…4) – для кутковых.

2.5. Количество резцов, находящихся в контакте с забоем:

для опережающего исполнительного органа:

nР = 0,5n;

для отстающего исполнительного органа принимается пропорционально мощности пласта, приходящейся на исполнительный орган:

,

где D, D - диаметры опережающего и отстающего исполнительных органов.

2.6. По эмпирической зависимости определяется среднее значение усилия резания на передней грани резца (кН)

,

где - сопротивляемость угля резанию*, кН/м (определяется по прибору ДСК-2); в – ширина режущей кромки резца, м;  - угол бокового развала борозды резания, …о. Для вязких углей и антрацитов ; для хрупких ;

Кψ – коэффициент, учитывающий влияние хрупко-пластичных свойств угля; Кз – коэффициент обнажения забоя; Ку – коэффициент, учитывающий влияние угля резания; Кот – коэффициент учитывающий степень отжима угля; Кф – коэффициент, учитывающий влияние формы передней грани резца; β – угол наклона резца к направлению подачи, …о.

Ширина режущей кромки (в) в зависимости от типа резца может быть равной 0,3-1,4 см. Меньшие значения соответствуют резцам широкозахватных комбайнов. Рекомендуется принимать ширину режущей кромки резца по табл. 4.

__________________________________

* Принято считать, что для вязких углей для хрупких - для весьма хрупких - А<180.

Таблица 4-Основные параметры резцов

Типы

зубцов

Применяемость

Параметры, мм

ширина режущей кромки

вылет

длина

ЭКЗ

ВНК, «Кировец», «Комсомолец»,

«Урал-33»

9,5

40

95

И90В

11Ш-68, 2К-52, БКТ, ВНК

12,5

65

120

БК-01

1К-58М, БК-52

9,0

54

117

И-79Б

КШ-1КГ, 1К-58М, 1ГШ-68, «Темп-1»

11,0

80

160

УМК-90

МК-67

8,0

45

90

М К1-1-4-14А

МК-67

8,0

65

140

3Р1.80

2К-52, К-101, 1ГШ-68

11,0

80

145

3Р2.80

МК-67

20,0

80

145

ИТ-2С (танген-циальный)

1ГШ-68, 2К-52,

1КГ-101

22,0

125

210

ШБМ2с-1-1-04

ШБМ-2, ПК-8,

К-7/15М

10,0

33,5

97

БВУ-3

Буровые коронки

9,0

32,0

64

РПП

Прох. комбайны

12,0

70,0

130

Коэффициент обнажения забоя определяется

.

Эмпирические коэффициенты р, q, r вычисляются

р = 126 hср + 2,26;

q = 1,36 – 22 hср;

r = 0,33 + 0,0019/hср.

Коэффициент Ку, учитывающий влияние угла резания на формирование усилий на переднию грань резца, определяется по данным табл. 5.

При применении механизированных крепей расчетную величину коэффициента отжима следует увеличивать на 10-15%, но принимать не более единицы.

Таблица5-Значение коэффициента Ку

Характеристика углей

Значения коэффициента Ку в зависимости от угла резания

α (…о)

40

50

60

70

80

90

Вязкие

0,98

1,0

0,9

0,93

1,08

1,24

Хрупкие

0,96

1,0

0,92

1,06

1,26

1,34

Коэффициент отжима Кот угля вычисляется по эмпирическим зависимостям, приведенным в табл. 6.

Таблица 6- Значение коэффициента отжима Кот

Характеристика углей

Вязкие

марок Г и Ж (Карагандинский, Кизиловский бассейны)

Вязкие

марок Г и Д (Донецкий, Кузнецкий бассейны)

Хрупкие

марок К, Т и Ж

(Кузнецкий, Донецкий бассейны)

Формулы вычисления коэффициента отжима

Коэффициент формы передней грани резца (Кф) принимается:

для резцов с плоской передней гранью … 1;

для резцов с выпуклой передней гранью … 0,90-0,95;

для резцов с клиновидной гранью … 0,85-0,90.

Угол наклона оси резца к направлению подачи комбайна (β) определяется конструкцией исполнительного органа и принимается в пределах от 0о до 45о. Основная часть резцов на исполнительном органе, исключая боковые, имеет β = 0о.

2.7. По величине усилия на передней грани резца рассчитывается суммарное значение силы резания (кН)

Zср = Zn +1 – у0),

где у1 – сила, отжимающая резец от забоя, кН; f΄ - коэффициент сопротивления резанию (принимается в пределах 0,38-0,44, причем меньшие значения соответствуют углям с высокой сопротивляемостью резанию); у0 – средняя сила подачи на остром резце, кН. Определяется

у0 = Кп Zn.

Здесь Кп – коэффициент влияния пластичных свойств угля на усилие подачи, равный для вязких углей 0,7; для хрупких – 0,6; весьма хрупких – 0,5.

Сила, отжимающая резец от забоя у1, вычисляется

у1 = Коб RсжSз + Кп Zn,

где Rсж – временное сопротивление угля одноосному сжатию, кН/м2; Коб – коэффициент влияния объемного состояния угля под задней гранью резца на величину усилия подачи, вычисляемый:

,

где а΄ - коэффициент, учитывающий влияние хрупко-пластичных свойств на объемное состояние угля (принимается равным для вязких углей 0,35; хрупких 0,30; весьма хрупких 0,25).

Временное сопротивление одноосному сжатию определяется в зависимости от сопротивления резанию по следующим выражениям:

для Ā > 240

для 240 ≥ Ā > 180

для Ā ≤ 180

Rсж = 11772 + 26,5 Ā

Rсж = 6867 + 26,5 Ā

Rсж = 4513 + 26,5 Ā

Проекция площадки затупления резца Sз на плоскость резания определяется

Sз = Кфр Δи в,

где Δи – линейный износ по задней грани резца, м;

в – ширина режущей кромки резца, м;

Кфр – коэффициент влияния формы режущей кромки резца на величину проекции площадки затупления резца, равный для резцов с плоской режущей кромкой 1,0, с овальной – 0,8, с клиновидной – 0,65.

Для резцов стругов величина S3, принимается в пределах (2…4) 10-4 м2.

Коэффициент влияния толщины среза на усилие подачи Кп может также определяться по эмпирической зависимости

.

2.8. Зная усилие резания на одном резце и количество резцов, находящихся в контакте с забоем, можно рассчитывать мощность привода, затрачиваемую на разрушение угля каждым исполнительным органом комбайна, кВт:

для опережающего органа

Рр = ZсрnpVh;

для отстающего

Р΄р = срph,

где Zср, ср – усилия резания соответственно опережающего и отстающего исполнительного органа, ккН;

Vср, ср – скорости резания опережающего и отстающего исполнительного органа, м/с.

2.9. Суммарная мощность, расходуемая на резание (кВт)

Ррж = Рр + Р΄р.

2.10. Усилие подачи комбайна определяется с учетом всех сопротивлений перемещению машины вдоль забоя (кН)

Уп = Кс[G(Sinα +f΄΄Cosα) + УΣi],

где G – сила тяжести комбайна, кН; α – угол падения пласта …о; Кс – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления перемещению комбайна (1,3-1,5); f΄΄ - коэффициент трения (при перемещении комбайна по почве принимается равным 0,3-0,4; по конвейеру – 0,18-0,25); УΣi – суммарная сила внедрения резцов в направлении подачи.

Сила внедрения резцов определяется, кН:

для опережающего исполнительного органа

;

для отстающего

,

где У1, У1΄ - силы, отжимающие резец от забоя соответственно опережающего и отстающего исполнительного органа; nр, р – количество резцов, находящихся в постоянном контакте с забоем опережающего и отстающего исполнительных органов.

Суммарная сила внедрения резцов

УΣi = У = У΄.

    1. Мощность, расходуемая на подачу комбайна (кВт)

Рn = УnVp .

    1. Мощность, расходуемая на погрузку угля

опережающим исполнительным органом, кВт:

Рпог = FпогVp;

отстающим исполнительным органом

Р΄пог = погp,

где Fпог, пог – сила сопротивления погрузке угля, кН:

Fпог = (С + D2hоб) 10-3,

где С и D2 – постоянные, принимаются в зависимости от схемы работы комбайна; hоб – величина подачи за один оборот исполнительного органа, м.

Для шнекового исполнительного органа при работе комбайна без погрузочного щитка, С = 0, Д2 = 10000 Н/м.

Для шнекового комбайна при работе со щитком, расположенным на расстоянии 80-300 мм от исполнительного органа С = 0, Д2 = 35000 Н/м.

Для барабанного исполнительного органа при погрузке угля со щитком, С = 250 Н, Д2 = 12000 Н/м.

Подача за один оборот (м)

,

где nоб – скорость вращения исполнительного органа комбайна, с-1.

Суммарная мощность на погрузку (кВт)

Рпог.Σ = Рпог + Р΄пог.

2.13. Суммарная мощность привода комбайна

Р = Рр + Рпог + Рп .

Сравнивая суммарную мощность привода с установленной на комбайне, судят о возможности устойчивой работы машины. Суммарная мощность привода должна быть меньше или равна устойчивой, определяемой по выражениям, приведенным в п. 2.1. Далее необходимо не менее чем по пяти точкам построить график изменения расходуемой мощности в зависимости от скорости подачи и выделить зону рациональныхскоростей подачи

В конце расчета, беря за основу максимальную скорость подачи при условии устойчивой работы двигателя, необходимо определить производительность комбайна в соответствии с п. 1.