книги из ГПНТБ / Глушко В.В. Характеристики режимов работы горных машин и их автоматическое управление

которой питается исследуемый комбайн, может быть определен по формуле (для данного случая к& = 1)

байна должны быть учтены фактические величины этих параметров. С учетом их уравнение (2-7) примет вид

По этому уравнению может быть с достаточной точностью опре­ делена скорость подачи комбайна для любого конкретного угольного участка.

При использовании на горной машине в качестве привода пнев­ матических двигателей, гидротурбин или других видов двигателей, имеющих плавную зависимость скорости вращения привода от мо­ мента на его валу, среднее значение силы резания, развиваемое дг l i ­ ra телем на режущем инструменте исполнительного органа, может быть найдено по формуле

20

"и. Ü — скорость вращения исполнительного органа машины;

г— передаточное отношение редуктора исполнительного ор­ гана,

получим

( Подставляя (2-16) и (2-17) в (2-4), получим зависимость допу­ стимой скорости подачи от сопротивляемости угля разруше­ нию А:

Моментные характеристики этих двигателей (например, гидро­ турбины) выражаются примерно гиперболической зависимостью ско­ рости вращения привода от момента на его валу. Она описывается уравнением вида

21

Определив из уравнения (2-24) п = f (А) и подставляя это урав­

нение в (2-21), получим ѵп м = f(A).

На энергетическую характеристику машины, представляющую собой зависимость потребляемой приводом горной машины мощности от скорости подачи, влияют также сопротивляемость угля разруше-

30\

О 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3.0 3.3 3,6 3,9 4,2 Ѵ„,М/кШН

т. п. Энергетическая характеристика описывается уравнением [6]

примере комбайнов МКМ-1, 2К52 и БК52. Если машина будет ра­ ботать с постоянной скоростью подачи, потребляемая приводом ма­ шины средняя мощность будет колебаться в соответствии с измене­ нием сопротивляемости массива разрушению. При больших скоростях

22

тельного органа), что приводит к частичной или полной заштыбовке. При работе машин в режиме частичной или полной заштыбовки все показатели ее работы резко ухудшаются: возрастают усилия подачи комбайна, удельная энергоемкость резания, удельная энергоемкость на погрузку угля. Однако даже такой нерациональный режим работы чрезвычайно затруднен, так как всякое изменение условий отвода штыба (например, для баровых комбайнов при проходе стоек призабойной крепи) может привести к местному увеличению штыба во врубовой щели, что, в свою очередь, приведет к резкому увеличе­ нию потребляемой мощности или опрокидыванию электродвигателя.

На машинах со шнековым исполнительным органом также воз­ можны случаи частичной или даже полной заштыбовки исполнитель­ ного органа [128]. Причем кратковременная частичная заштыбовка исполнительного органа может наступать при меньших скоростях подачи, чем это приводится в литературе, так как угольный поток в каждое мгновение не является одинаковым, а подпор материала со стороны конвейера не остается постоянным, хотя средняя скорость подачи и будет постоянной. В опубликованных в литературе зависи­

При близком расположении погрузочного лемеха к барабану исполнительного органа, транспортирующему уголь, что необхо­ димо для предотвращения оставления слоя угля на почве после про­ хода комбайна и попадания части угля с верхнего барабана в зону работы нижнего шнека, при больших скоростях подачи уголь на ­ чинает уплотняться, а скорость его движения еще возрастает.

В связи с тем что удаление отбитого угля происходит со скоростью* ѵуг, меньшей скорости резания ѵр, в пространстве между забоем и исполнительным органом устанавливается степень заполнения, обес­ печивающая равенство отбитого и удаленного угля. При больших скоростях подачи возрастает сопротивление движению кулаков и резцов барабана или шнека сквозь уплотненный уголь, а часть его повторно затягивается в зону разрушения массива, т. е. начинается заштыбовка исполнительного органа. При этом возможны случаи частичной и полной заштыбовки исполнительного органа. Зашты­ бовка может быть длительной или кратковременной.

Для горных машин с цепным исполнительным органом допол­ нительная мощность, расходуемая на протягивание режущей цепью спресованного штыба, равна [5]

23

Дополнительная мощность при заштыбовке может быть найдена также по формуле

24

Подставив (2-32) в (2-31), получим дополнительную затрату мощ­

вертикальной оси вращения, дополнительные сопротивления при работе за пределами ѵПѣ к р могут быть определены аналогичным спо­ собом [7, 10].

зочного окна в корпусе комбайна, наличия подпора материала со стороны конвейера и некоторых других факторов.

Приведенная энергетическая характеристика верна для средних величин скоростей подачи и потребляемой двигателем комбайна мощ­ ности.

Текущее максимальное значение условного давления можно оп­

где Од — среднеквадратичное отклонение условного давления транс­ портируемого угля в рабочей зоне.

25

Обозначим

Уусл Уусл

Тогда критическая скорость подачи, при которой возможна до­ полнительная затрата мощности, будет определяться уравнением

,^П, Кр

Дополнительная затрата мощности при скорости ѵ'^ кр

Зависимость текущих значений потребляемой мощности от ско­ рости подачи будет определяться соответственно по формуле

Величина коэффициента кы зависит от горногеологических ус­ ловий, в которых работает машина, принципа построения испол­ нительного органа и некоторых других факторов. Кроме зависимости Рп = / (ѵп), важной характеристикой режима работы машины явля­ ется зависимость усилия подачи машины от скорости подачи.

Тяговое усилие подачи определяется выражением

усилия при отсутствии контакта исполнительного органа с забоем. Она зависит от веса машины, коэффициента трения машины о кон­ вейер и др. Коэффициент Ьх характеризуется крепостью разрушаемого массива, степенью затупления резцов, условиями погрузки и т. п. ЗависимостьF„ = / (ѵп) для комбайна 1К52Ш при работе в условиях

26

Удельную энергоемкость можно выразить через потребляемую мощность Рп и скорость подачи. Для величин скоростей подачи, мень­ ших критических,

шахты (кривые 1 и 2) при А2 > A t

Из формул (2-42) и (2-43) видно, что величина удельной энерго­ емкости зависит от горногеологических условий, конструктивных параметров машины и средней скорости подачи. С ростом скорости подачи, но при vn <С ѵп_к р , при прочих равных условиях энергоем­ кость машины снижается.

При скоростях подачи выше критических величин (ѵп > ѵп, кр) энергоемкость машины вновь начинает возрастать (рис. 7).

С увеличением сопротивляемости угля разрушению ввиду роста коэффициента Ь1 энергоемкость также повышается. Согласно формуле (2-7) энергоемкость имеет следующую ориентировочную зависимость от сопротивляемости угля разрушению

В период промышленных исследований экспериментальной угле­ добывающей установки 1К52ШЭ было установлено, что в случае

27

применения привода постоянного тока, обеспечивающего характери­ стику Мп — const, показатель степени с в (2-44) равен единице, тогда

По данным исследований [6] устойчивая работа нерегулируемого привода возможна на пути преодоления препятствия 20—28 см, а для регулируемого привода значительно больше — 130 см.

,, квт.ч

1,0-

Рис. 7. Зависимость удельной энергоемкости от

скорости подачи

Зависимость энергоемкости от скорости подачи в этом случае можно охарактеризовать кривой второго порядка вида смещенной параболы

m — параметр, характеризующий угол наклона ветвей параболы. Установлено [5, 33, 63], что минимуму энергоемкости H W m i a при максимальной загрузке двигателя комбайна соответствует максимум производительности, наилучшая сортность угля, наименьший износ деталей и узлов машины. Поэтому необходимо стремиться, чтобы ма­ шина работала в режиме, соответствующем ее минимальной энерго­

емкости.

Исследованиями установлено [51], что нагрузка (мощность, момент) на привод горных машин распределяется, как и сопротивляемость угля разрушению, по нормальному закону (рис.8). Поскольку кре­ пость разрушаемого массива изменяется по закону случайных чисел, в процессе работы горных машин их нагрузки также имеют слу­ чайный характер и могут быть описаны случайной функцией пути ее движения, а при постоянной средней скорости подачи — случайной

28

функцией времени. Среднее значение скорости подачи также должно изменяться по случайному закону, поскольку между ее значе­ ниями и нагрузкой имеется тесная функциональная связь. Закон распределения средней скорости подачи может быть определен путем отображения нормального закона распределения (крепости) на ги­ перболу (зависимость скорости подачи от крепости угля).

О

Рис. 8. Закон распределения нагрузки на машину

Полученный таким образом закон распределения имеет следу­ ющий вид:

цессе создания автоматизированных горных машин, рассмотрим по­ дробнее характеристики их режимов. Для этих целей обычно произ­ водится осциллографирование основных параметров режимов: мощ­

29