W,

КВт ч т

Р,

кВт

200

100

300

1,0

0,5

1,5

100

200

300

Q,

т/ч

V_п,

м/мин

1

2

3

4

5

0

Q_конв

Q_т

Q_э

Р

W

V_пкр

Р_у

Рисунок 2.1 – Пример номограммы для выбора режима работы комбайна.

Ограничения скорости перемещения :

-по устойчивой мощности электродвигателя.

- по скорости крепления.

- по предельному значению V_п.

- по производительности конвейера.

номограммы строится энергетическая характеристика комбайна, т.е. зависимость нагрузки на валу двигателя в функции скорости перемещения комбайна – f (V_п).

Используя упрощенный подход к определению указанной зависимости, принимаем, что мощность на валу двигателя исполнительного органа описывается следующим уравнением

Р = а + b V_п, (2.1)

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

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

Значение a может быть определено по следующей формуле:

, (2.2)

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

η – к.п.д. передаточного механизма.

Для шнековых исполнительных органов

, (2.3)

для вертикального барабана

. (2.4)

Коэффициенты α и β в формуле (2.2), учитывающие марку угля, принимаются по данным табл. 2.2.

Таблица 2.2.- Характеристика углей

Марка угля	α	β
Ж, К, КЖ, ОС, Т	46	0,27
Г, Д	70
А, ПА	120

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

(2.5)

где δ − коэффициент, учитывающий хрупко-пластические свойства угля, для вязких углей δ = 0,095, а для хрупких и весьма хрупких δ = 0,06;

К вязким следует относить все угли и антрациты при А_р > 300 Н/мм, а также угли марок Г и D при А_р > 90 Н/мм.

К весьма хрупким следует относить антрациты при А_р< 60 Н/мм, а также угли К, Ж, ОС, Т при А_р < 120 Н/мм.

К хрупким относятся остальные угли: антрациты А_р = 60 … 300 Н/мм, угли марок К, Ж, ОС, Т при А_р = 120 … 300 Н/мм, Г и Д при А_р < 90 Н/мм.

В нижнем квадранте номограммы приводятся зависимости Q_т = f₃ (V_п)иQ_э = f₄ (V_п),гдеQ_т иQ_эсоответственно 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– плотность угля, т/м³;L– длина лавы, м;К_г– коэффициент готовности комбайна (0,8…0,9);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.

Значения Т_мо, Т_ко, Т_зииТ_опопределяются следующим образом.

Т_мо = L/V_пmax – при односторонней схеме работы комбайна,

Т_мо = 0 – при челноковой схеме работы комбайна,

T_зu = Н_р В_з L Z γ t_p,

Т_ко = (15…20) мин,

Т_оп = (25…30) мин,

где V_{п max}– максимальная скорость подачи комбайна;

Z – удельный расход режущего инструмента (см. табл. 2.3)

t_p– время на переустановку одного резца (0,5 - 2) мин.

Таблица 2.3 – Удельный расход режущего инструмента

Сопротивляемость резанию, Н/мм	0-60	60-120	120-180	180-240	240-300
Удельный расход резцов, 10 –3 шт/т	5,3-5,7	8,3-9,8	12,2-16,3	19,1-21,1	25,5-33,8

Используя полученные данные по нагрузке двигателя и теоретической производительности комбайна, определяются удельные энергозатраты на выемку – W, кВтч/т:

W = P/Q_т = (α + b V_п)/Q_т. (2.9)

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

Результаты вычислений представляются в виде табл. 2.4.

Таблица 2.4 - Результаты вычислений (пример)

Vп, м/мин	Р, кВт	Qт, т/ч	Кэ	Qэ, т/ч	W, кВт ч/т
1,0	67,5	74	0,66	48,8	0,9
2,0
3,0
4,0
5,0

Следующим этапом определения рационального режима работы комбайна является учет вышеприведенных параметров ограничений. Часть из них (V_пmax, Q_конв) находится из технических характеристик комбайна и конвейера (см. табл.1.3 и табл.1.4)

Целью выявления ограничения скорости подачи V_nк по производительности забойного конвейера является обеспечение его допускаемой загрузки при работе очистного комбайна по условию Q_т ≤ (0,7…0,8)·Q_конв, где Q_конв – теоретическая производительность конвейера по данным его характеристики, т/ч.

Значение скорости V_nк может быть установлено графический путем, либо вычислением по формуле:

. (2.10)

Целью учета ограничения скорости подачи комбайна значением V_пкр является соблюдение требования по обеспечению допускаемой горно-геологи­ческими условиями площади обнажаемой кровли вслед за работающим комбайном.

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

V_пкр = К l_кр/t_кр, (2.11)

где К = 0,4…0,9 – коэффициент, учитывающий горно-геологические условия;

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

t_кр - норматив времени на переустановку одной секции крепи;

t_кр = (0,2…0,25) мин.

Цель определения скорости подачи комбайна по условию Р_у≥Р – обеспечить работу комбайна без опрокидов его двигателя. Для определения V_Ру необходимо использовать расчетные значения Р_у , указанные в табл. П.6 для приводных электродвигателей очистных комбайнов.

Если при двухдвигательном приводе электродвигатели работают на общий вал (для комбайнов 1ГШ68 и 2ГШ68Б), укакзанное значение устойчивой мощности одного двигателя следует умножить на коэффициент 1,9, учитывающий возможное несовпадение механических характеристик двигателей.

Численные значения ограничивающих параметров приводятся на номограмме в виде соответствующих линий.

Рациональное значения скорости подачи V_прац определяют исходя из условия обеспечения максимальной эксплуатационной производительности

(Q_э → max) при минимальных удельных энергозатратах (W→ min) с учетом всех рассмотренных ограничений. Так, например, согласно данным рассматриваемого числового примера (см. рис.2.1), в качестве рациональной принимается скорость подачи V_прац=V_пкр=3,75 м/мин. Выбранный режим работы комбайна следует выделить.

С учетом полученного значения подачи определяется величина сменной эксплуатационной производительности комбайна

,

где Т_см – продолжительность смены, ч;

t_пз = 2(0,15…0,25) – затраты времени на подготовительно-заключительные операции, ч.

В заключении работы формулируется соответствующий вывод.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Механизированные крепи очистных комплексов и агрегатов /П.А. Горбатов, В.Г. Гуляев, Н.М. Лысенко и др. - Донецк, новый мир, 1997, - 275с.

2. Комплексная механизация очистных работ на угольных шахтах /Е.Д. Дубов, Г.Н. Голубев, Ю.Г. Спицын и др. – К.: Техника, 1988, - 208с.

3. Методические рекомендации по оценке экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса в угольной промышленности (проект). ИЭП НАН Украины, Минтопэнергетики Украины, Донецк, 2003. – 234с.

Таблица П.1- Показатели назначения и состав оборудования очистных механизированных комплексов

Комплекс	Мощность обслуживаемых пластов, м	Типоразмер компл.	Угол падения пласта, град	Сопротивляемость угля резанию, кН/м	Очистной комбайн	Забойный конвейер	Механизированная крепь	Насосная станция	Схема передвижки крепи	Крепь сопряжения
КМ 103	0,75-0,95 0,85-1,2	I П	35/12	350	К103М	СП202В1	1МК103	СНТ32	Последовательная	КСУ
МКД80	0,85-1,10 0,9-1,25	I П	35/10	300	КА80 К103М	СПЦ151	КД80	СНТ32	-«-	КСУ3М
МКД90	0,8-1,25 1,1-1,5 1,35-2,0 1,6-2,5	I П Ш IV	35/10	350	КА80, К103 1К101УД, РКУ10, РКУ13, 2ГШ68Б, ГШ500	СПЦ163 СПЦ273 СПЦ273 КСД27, КСД28	1КД90 2КД90 3КД90 4КД90	СНТ32 СНТ32 СНТ32 СНТ32	-«-	УКС
МКД90Т	1,1-1,5 1,35-2,0	П Ш	35/10	350	ГШ200В 1ГШ68, РКУ13	СПЦ 273, КДС26/27	2КД90Т 3КД90Т	СНТ40	-«-	УКС
МКДД	1,0-1,6 1,35-2,4	I П	35/10	350	РКУ10, ГШ200 РКУ13, 2ГШ68Б	СПЦ163 СПЦ233 СП301	1КДД 2КДД	СНТ32 СНТ40	-«-	УКС
КМ137	0,8-1,4		35/10	300	К103М. 1К101УД	СПЦ162	М137	СНТ32	-«-	УКС
МДМ	0,8-1,5		35/10	300	УКД300, ГШ200, РКУ10	СПЦ163, СПЦ273, КСД26В	ДМ	СНТ32	-«-	УКС
МКДТ	1,1-1,8 1,45-2,5	I П	35/10 35/10	350	РК10, РКУ13, ГШ500, КДК500	СПЦ273, СП301, КСД27/28	ДТ	СНТ40	-«-	УКС
1КМ88	1,0-1,3		15/8	300	1К101УД, РКУ10	СП87ПМ	1М88	СНТ32	-«-	КСШ5
КМ87УМП	1,05-1,38 1,25-1,95	I П	20/10 20/10	350	1К101УД., 1ГШ68 РКУ13	СП87ПМ	М87УМП	СНТ32	-«-	КСШ1
КМ87УМН	1,05-1,38 1,25-1,95	I П	35/10 35/10	350	1К101УД, РКУ10, 1ГШ68, РКУ13	СП87ПМ	М87УМН	СНТ32	-«-	КСУ КСУ3М
КМ87Л	1,0-1,6 1,35-2,0	I П	20/10	350	РКУ10, ГШ200В, 1ГШ68, РКУ13	СПЦ273	М87Л	СНТ32	-«-	КСУ УКС
КМТ	1,1-1,5 1,35-2,0	I П	35/10	350	1К101УД, РКУ10, 1ГШ68	СП87ПМ	1МТ 2МТ	СНТ40	-«-	КСУ КСШ2

Таблица П.2. Договорные цены на крепи механизированные производства Дружковского машзавода

Тип крепи	Длина лавокомплекта, м	Масса, т	Начало серийного выпуска, год	Договорная оптовая цена, тыс. грн.
1М88 1М87УМП 2М87УМП 1М87УМН 2М87УМН 1МТ1,5 2МТ1,5	200 160 160 160 160 200 200	472,0 336,6 359,7 344,0 381,0 550,0 650,0	1980 1982 1982 1982 1982 1982 1982	3950,0 4100,0 4300,0 4090,0 4300,0 6865,0 7374,0
1КД80 2КД80	170 170	768,0 810,0	1984 1993	6617,0 6985,0
1КД90 2КД90 3КД90 2КД90Т 3КД90Т ДМ 1КДД 2КДД 1ДТ 2ДТ	200 200 200 200 200 200 200 200 200 200	1161,0 1183,9 1196,7 1200,0 1250,0 940,0 950,0 970,0 1276,0 1354,0	1993 1992 1992 1999 1999 2004 2000 2004 2004 2004	10021,0 10294,0 11120,0 12955,0 13118,0 12265,0 12882,0 14229,0 16038,0 17114,0

Таблица П.3. Договорные цены на очистные комбайны и струговые установки

Тип комбайна, струга	Масса, т	Начало серийного выпуска, год	Договорная оптовая цена, т.грн	Завод - изготовитель
Комбайны угольные
К103М	11,4	1989	605,9	Горловский машзавод
1К101	10,6	1984	450,0	- “ -
Темп-1М	4,3	1967	450,0	- “ -
Поиск	3,8	1986	450,0	- “ -
1ГШ68	17,6	1984	579,5	- “ -
2ГШ68Б	20,0	1983	582,8	- “ -
1ГШ68Е	17,2	1979	840,0	- “ -
КШ1-КГУ	15,0	1983	360,0	- “ -
1К101У	10,4	1985	415,9	- “ -
2КЦТГ	9,1	1968	100,0	- “ -
«Кировец»	8,8	1981	120,0	- “ -
КА80	12,8	1980	856,0	- “ -
РКУ10	19,1	1980	707,7	- “ -
РКУ13	21,4	1980	709,8	- “ -
ГШ200Б	12,5	2004	750,0	- “ -
ГШ200В	12,2	2004	725,9	- “ -
УДК200	11,6	2003	730,0	- “ -
ГШ500	22,0	2003	2200,0	- “ -
УДК300	18,5	2004	4934,0	- “ -
КДК500-Пт.р.	22,5	2004	2830,0	- “ -
Струговые установки
УСТ2М	100,0	1981	1690,0	Шахтинский машзавод
УСТ4	125,0	1999	4000,0	- “ -
СО75	179,0	1979	1030,0	- “ -
СН75	180,0	1977	1287,0	- “ -

Таблица П.4. Договорные цены на конвейеры скребковые производства Харьковского завода «Свет шахтера»

Тип конвейера	Масса, т	Начало серийного выпуска, год	Договорная оптовая цена, тыс. грн.
СП202М	94,7	1988	274,0
СП202В1М	110,0	1986	370,0
СП301	176,0	1982	540,0
СП301М	108,0	1990	420,0
СПЦ261	140,0	1989	330,0
СПЦ271	169,0	1991	360,0
СПЦ273	98,3	1994	1350,0
СПЦ163	101,0	1995	1200,0
КСД26	190,0	2004	3236,0
КСД26В	214,0	2004	4714,0
КСД27	220,0	2002	4669,0

Таблица П.5 Договорные цены на насосные станции для гидропривода механизированных крепей производства завода им. Петровского

Тип насосной станции	Масса, т	Начало серийного выпуска, год	Договорная оптовая цена, тыс. грн.
СНТ32	3,43	1980	62,0
СНТ40	4,53	1985	80,0