Определение скорости подачи и теоретической производительности очистного комбайна

 

Работа выполняется в течение 2 часов.

Цель работы: практическое освоение методики определения скорости подачи и теоретической производительности очистного комбайна, разработанной ИГД им. А.А. Скочинского, и анализ полученных результатов.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Ознакомиться с методикой определения скорости подачи комбайна, разработанной ИГД им. А.А. Скочинского и утвержденной Минуглепромом СССР (ОСТ 12.47.001-73).

В соответствии с разработанной методикой расчеты выполняются в такой последовательности.

1.1. Рассчитывается сопротивляемость пласта резанию А_рф, кН/см, с учетом отжима угля в его призабойной части по формуле

(3.1)

где А_р – сопротивляемость пласта резанию в неотжатом массиве, кН/см;

К_от – коэффициент отжима угля, определяемый из выражения

(3.2)

где r – ширина захвата комбайна, м;

m – вынимаемая мощность пласта, м.

1.2. По данным табл. 3.1 устанавливается (дважды) возможная скорость подачи комбайна по мощности привода V_ппр, м/мин, при фактической вынимаемой мощности пласта m и при табличных значениях сопротивляемости пласта резанию, ближайших к А_рф (см. табл. 3.1, колонки 5-8), по формуле

(3.3)

где m₁, m₂ – соответственно минимальное и максимальное значения вынимаемой мощности пласта для данного типа комбайна, м, (см. табл. 3.1, колонка 3);

V_ппр1, V_ппр2 – табличные значения скорости подачи комбайна, соответствующие m₁ и m₂ (см. табл. 3.1, колонки 5-8), м/мин.

По формуле (3.3) V_ппр определяется для двух соседних табличных значений А_р, кН/см, ( и ), и обозначается соответственно через V^I_ппр, V^II_ппр.

1.3. Рассчитывается возможная скорость подачи комбайна по мощности привода V_ппр, м/мин, при фактических значениях вынимаемой мощности пласта m и его сопротивляемости резанию А_рф, кН/см, из выражения

(3.4)

1.4. Используя данные табл. 3.1 определяется составляющая силы резания в направлении подачи комбайна F_n, кН, при фактическом значении сопротивляемости пласта резания А_рф по формуле

(3.5)

где F^I_n, F^II_n – составляющие силы резания в направлении подачи комбайна, кН, соответствующие меньшему и большему табличным значениям сопротивляемости пласта резанию (см. табл. 3.1, колонки 9-12).

1.5. Определяется возможная скорость подачи комбайна по допустимому тяговому усилию механизма подачи V_птяг,м/мин, из выражения

, (3.6)

 

Таблица 3.1 – Технические характеристики узкозахватных комбайнов

Тип комбайна	Ширина захва та, r, м	Вынимаемая мощность пласта, m, м	Масса комбайна, G, т	Возможная скорость подачи по мощности привода Vппр, м/мин, при сопротивляемости пласта резанию Ар, кН/см	Составляющая силы резания в направлении подачи комбайна Fn, кН, при сопротивляемости пласта резания Ар, кН/см	Технически допустимая скорость подачи Vпдоп, м/мин	Тяговое усилие Fт, кН	Средне отраслевой коэффициент готовности комбайна
1,0	2,0	3,0	4,0	1,0	2,0	3,0	4,0
1К101У	0,80	0,8-1,2	10,4	4,5-3,9	2,7-1,8	1,5-1,0	-				-	4,5		0,84
2К52М	0,63	1,0-1,7	10,5	5,5	5,3-3,4	4,0-2,2	3,2-1,9					5,5 4,4		0,84
1ГШ68	0,63	1,1-2,5	16,0	6,0	6,0-5,4	6,0-2,8	4,6-2,0					6,0 4,4		0,87
2ГШ68	0,63	1,1-2,5	17,0	10,0	10,0-8,2	9,0-5,4	7,5-3,1					10,0 6,0		0,87
КШ1КГУ	0,63	1,6-3,2		6,0-4,1	3,1-1,4	1,8-0,8	1,1-0,4					4,4		0,94
К103М	0,80	0,6-1,2	11,9	5,0-4,5	3,6-2,8	3,0-2,6	2,6-0,2					5,0		0,90
КА90	0,80	0,6-1,2	10,8	5,0-4,5	5,0-4,0	3,8-2,4	2,3-1,3					5,0		0,90
1К101УД	0,80	0,95-1,3	9,7	10,0-8,0	8,0-4,5	5,0-3,0	4,0-2,5					6,0		0,87
ГШ200Б	0,80 0,63	0,95-1,5	14,7	6,0	6,0-5,4	5,0-3,2	4,5-2,0					5,0		0,90
ГШ200В	0,80	0,95-1,5	12,2	6,0	6,0-5,4	6,0-4,2	5,0-3,1					5,0		0,90
ГШ500	0,63	1,3-2,7	19,0	10,0	9,0-8,0	8,0-5,6	7,5-3,0					10,0-6,0		0,90
РКУ10	0,63	1,1-1,93	19,1		10,0-8,5	9,0-5,5	7,0-3,2					10,0-6,5		0,87
РКУ13	0,63 0,80	1,35-2,6	24,8		10,0-7,5	9,0-5,5	8,0-3,0					10,0-8,5		0,84

где V_ппр – возможная скорость подачи комбайна по мощности привода, м/мин) установленная по формуле (3.4); F_т – тяговое усилие подающей части комбайна (см. табл. 3.1, колонка 14), кН;

G – масса комбайна, т (см. табл. 3.1, колонка 4);

α – угол падения пласта при выемке угля по простиранию, град; при выемке угля по падению или восстанию α, принимается равным нулю. При расчете возможной скорости подачи комбайна по тяговому усилию механизма подачи принимается из табл. 1 его большее значение.

Рассчитанная по формуле (3.6) возможная скорость подачи комбайна по тяговому усилию механизма подачи V_птяг, м/мин, сравнивается с технически допустимой V_пдоп, м/мин (см. табл. 3.1, колонка 13), соответствующей тяговому усилию.

Если V_пдоп < V_птяг , то необходимо повторить расчет по формуле (3.6) с меньшим тяговым усилием F_т.

Окончательно принимается большее значение (но не превышающее соответствующее табличное значение допустимой скорости подачи V_пдоп). Если V_птяг в обоих случаях превышает технически допустимую скорость подачи, то в качестве величины V_птяг принимается большее значение технически допустимой скорости подачи V_пдоп.

1.6. Устанавливается скорость подачи комбайна V_п, м/мин из соотношения

V_п=min(V_ппр ;V_птяг; V_кр) к_вп (3.7)

где V_ппр – возможная скорость подачи комбайна по мощности привода, м/мин, установленная по формуле (3.4);

к_вп – коэффициент увеличения скорости подачи комбайна при выемке хрупких и весьма хрупких углей, принимающий значения: 1,0 – для вязких углей; 1,15 – для хрупких углей; 1,3 – для весьма хрупких углей.

1.7. Определяется скорость подачи комбайна, обусловленная скоростью крепления лавы V_кр,(м/мин)

Скорость установки индивидуальной крепи зависит от устойчивости кровли, типоразмеров стоек и верхняков, состава комплектов крепи, расстояния между ними. При углах падения пластов до 20°, вынимаемой мощности - до 1,2 м, постановке двумя рабочими одной гидравлической стойки под верхняк и расстоянии между комплектами от 0,8 до 1,2 м скорость крепления лавы можно ориентировочно принимать: в условиях устойчивых и средней устойчивости кровель 0,64–1,04 м/мин, неустойчивых 0,57–0,89 м/мин. При вынимаемой мощности пласта 1,21–1,80 м – 0,58–0,96 м/мин и 0,49–0,82 м/мин, а при большей мощности пласта 0,38–0,74 м/мин и 0,33–0,63 м/мин соответственно.

Меньшие значения принимаются при расстоянии между комплектами - 0,8 м, большие при 1,2 м.

При работе же узкозахватных комбайнов на пластах с углами падения свыше 20° следует вводить коэффициент уменьшения скорости крепления: для пластов с углами падения 21-30° и более 31° он соответственно равен 0,9 и 0,8. При установке крепи за комбайном, через комплект с последующей установкой промежуточных комплектов, скорость крепления увеличивается вдвое.

Для комплексно-механизированных очистных забоев скорость крепления определяется по формуле

(3.8)

V^I_кр – скорость крепления при последовательной схеме передвижки секций крепи и устойчивых боковых породах, м/мин; определяется по табл. 3.2;

k_сх – коэффициент, учитывающий схему передвижки крепи. При последовательной схеме передвижки секций крепи k_сх =1. При применении схем передвижки через 1, 2, 3 секции принимается на основании хронометражных наблюдений (ориентировочно принимается равным 2);

k_уп – коэффициент снижения скорости крепления с увеличением угла падения пласта α.

При работе комплексов по простиранию пласта

 

(3.9)

 

при работе по падению (восстанию)

 

(3.10)

 

k_уст – коэффициент, учитывающий устойчивость и обводненность пород кровли и почвы, – для пород устойчивых и средней устойчивости принимается k_уст= 1,0; для слабых пород k_уст= 0,7–0,8; для слабых и обводненных пород k_уст= 0,5–0,7.

 

Таблица 3.2 – Скорость крепления комплексно – механизированной лавы

Тип крепи	Скорость крепления V^Iкр, м/мин при последовательной схеме передвижке механизированной крепи и устойчивых породах
1М103	2,4
КД90	3,0
Донбасс 80	2,7
МТ	2,6
М88	2,0
МК98	1,2
М87УМН	1,9
М87УМП	1,9
МК75	2,2
КДД	3,0
1УКП	3,0
М137	3,0
М138	3,0
ОКП	2,0

 

Таблица 3.3 – Исходные данные

Показатель	Значения показателей по вариантам
Тип комбайна	1К101У	ГШ 200В	К103М	2К52М	1ГШ68	2ГШ68	КА90	РКУ10	ГШ 200Б	РКУ13	К103М	ГШ500	1К101УД
mmin, м	0,85	1,0	0,75	1,1	1,2	1,3	0,85	1,3	1,05	1,5	0,7	1,4	1,0
m, м	1,0	1,2	0,9	1,35	1,6	1,8	1,0	1,5	1,2	1,9	0,85	1,7	1,15
mmax, м	1,15	1,4	1,15	1,6	2,0	2,3	1,15	1,7	1,35	2,3	1,0	2,0	1,3
α, град
Ар, кН/см	2,6	2,8	3,0	3,1	3,4	3,7	3,3	2,4	3,1	3,2	3,0	2,8	3,0
γ, т/м3	1,4	1,35	1,4	1,35	1,35	1,4	1,35	1,35	1,33	1,36	1,35	1,39	1,38
r, м	0,80	0,80	0,80	0,63	0,63	0,63	0,8	0,63	0,63	0,8	0,8	0,63	0,8
Тип угля	Хрупкий	Хрупкий	Вязкий	Вязкий	Вязкий	Вязкий	Вязкий	Хрупкий	Вязкий	Вязкий	Вязкий	Хрупкий	Хруп кий
Направление движения лавы	По восстанию	По простиранию	По восста нию	По падению	По простиранию	По простиранию	По падению	По простиранию	По простиранию	По простиранию	По падению	По простиранию	По прости ранию
Тип крепи в лаве	индивидуальная	2КД90	1М103	индивидуальная	КДД	индивидуальная	1КД90	3КД90	М87 УМП	М138	индивидуальная	МТ	индивидуальная
Устойчивость пород кровли	Средней устойчивости	Слабые	Средней устойчивости	Устойчивые	Средней устойчивости	Устойчивые	Слабые	Слабые	Устойчивые	Устойчивые	Средней устойчивости	Устойчивые	Средней устойчивости

1.8. Определяется теоретическая производительность комбайна, рассчитанная по скорости подачи, g_п, т/мин по формуле

(3.11)

где γ – плотность угля в массиве, т/м³;

К_r – коэффициент использования ширины захвата, принимающий значения: 0,93 – при выемке угля по восстанию; 1,0 – во всех остальных случаях.

1.9. Определяется теоретическая производительность комбайна, рассчитанная по скорости крепления, g_кр, т/мин по формуле

(3.12)

2. Для исходных данных, приведенных в табл. 3.3 установить: скорость подачи комбайна, скорость крепления очистного забоя, теоретическую производительность комбайна по скорости подачи комбайна и скорости крепления. Студентам варианты исходных данных назначаются преподавателем.

3. Построить графики изменения сопротивляемости пласта резанию, скорости подачи и теоретической производительности комбайна при изменении мощности пласта. Объяснить полученные закономерности.

 

Литература

 

1. Пособие по решению практических задач в курсе «Процессы подземных горных работ»: Установление нагрузки на очистные забои при выемке угля комбайнами. Часть 2 / И.Г.Ворхлик, В.И.Стрельников, И.С.Костюк, В.Д.Мороз. Под общей редакцией проф. И.Ф.Ярембаша. – Донецк: РИА ДонГТУ, 2000. – 125 с.: ил.

 

РАБОТА 4