Расчетная работа по «Горным машинам и комплексам»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Донецкий национальный технический университет

 

 

Кафедра: «Горные машины и комплексы»

 

 

 

 

Расчетная работа

 

 

 

 

Выполнил:

ст гр КПМО-09з

Дзыгунов В.В.

Проверил:

Доцент кафедры

Лысенко Н.М.

 

 

 

 

 

 

 

Донецк 2014

 

Задача  №9. Обгрунтувати раціональний тип прохідницького комбайна стріловидного типу для заданих умов та розрахувати його технічну продуктивність.

9.1. Вибрати можливі альтернативні  варіанти прохідницьких комбайнів  для використання в заданих  умовах (площа виробки арочного перерізу в проходці Sз; кут нахила виробки αв; змішаний вибій; максимальна межа міцності порід при одновісному зтисненні σсж; абразивність порід а; допустимий питомий тиск на грунт рпд; необхідне тягове зусилля на однієї гусениці Yпн; тип фрези (ТФ), необхідний замовнику).

Для цих варіантів привести основні технічні параметри та характеристики технічних рішень (краще таблична форма представлення).

9.2. На базі основних критеріїв  якості за відповідними класифікаційними  признаками (вказати ці признаки та критерії) зробити порівняльний аналіз вибраних варіантів і обґрунтувати раціональний тип прохідницького комбайна, для чого привести необхідні аргументи.

9.3. Для вибраного комбайна розрахувати  середньозважену технічну продуктивність  при селективному вийманні, якщо відомі: оброблювана площа вугільної частини вибою Sу; величини заглиблення в масив Вз, товщини слоїв Нс, що руйнуються (Нсу=0,6 м), та швидкості переміщення Vп для виконавчого органа при обробці вугільної (індекс “у”) та породної (індекс “п”) частин вибою; коефіцієнт,що характеризує відносну тривалість допоміжних операцій Кво; коефіцієнт готовності обладнання Кг=0,85.

 

Решение

9.1 По експериментальным данням  выбираем из каталога подходящие  комбайны, а именно:

Исходные данные данные:

Параметры	Значения
Площадь арочной выработки, м^2
Угол наклона выработки, град
Граница прочности пород при одноосному сжатии, МПа
Абразивность пород, мг
Допустимое давление на почву, МПа
Необходимое тяговое усилие одной гусеницы, кН
Тип фрезы: ТФ	Аксиальная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Комбайн проходческий КПР

Он имеет следующие технические характеристики:

 

Основные технические характеристики

 

Основные конструктивные особенности

• - исполнительный стреловидный телескопический орган с продольно-осевой режущей коронкой, обеспечивает эффективное разрушение горного массива на широком фронте (угол поворота ±40°).
• - высокая энерговооруженность исполнительного органа (75 кВт) при сравнительно небольшой массе комбайна позволяет получить максимальную производительность при разрушении.
• - возможность установки двух типов электродвигателей исполнительного органа: 75 кВт (1500 об/мин) и 55 кВт (1000 об/мин) обеспечивает наиболее эффективный режим резания пород различной крепости.
• - погрузочный орган представляет собой поворотный (±20°) опорный приемный стол с нагребающими лапами, обеспечивающий высокую производительность при фронте погрузки до 4 м. Нагребающие лапы работают независимо друг от друга и кинематически не связаны.
• - скребковый конвейер армирован полосами из износостойкой стали, повышающими его ресурс в 2 – 3 раза.
• - ходовая часть комбайна имеет раздельный гидропривод, обеспечивает высокую маневренность и возможность работы  в обводненных выработках.
• - удобство и простота управления, обслуживания за счет рациональной компоновки силовых узлов и агрегатов.
• - управление комбайном ручное со стационарного пульта.
• - аппаратура управления и диагностики осуществляет контроль и визуальное отображение параметров основных узлов и составных частей комбайна.

 

 

 

 

2. Комбайн проходческий ПК3Р

Он имеет следующие технические характеристики:

Основные технические характеристики 

 

Наименование	Значение
Производительность, м3 не менее
- по углю	1,18
- по углю и породе с пределом  крепости = 20 МПа	0,7
- по породе с пределом крепости = 60 МПа	0,22
Диапазон сечени выработок, проводимых комбайном с одного положения, м2	5-15
Размах стрелы, м, не менее
- по ширине	4,05
- по висоте	3,2
Номинальная мощность двигателей, кВт, не менее	82,5
Мощности  двигателей
- исполнительного органа	45
- гусеничного хода	15(2х7,5)
- насосной станции	7,5
- привода погрузчика	15
Макс давление в гидросистеме, МПа	10+0,5
Разамеры в транспортном положении, м, не более
- длина	1,47
- ширина по гусеницам ходовой  части	2,48 или 2,83
- высота	1,8
Масса, т, не более:
- комбайна	13
- комплекта поставки	14,5

 

Выберем проходческий комбайн ПК3Р так как он полностью удовлетворяет требованиям и достаточно дешовый в производстве и обслуживании.

 

 

9.2 Класификация проходческого комбайна со стреловидным исполнительным органом

Рассмотрим классификацию ПК стреловидного типа с фрезерными исполнительными органами.

 

1. По числу фрезерных исполнительных  органов:

а) с одним - 4ПУ, ПК3М, ПК9р, 5ПУ, ГПК, 4ПП2, 4ПП2, КСП22, КСП32, КСП33, КСП35, КСП42, КСП43, П110, П220, КПД, КПУ, 1ГПКС;

б) с двумя - 2ПУ, 4ПП3, КПГ.

 

2. По типу фрезерных исполнительных органов:

а) с продольно-осевой фрезой - 4ПУ, ПК3М, ПК9р, 5ПУ, 4ПП2, 4ПП2М, КСП22, КСП32, КСП33, КСП35, КСП42, КСП43;

б) с однокорпусными поперечно-осевыми фрезами - 2ПУ, 4ПП3, КПГ;

в) с двухкорпусной поперечно-осевой фрезой - П110, П220, КПД, КПУ;

г) с возможностью установки продольно-осевой или двухкорпусной поперечно-осевой фрез - например, два исполнения 1ГПКС.

 

3. По построению электропривода  для подсистемы привода исполнительного  органа:

а) с одним электродвигателем - 4ПУ, ПК3М, ПК9р, 5ПУ, 2ПУ, ГПК, 4ПП2, 4ПП2М, 1ГПКС, КСП32, КСП33, КСП35, КСП42, КСП43, КПД, КПУ;

б) с двумя электродвигателями с возможностью привода исполнительного органа двумя или одним двигателем в зависимости от требуемых режимных параметров - 4ПП3, исполнение П110.

 

4. По способу регулирования скорости  перемещения исполнительного органа  в составе подсистемы подвески  и перемещения исполнительного  органа:

а) со ступенчатым регулированием путем подключения к гидродомкратам разного числа нерегулируемых насосов или секций нерегулируемого насоса - 4ПУ, ПК3М, ПК9р, 5ПУ, 2ПУ, 4ПП2, 4ПП2М, 4ПП3, КСП32, 1ГПКС, КСП33, КСП35, КСП42, КСП43;

б) с дроссельным регулированием - исполнение П110;

в) с объемным регулированием - КПГ.

 

5. По построению кинематической  цепи « электропривод – приводной элемент движителя » для каждой подсистемы перемещения выемочной машины:

а) с механической редукторной цепью на основе зубчатых передач - 4ПУ, ПК3М, ПК9р, 5ПУ, 4ПП2, 4ПП2М, 1ГПКС;

б) с гидромеханической редукторной цепью на основе объемной гидропередачи вращательного действия (со ступенчатым регулированием скорости перемещения корпусной подсистемы) и зубчатых передач - 2ПУ, 4ПП3, П110, КСП32, КСП33, КСП35, КСП42, КСП43.

 

6. По построению кинематической  цепи «электропривод - погрузочный  орган» для каждой подсистемы погрузки отделенной массы:

а) с механической цепью на основе зубчатых передач - 4ПУ (рис. 3б), ПК3М (рис. 4б), ПК9р, 5ПУ, 2ПУ, 4ПП2, 4ПП2М, 4ПП3, 1ГПКС, 4ПП5;

б) с гидромеханической цепью на основе объемной гидропередачи вращательного действия и зубчатых передач - П110, КСП32, КСП33, КСП35, КСП42, КСП43, КПГ.

 

Следует отметить, что в странах СНГ в настоящее время доминирующее распространение получили погрузочные органы на основе нагребающих лап. Для таких подсистем ПОМ в рассматриваемую кинематическую цепь входит также кривошипный механизм.

 

7. По типу погрузочного органа  для подсистемы погрузки отделенной  массы в виде:

а) кольцевого скребкового конвейера - ПК3М, 5ПУ;

б) стола с нагребающими лапами - 4ПУ, ПК9р, ГПК, 4ПП2, 4ПП3, современные ПК: КСП32, КСП33, КСП35 и др.;

в) шнеков - 2ПУ.

 

8. По построению кинематической  цепи «электропривод – приводные  звездочки скребкового конвейера»  подсистемы транспортирования отделенной  массы:

а) с механическими редукторными цепями на основе зубчатых передач от одного - 4ПУ, ПК3M, ПК9р, 2ПУ, 4ПП2, 4ПП2М, 1ГПКС, 4ПП5 - или двух, работающих на общий вал - 4ПП3, П110, КСП32, КСП33, КСП35, КСП42, КСП43 - электродвигателей;

б) с гидромеханическими редукторными цепями на основе объемной гидропередачи с одним или двумя - КПГ - гидромоторами и зубчатых передач.

Рассмотрим преимущества и недостатки ПК с различными классификационными признаками.

У ПК с продольно-осевыми фрезерными исполнительными органами продольно-осевые фрезы: позволяют более точно оконтуривать забой, не допуская значительных переборов породы, а также механизировать такие операции, как проведение водосточных канавок и образование приямков для крепи; по своей форме и размерам лучше приспособлены к селективной выемке.

У ПК с поперечно-осевыми фрезерными исполнительными органами поперечно-осевые фрезы при доминировании горизонтальных перемещений характеризуются значительно более благоприятной силовой картиной нагружения исполнительного органа, что обусловливает повышение устойчивости корпусных подсистем и электропривода подсистем привода исполнительного органа комбайнов, снижение динамической нагруженности элементов силовых подсистем. Это весьма важно при проведении выработок по крепким породам. Указанное объясняется, прежде всего, постоянством толщин стружки на резцах при неизменной скорости перемещения исполнительного органа.

Безусловно, что у ПК для подсистем перемещения выемочной машины, погрузки отделенной массы и транспортирования отделенной массы прогрессивным следует считать применение комбинированных редукторных цепей на основе объемной гидропередачи «насосы - гидромоторы» и цилиндрических или цилиндрических и планетарных зубчатых передач. При этом в случае использования гидропередач со значительными передаточными числами можно обеспечить достаточную компактность конструкции.

В механических кинематических цепях подсистем перемещения выемочной машины, погрузки отделенной массы и транспортирования отделенной массы должны предусматриваться предохранительные элементы (как правило, на основе фрикционных муфт) для защиты от нагрузок. При наличии гидромеханических цепей для этих подсистем указанную функцию выполняют предохранительные клапаны.

 

Т. к. одним из важнейших требований, предъявляемых к подсистемам подвески и перемещения исполнительного органа ПК, является обеспечение бесступенчатого регулирования положения (перемещения) исполнительного органа в нужном направлении и с необходимыми скоростями и усилиями для получения требуемой конфигурации забоя, то наиболее прогрессивный способ регулирования скорости перемещения исполнительного органа в составе подсистемы подвески и перемещения исполнительного органа – объемное регулирование.

 

 9.3 Расчет средневзвешиной придуктивности:

Данно:

Толщина слоїв угля, которые разрушаются:

Коэффициент готовности оборудования:

Обрабатываемая площадб угольной части забоя:

Толщина слоев, угля и породы:

Толщина слоя породы, который разрушается:

Обрабатываемая площадь забоя:

Коэффициент, который характеризует длительность вспомогатльных операцій:

Скорость перемещения исполнительного органа по углю:

Скорость перемещения исполительного органа по породе:

1. Расчет теоретической производительности по углю:

2. Расчет теоретической призводительности по породе:

3. Производительность техническая по углю, м3/час:

4. Производительность техническая по породе, м3/час:

5. Коэффициент, характеризующий степень технического совершентва:

6. Площадь породной пачки, м2:

7. Теоретическая производительность, м3/мин

 

Задача  №10. Обгрунтувати раціональний тип та викласти особливості функціонування механізованого кріплення для заданих умов.

10.1. Вибрати можливі альтернативні  варіанти агрегативних кріплень для використання в заданих умовах (товщина шахтопласту Нmin-Нmax; кут його нахила α при роботі по простиранню; категорії покрівель А, Б та грунту П; необхідне значення питомого опору кріплення на 1м2 підтримуваємої покрівлі Рус) при комбайновому вийманні вугілля.